Quadrature hybrids（正交混頻器或90度功分器）是一種微波和射頻電路組件，用于將輸入信號分成兩個相位差約為90度（或正交）的輸出信號。它們通常用于無線通信系統、雷達、天線系統和其他射頻電子設備中，以實現信號的相位控制、信號分集、干擾抵消和其他應用。

它有兩個輸入端（通常標記為A和B）和兩個輸出端（通常標記為C和D）。

當信號應用于輸入端A時，輸出端C將具有與輸入端A相同幅度但相位差約為0度的信號，而輸出端D將具有與輸入端A相同幅度但相位差約為90度的信號。

其散射矩陣如下圖所示：

以設計一個中心頻率為3.6GHz，各端口微帶線特征阻抗均為50ohm的的正交混頻器為例，可以計算出構成器件的各部分微帶線特征阻抗分別為50ohm和35.35ohm。

使用ANSYS Circuit進行電路分析，由計算出微帶線的特征阻抗計算各部分微帶線的特征尺寸。

然后建立整個電路模型，設置計算參數。

計算結束后查看計算結果：

可以看到，設計符合預期。接下來，使用HFSS 3D Layout建立器件的版圖。首先對器件的各個圖層進行定義。

查看3D效果

接下來進行版圖繪制，本次設計使用兩種版圖設計方案

方案一

方案二

對端口進行定義，然后設置計算參數進行計算。兩種設計方案結果如下：

方案一結果

方案二結果

可以看出，兩種版圖設計方案與設計的中心頻率有一定偏離，還需要對版圖進行微調，以符合設計的要求。這里本文就不予以展開討論。

接下來查看方案二工作時的電場分布云圖：

視頻結果請查看公眾號視頻

為了進一步驗證仿真結果的準確性，我們將HFSS 3D Layout中的版圖設計導出到HFSS中進行仿真，仿真結果如下：

設計方案三維模型

可以看到二者計算結果幾乎相同，仿真結果的準確性可以保證。