使用SOLIDWORKS设计基于耦合线的紧凑型单平面分频器

介绍

分频器是单片集成电路 （IC）、天线阵列等中非常有趣的结构，其特点是两条信号路径相互交叉，具有高隔离度和匹配端口。有不同类型的分频器；用于单频带和双频带的空气桥、键合线和印刷平面交叉，这些交叉总是用于层之间的信号连接和传输。通常耦合传输线用于设计功率分配器、耦合器和滤波器。此外，加载有开路/短路短截线的耦合线用于设计带通滤波器。最近，加载有开路/短截线的耦合线被用于设计平面分频器。

在本文中，使用 SOLIDWORKS 设计了基于耦合线的紧凑型单平面分频器，并使用全波 3D 模拟器 HFWorks 进行了仿真。进行 S 参数分析以表征该结构的电磁行为。

模型几何

这个紧凑的平面分频器示例由两条耦合线组成，两条耦合线加载了两个开路短截线。该分频器的谐振频率为 1.8GHz。它构建在介电基板上，相对介电常数为 2.65，介电损耗角正切为 0.003。单频段分频器的整体尺寸约为 48 mm x 30 mm x 0.508 mm。3D 模型如图 1 所示。

图 1 - 紧凑型平面跨界车的 3D SOLIDWORKS 模型（前视图和端视图）

两条传输线连接在端口 1、4 和端口 2、3，如图 2 所示。该结构的地平面使用图案化地平面技术开槽，以增加偶模阻抗和奇模阻抗之间的阻抗比，如图 2 所示。耦合线。结构参数总结在表1中。

图 2 - 单频段分频器的几何形状

仿真结果

使用 HFWorks 模拟的 S 参数结果 S11 和 S31 以及单频带交叉的测量结果如图 4 所示。S 参数显示为 0.5 GHz 至 3.5 GHz。中心频率位于 1.8 GHz 附近。

图 3 - 回波损耗 S11 测量和模拟结果

透过系数|S31| 大于-0.6 dB，而模拟|S11| 对于 1.81 - 1.875 GHz，小于 -20 dB。

图 4 - 单频段分频器的 S11 和 S31

隔离|S21| 和 |S41| 对于 1.73 - 1.814 GHz 和 1.81 - 1.87 GHz，分别小于 -20 dB，如图 5 所示。

图 5 - 单频段分频器的 S41 和 S21

HFWorks 自动计算电磁场。谐振频率处的电场分布如图 6 所示。入射功率为1W。

图 6 - 1.80 GHz 处的电场分布

结论

使用 SOLDWORKS 和 HFWorks 二人组设计和模拟单频段分频器。在模拟结果和测量数据之间可以观察到良好的一致性［2］。谐振频率为 1.80 GHz。