1GHz~2GHz宽带小功率幅度均衡器

ANSYS 2011中国用户大会优秀论文

1GHz~2GHz宽带小功率幅度均衡器

[巫良君]

[四川九立微波有限公司，成都611731]

[ 摘要 ] 本文给出了一种宽带小功率幅度均衡器的设计方法。分析了现阶段微波设备对输出幅度的需求，并在设计中采用了电阻加载的方式，调整谐振单元的品质因素。使用Asoft Designer仿真

软件对级联均衡网络进行优化，极大地提高了设计不同均衡要求的幅度均衡器的速度。本文设

计了一款1GHz~2GHz的宽带小功率幅度均衡器。

[ 关键词]幅度均衡器；宽带；品质因素；电阻加载；平坦度

1GHz~2GHz Board-band Low-power

Amplitude Equalizer

[WuLiang-jun]

[Sichuan JIULI Microwave Coporation,ChengDu 611731]

[ Abstract ] This paper presents a board-band low-power amplitude equalizer design methods.

Analysis of the magnitude of the output stage of microwave equipment needs, and in the

design of a resistance loading, adjusting the resonance quality factor unit. Use Asoft

Designer simulation software to optimize the cascaded balanced networks, which greatly

improved the design efficiency of a balanced range of different equalizer. This paper

designed a 1GHz ~ 2GHz wideband low-power amplitude equalizer.

[ Keyword ] power equalizer,board-band,quality factor,resistor loading

1前言

随着通讯电子系统的迅速发展，通信带宽不断提高。现在微电子生产厂商所设计的放大器等器件已覆盖了UHF至S波段。这些器件具有尺寸小、成本低的优点，但器件几乎都有一共同特点，存在幅度随频率的增高而减小的弊端。在一个系统中所有器件的幅频特性叠加后高频段和低频段的幅度可能差10dB以上。

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幅度均衡器按用途、设计技术分类，可分为宽带均衡器和窄带均衡器，大功率均衡器和小功率均衡器，集总元件均衡器和分布参数均衡器。本文设计了一中宽带小功率均衡器，采用集总元件，适用于S 波段一下的宽带均衡器。

2 分析

窄带均衡器频率覆盖范围窄，其相对带宽一般不超过50%。窄带均衡器的一种电路拓扑结构如图1所示。图2为其响应示意图。

图1 窄带均衡器拓扑结构 图2 窄带均衡器幅频特性

2.1 谐振单元特性分析

对图1的谐振电路而言，其谐振的频率由f 0=1/2

其传输特性按公式S21(ω) = 2(1-ω2LC+j ωRC)+ j ωRC/ 2(1-ω2LC+j ωRC)

式中的R 、L 、C 为谐振电路中的电阻、电感、电容。由式2可知加载电阻R 对传输系数的影响，即减小加载电阻R 的值，增大中心频率点外的传输系数。

图3 不同电阻加载的幅频特性

图3显示了电阻30Ω~90Ω，步进20Ω的传输特性曲线。仿真结果与我们定性理论分析结果一致。

2.2 多级并联谐振分析

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图4 多级谐振单元

2.2.1谐振单元特性分析

对长l，特性导纳Yc的低损耗传输线，其输入导纳

Yin=jYc th(γl)=Yc(thαl+jthβl)/(1+jthαljthβl)≈jYcthβl

式中γ为传播常数；β为相移常数；γ=α+jβ；l为谐振线长。

可见谐振线在l=nλ0/2+λ0/4，n=0,1,2,3……，n

发生并联谐振λ0为中心谐振频率所对应的波长。

2.2.2加载电阻R与带宽

加载电阻R对谐振单元的传输系数影响的同时，还影响着谐振回路的品质因数。

根据Q=R/ω0L，在谐振单元回路中增加加载电阻R的电阻值，能够增加并联电阻R，使谐振单元Q值减小，拓宽带宽从而构成宽带均衡网络的基本单元。

单个谐振单元无法在带宽和传输系数上同时满足要求，则有必要将多个基本谐振单元级联起来构成均衡网络。

由此我们设计了三级宽带的均衡电路如图4，频率范围1GHz~2GHz，均衡幅度≥10dB。

使用Ansoft Designer进行仿真，应用optimization功能设定目标进行优化，最终达到了

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设定目标。最终的幅频特性如图5所示。

图5 多级均衡的幅频特性

下图6为宽带均衡器的layout 模型，所有集总参数元件均为0603封装。

3 结论

本文分析了均衡电路的基本原理及其参数特性，以及不同类型均衡电路的特点。基于上述方法设计了一款宽带小功率均衡器。该均衡器具有结构简单，参数易于调节和生产的特点。本文对小功率宽带均衡器的设计具有现实的参考价值。能够针对不同的幅度均衡要求进行设计，以保证系统输出良好的幅频特性。

ANSYS 2011中国用户大会优秀论文 [参考文献]

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[2]聂广林等，压电与声光，微波和射频电路的增益均衡技术，2009.

[3]贾宝富等，收/发技术，电阻加载在宽带均衡器中的应用，2008