【摘要】：介绍一种专用环形电桥的理论设计和调试方法，并用微波仿真软件对其原理电路进行优化仿真，给出原理电路版图和仿真结果，理论上带宽可以达到20%—30%。
　　关键词：环形电桥，奇偶模，驻波比，插入损耗
　　1概述
　　微带电桥依据结构上的差别有分支线电桥、环形电桥等。微带分支线电桥虽然设计加工都较简单，但频带较窄。环形电桥比分支线电桥稍宽，可以达到频带的20%—30%。
　　2环形电桥设计原理
　　 信号由端口1输入时，端口2和4等幅反相输出，端口3无输出;信号由3口输入时，端口2和4等幅同相输出，端口1无输出。环形电桥各支路特性阻抗为Z，根据四分之一变换性，环行线的特性阻抗为1.414Z。环形电桥的特性可以用奇偶模法进行分析。对于偶模激励，即端口2与3，端口1与4激励等幅同相，对称面为磁壁，电桥在该处相当于开路;对于奇模激励，即端口2与3，端口1与4等幅反相激励，对称面为电壁，相当于短路。
　　偶模激励时在中心频率上，A矩阵为
　　A11=1;          A12=jZr;         A21=2j/Zr;         A22=-1。
　　根据A矩阵求得偶模散射参数：
　　S11e=[2Zo*Zr+j（Zr*Zr-2Zo*Zo）]/j（Zr*Zr+2Zo*Zo）;
　　S21e=2Zo*Zr/j（Zr*Zr+2Zo*Zo）;
　　S22e=[-2Zo*Zr+j（Zr*Zr-2Zo*Zo）]/j（Zr*Zr+2Zo*Zo）;
　　奇模激励时，在中心频率上A矩阵为
　　A11o=-1;         A12o=jZr;        A21o=2j/Zr;        A22o=1
　　由A矩陣求得奇模散射参数为
　　S11o=S22e=[-2Zo*Zr+j（Zr*Zr-2Zr*Zr）]/j（Zr*Zr+2Zo*Zo）
　　S21o=2Zo*Zr/j（Zr*Zr+Zo*Zo）
　　S22o=S11e
　　根据环形电桥的结构对称性，可知散射参数有如下关系：
　　S11=S44，  S22=S33，  S12=S43，   S13=S24
　　环形电桥在中心频率上完全匹配，即S11=0.则Zr*Zr-2Zo*Zo=0
　　Zr=1.414Zo
　　将此3dB环形电桥两级级联组成6dB功率分配与合成器，如图所示。
　　端口1为输入或输出端口，端口2、3、4、5为输出或输入端口，端口6、7、8为隔离端口
　　3 计算机仿真与实测结果
　　用ANSOFT DESIGNER软件仿真，结果如下图：频带要求5.3Ghz_5.9Ghz，四个端口的插入损耗如下，端口2和3的插入损耗在-6.15dB以内，端口4与5的插入损耗在-6.3dB以内，经过优化指标满足设计要求。
　　经过仿真优化，端口1的驻波系数在1.08以内，端口2，3，4，5的驻波系数在1.15以内，如下图所示。
　　端口6、7、8的隔离度在-30dB以下，如下图所示满足设计要求。
　　端口6，7，8是隔离端口，隔离度大于30dB。仿真结果与实际测试基本吻合。

1. 结束语

　　 实测环形电桥幅度不平衡度小于0.3dB，相位不平衡度小于7度。经过仿真与调试，微带一分四功分器满足设计指标要求。
　　参考文献
　　1 清华大学《微带电路》编写组，微带电路。
　　2 西安电子科技大学《简明微波》
　　3西安电子科技大学《微波网络》