微波功分器设计及测试
13微波功分器(Power Divider)
实验十三 微波功分器一、 实验目的1.了解功分器的原理及基本设计方法。
2.测量微波功分器模块，了解功分器的特性。
二、预习内容1.熟悉功率分配的理论知识。
2.熟悉功分器的理论知识。
三、实验设备四、理论分析（一）功分器的原理:功分器是三端口网络结构（3-port network ），如图18-1所示。
信号输入端（Port-1）的功率为P1，而其他两个输出端（Port-2及Port-3）的功率分别为P2及P3。
由能量守恒定律可知P1=P2 + P3。
若P2=P3并以毫瓦分贝（dBm ）来表示三端功率间的关系，则可写成： P2(dBm) = P3(dBm) = P in (dBm) – 3dB图18-1 功率衰减器方框图当然P2并不一定要等于P3，只是相等的情况在实际电路中最常用。
因此，功分器在大致上可分为等分型（P2=P3）及比例型（P2=K ·P3）两种类型。
其设计方法说明如下：（1） 等分型：根据电路使用元件的不同，可分为电阻式、L-C 式及传输线式。
Port-1 P1Port-3 P3Port-2 P2A. 电阻式：此类电路仅利用电阻设计。
按结构可分成Δ形,Y 形，如图18-2(a)(b)所示。
图18-2(a)Δ形电阻式等功分器 图（b ）Y 形电阻式等功分器其中Zo 就是电路特性阻抗（Characteristic Impedance ），在高频电路中，在不同的使用频段，电路中的特性阻抗不相同。
在本实验中，皆以50Ω为例。
此型电路的优点是频宽大、布线面积小、及设计简单，而缺点是功率衰减较大（6dB ）。
理论推导如下:· ·V1 = ·V1 V 2 = V3 = ·V0∴V 2 = ·V1→20·log[ ]= -6dBB. L-C 式此类电路可利用电感及电容进行设计。
按结构可分成高通型和低通型，如图18-3(a)(b)所示。
其设计公式分别为：a.低通型（Low-pass ）：oo oo p o oS f Z C Z L ⋅=⋅=⋅=πωωω212其中 fo ——操作频率（operating frequency ）Zo ——电路特性阻抗（characteristic impedance ） Ls ——串联电感（series-inductor ） Cp ——并联电容（shunt-capacitor ） b.高通型（High-pass ）： oo oo S oop f Z C Z L ⋅=⋅==πωωω22其中 fo ——操作频率（operating frequency ）V Zo1 2 3 4 2 3 34 1 2 V 2 V 1 Port P 1P 2 P 3 P 1P 2 P 3 Port (a)(b)Zo——电路特性阻抗（characteristic impedance） Lp——并联电感（shunt-inductor）Cs——串联电容（series-capacitor）图18-3(a) 低通L-C式等功分器; (b) 高通L-C式等功分器C．传输线式（Transmission-line Type）此种电路按结构可分为威尔金森型和支线型，如图4-3(a)(b)所示。
微波_功分器实验报告
微波_功分器实验报告实验目的：1.了解微波功分器的工作原理，掌握功分器的性能参数。
2.研究功分器的插入损耗、反射系数和隔离度等参数的测量方法，掌握相应的测量技术。
3.通过实验，掌握测量设备的使用方法，锻炼动手能力，提高实际操作技能。
4.对测量结果进行分析，探究实验误差的来源及对误差进行处理和评估。
实验原理：功分器是微波电路中常用的无源器件之一，用来将输入信号分配到多个输出端口上。
功分器的基本结构如下图所示：功分器的输入端口和输出端口都是50欧姆特性阻抗，一般有平衡和非平衡两种结构。
功分器在实际使用中的性能参数有：通带的插入损耗，反射系数和隔离度。
1.插入损耗是功分器的一个重要性能指标，它是指功分器在工作频率范围内，输人信号与各个输出端口之间的实际损耗。
用dB表示。
2.反射系数是指功分器各个端口反射回来的电磁波与输入电磁波之间的幅度比值，反射系数越小，功分器的性能越好。
3.隔离度是指在功分器输出端口之间的幅度相互影响的程度，没有相互影响的功分器，其隔离度应大于 20 dB。
用dB表示。
1.微波功分器XZ-30422. 微波定向耦合器K1C-0633. 各种线缆、连接器和HPC卡4. 网络分析仪E5100A实验步骤：1.将微波功分器与端口1连接。
使用E-5100A网络分析仪测量功分器的S参数。
2.用1端口连接K1C-063定向耦合器，定向耦合器的(C)端口接1端口。
调节定向耦合器的旋钮，得到输入端的测试点的S参数。
3.用网络分析仪分别测量功分器的各个端口的S参数，在频率范围内采集充分的数据集，以作后续分析和处理。
实验结果：1.测量功分器的S参数，绘制功分器的频率响应曲线，得到功分器的通带和阻带频率。
功分器的设计与调试实验
4.6 微带线计算工具
15
微带线计算工具(续)
单击Synthesize按钮，在LineCalc计算窗口中显示计算结果如下
W=0.48mm，微带线宽度 L=24.33mm，微带线长度
LineCalc计算窗口如图
同理，计算特性阻抗为 50Ω的微带线宽度，参 数设置为
Z0=50Ohm 其余与前面一样
下图是一个等功率分配器，它由两段不同特 性阻抗的微带线组成，两臂是对称的。我们以这 种结构的功分器为例，介绍一下设计的过程。
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功分器的设计（续）
设计指标： 工作频率1.6GHz~2.0GHz 工作频率内S11小于-20dB 工作频率内S21大于-3.1dB 工作频率内S22和S23小于-10dB 微带线基板的厚度为0.5mm 微带线基板的相对介电常数为4.2 各个端口传输线的特性阻抗采用50Ω
6
4.2 创建新的工程文件
点击File->New Project设置工程文件名称（本 例中为divider）及存储路径
点击Length Unit设置长度单位为millimet
7
创建新的工程文件（续）
工程文件创建完毕后主窗口变为下图
8
创建新的工程文件（续）
同时原理图设计窗口打开
9
4.3 功分器的设计
设置界面及设置完成的SP控件如图
22
4.9 优化目标的设置
在原理图设计窗口中选择优 化工具栏
选择优化设置控件 放置 在原理图中，双击该控件设 置优化方法及优化次数。
选择随机Random优化方法 （随机法通常用于大范围搜 索，梯度法则用于局部收敛）
优化次数选择50次 其余选项保持默认状态
观察仿真曲线（续）29 Nhomakorabea（五） 实验要求
威尔金森是怎么设计出威尔金森功分器的？
威尔金森是怎么设计出威尔金森功分器的？威尔金森功分器是个好东西，在射频领域里面应用很广泛。
第一次认识它是在教科书上，书上介绍了他的原理，自己也琢磨了很久，也理解了奇偶模分析的方法和隔离电阻的作用。
但是一直想知道威尔金森是怎么设计出来的？我们是否也可以按照一定的思路设计功分器呢？下面就去找这个思路，最终找到的这个思路可以方便的设计各种各样的功分器，俺的同事已经实践了哈，大家看完也可以试验一把。
首先明确一下这个功分器的要求：1.在微波射频领域，能量是非常宝贵的，所以设计的功分器不能够额外损失能量，如果分为两路的话就是每一路损耗3dB，即︱S21︱=︱S31︱=0.7072.各端口均50欧姆匹配，且两个输出口的完全隔离，即︱S11︱=︱S22︱=︱S33︱=︱S32︱=︱S23︱= 0图2根据以上的要求，我们设计一个对称的功分器，这样就可以只考虑一个端口，上面条件的一半就可以了，即︱S21︱=0.707，︱S11︱=︱S22︱=︱S32︱=0。
如图2所示，从中间把这个我们要设计的功分器分开，两边的的电压都是一模一样的，处处都是开路点。
1．由于端口1匹配，所以输入阻抗为50欧姆。
从1端口输入的能量分为对称的两路，那么每一路的阻抗都是100欧姆。
这个功分器第一个任务的就要用开路线左边的部分把端口2的50欧姆变换到100欧姆，且无损耗。
2．根据微波网络的理论，如果我们使用的都是电容，电感，传输线，电阻这些互易原件，那么整个功分器也就是互易的（关于对这个理论的理解后面文章会给出解释）。
即︱S2 1︱=︱S12︱=0.707。
也就是从端口2到端口1的能量为一半，那另外一半呢？又不能反射回去，又不能泄漏到端口3。
所以这个功分器的第二个任务就是要有一个电阻来吸收端口2入射过来的一半能量。
这个需求太抽象了，还要细化分解，下面利用奇偶模的方法来分析一下。
如下图所示，从端口2输入一个电压幅度为1的波，分解为奇偶模式，偶模式就是1端口输入情况下功率分配的逆过程，端口2、3均无反射波，有一半的能量从端口1输出，那么奇模的能量必须都要消耗到电阻上，不能有反射波回来。
功分器设计报告
(4)输出端口间的隔离度 端口 3 和端口 2 互为隔离端口，在理想情况下，隔离端口间应没有相互输出 的功率，但由于设计及制作精度的限制，使隔离端口间尚有一些功率输出。端口 3 到端口 2 的隔离度定义为： D 20 lg S 23 （dB）
/ 4
Zo 2Z o Zo
2Z o Zo 2Z o
/ 4
图2
关于这一点，我没有详述，大家可以参考由栾秀珍、房少军、金红和邰佑城 老师编著的《微波技术》这本书，书中对这阐述的非常详细。
三、功分器的基本指标
(1)频率范围 频率范围是各种射频和微波电路工作的前提， 功率分配器的设计结构和尺寸 大小与工作频率密切相关， 必须首先明确功率分配器的工作频率，才能进行具体 的设计工作。尤其是需要指明中心频率及其频带宽度。 (2)输入端口 1 的回波损耗 用 RL1 表示的端口 1 的回波损耗为： RL1 20 lg S11 （dB） (3)输入输出间的传输损耗 定义为输出端口 2 的输出功率 P2 和输入端口 1 的输入功率 P1 之比，记为
姓名：陶伟 班级：电科 09-1 班 学号：2220092322
一、 引言
功率分配器是将输人功率分成相等或不相等的几路功率输出的一种多端口 微波网络。在微波系统中, 需要将发射功率按一定的比例分配到各发射单元, 如 相控阵雷达等, 因此功分器在微波系统中有着广泛的应用。它的性能好坏直接影 响到整个系统能量的分配、合成效率。功率分配器有多种形式，其中最常用的是 四分之一波长（λp/4）功率分配器，这种功率分配器称为威尔金森（Wilkinson） 功率分配器。 威尔金森功率分配器由三端口网络构成， 其功率分配可以是相等的， 也可以是不相等的。在这里，我介绍的是等功率分配的微带线 Wilkinson功率分 配器。
微波课设微波宽带10GHz功分器的设计
本科课程设计报告课程名称：微波技术与天线实验地点：博学馆一层机房专业班级：电信1201 学号：2012001427实验名称：微波宽带10GHz功分器的设计学生姓名：指导教师：刘建霞2015年6月30日课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）指导教师签名： 日期：2015-6-10专业班级电信1201 学生姓名 杨凯 课程名称 微波技术与天线 课程设计 设计名称宽带功分器 设计周数 1.5周 指导教师 李鸿鹰 设计任务主要设计参数 1 熟悉HFSS 仿真平台的使用 2 熟悉宽带功分器的工作原理与设计方法 3 在HFSS 平台上完成如下宽带功分器的仿真设计 设计要求如下： 频率：10GHz 介质：vacuum 4 结合同组其他同学的设计结果完成对于该天线结构参数与性能之间关系的探讨 5 在1.5周内完成设计任务设计内容设计要求6.11：分组、任务分配、任务理解 6.12：查阅参考资料，理论上熟悉所设计的器件的工作原理与特性，完成方案设计。
6.15~6.18：熟悉仿真平台的使用，完成在平台上的建模，设置，结果提取与分析，以及验收。
6.19：同组同学结果汇总及讨论 6. 22：设计说明书的撰写 在设计过程中，作为设计小组成员，每位同学要具有团队意识和合作精神，并最终独立完成自己的设计任务。
主要参考资 料刘学观，微波技术与天线，西安电子科技大学电出版社，2012 顾继慧，微波技术，科学出版社，2007 李明洋，HFSS 应用设计详解，人民邮电出版社，2010 学生提交归档文件1.设计报告2.工程文件摘要：在微波系统中，需要将发射功率按一定的比例分配到各发射单元，如相控阵雷达等，因此功分器在微波电路中有着广泛的应用。
它性能的好坏直接影响到整个系统能量的分配和合成效率。
随着宽带天线、宽带滤波器等器件的不断发展，对宽带功分器的要求也越来越高，需求也越来越大。
Wilkinson功率分配器的设计、仿真、加工、和测试
Wilkinson功率分配器的设计、仿真、加工、和测试一.实验目的：1.掌握功分器的原理及基本设计方法2.学会使用仿真软件ADS对功分器进行仿真3.掌握功分器的实际制作和测试方法，提高动手能力力二．实验内容：1设计一中心频率为1Ghz，工作频带0.9Ghz--1.1GHZ的3dB单节Wilkinson 功分器；2 指标要求：带内匹配S11≤-15dB, 功分-3.5dB≤S21≤-2.5Db, 隔离S23≤-15dB；3 微带线基板的相对节点常数ε=2.65，微带线基板的厚度h=3mm，损耗角正切0.003三．实验仪器微波无源试验箱一台，矢量网络分析仪一台，TXLine2001，ADS软件；四．实验过程Ⅰ.原理图设计a、根据实验的指标要求计算微带的尺寸，计算得50Ω的微带线宽度为8.195mm，四分之一波长为50.748mm。
b、打开ADS软件，创建项目，在元件库选择元器件MSUB、V AR、MLIN、MTEE、MSOBND和电阻R=100Ω。
搭建如下图所示的原理图并输入参数：Ⅱ.功分器仿真：a、选择S参数仿真元件面板，设置参数，起始频率0.6GHZ，频率扫描终止值1.4GHZ，步长为0.005GHZ。
b、插入优化控件Optim和4个目标控件Goal，修改其参数如图1；c、进行仿真，单击Simulate图标，进行仿真，在数据显示窗用矩形表示S参数曲线图表示，如下图d、生成版图，先将原理图中的TERM、电阻和接地以及优化控件去掉，生成版图后按其实际的大小打印，如下图：Ⅳ.实物制作将打印的功分器版图贴在铜箔上，用刀切割铜箔，切割完成后，将铜箔粘到实验板上，如下图1．粘贴铜箔时要整齐，可先用粘性不太大的胶带粘在刚切好的铜箔上，让后再贴在实验板上；2．粘贴铜箔时要平整，在用万用表的欧姆档进行验证。
有响声表示短路则说明连接好了；Ⅴ. 实物测试及结果。
威尔金森功分器的设计
综合课程设计实验报告课程名称：综合课程设计（微波组）实验名称：威尔金森功分器的设计院（系）：信息科学与工程学院2020 年6月12 日一、实验目的1. 了解功分器电路的原理和设计方法；2. 学习使用Microwave office 软件进行微波电路的设计、优化、仿真；3. 掌握功率分配器的制作及调试方法。
二、实验原理Wilkinson 功率分配器根据微波网络理论，对于三端口网络，匹配、互易、无耗三者中，只能有两个同时满足。
Wilkinson 功率分配器是一个有耗的三端口网络（如图1.1所示），它通过在输出端之间引入特性阻抗为2Z 0的电阻，实现了理想的功率分配与功率合成。
用于功率分配时，端口1是输入端，端口2和端口3是输出端；用于功率合成时，端口2和端口3是输入端，端口1是输出端。
可以制成任意功率分配比的Wilkinson 功率分配器，本实验只考虑等分（3dB ）的情况，其结构如图1.2所示。
由两段微带线与输出端之间的电阻构成，两段微带线是对称的，其特性阻抗为02Z ，长度为/4g ，并联电阻值为2Z 0。
图1.1 Wilkinson 功分器示意图图1.2 微带线形式的等分Wilkinson 功分器三、实验内容和设计指标实验内容1. 了解Wilkinson功分器的工作原理；2.根据指标要求，使用Microwave office软件设计一个Wilkinson功分器，并对其参数进行优化、仿真。
设计指标在介电常数为4.5，厚度为1mm的FR4基片上（T取0.036mm，Loss tangent取0.02），设计一个中心频率为f=3.2GHz、带宽为200MHz，用于50欧姆系统阻抗的3dB微带功分器。
要求：工作频带内各端口的反射系数小于-20dB，两输出端口间的隔离度大于25dB，传输损耗小于3.5dB。
功分器的参考结构如1.3图所示。
在设计时要保证两个输出端口之间的距离大于10mm，以便于安装测试接头；同时为了便于焊接电阻，d要为2.54mm左右。
威尔金森功分器设计
威尔金森功分器设计威尔金森（Wilkinson）功分器是一种被广泛应用于微波和射频电路中的功率分配器。
它可以将输入功率均匀地分配到多个输出端口上，同时保持相对较低的插入损耗和反射损耗。
该设计是由威尔金森在1960年首次提出的，至今仍被广泛使用。
威尔金森功分器的基本原理是利用两个负载和两个耦合器来实现功率的分配。
它的结构简单，由一个中央传输线和两个分支传输线组成。
中央传输线被连接到输入端口，而分支传输线则与两个输出端口相连。
两个耦合器被用来连接中央传输线和分支传输线，以实现功率的分配。
在威尔金森功分器中，输入功率通过中央传输线传输到两个分支传输线上。
在分支传输线的连接点处，耦合器将一部分功率耦合到负载上，同时将另一部分功率传输到另一个分支传输线上。
这样，输入功率就被均匀地分配到两个输出端口上。
为了保持较低的插入损耗和反射损耗，威尔金森功分器要求分支传输线具有相同的特性阻抗，并且耦合器能够实现理想的功率分配。
在实际设计中，可以使用微带线、同轴电缆或波导等不同的传输线类型来实现威尔金森功分器。
威尔金森功分器的设计需要考虑多个参数，包括特性阻抗、分支传输线的长度和宽度、耦合器的设计等。
通过合理选择这些参数，可以实现所需的功率分配比例和频率响应。
尽管威尔金森功分器在功率分配方面表现出色，但它也存在一些限制。
首先，它只能实现功率的均匀分配，不能实现不同比例的功率分配。
其次，威尔金森功分器的设计需要考虑较多的参数，对于频率较高的应用来说，设计和制造的难度会增加。
总之，威尔金森功分器是一种常用的功率分配器，广泛应用于微波和射频电路中。
它的设计原理简单，通过合理选择参数可以实现所需的功率分配比例。
然而，设计师在使用威尔金森功分器时需要考虑一些限制，以确保其性能和可靠性。
功分器设计报告(1)
功率分配器的设计与仿真学院：物理与电子工程学院专业：通信工程功分器设计实验报告一、实验目的通过设计功分器结构，了解功率分配器电路的原理及设计方法，学习使用软件进行微波电路的设计，优化，仿真。
掌握功率分配器的制作及调试方法。
二设计要求指标通带范围0.9-1.1GHZ。
双端输出，功分比1:1.。
通带内个端口反射系数小于-20dB。
俩个输出端口隔离度小于-20dB。
传输损耗小于3.1dB.三：功分器的基本原理：一分为二功分器是三端口网络结构，如图9-1所示。
信号输入端的功率为P1，而其他两个端口的功率分别为P2和P3。
由能量守恒定律可知：P1=P2+P3。
如果P2(dBm)=P3(dBm),三端口功率间的关系可写成：P2(dBm)=P3(dBm)=(dBm)-3dB。
当然，并不一定要等于P3，只是相等的情况在实际电路中最常用。
因此，功分器可分为等分型（P2=P3）和比例型(P2=kP3)两种类型。
功分器的主要技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、I/O间的插入损耗、支路端口间的隔离带、每个端口的电压驻波比等。
1）频率范围：这是各种射频/微波电路的工作前提，功分器的设计结构与工作频率密切相关。
必须首先明确功分器的工作频率，才能进行下面的设计。
2）承受功率：在功分器/合成器中，电路元件所能承受的最大功率是核心指标，它决定了采用什么形式的传输线才能实现设计任务。
一股地，传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线，要根据设计任务来选择用何种传输线。
3〕分配损耗：主路到支路的分配损耗实质上与功分器的主路分配比，Ad有关。
其定义为，式子中：Pin=kPout，例如：两等分功分器的分配损耗是3dB，四等分功分器的分配损耗是6dB。
4）插入损耗：1/0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产生的。
考虑输入端的驻波比所带来的损耗，插入损耗，Ai定义为：Ai=A-Ad。
实验2功分器的设计制作与调试
未来发展趋势预测
1 2
高性能需求
随着无线通信技术的不断发展，对功分器等射频 器件的性能要求将不断提高，如更低的插入损耗、 更高的隔离度等。
集成化与小型化
为了满足现代通信设备对体积和重量的要求，功 分器将朝着集成化和小型化的方向发展。
3
多功能融合
未来功分器可能不仅具备功率分配功能，还将融 合其他射频处理功能，如滤波、放大等，实现多 功能一体化。
03 设计制作步骤
设计方案选择
定向耦合器型功分器
采用定向耦合器结构，实现输入信号的等分或不等分分配，具有 较宽的带宽和良好的幅度、相位平衡性能。
威尔金森功分器
基于四分之一波长变换器和隔离电阻的威尔金森功分器，实现输入 信号的等分分配，具有较高的端口隔离度和回波损耗。
Gysel功分器
采用带状线或微带线结构，实现输入信号的等分或不等分分配，具 有良好的宽带性能和较高的功率容量。
问题2ห้องสมุดไป่ตู้
功分器输出相位偏差较大。
解决方案
检查功分器的传输线长度和布局，确保传输线对称且长 度一致。如有需要，可微调传输线长度以减小相位偏差 。
问题3
功分器插入损耗较大。
解决方案
检查功分器的接口和连接线缆，确保连接紧固且接触良 好。如有需要，可更换低损耗的连接线缆以减小插入损 耗。
05 测试与结果分析
测试方案制定
测试目的
验证功分器的性能参数是否满足 设计要求，包括输入/输出阻抗、 插入损耗、分配损耗、隔离度等。
测试设备
网络分析仪、信号源、负载、同轴 电缆等。
测试步骤
搭建测试系统，连接信号源、功分 器和负载；设置网络分析仪参数， 进行S参数测量；记录并分析测试结 果。
威尔金森功分器设计与仿真
威尔金森功分器设计与仿真威尔金森功分器（Wilkinson Power Divider）是一种常用的微波功分器，广泛应用于无线通信和雷达系统中。
它能将输入信号均匀地分配到两个输出端口，并且具有较宽的工作频率范围和较低的插入损耗。
本文将介绍威尔金森功分器的设计原理和仿真方法。
1.威尔金森功分器的设计原理```┌─Z1─┐RF in ─┤ ├─ Z2 ─ RF out1├─Z0─┤└─Z3─┘RF out2```其中，RF in为输入端口，RF out1和RF out2为输出端口，Z0为特征阻抗，Z1和Z2为等效阻抗，Z3为耦合阻抗。
在设计过程中，首先需要确定特征阻抗Z0的数值，一般为50欧姆。
然后，根据所需的功分比例，计算等效阻抗Z1和Z2的数值。
最后，选择合适的耦合阻抗Z3，使得整个电路达到最佳的工作性能。
2.威尔金森功分器的仿真方法首先，打开ADS软件并创建一个新的工程。
然后，在工程中添加一个新的设计，选择“Schematic”类型。
在Schematic设计界面中，依次添加所需的元件，包括传输线、阻抗匹配器和耦合器。
其中，传输线用于连接输入端口和输出端口，阻抗匹配器用于实现输入和输出的阻抗匹配，耦合器用于实现信号的均匀分配。
接下来，设置传输线的特性阻抗和长度，以及阻抗匹配器和耦合器的阻抗数值。
通过调整这些参数，可以实现所需的功分比例和工作频率范围。
完成电路设计后，可以进行仿真和优化。
选择“Simulation”菜单，设置仿真参数，如频率范围和步长。
然后，运行仿真并得到结果。
根据仿真结果，可以评估电路的性能，并进行优化。
如果需要改变功分比例或工作频率范围，可以调整各个元件的数值，并重新运行仿真。
最后，完成电路设计和优化后，可以进行PCB布局和封装设计。
根据实际需求，选择合适的材料和尺寸，并进行布局和封装设计。
总结：本文介绍了威尔金森功分器的设计原理和仿真方法。
通过合理选择和调整各个元件的数值，可以实现所需的功分比例和工作频率范围。
微波功分器设计及测试37页PPT共39页PPT
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
微波功分器设计及测试37页文档
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊பைடு நூலகம்——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
微波功分器设计及测试37页PPT
21、要知道对好事的称颂过于夸大勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
微波功分器设计及测试
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
微波功分器设计及测试
Wilkinson功分器基本原理
0 1 s 2 1 2 1 2 0 0 1 2 0 0
端口2和端口3之 间相位差为0度。
信号从端口1输入，分成两路分别从端口2和端口3输出。
Wilkinson功分器原理
Wilkinson功分器的计算公式：
同样方法设置ih变量（12—22）
（7）设置优化方式和优化目标 • 在元件库立标中选择“Optim/Stat/Yield/DOE”，将优化设置控件 “Optim” 和优化目标控件“Goal”共需四个）插入原理图中。
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（8）优化仿真 • 优化完成后，需要执行菜单命令[Simulate]->[Update Optimization Values],以保存优化后的变量值。
微波功分器测试
主要内容
微带功分器介绍 Wilkinson功分器ADS仿真 微波功分器的测试
功率分配器
微波功分器在现代微波通信系统中的作用
功率分配器（简称功分器）和耦合器是无源微波部件，是现代微波 集成电路中一类不可缺少的无源元件，用以完成功率分配或功率组合。
微波功分器在现代微波通信系统中的作用
微带结构
波导结构 集总参数结构
功率分配器技术指标
1 P1 2 P2 3 P3
功分器
频率范围：分配器的工作频率 承受功率：分配器/合成器所能承受的最大功率 功率分配比：主路到支路的功率分配比
插入损耗：输入输出间由于传输线（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 驻波比：每个端口的电压驻波比 隔离度：支路端口间的隔离程度
版图仿真结果
作业：
设计一微带结构的威尔金森功分器，指标要求： 中心频率：2.45GHz 带宽：60MHz 频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB，S22<-20dB 频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB 隔离度：S32<-25dB 板材参数： H:基板厚度(1.5 mm)， Er:基板相对介电常数(2.65) Mur:磁导率(1)， Cond:金属电导率 (5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm) TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm) 报告要求： （1）叙述威尔金森功分器原理； （2）给出功分器的原理图和版图； （3）给出原理图和版图仿真结果，并对其结果进行分析。
功分器的设计制作与调试原
功分器的设计制作与调试原功分器是一种用于分配输入功率到多个输出端口的无源器件。
它广泛应用于无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域。
1.需求分析：初步确定功分器的频率范围、输入功率和输出端口数目等参数。
根据实际需求，选择合适的设计方案。
2.设计理论：根据功分器的工作原理，通过理论计算和仿真，确定功分器的主要设计参数，如输入阻抗、输出阻抗、功分比等。
3.组件选取：根据设计理论确定的参数，选取合适的器件和元件，如功分器结构中的耦合器、衰减器、隔离器等。
4.布局设计：根据选取的器件和元件规格，进行功分器的布局设计。
在设计过程中要考虑排布的紧凑性、尽量减小端口之间的串扰和互相影响。
5.制作工艺：将布局设计图转化为PCB板图，并进行PCB板的制作。
在制作过程中，要保证板厚、质量符合要求，并注意PCB板的阻抗匹配和分布电容等问题。
6.组件安装：将设计好的器件和元件按照布局图的要求进行精确安装。
安装过程中要注意焊接质量和对器件的保护。
7.调试测试：完成功分器的制作后，需要进行调试测试。
通过网络分析仪等测试仪器，检测功分器的各个指标是否符合设计要求，如S参数、功率分配准确性、隔离度等。
8.故障排除：如果在调试测试中发现功分器存在问题，需要对问题进行分析和定位，进一步调整和优化。
可以采取改变元件参数、考虑布局优化或增加衰减器等措施。
9.性能评估：最后对完成的功分器进行性能评估，比较实际测试结果与设计指标的偏差，评估功分器的性能优劣。
需要注意的是，功分器的设计制作和调试是一个复杂的过程，需要掌握电磁场理论、微波传输线理论、PCB设计和封装、RF测试等知识和技能。
此外，对于高频、高功率的功分器设计，还需要特别注意功率损耗、温度和稳定性等问题，以保证功分器的可靠性和稳定性。
在实际的设计制作和调试过程中，还需要结合实际情况灵活调整，并进行各种验证和验证。
该过程需要良好的设计能力、实践经验和耐心。
实验二微波功分器
MLIN TL4 Subst="MSub1" W=w1 mm L=1 mm
MCURVE Curve3 Subst="MSub1" W=w1 mm Angle=90 Radius=2.5 mm
MLIN TL9 Subst="MSub1" W=w2 mm L=10 mm
MLIN TL11 Subst="MSub1" W=w2 mm L=9 mm
成都信息工程学院电子工程系
微波电路EDA
第四章 单端口网络和多端口网络
10
创建新的工程文件
点击File->New Project设置工程文件名称 （本例中为divider）及存储路径 点击Length Unit设置长度单位为毫米
成都信息工程学院电子工程系
微波电路EDA
第四章 单端口网络和多端口网络
MLIN TL6 Subst="MSub1" W=w1 mm L=5 mm MLIN TL13 Subst="MSub1" W=w1 mm L=10 mm
Term Term2 Num=2 Z=50 Ohm
MLIN TL8 Subst="MSub1" W=w2 mm L=10 mm
MTEE_ADS Tee2 Subst="MSub1" W1=w2 mm W2=w2 mm W3=w1 mm TFR R2 Subst="MSub1" W=w2 mm L=(2-w2) mm Rs=100 Ohm Freq=0 Hz
MSub
MSUB MSub1 H=1 mm Er=4.8 Mur=1 Cond=5.88E+7 Hu=1.0e+033 mm T =0.03 mm T anD=1e-4 Rough=0 mm
微波功分器设计及测试37页PPT
微波功分器设计及测试
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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Hale Waihona Puke 27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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(2). 画原理图，选择微带线控件 分别放置在绘图区中，并用线连接。 Ctrl+R 旋转 F5 移动文字
（3）利用微带线计算工具计算微带线尺寸参数 在原理图窗口执行【tools】-【lineCalc】-【Start LineCalc】
修改参数，然后单击
按钮就可以算出微带线的线宽1.52 mm
• 在工具栏单击“Deactive or Active”控件 ，然后单击Optim 控件和Goal控件，然后再进行仿真，此时即为优化后结构的仿真结果。
优化仿真结果
（9）功分器的版图生成
在工具栏单击“Deactive or Active”控件 ，然后单击Optim控 件、4个Goal控件3个“地”、三个“Term”，“SP”控件，使它们失效， 就不会出现在所生成的版图中。
22
执行菜单命令【Layout】->【Generate/Update Layout】，弹出一 个设置对话框，这里应用其默认设置，直接单击OK。
在版图窗口执行菜单命令【Momentum】->【Substrate】->【Update From Schematic】，将原理图的基板和微带参数更新到版图中。
Wilkinson功分器基本原理
0 1 s 2 1 2 1 2 0 0 1 2 0 0
端口2和端口3之 间相位差为0度。
信号从端口1输入，分成两路分别从端口2和端口3输出。
Wilkinson功分器原理
Wilkinson功分器的计算公式：
微带功分器的测试
微波功分器的测试
微波网络分析仪的使用 微带功分器的隔离度的测试 微带功分器入输出反射系数的测试 微带功分器插入损耗的测试
微带功分器的测试
微带功分器的测试
微带功分器的测试
微带功分器的测试
测试框图
网络分析仪
被测功分器
微带功分器的测试
250MHz S11(dB) s21(dB) s31(dB) s23(dB) 300 350MHz 400MHz …… …… …… …… …… 3GHz
在功率分配器中，一个输入信号被分成两个或多个较小的功率 信号。耦合器可以是有耗或无耗三端口器件，或者是四端口器件。 三端口网络采用T型结和其他功分形式，而四端口网络采用定向耦合 和混合网络形式。
功率分配器
④ ① Z0 Z0 3 Z0 2 ② Z0 4 Rj ③ Z0 5 Z0 ⑤ Z0
g / 4
在版图窗口执行菜单命令【Momentum】->【Substrate】-> 【Creat/Modify】，可以查看和修改基板和微带的基本参数。
（10）功分器的版图仿真
在版图窗口执行菜单命令【Insert】->【Port】，弹出port对话框。 在功分器版图中插入三个端口，分别于端口1、端口2、端口3相连。
Wilkinson功分器原理
P2，P3分别为端口2和端口3的输出功率，k为功率分配比， 若k=1，即P2=P3，功率分配为等分，则有下式:
以端口为50Ω的系统为例：
则ZC2＝ZC3＝70.7Ω，R＝100Ω。
威尔金森功分器的设计与仿真
设计指标：
频率范围：0.9-1.1GHz 频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB 频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB 隔离度：S32<-25dB
设置微带线宽度W和长度L，具体变量设置如图所示（加SP、端口）
L=1mm Rs=100Ω
（5）原理图仿真，分别看S11、S21、S22、S23数据
频率带宽较差，还需要进一步优化
（6）参数优化 • 双击 控件，弹出参数设置窗口；选择w2，单击Tune/Opt/Start/DOE Setup”按钮；选择“Optimization”标签，如下设置：
在Electrical栏Z0项填入70.7 Ohm，在E_Eff中输入90deg（对应四分之一 波长），然后单击 按钮就可算出微带线的线宽0.7889 mm，线长为 42.8971mm。
（4）设置优化变量 为便于参数优化的需要，在原理图中插入“VAR”控件
双击“VAR”控件，设置w1、w2、ih三个变量(此处不设单位，在 设置每段微带线时另行设定）。
微带结构
波导结构 集总参数结构
功率分配器技术指标
1 P1 2 P2 3 P3
功分器
频率范围：分配器的工作频率 承受功率：分配器/合成器所能承受的最大功率 功率分配比：主路到支路的功率分配比
插入损耗：输入输出间由于传输线（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 驻波比：每个端口的电压驻波比 隔离度：支路端口间的隔离程度
微带板材参数
H:基板厚度(0.8 mm) Er:基板相对介电常数(4.3) Mur:磁导率(1) Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm)
(1). 创建新的工程、设置长度单位为毫米
版图仿真结果
作业：
设计一微带结构的威尔金森功分器，指标要求： 中心频率：2.45GHz 带宽：60MHz 频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB，S22<-20dB 频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB 隔离度：S32<-25dB 板材参数： H:基板厚度(1.5 mm)， Er:基板相对介电常数(2.65) Mur:磁导率(1)， Cond:金属电导率 (5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm) TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm) 报告要求： （1）叙述威尔金森功分器原理； （2）给出功分器的原理图和版图； （3）给出原理图和版图仿真结果，并对其结果进行分析。
实验报告要求
实验报告
学生姓名： 实验地点： 学 号： 指导教师： 实验时间：
一、实验项目名称 二、实验目的 三、实验原理 四、实验器材 五、实验步骤 六、实验数据及结果分析 七、实验结论 八、总结及心得体会（包含对本实验过程及方法、手段的改进建议）
Thanks for your attention!
同样方法设置ih变量（12—22）
（7）设置优化方式和优化目标 • 在元件库立标中选择“Op目标控件“Goal”共需四个）插入原理图中。
-25
（8）优化仿真 • 优化完成后，需要执行菜单命令[Simulate]->[Update Optimization Values],以保存优化后的变量值。
微波功分器测试
主要内容
微带功分器介绍 Wilkinson功分器ADS仿真 微波功分器的测试
功率分配器
微波功分器在现代微波通信系统中的作用
功率分配器（简称功分器）和耦合器是无源微波部件，是现代微波 集成电路中一类不可缺少的无源元件，用以完成功率分配或功率组合。
微波功分器在现代微波通信系统中的作用