介紹

分頻器是單片集成電路 （IC）、天線陣列等中非常有趣的結構，其特點是兩條信號路徑相互交叉，具有高隔離度和匹配端口。有不同類型的分頻器；用于單頻帶和雙頻帶的空氣橋、鍵合線和印刷平面交叉，這些交叉總是用于層之間的信號連接和傳輸。通常耦合傳輸線用于設計功率分配器、耦合器和濾波器。此外，加載有開路/短路短截線的耦合線用于設計帶通濾波器。最近，加載有開路/短截線的耦合線被用于設計平面分頻器。

在本文中，使用 SOLIDWORKS 設計了基于耦合線的緊湊型單平面分頻器，并使用全波 3D 模擬器 HFWorks 進行了仿真。進行 S 參數分析以表征該結構的電磁行為。

模型幾何

這個緊湊的平面分頻器示例由兩條耦合線組成，兩條耦合線加載了兩個開路短截線。該分頻器的諧振頻率為 1.8GHz。它構建在介電基板上，相對介電常數為 2.65，介電損耗角正切為 0.003。單頻段分頻器的整體尺寸約為 48 mm x 30 mm x 0.508 mm。3D 模型如圖 1 所示。

圖 1 - 緊湊型平面跨界車的 3D SOLIDWORKS 模型（前視圖和端視圖）

兩條傳輸線連接在端口 1、4 和端口 2、3，如圖 2 所示。該結構的地平面使用圖案化地平面技術開槽，以增加偶模阻抗和奇模阻抗之間的阻抗比，如圖 2 所示。耦合線。結構參數總結在表1中。

圖 2 - 單頻段分頻器的幾何形狀

仿真結果

使用 HFWorks 模擬的 S 參數結果 S11 和 S31 以及單頻帶交叉的測量結果如圖 4 所示。S 參數顯示為 0.5 GHz 至 3.5 GHz。中心頻率位于 1.8 GHz 附近。

圖 3 - 回波損耗 S11 測量和模擬結果

透過系數|S31| 大于-0.6 dB，而模擬|S11| 對于 1.81 - 1.875 GHz，小于 -20 dB。

圖 4 - 單頻段分頻器的 S11 和 S31

隔離|S21| 和 |S41| 對于 1.73 - 1.814 GHz 和 1.81 - 1.87 GHz，分別小于 -20 dB，如圖 5 所示。

圖 5 - 單頻段分頻器的 S41 和 S21

HFWorks 自動計算電磁場。諧振頻率處的電場分布如圖 6 所示。入射功率為1W。

圖 6 - 1.80 GHz 處的電場分布

結論

使用 SOLDWORKS 和 HFWorks 二人組設計和模擬單頻段分頻器。在模擬結果和測量數據之間可以觀察到良好的一致性［2］。諧振頻率為 1.80 GHz。