一种Ka波段开槽波导空间功率合成器的设计

假设四路功分器彼此隔离，标准波导BJ-320的壁厚1 mm，波导长度为5个波长，在该波导E面开一槽，距波导侧面h2，槽长l，槽宽w。短路面距槽中心距离为3λ／4，λ为波导波长，这里λ是理论值，实际工作中有所出入可以通过仿真优化得到最优值。基片使用介电常数相对较小的Duroid5880(εr=2．2)，厚度0．254mm。
4 路功分器结构在CST中的仿真模型及电场分布图如图5，图6所示。

仿真目标是每个输出端口有相同的输出功率，即-6 dB的插损；信号相位一致，在开槽波导中，槽的不连续性使得电磁波在波导中的相速发生改变，使得最后输出相位不一致，所以相位的调节只能依赖于调整功率分配单元之间的距离和微带线长度来实现。驻波式功分器，波导上缝隙之间的间隔必须等于半波长的整数倍，考虑到振荡的影响和偏置电路的安放空间，本文选取一个波长作为缝隙间距，但需要对其进行优化。各参数取值如表1所示。

仿真结果如图7，图8所示。由图可以看出，在34．3～35．3 GHz频段幅度一致性和相位一致性较好。

两个功分器背靠背相连构成功分-放大-合成网络时存在两种方式：对称式和反对称式，其结构示意图如图9，图10所示。其中图9为对称式，图10为反对称式。

比较图11和图12，反对称式背靠背结构传输系数在频率高端优于对称式结构，这是由于反对称结构在功率合成时可以对功分带来的相位不平衡进行一定的补偿。

3 结语
本文主要研究了具有锥形耦合微带线的开槽波导功率分配器／合成器，其优势在于将功分与波导-微带转换同时完成，有效降低了系统损耗，减小了体积(理论上尺寸只有53 mm×21 mm×8 mm)。目前，雷达、通信、航天测控和精确制导系统迫切需要大功率毫米波固态源，功率从数瓦到数十瓦，甚至数百瓦以上，这必将促进毫米波功率合成技术的快速发展。