基于EBG结构功分器的设计.kdh.pdf

2008年第12期大众科技No.12，2008
（总第112期）DAZHONGKEJI(CumulativelyNo.112)

基于EBG结构
功分器的设计

刘扬清1，敖发良2
（1.桂林安德立通信技术有限公司，广西桂林541004；
2.桂林电子科技大学，广西桂林541004）

【摘要】利用Aglient-ADS软件,仿真和设计出用EBG结构代替3dBWilkinson功分器λ/4部分，使其在频率f=2.4GHz时
特性阻抗为70.7Ω，相移为90°，不断在原理图中对整体结构进行调试、优化，使得在该中心频率下回波损耗小于-30dB，很
好的实现了功率二等分。制作实物通过测量，发现和仿真结果有很好的一致性，从而验证了此EBG结构应用于二等分功分器的
可行性。
【关键词】EBG；Wilkinson；功分器；特性阻抗
【中图分类号】TN713【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2008)12-0047-02

（一）引言
电磁带隙（ElectromagneticBand-gap简称EBG），结构，
又叫光子带隙（PBG:PhotonicBand-gap）结构。是一种具
有带阻特性、慢波特性、高等效特性阻抗特性的周期性微波
结构，它可以阻止电磁波在某个方向或者所有方向上的传播，
已经被广泛地应用在滤波器、功分器等微波电路的设计中。
功分器是将输人信号功率分成相等或不相等的几路功率输出
的一种多端口微波网络。功分器在电路系统中是最常用的元
件。它既可以运用在天线阵中，也可以运用在微波电路设计图1
中。威尔金森功分器由于其简单的电路结构、损耗低和良好
通过软件的仿真优化得出x=0.85mm,y1=0.9mm。利用图1
的隔离，成为常见的功率分配器。
在满足高性能的前提下，尽量减小电路尺寸，以满足今所示的EBG结构单元代替传统的3dBWilkinson功分器中
后通信技术的发展要求，成为电路设计的主要研究方向之一。λ/4部分，结构如图2所示，
在电路中加入一维EBG结构单元，利用该单元的慢波特性是
一种减小电路设计尺寸可行的方法川。对于传统的二维EBG
结构，其方法是在微带线的接地板上开二维呈周期性排列的
孔眼，形成二维EBG结构，其结构也具有慢波特性。但是其
传播常数主要是由微带线传输线相对于接地板上周期孔眼的
两个主轴的位置和方向决定。这样在微带电路的设计中，由
于上述原因使得微带线的阻抗特性是微带线的方向和位置的
敏感参数，不能根据实际情况任意布线，不利于微带电路的
集成。图2
本文将设计EBG结构加入威尔金森功分器电路设计中用其通过优化仿真后得出的曲线图如图3，图4和图5所示，
慢波特性减小电路尺寸，经仿真和实验结果显示该单元的加
人没有增加插人损耗。因此，这种一维EBG结构单元可以运
用在其他的射频电路的设计中。
（二）EBG功分器设计
一维的EBG在ADS中建立的模型为图1所示，选用的基

片是Rogers,=2.55,h=1mm，
ξ
r图3

【收稿日期】2008-09-27
【作者简介】刘扬清（1966－），男，桂林安德立通信技术有限公司高级工程师，硕士研究生。

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图4图7图8
通过仿真结果图可以看出回波损耗和隔离度均能很好的
满足要求，在f=2.4GHZ处，S(2,1)=-3.073dB与理论计算结
果-3.01dB很相近。通过与传统的3dBWilkinson功分器比
较发现此EBG方案在尺寸上有大约有40%的减小。
（三）制作电路板与测试
利用仿真优化好的电路图生成的版图如图5所示，为了
达到一定的精度建议采用光刻技术避免实际测量值与仿真的
结果差别太大。工作时置于腔体中，避免外界产生干扰。
图9
从测试结果看出仿真与测试值之间的误差很小，可能由
电路的实际制作和微带线加工时候导致，因此在焊接时候注
意加锡的量和焊接高度和尽量加高加工的精度。
（四）结论
本文将设计的一维EBG结构单元加入威尔金森功分器电
路设计中，利用其慢波特性减小电路尺寸，经计算和测量结
果显示，其各项主要指标都能满足要求，验证了其可行性，
图5能够实际应用于RF电路。

【参考文献】
[1]KahriziM,SarkarTKandMaricevicZA.Dynamicanalysisof
amicrostriplineoveraperforatedgroundplane[J].IEEETrans.
MicrowaveTheoryTech.,Vol.42,1994,820-825.
[2]PozarDM,Microwaveengineering[J].Wiley,NewYork,

1990.
图6[3]周霞.新型的微波电路及EBG结构的理论分析[D].上海大
学博士学位论文,2003,3.
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