E波段集成双工-功分器的设计
2021年电子技术应用第8期
余 亮1，张 健2，孙朋飞1，张 伟1
1.杭州电子科技大学 电子信息学院，浙江 杭州310000；2.武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉430000
摘要： 双工器和功分器是通信系统中两个重要的器件，为了减小通信系统的尺寸，将功分器集成到双工器内部形成双工-功分器。与一般双工器相比，可以实现两输出端口功分输出。该双工-功分器主要由矩脊波导过渡、脊波导带通滤波器和脊波导功分器组成。基于消失模的脊波导带通滤波器有插入损耗低、结构紧凑、通带及阻带带宽宽等优势。用HFSS进行建模仿真优化，仿真结果表明在71～76 GHz波段，回波损耗大于12.9 dB，S32和S42基本维持在-3.8 dB左右；在81～86 GHz波段，回波损耗大于12.5 dB，S31和S41基本维持在-3.85 dB左右，通道之间的隔离度大于43.2 dB，两输出端口的幅度基本一致。实物的测试结果与仿真结果呈现良好的一致性。
中图分类号： TN61
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211591
中文引用格式： 余亮，张健，孙朋飞，等. E波段集成双工-功分器的设计[J].电子技术应用，2021，47(8)：15-19.
英文引用格式： Yu Liang，Zhang Jian，Sun Pengfei，et al. Design of E-band integrated diplexer-power divider[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(8)：15-19.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211591
中文引用格式： 余亮，张健，孙朋飞，等. E波段集成双工-功分器的设计[J].电子技术应用，2021，47(8)：15-19.
英文引用格式： Yu Liang，Zhang Jian，Sun Pengfei，et al. Design of E-band integrated diplexer-power divider[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(8)：15-19.
Design of E-band integrated diplexer-power divider
Yu Liang1，Zhang Jian2，Sun Pengfei1，Zhang Wei1
1.School of Electronic Information，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310000，China； 2.School of Electronic Information，Wuhan University，Wuhan 430000，China
Abstract： The diplexer and the power divider are two important components in the communication system. In order to reduce the size of the communication system, in this paper, the power divider is integrated into the diplexer to form a diplex-power divider. Compared with the general diplexer, it can realize the output of two-port power division output. The diplex-power divider is mainly composed of rectangular ridge waveguide transition, ridge waveguide band pass filter and ridge waveguide powerdivider. The ridge waveguide bandpass filter based on the evanescent mode has the advantages of low insertion loss, compact structure, wide passband and stopband. The HFSS is used for modeling and simulation optimization. The simulation results show that at 71～76 GHz, the return loss is greater than 12.9 dB, S32 and S42 are basically maintained at around -3.8 dB;at 81～86 GHz, the return loss is greater than 12.5 dB, S31 and S41 are basically maintained at around -3.85 dB, the isolation between channels is greater than 43.2 dB, and the amplitude of the two output ports are basically the same. The actual test results are in good agreement with the simulation results.
Key words : E-band；diplexer-power divider；rectangular to ridge waveguide transition；ridge waveguide bandpass filter；evanescent mode
0 引言
毫米波无线通信系统容易遭受高路径损耗和大气吸收，并且容易受到天气条件和降水的影响[1]。然而，在E波段(71～76 GHz和81～86 GHz)存在一个大气窗口，其大气衰减较低，这使E波段成为各国的研究热点。
双工器和功分器是通信系统中不可或缺的两个器件。双工器的常见设计方法有基于T型匹配网络[2-4]、基于分布式耦合[5-7]、基于共用谐振器[8-11]。现有一种有助于改善系统性能和减小尺寸的新颖的拓扑结构是将功分器集成在双工器内部[12]。
本文将用脊波导带通滤波器来设计E波段集成双工-功分器。首先介绍了阶梯矩脊波导过渡结构的设计，然后介绍了基于消失模的脊波导带通滤波器的原理和脊波导带通滤波器的设计过程，并介绍脊波导功分器的设计，最后对双工-功分器进行了仿真和实测。
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作者信息；
余 亮1，张 健2，孙朋飞1，张 伟1
(1.杭州电子科技大学 电子信息学院，浙江 杭州310000；2.武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉430000)
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