微波功分器设计及测试
功分器的设计与仿真
功分器的设计与仿真
功分器（power divider）是一种将输入功率均匀分配到多个输出端
口上的无源微波器件，广泛应用于无线通信系统和射频设备中。功分器的
设计与仿真是功分器研发过程中非常重要的一步，本文将详细介绍功分器
的设计与仿真方法。
首先，功分器的设计需要满足一定的性能指标，如插入损耗、驻波比、功率均衡性等。根据设计需求选择适当的功分器结构，常见的功分器结构
有平面波导功分器和微带功分器。下面以微带功分器为例，介绍功分器的
设计与仿真过程。
Microstrip功分器是一种非常常见的功分器结构，它由一个输入端
口和多个输出端口组成，通过微带线和分支线来实现功率的分配。设计过
程分为以下几个步骤：
1.确定设计频率和阻抗：根据设计要求选择合适的工作频率和阻抗。
常见的阻抗有50Ω和75Ω，具体选择根据实际需求决定。
2.计算微带线参数：根据设计频率和阻抗，计算微带线的宽度和介质
常数。可以使用常见的微带线宽度计算公式或者专业的仿真工具进行计算。
3.确定功分比：根据需要将输入功率按照一定比例分到输出端口上，
可根据功分比公式计算各个输出端口的阻抗和长度。
4.布局设计：根据计算得到的微带线参数和分支线长度，将功分器的
布局设计在PCB板上。
5. 仿真验证：使用仿真软件（如ADS、Sonnet、HFSS等）对功分器
进行仿真验证。在仿真过程中，需要注意保持各个端口的阻抗匹配、避免
驻波比过大等问题。
6.优化调整：根据仿真结果对功分器进行优化调整，如调整微带线的
长度、宽度等。
7.PCB制作和测试：完成优化后的功分器设计后，进行PCB制作，并
功分器的设计
功分器现在有如下几种系列[11]：
1、400MHz-500MHz 频率段二、三功分器，应用于常规无线电通讯、铁路通信以及450MHz 无线本地环路系统。
2、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四微带系列功分器，应用于GSM ／CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。
3、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于GSM ／CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。
4、1700MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于PHS/WLAN 室内覆盖工程。
5、800MHz-1200MHz/1600MHz-2000MHz 频率段小体积设备内使用的微带二、三功分器。
这里介绍几种常见的功分器：
一、威尔金森功分器 我们将两分支线长度由原来的4λ变为43λ，这样使分支线长度变长，但作用效果与4λ线相同。在两分支线之间留出电阻尺寸大小的缝隙，做成如图1-1所示结构。
图1-1 威尔金森功分器
二、变形威尔金森功分器
将威尔金森功分器进行变形，做成如图1-2所示结构。两圆弧长度由原来的4λ变为43λ，且将圆伸展开形成一个近似的半圆。每个支路通过2λ传输线与隔离电阻相连，这样做虽然会减小电路的工作带宽，但使输出耦合问题得到了解决，而且可以用于不对称，功分比高的电路，隔离电阻的放置更加容易，且两支路间的距离足够大，在输出口可直接接芯片。
图1-2 变形威尔金森功分器
三、混合环
混合环又称为环形桥路，它也可作为一种功率分配器使用。早期的混合环是由矩形波导及其4个E-T 分支构成的，由于体积庞大已被微带或带状线环形桥路所取代。图1-3为制作在介质基片上的微带混合环的几何图形，环的平均周长为 23g λ，环上有四个输出端口，四个端口的中心间距均为4g λ。环路各段归一化特性导纳分别为a, b, c ，四个分支特性导纳均为0Y 。这种形式的
微波实验实验报告
微波实验实验报告
姓名：杜文涛
班级：05116班
学号：050489
班内序号：08
指导老师：徐林娟
实验四微带功分器
一、实验目的：
1）掌握微波网络的S参数；
2）熟悉微带功分器的工作原理及其特点；
3）掌握微带功分器的设计与仿真。
二、实验原理：
功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。在电路中常用到微带功分器。
下图是二路功分器的原理图。图中输入线的阻抗为Z0，两路分支线的特性阻抗分别为Z02 和Z03，线长为λg/4，λg/4 为中心频率时的带内波长。图中R2 和R3 为负载阻抗，R为隔离电阻。
对功分器的要求是：两输入口2 和3 的功率按一定比例分配，并且两口之间互相隔离，当2，3 口接匹配负载时，1 口无反射。下面根据上述要求，确定Z02, Z03,R2,R3 及R 的计算式。
设2 口，3 口的输出功率分别为P2，P3，对应的电压为V2，V3。根据对功分器的要求,则有P3=k2P2
|V3|2/R3=k2|V2|2/R2
式中k 为比例系数。为了使在正常工作时，隔离电阻R 上不流过电流，则应
V3=V2
于是得R2=k2R3
若取R2=kZ0
则R3=Z0/k
因为分支线为λg/4，故在1 入口处的输入阻抗为：
Z in2=Z022/R2
Z in3=Z032/R3
为使1 口无反射,则两分支线在1 处的总输入阻抗应等于引出线的Z0,即
Y0=1/Z0= R2 /Z022 +R3 /Z032
若电路无损耗,则
|V1|2/ Z in3 =k2|V1|2 /Z in2
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
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-3042
2. 微波定向耦合器K1C-063
3. 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。
AWR射频微波电路设计与仿真教程实验报告
AWR射频微波电路设计与仿真教程课程实验报告
实验名称DBR带通滤波器、功率分配器与耦合器设计
i、功率分配器设计
一、实验目的
设计一个2路等分功率分配器，采用微带电路结构。输入端特性阻抗Z＝50Ω，工作
频率f0＝3GHz，要求S11、S23＜-30dB:基板参数εr＝9.8，H＝1000um，T＝18um。
基本内容:测量特性指标S11、S21、S23(单位dB)与频率(0.5f0～1.5f0)的关系曲线。调节微带线的尺寸，使功分器的性能达到最佳。
进阶内容:进行版图设计，包括元件封装、布线调节，尤其是 MTRACE2元件的布线
扩展内容:利用自动电路提取(ACE)技术，提取电磁模型，进一步缩小版图尺寸。
二、实验仪器
硬件：PC；软件：AWR Design Environment 10
三、实验步骤
⑴初始参数计算
根据设计要求，在应用软件进行仿真设计之前，首先需要确定功率分配器的结构，进行电路初值计算。一个2路等分功率分配器的结构如图4-6所示。图中，Z0＝5092，Za、2o的长度均为o4。其他参数计算:Zo＝Z，Zo＝Zos＝V2Zo，Za＝Zas＝Z，R＝2Z0
将计算结果填入表4-1。
⑵电路图仿真与分析
1、创建新工程（命名为Ex4.emp）
2、设置单位（GHz、Ohm、um）
3、设置工程频率（单位GHz，start为1.5，stop为4.5，step为0.01）
4、创建原理图
5、版图细调
检查MTRACE2元件，对该元件进行布线操作，微调之后得到结果如下：
6、版图对比分析
得到MTRACE2 X1元件参数值为：
功分器的设计与调试实验
10
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
进行设计与仿真，画出S参数的曲线图，根据 该曲线图和目标优化结果确定变量w、l的值
30
2. 使用ADS设计功分器，指标为
工作频率0.9GHz~1.1GHz 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-20dB 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
频率范围 通带内功分比 通带内各端口反射系数 通带内两输出端口间的隔离度 通带内传输损耗
4
（四） 用ADS软件设计功分器
本节内容是介绍使用ADS软件设计功分器 的方法：包括原理图绘制，电路参数的 优化、仿真等 下面开始按顺序详细介绍ADS软件的使用 方法
5
4.1 ADS软件的启动
启动ADS进入如下界面
优化目标3 dB(S(2,1))
SP1 保留 -3.1 保留 freq 1.6GHz 2.0GHz
微波功分器
致谢
感谢百忙之中抽出时间评阅论文和参加答辩的老师们
谢谢你们的宝贵意见！ 感谢我的毕业设计指导老师 ——老师！ 感谢电子信息工程学院四年里对我的教育与培养！
专业： 班级： 学号： 指导老师： 学生：
主要内容
功分器概述
功分器的技术指标
功分器的设计 结论
功分器的概述
功率分配器是将输入信 号功率分成相等或不相 等的几路输出的一种多 端口的微波网络，广泛 应用于雷达、多路中继 通信机等大功率器件等 微波射频电路中。功率 分配器又可以逆向使用 作为功率合成器，因此 有时又称为功率分配/合 成器 。
威尔金森功分器原理图
设置微带电路的基本参数
双击图上的控件MSUB设置微带线参数
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)
用于生成版图的原理图
原理图生成的功分器版图
观察仿真曲线
结论
经过数据分析，发现参数均能满足设计要求，性能指
标基本合格，实验比较成功。 通过本次实验，在老师的指导之下，使我们基本了解 了功分器的设计思路，夯实了与功分器有关的专业基 本知识，进一步掌握了ADS软件的仿真及优化方法， 对微波器件的设计及制作有了初步的认识，实现了学 习毕业设计的目的。
功分器的设计与仿真
功分器的设计与仿真
功分器是一种被广泛应用于射频和微波通信系统中的无源分配器件。
它能够将输入功率平均分配到多个输出端口上，同时保持较高的功率分配
均匀度和良好的阻抗匹配特性。功分器的设计与仿真是确保其性能和可靠
性的关键步骤。下面将介绍功分器的设计过程以及在仿真中所需要考虑的
内容。
1.功分器设计的基本原理
功分器的基本原理是将输入功率平均分配到多个输出端口上。常见的
功分器结构包括两分、三分和四分结构。其中，两分结构包含一个输入端
口和两个输出端口；三分结构包含一个输入端口和三个输出端口；四分结
构包含一个输入端口和四个输出端口。功分器的设计要满足以下几个基本
要求：
-分配均匀度：要求各输出端口上的功率分配尽可能均衡。
-阻抗匹配：要求输入端口和各输出端口的阻抗匹配，以减小功分器
对系统整体的影响。
-衰减损耗：要求功分器的损耗尽可能小，以确保输入功率能够尽量
传递给输出端口。
2.功分器设计的流程
-确定工作频率：确定功分器所工作的频率范围。
-选择功分器结构：根据应用需求和系统限制选择合适的功分器结构，比如决定是采用两分、三分还是四分结构。
-确定端口阻抗：根据系统要求和端口特性，确定功分器的输入端口
和输出端口的特性阻抗。
-计算功分器的设计参数：通过理论计算和仿真工具，计算出功分器
的长度和宽度等关键参数。
-优化和调整参数：根据仿真结果，优化和调整功分器的设计参数，
以满足系统要求。
-确定材料和工艺：根据功分器的设计参数和要求，选择合适的材料
和工艺。
-制备并测试样品：根据设计要求制备功分器样品，并进行实验测试，优化设计。
大连海事大学射频电路设计威尔金森功分器设计实验报告
⼤连海事⼤学射频电路设计威尔⾦森功分器设计实验报告
实验⼆：wilkinson 功分器设计报告
⼀、实验⽬标
1. 掌握功分器的原理及基本设计⽅法。
2. 学会使⽤电磁仿真软件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，提⾼动⼿设计能⼒。
⼆、实验要求
1. 充分做好实验前的准备⼯作，认真学习电磁仿真软件ADS 。
2. 掌握微波器件和微波测试仪器的使⽤⽅法，以免损坏器件和仪器。
3. 分析仿真结果与测试结果，记录必要数据。
三、设计思路
四、理论设计：
Wilkinson 功率分配器有三端⼝⽹络构成，如下图，信号由端⼝1输⼊，端⼝2和端⼝3输出。理想3dB 微带wilkinson 功率分配器的散射参量为 S=-1/
因为S11=S22=S33=0，所以理想状态下在中⼼频率，三个端⼝是完全匹配的。
因为S21=S31=-j/ ，所以在端⼝1有输⼊⽽其他端⼝匹配时，端⼝2和端⼝3有等幅同相的输出，并且都⽐输⼊信号之后90度，这说明这是⼀个功分⽐为1的3dB 功率分配器。
因为S23=S32=0,所以这个功率分配器两个⽀路是完全隔离的。因为有段，所以这个功率分配器不是带宽器件。
功分器的技术指标主要包括频率范围、端⼝电压驻波⽐或回波损耗、输⼊输出间的传输损耗、输出端⼝间的隔离度。
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有密切关系，必须⾸先明确功分器的⼯作频率，才能进⾏具体的设计⼯作。本实验取，
2.端⼝的电压驻波⽐（回波损耗）
端⼝的电压驻波⽐或反射系数是射频和微波电路的⼀个重要指标，它反映了端⼝的匹配状况。端⼝1，端⼝2和端⼝3的电压驻波⽐或反射系数，分别有散射参量S11，S22，S33决定。其中端⼝1的电压驻波⽐为
功分器的设计制作与调试
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。
常用的优化方法有Random(随 机)、Gradient(梯度)等。 随机法通常用于大范围搜索， 梯度法则用于局部收敛
优化目标的设置（续）
这里总共设置了四个优化目标，由于 电路的对称性，S31和S33不用设置优 化。S11和S22分别用来设定输入输出 端口的反射系数，S21用来设定功分 器通带内的衰减情况，S23用来设定 两个输出端口的隔离度。
功分器电路的调试（续）
需要测试的参数主要有以下几个
S11，S22，S33：输入、输出端口的反射系数 S21，S31：正向传输系数，要测幅度及相位 S23，S32：两输出端口的间隔离度
根据S21，S31的幅度和相位可以得到两个 输出端口的功分比以及相位平衡度。
功分器电路的调试（续）
观察网络分析仪测量的结果是否达到指 标要求并与前面仿真的结果做比较。 把实际测量的电路尺寸置于ADS软件中 进行仿真，把结果与实际测量结果相比 较。 如果测试结果与设计要求相差过多，则 需对电路进行调整，直至重新进行设计、 制版。
（三） 功分器的技术指标
通带内各端口反射系数 通带内两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
（四） 用ADS软件设计功分器
射频微波器件功分器
射频微波器件功分器
射频微波器件中的功分器（Power Divider）是一种用于将输入
信号分成两个或多个相等的输出信号的器件。功分器常见于无线通信系统、雷达系统、微波链路中的功率分配和合并应用。
功分器的作用是将一路输入信号分成多路输出，每一路输出功率大致相等。他们有很多不同的设计，其中一种常见的功分器是3dB分路器，它可以将输入功率均匀地分成两个输出功率。
常见的功分器包括1分2、1分3、1分4等。它们通常由电子
器件如微带线、功分阵等构成，以实现信号的分配和合并。
功分器的工作原理基于电磁学和微波工程的原理，通过设计和优化器件的物理结构和电路布局，使其具有良好的分配和合并特性，尽量减少功率损耗和信号失真。
在实际应用中，功分器常常与其他无源或有源器件（如放大器、滤波器等）结合使用，以达到所需的功率分配和合并效果。它们在无线通信系统中起到了至关重要的作用，提高了系统的传输效率和性能。
射频电路专题实验 实验三 射频微波功率分配器合成器设计PPT课件
薄膜 隔离 电阻 2R0
P 2
Z＝ R0 Z0＝ 2 R0
l≈g / 4
l≈g / 4
Z＝ R0
P
1
1
2
2
0
0
0
0
13.11.2020
MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
12
二、威尔金森功分器的设计与仿真
Байду номын сангаас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
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)
13.11.2020
labxjtu226设置优化变量计算出功分器各段微带线的理论尺寸后为便于参数优化的需要在原理图中插入var控件安防系统指以搭建安全防范管理平台为目的利用综合布线技术通信技术网络互联技术多媒体应用技术安全防范技术网络安全技术等2020923mwopticommu
实验三 射频功率分配/合 成器设计、仿真与测试
实验三功分器的设计制作与调试
使用电磁仿真软件可以对三功分器的性能进行模拟和预测，以便在设计阶段发现 问题并进行优化。CAD绘图软件则用于绘制三功分器的结构图，以便进行加工制 作。
设计参数与优化
设计参数
设计参数主要包括工作频率、功率容量、相位一致性、插入 损耗等。这些参数需要根据实际需求进行选择和优化，以保 证三功分器的性能达到最佳。
实验三功分器的设计制作与调 试
目录
CONTENTS
• 实验三功分器简介 • 实验三功分器设计 • 实验三功分器制作 • 实验三功分器调试 • 实验总结与展望
01 实验三功分器简介
CHAPTER
功分器的定义与作用
功分器的定义
功分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。
电子对抗系统
03
实验三功分器可用于电子对抗系统中，实现信号的分散和集中，
增强系统的干扰能力和生存能力。
02 实验三功分器设计
CHAPTER
设计原理与流程
原理
三功分器是一种将输入信号等分并独立传输到三个输出端口的微波器件。其工 作原理基于微波传输线理论和电磁场理论，通过合理设计传输线结构和尺寸， 实现信号的等分和独立传输。
优化方法
为了提高三功分器的性能，可以采用多种优化方法，如遗传 算法、粒子群算法、模拟退火算法等。这些算法可以通过迭 代搜索最优解，找到最优的设计参数组合，提高三功分器的 性能指标。
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。
微带功分器的设计
实现方法及仿真设计
高级设计系统（ADS）软件由美国安捷伦公司开发，是当前射频和微波电路设计的首选工程软件。该软件功能强大，仿真手段丰富多样，可实现包括域和频域、数字和模拟、线性和非线性、电磁和数字处理等多种仿真手段，[天线设计网]并可以对设计结果进行成品率分析和优化，从而大大提高了复杂电路的设计效率。本设计就采用了ADS软件仿真设计。用ADS 软件linecalc计算出对应特性阻抗的微带线宽度，以及对应于中心频率12GHZ的λ／４微带线宽度。理论值如表３所示。
首先用ADS软件设计出电路原理图，并进行仿真和优化，得到最终的原理图如图１所示。然后将电路原理图转化为版图进行电磁仿真，转化后的版图如图２所示。
版图仿真结果一端口的驻波S11如图３所示，插入损耗S21如图４所示。
测试结果
实际做出的产品实物如图所示，
该功分器的外部尺寸为２４ｍｍ×２６ｍｍ×１０ｍｍ。测试系统为矢量网络分析仪。如下图所示，功分器输入驻波在整个频段内小于1.4，实测的２路传输损耗均小于４ｄＢ（一路为3.5dB，一路为3.6dB），２个端口之间的相位差在18GHZ时为3.210°。
采用多节λ／４阻抗变换器设计工作频带在6~18GHZ的宽带wilkinson功分器，并利用ADS 软件进行设计仿真，结果表明，采用多节λ／４阻抗变换器相级联来展宽工作频带是有效的方法。在极大展宽频带的同时，功分器的传输损耗、隔离度、驻波等指标可以完全达到要求。所制作出的实物功分器符合小型化要求，应用在一分四或一分八功分器上，这种葫芦状的功分器结构更加紧凑，在体积上更有优势，完全满足设计指标的要求。
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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
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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。
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：
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
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。
(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】
修改参百度文库，然后单击
按钮就可以算出微带线的线宽1.52 mm
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!
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：
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
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
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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。
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）。
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。