行波管和大功率固態(tài)功率放大器作為雷達、干擾機的核心，其技術水平?jīng)Q定了這些裝備的戰(zhàn)術性能，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的關鍵技術。但行波管和大功率固態(tài)功率放大器在工作頻段內(nèi)往往存在較大的增益波動，不能達到武器裝備的要求。目前大都采用引入均衡網(wǎng)絡的方法來解決這個問題，這個網(wǎng)絡的特性恰好與信號的畸變特性相反，這樣就可以使信號不發(fā)生幅度畸變，插入的這個網(wǎng)絡就是功率均衡器。

由于微帶枝節(jié)型均衡器具有體積小和高可靠性的優(yōu)點，所以在微波頻段得到了廣泛的運用，但是由于該結構均衡器將電阻直接加載在了主傳輸線上，使得電路的反射大大增加，而且引入了較大的高端插損。本文提出了一種新穎的均衡器結構，該結構均衡器具有結構緊湊、體積小的優(yōu)點，和傳統(tǒng)枝節(jié)型均衡器相比，駐波系數(shù)和高端插損都有較大改善。

物理模型

一個均衡器實際上是由多個陷波器構成，從而實現(xiàn)我們需要的衰減曲線，因此，我們從單個陷波器出發(fā)，來分析均衡器的工作原理。

我們將多個接地諧振回路級聯(lián)起來，形成級聯(lián)網(wǎng)絡如圖2所示，級聯(lián)網(wǎng)絡的T矩陣與各個諧振枝節(jié)T矩陣的關系如下：

再由T矩陣和S矩陣的轉換關系，得到級聯(lián)網(wǎng)絡的S矩陣。如果每級陷波器的輸入輸出都是匹配的，則級聯(lián)網(wǎng)絡的s21可以寫為：

根據(jù)級數(shù)展開理論，用無限多的陷波器子結構相級聯(lián)，可以合成任意的響應特性波形。

因此，以諧振枝節(jié)加電阻陷波器單元作為均衡器子結構，然后通過級聯(lián)的方式，實現(xiàn)均衡器的設計。通過調(diào)整各子結構的諧振頻率和Q值從而逼近我們所需要的均衡曲線。
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傳統(tǒng)枝節(jié)均衡器

如圖所示為傳統(tǒng)枝節(jié)型均衡器的電路拓撲圖，該結構均衡器以λ/4開路枝節(jié)作為諧振枝節(jié)，加電阻構成陷波單元，電路左端和右端加匹配電路，由于電阻是直接加載在主傳輸線上，所以造成該均衡網(wǎng)絡的輸入輸出阻抗發(fā)生變化，因此兩邊需要添加匹配網(wǎng)絡才能使駐波基本達到要求，而且用該結構設計的均衡器高端插損也很大。

新結構均衡器子結構設計

圖3是本文所提出的新結構均衡器的陷波器子結構，諧振器位于主傳輸線的正下方，由通孔和主傳輸線相連，在靠近通孔處加電阻，諧振器和接地板間留有0.3mm的縫隙，由于諧振器和主傳輸線是由通孔直接相連，二者之間存在寬邊耦合，因此該結構諧振器具有強耦合特性，并且不會像傳統(tǒng)開路枝節(jié)一樣占用太多的空間。

根據(jù)所要求的頻率衰減特性，我們采用RF60介質(zhì)基板，厚度為0.635mm，通孔直徑為0.5mm。
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圖4為改變諧振枝節(jié)的長度和電阻的大小時的頻率仿真曲線，可見當增大電阻時，陷波器的Q值減小，而減小諧振器的長度時，陷波器的中心頻率升高。所以可以通過改變諧振器的長度和電阻的大小，實現(xiàn)對中心頻率和Q值的調(diào)節(jié)，所以該結構能夠達到均衡器子結構的要求。

新結構均衡器設計和仿真結果

根據(jù)需要，我們采用三個陷波子結構級聯(lián)設計制作了一個微帶均衡器，圖5是該型號均衡器的S21和S11仿真結果曲線，很明顯可以看出，采用新結構設計制作的均衡器在工作頻段內(nèi)能保證S11小于-20dB，而高端插損小于-2dB，說明采用該結構能很好的改善均衡器的駐波和高端插損。


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