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一种基于天牛须算法的新型超宽带功分器研究

李杰 阎跃鹏 梁晓新 万晶 王魁松

引用本文: 李杰, 阎跃鹏, 梁晓新, 万晶, 王魁松. 一种基于天牛须算法的新型超宽带功分器研究[J]. 电子与信息学报, doi: 10.11999/JEIT181003 shu
Citation:  Jie LI, Yuepeng YAN, Xiaoxin LIANG, Jing WAN, Kuisong WANG. Research on the Novel Ultra-wideband Power Divider Based on Beetle Antennae Search Algorithm[J]. Journal of Electronics and Information Technology, doi: 10.11999/JEIT181003 shu

一种基于天牛须算法的新型超宽带功分器研究

    作者简介: 李杰: 女,1977年生,工程师,博士生,研究方向为射频微波电路设计;
    阎跃鹏: 男,1963年生,博士生导师,研究员,研究方向为集成电路设计,射频微波电路设计;
    梁晓新: 女,1979年生,硕士生导师,研究员,研究方向微波毫米波芯片及模块;
    通讯作者: 梁晓新, liangxiaoxin@ime.ac.cn
摘要: 根据对马刺线的原理分析,该文提出一种新型马刺线结构,并在此基础上设计出一种新颖的超宽带功分器(频率范围为2.5~13.2 GHz)。该超宽带功分器尺寸较小,制作结构简单,带内传输特性好,输入与输出端口的回波损耗均小于–12 dB,带内插入损耗小于3.5 dB。在设计过程中,根据理想传输线模型,利用奇偶模分析方法,推导出设计的目标函数,并利用天牛须算法对其进行优化设计,有效提高了功分器的设计准确性和灵活性。为了验证设计的准确性,采用材料RO4003C作为基板设计超宽带功分器。实验结果表明,采用新型马刺线结构的超宽带功分器结合天牛须算法有效缩短了计算时间,提高了设计精度,可以广泛运用于超宽带功分器设计。

English

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  • 图 1  新型马刺线结构

    图 2  超宽带功分器结构图

    图 3  功分器的奇偶模等效电路

    图 4  扇形线示意图

    图 5  功分器实物图

    图 6  S参数仿真和测试结果对比

    表 1  优化参数前后结果对比

    (最优值dB)${S_{11}}$${S_{22}}/{S_{11}}$${S_{23}}/{S_{32}}$${S_{21}}/{S_{31}}$
    没有采用优化算法$ - 20$$ - 29$$ - 29$$ - 3.2$
    采用天牛须算法$ - 40$$ - 50$$ - 40$$ - 3.1$
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    表 2  功分器性能对比

    参考文献拓扑结构 复杂度尺寸(cm$ \times $cm)插入损耗(dB)15 dB 隔离度(比值,(BW, GHz))隔离电阻数量
    [1]CPD3.0$ \times $1.03.53.00:1 (3.5–10.5)1
    [2]多模谐振3.0$ \times $2.05.02.90:1 (4.0–11.7)1
    [5]级联3.3$ \times $2.34.06.00:1 (2.0–12.0)5
    [6]SIR 3.0$ \times $2.05.01
    [7]非共面4.0$ \times $4.04.01
    [9]Radial Stub2.0$ \times $1.53.81.50:1 (7.1–10.6)1
    [10]耦合振荡4.0$ \times $1.23.7隔离度均大于–15 dB1
    本文马刺线级联1.4$ \times $1.5<3.52.67:1 (4.5–12.0)1
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  • 通讯作者:  梁晓新, liangxiaoxin@ime.ac.cn
  • 收稿日期:  2018-11-01
  • 录用日期:  2019-04-22
  • 网络出版日期:  2019-05-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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