一种大功率微波功分器中隔离电阻及设计方法技术

本发明专利技术涉及一种大功率微波功分器中隔离电阻及设计方法，采用的双引线法兰电阻，其内部图形采用了一种“王”字形结构来减小面积，在减小寄生电容的同时，减少了对功率容量的影响。大功率电阻的尺寸较大，且含有金属散热金属底座，功率容量要求越大时，需要选择更大的封装尺寸，其寄生电容对功分器的性能影响也就更大。本发明专利技术采用ANSOFT?Designer和ANSOFT?HFSS软件进行协同仿真，将电阻内部图形的尺寸也作为三维电磁场全波仿真的优化变量，与功分器中微波传输线的尺寸一起优化，以便在不影响功率容量的情况下，最终得出最佳的电阻内部图形，完成电阻的设计。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，采用的双引线法兰电阻，其内部图形采用了一种“王”字形结构来减小面积，在减小寄生电容的同时，减少了对功率容量的影响。大功率电阻的尺寸较大，且含有金属散热金属底座，功率容量要求越大时，需要选择更大的封装尺寸，其寄生电容对功分器的性能影响也就更大。本专利技术采用ANSOFT?Designer和ANSOFT?HFSS软件进行协同仿真，将电阻内部图形的尺寸也作为三维电磁场全波仿真的优化变量，与功分器中微波传输线的尺寸一起优化，以便在不影响功率容量的情况下，最终得出最佳的电阻内部图形，完成电阻的设计。【专利说明】—种大功率微波功分器中隔离电阻及设计方法
本专利技术属于微带线、带状线等微波平面传输线器件领域，具体涉及，应用于提高大功率微波功分器的性能。
技术介绍
为了减小相控阵天线的副瓣，往往需要用多路微波功分器来实现各天线单元间的幅度加权。在P、L、S等频率较低的微波波段，因为金属波导的尺寸太大，大功率馈电网络一般采用微带线、带状线等微波平面传输线结构。为了减小阵列间单元的相互影响，对幅相精度要求较高的相控阵天线，一般要求馈电网络中单元之间的隔离度大于18dB，也就是说馈电网络中的功分器需采用隔离电阻。大功率隔离电阻的尺寸较大，导致其寄生电感和电容都很大，如果直接采用市面上现有的隔离电阻来实现大功率功分器，功分器的驻波和损耗性能必然不好。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出，克服市面上现有大功率隔离电阻的不足，在微波频段获得高指标的大功率功分器。技术方案—种大功率微波功分器中隔离电阻，其特征在于:隔离电阻为双引线法兰电阻，电阻内部图形为“王”字形结构，引线焊盘5的长度为1.2mm，引线焊盘5的宽度比外部引线I宽0.2mm,内部引线区域6的宽度为0.5mm,电阻膜搭接区7和电阻膜8的宽度相同，电阻内部图形的总面积小于陶瓷载体3面积的一半。一种所述大功率微波功分器中隔离电阻的设计方法，其特征在于:采用ANSOFTDesigner软件,具体步骤如下:步骤1:根据功分器的理论值在ANSOFT Designer中建立包含了隔离电阻寄生电容的功分器纯电路模型，将需要优化的各传输线的阻抗和长度设置为变量，将功分器3个端口的驻波设置为优化目标，对该模型中的变量进行优化，得出在当前隔离电阻寄生电容值下，功分器能达到的最优驻波性能和寄生电容带来的损耗，根据功分器的指标要求，得出寄生电容的最大允许值，并通过优化得出对应的最佳传输线阻抗和长度；步骤2:根据功分器的功率容量要求，确定电阻的封装尺寸，然后在ANSOFT HFSS中建立大功率电阻及电阻焊盘的全三维模型，同时建立微带线T形分支、微带线匹配拐角、微带线宽度跳变台阶等不连续性部分的全三维模型；步骤3:在ANSOFT Designer软件中，将前面在ANSOFT HFSS软件中建立的大功率电阻及电阻焊盘、微带线T形分支、微带线匹配拐角、微带线宽度跳变台阶等不连续性部分的全三维模型，作为元件导入，加入各种不连续性之间的均匀传输线，建立协同仿真模型的原理图和版图，根据在步骤I中由ANSOFT Designer软件得出的结果，得出均匀传输线的阻抗和长度的初始值；步骤4:在ANSOFT Designer软件中，通过遗传算法对协同仿真模型进行优化，对微带线尺寸和电阻内部图形的尺寸进行了多个变量的大量优化计算后，得出最佳结果；将电阻内部图形的尺寸作为三维电磁场全波仿真的优化变量，与功分器中微波传输线的尺寸一起优化，得到使功分器的微波性能达到最优的电阻内部图形，完成电阻的设计。有益效果本专利技术提出的，大功率电阻的尺寸较大，且含有金属散热金属底座，功率容量要求越大时，需要选择更大的封装尺寸，其寄生电容对功分器的性能影响也就更大。本专利技术采用的双引线法兰电阻，其内部图形采用了一种“王”字形结构来减小面积，在减小寄生电容的同时，减少了对功率容量的影响。②大功率电阻的尺寸较大，且含有金属散热金属底座，功率容量要求越大时，需要选择更大的封装尺寸，其寄生电容对功分器的性能影响也就更大。本专利技术采用ANSOFT Designer和ANSOFTHFSS软件进行协同仿真，将电阻内部图形的尺寸也作为三维电磁场全波仿真的优化变量，与功分器中微波传输线的尺寸一起优化，以便在不影响功率容量的情况下，最终得出最佳的电阻内部图形，完成电阻的设计。本专利技术采用ANSOFT Designer和ANSOFT HFSS软件进行协同仿真，将电阻内部图形的尺寸也作为三维电磁场全波仿真的优化变量，与功分器中微波传输线的尺寸一起优化，以便在不影响功率容量的情况下，最终得出最佳的电阻内部图形(图11)，完成电阻的设计。一般的大功率电阻内部图形，会填充到陶瓷载体面积的90%以上。本专利技术采用的双引线法兰电阻(图3)，其内部图形采用了一种“王”字形结构(图4)来减小面积，在减小寄生电容的同时，减少了对功率容量的影响。【专利附图】【附图说明】图1常用的功分器纯电路模型图2包含了隔离电阻寄生电容的功分器纯电路模型图3双引线法兰电阻外形图4电阻内部图形采用的一种“王”字形结构1-外部引线；2_陶瓷盖板；3_陶瓷载体；4_金属底座；5_引线焊盘；6_内部引线区域；7-电阻膜搭接区；8_电阻膜的宽度；图5大功率电阻及电阻焊盘的全三维模型图6微带线T形分支的全三维模型图7微带线匹配拐角的全三维模型图8微带线宽度跳变台阶的全三维模型图9协同仿真模型的原理图图10协同仿真模型的版图 图11仿真最优的电阻内部图形【具体实施方式】现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述:实现本专利技术目的的技术方案是:I)隔离电阻内部图形采用了一种“王”字形结构来减小电路图形面积，从而减小电阻的寄生电容；2)采用ANSOFT Designer和ANSOFT HFSS软件进行协同仿真，将电阻内部图形的尺寸也作为三维电磁场全波仿真的优化变量，与功分器中微波传输线的尺寸一起优化，最终得出最佳的电阻内部图形，完成电阻的设计。所述采用ANSOFT Designer和ANSOFT HFSS软件，设计大功率隔离电阻的实现过程如下:I)在ANSOFT Designer软件中建立功分器的纯电路模型，，得出隔离电阻寄生电容的最大允许值，并通过优化得出对应的最佳传输线阻抗和长度。在ANSOFT Designer软件中，常用的功分器纯电路模型(图1)因为没考虑隔离电阻的寄生电容，因此只适合仿真小功率的功分器。根据功分器的理论值在ANSOFT Designer中建立包含了隔离电阻寄生电容的功分器纯电路模型(图2)，图2中C22为隔离电阻的寄生电容。考虑了隔离电阻的寄生电容后，功分器中各段微带线的阻抗和长度需要在理论值基础上进行优化，才能得出最佳的功分器性能，因此在模型(图2)中将需要优化的各传输线的特性阻抗和长度设置为变量，将3个端口的驻波设置为优化目标，对模型(图2)中的变量进行优化，得出在当前隔离电阻寄生电容值下，功分器能达到的最优驻波性能和寄生电容带来的损耗。寄生电容值越大，功分器的最优驻波和损耗都会越大，由功分器的指标要求得出寄生电容值的最大允许值，并通过优化得出对应的最佳传输线阻抗和长度。2)由功分器的功率容量要求，选择电阻的封装尺寸，在AN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率微波功分器中隔离电阻，其特征在于：隔离电阻为双引线法兰电阻，电阻内部图形为“王”字形结构，引线焊盘（5）的长度为1.2mm，引线焊盘（5）的宽度比外部引线（1）宽0.2mm，内部引线区域（6）的宽度为0.5mm，电阻膜搭接区（7）和电阻膜（8）的宽度相同，电阻内部图形的总面积小于陶瓷载体（3）面积的一半。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓龙波，江承财，张小虎，纪媛，杨卓，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：