1 导言
近年来，介质集成波导(SIW)技能被提出并且迅速发展。作为一种新式的传输线结构，它归纳了传统矩形波导和微带线的一系列长处：和传统的矩形波导相同，SIW具有较高的品质因数和很小的辐射损耗；和微带线相同具有体积小、重量轻、简略加工和集成等长处。从作业原理上看，能够用一般波导完成的结构也都能够用SIW来完成，比方滤波器、天线、微带到波导的过渡、耦合器、功分器等。
功率分配/合成器是一种重要的微波毫米波元件。在多普勒体系的和差三路式单脉冲雷达中，各路混频器所需求的本振功率通常用一个三等分功分器从雷达频率合成器上取得。规划功分器最常用的办法是选用树状结构，先把输人信号分红两路，然后每路又分红两路。这种结构分的路数需满意2*N (N= 1, 2…)，如要分红3路，则必须先分红4路，其间一路用匹配负载吸收。这种办法不光白白耗费了一路能量，并且因为其它3路负载与吸收支路匹配负载并不彻底相同，因而其平衡度也不抱负。另一种办法是先用一个功率比为1:2的功分器，然后在功率输出较大的一路接一个二等分功分器。这样既能够做到等分功率，又能够防止不必要的吸收，但在电路中，完成满意的1:2功率分配并不简略。本文选用根据SIW的三路零相位功率分配/合成器规划，能够战胜上述困难，并且它的驻波比小，插入损耗小，不平衡度小，各路间阻隔度高。
2 理论剖析
2.1 SIW的原理
SIW的原理是在微波毫米波介质基片上制造两排周期性金属化通孔，这样在上下金属面和两排金属化通孔之间就形成了一个类似于矩形金属波导的集成导波结构，如图1所示。当金属化通孔之间的间隔满意必定条件时，电磁场被约束在导波结构内，并且传输类似于一般矩形金属波导内的方式。
图1 介质集成波导(SIW)
因为介质集成波导中的TE10模与传统矩形波导中的TE10模十分类似，因而咱们能够使用传统矩形波导和介质集成波导的等效联系来确认介质集成波导的开始几许尺度。
（1）
其间
是归一化系数，
是相对应的矩形波导的宽度，
是SIW的宽度，d是孔的直径，p是相邻两个孔的中心间隔。
、
和
界说为：
（2）
（3）
（4）
图1中，两排金属孔间的间隔a决议了波导的作业频率。孔的直径d应该小于等于作业最大波长的十分之一，孔心距p小于等于二倍孔直径。
2.2 三路零相位功率分配/合成器原理
如图2所示，作功率分配器时，①端口为输入端口，②、③、④端口为三路输出端口，⑤、⑥端口为阻隔端口。经过调整金属化通孔带L1、L2、L3、L4和间隔g1、g2、g3的巨细来改动耦合量，然后得到所需的功率分配、回波损耗和阻隔度；反之，作功率合成器时，②、③、④端口为三路输入端口，①端口为输出端口，⑤、⑥端口接匹配负载。图2中，因为从端口①到端口②、③、④信号传输的途径不同，引入了一段L5来调理三路的相位差，使之为零相位。
图2 三路零相位功率分配/合成器示意图
2.3 微带到SIW的过渡
为了便于和其他微波毫米波电路衔接，需求规划微带到介质集成波导的过渡。微带到SIW的过渡结构方式如图3，它的主体为一段微带渐变线，这一段微带渐变线完成介质集成波导和50欧姆微带线之间的阻抗改换。微带渐变线的方式有多种(如圆弧渐变线、线性渐变线等)。因为线性渐变线结构规划简略、加工便利，本文挑选了线性微带渐变线。在高频仿真软件HFSS中建模，经过调整变量tt和tw能够快速地完成微带到SIW的过渡。
图3 微带到波导的过渡
3 成果
使用HFSS软件树立根据介质集成波导（SIW）三路零相位功率分配/合成器模型，如图4。经过仿真优化，确认参数a=13.5mm, d=0.5mm, p=0.65mm, L1=L4=4.1mm, L2=L3=4mm, L5=3.9mm, g1=g3= 11.3mm, g2=10mm, tt=6.2mm, tw=3mm。介质选用Rogers5880,介电常数
=2.2，介质厚度h=0.254mm, 50欧姆微带线线宽w= 0.76 mm。仿真成果如图5、6所示。
由图5能够看到，在频率规模为11～12GHz时，输入端
,阻隔度优于
，三路输出功率分配
，不平衡度小于0.3dB。由图6能够看到，在频率规模为11～12GHz时，三路输出
、
和
之间的相位差小于6°。
图4 三路零相位功率分配/合成器HFSS模型
图5 S参数成果
图6 三路相位输出成果
4 定论
本文选用根据SIW的三路零相位功率分配/合成器输入回波损耗好，阻隔度高，三路功率等分，不平衡度和相位差都很小，全体尺度小，功能优秀，具有重要的研讨和实用价值。
