变容管电调微波均衡器的设计

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1  引言
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频率可调微波器件是一种新型的微波器件，主要用于微波接收机和电子对抗系统，是电子支援措施接收系统的关键部件之一。微波均衡器是一种在现代雷达通信系统、高精度微波测量系统和其他微波应用系统中正得到应用的微波无源器件。它可以补偿系统幅频特性的各种起伏和不规则变化，使系统满足所需的传输条件。目前已有的微波均衡器大多数为固定式或机械可调式，它们都有各自固有的缺点；为了适应现代电子技术的发展，开展可电调微波均衡器的研究具有重要的实际意义。电调谐具有调谐速度快、体积小、适应范围大等优点，应用前景广阔。本文将对电调谐微波幅度均衡器的结构、调谐原理和性能进行探索性研究。

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2  电调微波幅度均衡器的理论分析
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2.1  电调微波幅度均衡器子结构
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( J# x3 U0 f! d8 q& _6 c2 l电调微波幅度均衡器是指在直流电压作用下，中心频率及传输特性随电压发生相应改变的幅度均
1 w9 S5 ~" f; L$ R衡器。最常见的电调元件是变容二极管，除此之外，还有压电换能器、铁电薄膜等。
理想的电调微波幅度均衡器应该是：
0 G& i; j  L6 }8 C# V0 m(1)具有很宽的调谐范围，以及具有很快的调谐速度;
(2) 在传输频带内具有合乎预期要求的均衡幅频特性;
(3)输入输出驻波尽可能小。

在微波均衡器的设计中，谐振器是最基本的组成部分。微带谐振器是介质衬底上的一块平面导体，它的主要损耗包括导体损耗、介质损耗和辐射损耗。谐振器的参数包括：谐振频率、品质因数、相对带宽、有载高Q值(品质因数)的谐振结构，包括压控振荡器和滤波器，但是在均衡器中，品质因数不一定要求很高，这要根据具体情况而定。在对不同的谐振器结构做了大量的仿真分析后发现：加载了电阻的谐振器适合用于宽带微带均衡器，而且使得均衡器衰减幅度和品质因数可调。同时为了使得均衡特性曲线和中心频率可电调谐需要引入变容管。综合上述几个因素，宜用的电调微波均衡器的子结构如图1所示。


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图2  电调微波均衡器子结构在ADS里的模型
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     图4(a) 反向电压-总电容特性曲线
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6 K' e5 Z) B' ?    如图5  2-4GHz电调微波均衡器实物图
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. P3 i8 J( f4 ?7 @  L% ?$ e所用板材为Rogers公司的 RT/duroid 6002，印制板厚度0.508mm，介电常数为2.94。
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图6是2-4GHz电调微波均衡器S21仿真结果，图7是其S21实测结果，图8是其驻波实测结果。由图6与图7对比可以看出两者吻合较好。从图8看出驻波在1.4以下，驻波特性很好。实际测试结果证明通过加载变容管达到电调的目的是可行的。

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                   图7 均衡器S21实测
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                       图8 均衡器驻波实测

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- Y7 ^0 L9 I" g, R" T5  结束语

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# u& o: g+ ]# \# L, D+ f本文将变容管引入到微带均衡器的设计中，对电调微波幅度均衡器进行了探索性研究。在对电调微波均衡器子结构进行仿真分析的基础上设计制作了一款2-4GHz频段的电调微波均衡器，其测试结果与仿真结果吻合较好，证实了这种加载变容管达到电调的目的是可行的。
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