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威尔金森功分器.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.44M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    Wilkison 功率分配器的设计 班级：电科 X 班 姓名：XXX 学号：XXXXXXX
    一．引言 功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输 出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出， 此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。 功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损耗和反射损耗）、 各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。 功分器通常为能量的等值分配，通过阻抗变换线的级联与隔离电阻的搭配， 具有很宽的频带特性。 滤波器的数学原理 理想功率分配器具有以下 3 个特点： 端口 1 无反射 端口 2.3 输出电压 U2 和 U3 幅度和相位相等 端口 2.3 输出功率比值为任意给定值 1/k2 功率分配器的主要技术参数 通带内各端口反射系数 通带内量输出端口间的隔离度 通带内传输损耗 通带内功分比 通带内相位平衡度 威尔金森功率分配器是一种常用的功率分配器，它根据输出端口的数量和功 率分配的比率可分为很多种类型。威尔金森功率分配器端口都匹配，输出端之间 有隔离，耗散反射功率，具有无耗的特性。最常用的一种是三端口，将输入功率 从两个输出端口（3dB）平均输出，如下图所示。
    （a）功率均分的微波传输带形式的威尔金森功率分配器 （b）等价电路 在图 6.3 中所示的电路中，两种模式被定义为： 偶模（ ），奇模（ ） 图 6.3 归一化形式的威尔金森功率分配器
    图6.4 图6.3的电路对分形式 a、 偶模激励 b、奇模激励 特性阻抗Zo=50，利用奇偶模的方法可以得到功分器的参数： 二、功率分配器的主要技术参数 （1）功分器工作的频率范围 这是各种射频/微波电路的工作前提，功率分配器的设计结构与工 作频率密切相关。必须首先明确分配器的工作频率，才能进行下面的 设计 （2）插入损耗 IL 输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理 想等因素，考虑输入端的驻波比所带来的损耗。 IL    lg10  P 2 P 1    lg20 （dB） S 21 （3）回波损耗 RL1 用 RL1 表示的端口 1 的回波损耗为： RL 1  lg20 S 11 （dB） （4）隔离度 支路端口间的隔离度是功率分配器的另一个重要指标。如果从每个支路端 口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，这就要求支 路之间有足够的隔离度。
    端口 3 到端口 2 的隔离度定义为： D  lg20 S 23 （dB） 设计指标如下所示： 工作频率 0.9-1.1GHz； 中心频率 1GHz； 通带内端口反射系数小于-14db； 各端口匹配，驻波比小于 1.5； 具有良好隔离度，端口 2 和端口 3 之间的隔离度小于-20db； 等功分传输，端口 1 和端口 2 的传输损耗小于 3.5db，端口 1 和端口 3 的传 输损耗大于 2.5db； 微带线基板的厚度为 3mm，基板的相对介电常数为 2.65，微带线厚度为 35um, 损耗角正切为 0.001； 各端口特性阻抗采用 50Ω。 三、设计原理图 把输入端口与两路分支线连接起来，并在两路分支线之间插入隔离电阻 TFR， 如下图所示。 其中微带线的参数设置如图内 Msub 所示。功分器中微带线的参数大小可根 据变量 VAR 来决定。优化之前的仿真结果如下图。
    进行优化时使用 S 优化控件（Optim）设置和完成设置的优化控件如下图所示：
    优化之后的仿真结果： 五、版图 根据原理图可生成以下的版图：
    六、Wilkison 功率分配器的测试结果： (1)回波损耗 db（S(1,1)）和 1 口驻波比 (2) db（S(2,1)）
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