T型功分器的设计与仿真.
功分器设计--基本理论
参考接地线
3端口 图5-36 Wilkinson功分器
微带功分器（Wilkinson功分器）设计
奇--偶模分析
它归结为两个简单电路之和，在输出端分 别用对称和反对称源来激励并进行分析。
12
为简化起见，将所有阻抗对特性阻抗Z0归一化，凑成对称电路结构， 输出端具有的信号源如图 5-37。该网络相当于中间平面是对称的，归 一化值为 1 的电阻代表匹配源阻抗， 1 端源电阻为两个归一化值 2 的并 联组合，隔离电阻以两个 r/2 的串联组合。 /4 线具有的归一化特性阻 抗为z，并联电阻具有归一化值为 r。下面证明对等分功分器，这些值 应为z 2和r = 2。 现在对图5-37的电路定义两个 独立的激励模式：偶模Vg2 = Vg3 = 1V，奇偶Vg2 = –Vg3 = 1V。然后，将这两种模式相叠 加，其有效激励为Vg2 = 2V， Vg3 = 0，由此，可获得此网络 的S参数。下面我们分别讨论 这两种模式激励的情况。
微带功分器（Wilkinson功分器）设计
14
（2）奇模 奇模激励时，Vg2 = –Vg3 = 1V，所以V2 = –V3， 在图5-37电路的中间有电压零点。因此，我们可以用一个接 地平面来切开此电路，给出图5-38（b）的网络。向端口2看 去的阻抗为r/2，若r/2=1,则匹配S22=0。由于平行连接传输线 长为/4，而且在端口1处短路，所以看上去在端口2为开路点， 没有功率送到端口1，S12=0。由对称性有S33=0，S13=0。
1
功分器设计
2
波导功分器，即T形分支(E-T、H-T) 微带功分器，即Wilkinson功分器
3
波导T形分支（E-T、H-T）
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功分器的设计制作与调试42页PPT
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
42
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
功分器的设计制作与调试
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
实验一：T型波导内部仿真场分析与优化
实验一：T型波导内部仿真场分析与优化实验目的:理解和分析T型波导分支内部电磁场分布及优化方法。
实验内容：1.建立一个T型波导模型，利用HSFF软件求解，分析，观察T型导波的场分布情况。
2.使用HFSS进行T型波导功分器的优化设计实现，进行参数分析扫描，利用HFSS的优化设计功能实现3端口输出功率为2端口输出功率的2倍、3倍。
然后用重新设计端口激励端，使端口端2为激励端，端口3的输出为端口1的2倍。
实验原理：T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。
此次设计H面T型分支，使得从1端口输入的功率可以平均的分配给端口2、3，使得2、3端口的TE10波为等幅同向。
同时，通过设置隔片改变各端口的功率分配。
进行扫频设置，观察S参数曲线和电场分布。
实验步骤及结果：一、新建工程设置1．运行HFSS并新建工程双击桌面上的HFSS快捷方式，启动HFSS软件。
HFSS启动后，会自动创建一个默认名称为Project1的新工程和名称为HFSSDesign1的新设计。
从主菜单栏选择命令【File】→【SaveAs】，把工程文件另存为Tee.hfss。
然后右键单击HFSSDesign1，从弹出菜单中选择【Rename】命令项，把设计文件HFSSDesign1重新命名为TeeModal。
2．选择求解类型从主菜单栏选择【HFSS】→【SolutionType】，打开SolutionType对话框，选中DrivenModal单选按钮，单击OK按钮。
3．设置长度单位从主菜单栏选择【Modeler】→【Units】，打开SetModelUnits对话框，选择英寸（in）单位，单击OK按钮。
此时，设置了建模时的默认长度单位，即英寸。
二：创建T形波导模型1．创建长方体（1）从主菜单栏选择【Tools】→【Options】→【ModelerOptions】，打开3DModelerOptions对话框，选择Drawing选项卡，确认选中EditPropertiesofnewprimitives复选框，然后单击确定按钮。
T型功分器的设计与仿真.
T型功分器的设计与仿真1.改进型威尔金森功分器的工作原理功率分配器属于无源微波器件，它的作用是将一个输入信号分成两个(或多个)较小功率的信号，工程上常用的功分器有T型结和威尔金森功分器。
威尔金森功分器是最常用的一种功率分配器。
图1所示的为标准的二路威尔金森等功率分配器。
从合路端口输入的射频信号被分成幅度和相位都相等的两路信号，分别经过传输线Bl和BZ，到达隔离电阻两端，然后从两个分路端口输出，离电阻R两端的信号幅度和相位都相等，R上不存在差模信号，所以它不会消耗功率，如果我们不考虑传输线的损耗，则每路分路端口将输出二分之一功率的信号。
图1威尔金森功分器但是这种经典威尔金森等功率分配器有几个缺点:1、大功率应用的时候，要求隔离电阻的耗散功率大因此电阻的体积也会比较大2、如果功分器应用于较高的频段，波长就会与大功率电阻的尺寸相比拟，这样就需要考虑电阻的分布参数。
3、为了提高功分器性能，就要尽量减小Bl和BZ这两段传输线之间的藕合，因此在实际设计时，要求四分之一波长传输线Bl、BZ之间的距离较大，在低频应用时，由于四分之一波长较长，占用面积还是太大了，此外，四分之一波长传输线Bl、BZ的阻抗较高，因此线宽较细，制板的相对误差更大[24]。
为克服这些缺点，本文采用了一种改进型的威尔金森等功率分配器，如图2所示图2 改进型威尔金森功分器可以看到，它仅由四段传输线组成，没有隔离电阻。
传输线A 、Cl 、CZ 的特 征阻抗均为Z0。
传输线B 位于A 和Cl 、CZ 之间，它的电长度为四分之一波长， 特征阻抗为Z0/2。
从合路端输入的信号，通过传输线B ，被分成幅度和相位相等的的两路信号，分别经过传输线Cl 和C2到达分路端口一和二，在整个结构中，传输线B 起到了阻抗变换的作用。
从传输线A 、B 相接处向左看，输入阻抗为Z0。
从传输线B 与C1、C2相接处向右看，输入阻抗为Z0/2。
利用四分之一阻抗变换器的原理我们知道，传输线的特征阻抗为2/00Z Z ∙，即Z0/2。
HFSS微波仿真实验,实验报告六合一
肇庆学院 12通信2班杨桐烁 2实验一 T形波导的内场分析和优化设计实验目的1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。
2、掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。
实验仪器1、装有windows 系统的PC 一台2、 HFSS13.0 或更高版本软件3、截图软件T形波导的内场分析实验原理本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。
其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。
正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。
通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。
实验步骤1、新建工程设置：运行HFSS并新建工程、选择求解类型、设置长度单位2、创建T形波导模型：创建长方形模型、设置波端口源励、复制长方体、合并长方体、创建隔片3、分析求解设置：添加求解设置、添加扫频设置、设计检查4、运行仿真分析5、查看仿真分析计算结果内场分析结果1、图形化显示S参数计算结果8.008.258.508.759.009.259.509.7510.00Freq [GHz]0.130.250.380.500.630.75Y1TeeModalXY Plot 1ANSOFTCurve Infomag(S(P ort1,P ort1))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort2))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort3))Setup1 : Sw eep1图形化显示S参数幅度随频率变化的曲线2、查看表面电场分布表面场分布图3、动态演示场分布图T 形波导的优化设计实验原理利用参数扫描分析功能。
分析在工作频率为10GHz 时，T 形波导3个端口的信号能量大小随着隔片位置变量Offset 的变化关系。
利用HFSS 的优化设计功能，找出隔片的准确位置，使得在10GHz 工作频点，T 形波导商品3的输出功率是端口2输出功率的两倍。
功分器设计仿真开题报告
功分器设计仿真开题报告1. 研究背景功分器（Power Divider），又称功分器，是一种被广泛应用于无线通信系统、射频电路和微波工程中的无源元器件。
功分器的主要功能是将输入信号分为若干个等幅度的输出信号，通常为二分、三分或四分等。
功分器常用于天线分配、信号合并和功率衰减等场合，对于射频电路的设计和优化起到至关重要的作用。
2. 研究目的本次研究旨在设计一种高性能的功分器，并通过仿真分析其参数和性能指标，为实际电路设计提供参考。
3. 研究内容3.1 功分器基本原理功分器的基本原理是基于电磁场的传输线理论。
传输线上的电磁波在传输过程中会发生反射、传播和辐射等现象，在特定的结构和参数设置下，可以实现功分器的基本功能。
传统的功分器结构包括等长线耦合和辐射耦合两种。
3.2 功分器设计流程功分器的设计流程主要包括以下几个步骤：1.确定功分器的工作频段和频率范围。
2.根据功分器的功分比要求和准确性要求，选择适当的结构和耦合方式。
3.根据设计要求，计算功分器的尺寸和参数。
4.使用电磁场仿真软件对功分器进行模拟和优化。
5.根据仿真结果，进一步优化功分器的性能。
6.制作并测试样品，验证设计结果。
3.3 功分器的性能指标功分器的性能指标主要包括：•功分比（Power Division Ratio）：表示输入功率在输出端口上的分配比例。
•插入损耗（Insertion Loss）：表示输入功率与输出功率之间的损耗。
•匹配度（Match）：表示功分器的输入和输出端口与传输线的匹配程度。
•平衡度（Isolation）：表示功分器在一个输出端口上的输入功率对其他输出端口的影响程度。
4. 研究方法本次研究将采用如下方法：1.使用ADS（Advanced Design System）等电磁场仿真软件进行功分器的模拟和优化。
2.通过改变结构参数、优化线路走向等方式，提高功分器的性能。
3.设计并制作实际样品，通过网络分析仪等测试仪器对功分器进行性能测试和验证。
电磁场HFSS实验报告
实验一 T形波导的内场分析实验目的1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。
2、掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。
实验仪器1、装有windows 系统的PC 一台2、或更高版本软件3、截图软件实验原理本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。
其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。
正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。
通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。
T形波导实验步骤1、新建工程设置：运行HFSS并新建工程：打开 HFSS 软件后，自动创建一个新工程： Project1，由主菜单选 File\Save as ，保存在指定的文件夹内，命名为Ex1_Tee；由主菜单选 Project\ Insert HFSS Design，在工程树中选择 HFSSModel1，点右键，选择 Rename项，将设计命名为 TeeModel。
选择求解类型为模式驱动（Driven Model）：由主菜单选HFSS\Solution Type ，在弹出对话窗选择Driven Model 项。
设置长度单位为in：由主菜单选 3D Modeler\Units ，在 Set Model Units 对话框中选中 in 项。
2、创建T形波导模型：创建长方形模型：在 Draw 菜单中，点击 Box 选项，在Command 页输入尺寸参数以及重命名；在Attribute页我们可以为长方体设置名称、材料、颜色、透明度等参数Transparent（透明度）将其设为。
Material（材料）保持为Vacuum。
设置波端口源励：选中长方体平行于 yz 面、x=2 的平面；单击右键，选择 Assign Excitation\Wave port项，弹出 Wave Port界面，输入名称WavePort1；点击积分线 (Integration Line) 下的 New line ，则提示绘制端口，在绘图区该面的下边缘中部即（2,0,0)处点左键，确定端口起始点，再选上边缘中部即(2,0,处，作为端口终点。
无源器件设计仿真和优化
①隔离； ②③输入：①输出和信号，
④输出差信号；
(1)双T
“①④臂隔离”原因：
4臂输入的TE10 模式关于中 轴面T反对称，而1臂中TE10 模式关于中轴面T对称，故 相互不能激励。
1臂（4臂）输入的TE10 模 可以在4臂（1臂）中激励 起高次模，但高次模式不 能传输，不能输出。
信号1－信号2
3 2 信号2
T • 两信号分别从1、2臂输入，且到达分支波导中轴T面时
相位相同，则3臂输出两信号之差，称为差信号。
• 若两输入信号等幅，则3臂无输出。
2.波导E-T
求和功能：
信号1 1
信号1＋信号2
3 2 信号2
T • 两信号分别从1、2臂输入，且到达分支波导中轴T面时
相位相反，则3臂输出两信号之和，称为和信号。
3. Set up and Solve the Parametric Analysis
Select Power 11, Power21, Power 31 Click Add Calculation
S
1
1
0
0 1
2 1 0 0 1
0
1
1
0
3 1（H）
(3)魔T的应用
单脉冲雷达
△β=(A+B)-(C+D)
和差网络：
Δ
接收机 ∑=A+B+C+D
Σ
Ⅳ
发射机
ΣⅠ
△α=(A+C)-(B+D)
Σ
C
Ⅱ
Σ
Ⅲ
Δ
D
A
Δ
B
和波束 差波束
A
C
功分器设计基本理论ppt课件
Z0 = Z2 / 2
因而，从传输线看上去，如同一个/4变换器。因此，如果 z 2 ，端口2是
匹配的，全部功率将传到接在端口1的负载，S22=0。为了求S参量S12，需要 电压V1，它可由传输线方程求得。如让端口2处x = 0，端口1处x = /4，从端 口2指向端口1为正方向，则线上电压可写为
V (x) V (e jx e j180 e jx )
V2 V (0) V (1 )
V1 V / 4 jV 1 jV2 1 /1
在端口1处看向归一化值为2的电阻上的反射系数为
2 2 2 2
和
V1 jV2
1 2
S12=V1/V2 ，因此S12=-j0.707
由对称性，我们亦有
S33 = 0和S13 = –j0.707
微带功分器（Wilkinson功分器）设计 13
1
波导功分器，即T形分支(E-T、H-T) 微带功分器，即Wilkinson功分器
2
波导T形分支（E-T、H-T）
3
4
5
6
3个元素
[s]H表示 共轭转置源自789微带功分器
微带功分器（Wilkinson功分器）设计 10
1、等功分情况
微带功分器可以进行任意比例的功率分配，下面考虑等功分 （3dB）情况，结构及等效电路见下图。
图5-42 N路等分微带功分器
图5-43 用微带形式实现 的四节微带功分器
图5-39 用于导出S11的微带功分器分析 注意：当功分器在端口1激励，且负载匹配时，电阻上没有功率损耗。因此，当 输出匹配时，功分器是无损耗的；只有从端口2和3来的反射功率消耗在那电阻上。
微带功分器（Wilkinson功分器）设计 16
设计一个频率为f0、用于50系统阻抗的等分微带功分器，并且绘出回波损耗S11、插 入损耗（S21 = S31）和隔离度（S23 = S32）与频率（从0.5f0到1.5f0）的关系曲线。 解：由图5-36和上述的推导，功分器中的/4传输线应具有的特性阻抗为
微波射频学习笔记10.T型结功分器
T型结功率分配器一、概述功分器的作用：将一路输入信号的能量（功率）按比例从多个端口分配出去，当然中间会造成一点损耗（主要来自于导体材质，信号传播方式）。
比如说：一个1W的信号通过一个二公分器，变成两个0.49W的信号；直观感受到的好处就是两个信号共用一套线路，省了一套的钱和空间，虽然功率降低了，但是你还能放大啊或者输入功率搞大点！二、微带T型功分器上图这些就是，我只学学微带/带状线的功分器1.一分二结构目前市面上各种信号传输的接头和线缆大多是50Ω，所以为了应用，功分器也要搞50Ω，所以如图，A、B、C三个端口，A为50Ω微带线，B和C是并联的，所以都是100Ω微带，同样条件下，阻抗越大，线越细；图上红圈记得来1刀，因为之前学过，微带不连续的地方有寄生电抗，影响匹配。
2.一分二功能分析（1）为什么信号经过它就1分为二了？别问，问就是把它当成一条水渠；ps：别想那些有的没的，看把你能的。
（2）水渠是怎么工作的来，我们看看这个水渠，水源源不断的从A口进来了，通过B、C流出去。
为了让他们水速和水位保持一致，，B、C两条肯定要细些；再看这个，为了让B和C口能同时开始出水和停水，那么B和C结构就要一样，山路18弯咱不管，你可以适当调整，但是这个长度得差不多。
（3）水渠转换为线路①A口进B、C口出：代表着输入输出关系；②保持水速和水位一致：保证信号还是这个信号，频率和幅度不变；③B、C同时出水停水：意思是不改变相位。
3.T型优缺点①B、C口不能作为输入，反过来看，阻抗就不是50Ω，不能全端口阻抗匹配；②B、C两端口没有隔离开来，信号会相互影响到，毕竟信号和水不是一个东东..③优点暂时没想到，可能就是便宜，简单吧。
4.按比例分配只需要将输出线的阻抗按比例即可。
比如说，让B口出水量是C口两倍，也就是说B=2/3A，C=1/3A。
所以B线阻抗75Ω，C线阻抗150Ω（记得，阻抗越大，线越细，出水量越小）因为75||150=50Ω，所以阻抗还是匹配的（1/Z B+1/Z C=1/Z A）。
T形波导内场分析
微波技术与天线实验报告5．创建隔片（1）创建一个长方体。
从主菜单栏选择【Draw】→【Box】，进入新建长方体工作状态。
移动鼠标光标在三维模型窗口任选一个基准点，在xy面展开成长方形，单击确定；再沿着z轴移动鼠标光标展开成长方体，单击确定，完成后弹出属性对话框。
（2）设置长方体的位置和尺寸。
在“属性”对话框的Command选项卡界面，Position栏输入"0.45in，Offset-0.05in，0in"，设置长方体的起始点位置，按回车键确定，此时会弹出AddVariable对话框，要求设置变量Offset的初始值，在Value 栏处输入“0in”，然后单击OK，返回属性对话框。
在Xsize、Ysize和Zsize栏处分别输入0.45、0.1和0.4，设置长方体的长宽高尺寸。
然后，选择属性对话框的Attribute选项卡，在Name栏处输入长方体的名称Septum，单击完成。
此时，在T形波导内部添加了一个小长方体。
（3）相减操作。
展开操作历史树，首先选中Tee，按下Ctrl键的同时再选中Septum，确认Tee和Septum都被选中；之后，从主菜单栏选择【3DModeler】→【Boolean】→【Subtract】命令或者单击工具栏的按钮，打开相减操作对话框。
确认对话框中Tee在BlankParts栏，Septum在ToolParts栏，表明是从模型Tee中去掉模型Septum。
单击OK按钮执行相减操作。
相减操作完成后，创建出完整的T 形波导。
三：分析求解设置1．添加求解设置在工作界面左侧的工程管理窗口（ProjectManager）中，展开TeeModal设计，选中Analysis节点，单击右键，在弹出的快捷菜单中单击【AddSolutionSetup…】，打开求解设置对话框。
在该对话框中，SolutionFrequency项输入10，默认单位为GHz，其他项都保持默认设置不变，单确定按钮击结束。
(完整版)功分器、定向耦合器及应用简介
功分器、定向耦合器及应用简介
编写:俱新德
西安海天天线技术支持部天线部 2005年12月
第一部分 功分器
1、T型功分器
图1.1所示为T型功分器，端口1为输入 端，端口2、3为输出端。如果输入、输 出端口的负载阻抗均为Z0，为了使输入、 输出端口均匹配，如图1.1（b）所示，必 须加一段特性阻抗Z01=Z0/ ，长度2 为λ/4 的阻抗变换段。
③端口1无反射。
第二部分 定向耦合器
2.1 分类
定向耦合器的对称性是定向耦合器的 重要特性，在分析和计算中经常利用对 称性。按对称性把定向耦合器分成三类， 如图2.1所示。
1类：沿X、Y轴均对称——完全对称 2类：沿X轴对称——部分对称 3类：沿Y轴对称——部分对称
按输出端口的相位差也分成三类：
图1.12和1.13分别为四功分器和三功分 器。
6、不等功分比功分器
在工程中，有时还需要使用一些不等功分比 二功分器。如在赋形基站天线阵中，需要用不 同功率给各辐射单元馈电，对不等功分比功分 器，按照端口之间的功分比与端口之间馈线特 性阻抗成反比的原则来设计相应的不等阻抗匹 配网络，来满足所需要的不等功分比。图1.14 为三端口微带不等功分器的结构示意图，信号 由端口1输入，由端口2、3按不等功分比输出。
把Wilkinson功分器级联，可以进一步展宽它 的带宽。
对图1.3所示2级联功分器，在倍频程带宽内， 在端口1，VSWR≤1.1，在端口2、3， VSWR≤1.01，端口2、3之间的最小隔离度为 27.3dB。
图 1.4
多段功分器级联后，输入/输出端口的 最大VSWR的频率特性如图1.4所示。
T型功分器由于结构简单，既可以用同 轴线，也可以用微带线实现，因而在基 站天线阵中，大量用它作为馈电网络。T 型功分器的缺点是输出端口彼此不隔离， 因此也把T型功分器叫无隔离功分器。
基于SIGW的T型功分器
基于SIGW的T型功分器作者：项猛申东娅王珂来源：《移动通信》2019年第02期【摘; 要】提出了一种SIGW的T型功分器。
采用微带T型一分四功分器的原理，设计了微带功分器加载于SIGW结构上，实现四路功率分配，使用三维电磁仿真软件Ansoft HFSS对该结构进行参数优化。
仿真结果表明，在S11参数-20 dB以下的频段为27.2 GHz—31.2 GHz，传输参数S21、S31、S41、S51都在-6.7 dB左右。
【关键词】SIGW;T型功分器;四功分;HFSS1; ;引言功率分配器的性能直接影响整个系统能量的分配效率。
随着5G一些毫米波频段的发布，高频天线、高频滤波器等器件不断发展，对高频功分器的要求也越来越高。
传统微带传输线功分器（如威尔金森、分支线电桥、环形电桥等），品质因数低、易实现宽带，但其具有损耗大、功率容量小等缺点，且存在平面/非平面集成问题，制作成本高、工艺复杂。
因此，需要适用于毫米波通信的功分器。
基片集成波导（SIW， Substrate Integrated Waveguide）能够实现毫米波应用的平面化和集成化，传输损耗低。
文章设计了一款基于SIW 的功分器[6]，用HFSS仿真设计了Ka波段的SIW功分器，利用SIW的腔体进行功率分配，实际测试结果表明其在毫米波频段具有良好的性能。
2012年，E Pucci等学者提出了印刷脊槽波导（PRGW， Printed Ridge Gap Waveguide）[1]。
2016年，张晶等学者提出将空气间隙替换为介质板，称为基片集成间隙波导（SIGW，Substrate Integrated Gap Waveguide）[2]，从而获得更稳定的间隙高度和更好的性能。
从此，无源器件包括天线和滤波器等被陆续提出[3-5]。
本文提出了一种SIGW功分器，利用T型功分器的理论设计了SIGW功分器。
2; ;SIGW功分器结构SIGW功分器由三层PCB构成（如图1），其上层PCB外侧全覆铜形成PEC（Perfect Electric Conductor，理想电导体），内侧则印刷功分器微带线;其底层PCB上全部印制蘑菇状周期结构以构成PMC（Perfect Magnetic Conductor，理想磁导体）;特别地，在上层和底层还加入了一块空白介质板（中间层）来隔断上层和底层，微带线可以很灵活地布局，不必担心受到周期结构制约。
设计报告-H-T矩形波导功分器
班级：通信13-2 姓名：王景远学号：1306030220 成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系一、报告要求1.设计波导H-T型接头（功分器）2.两端口功率比1 ：23.工作在10GHz4.利用HFSS或其他软件进行仿真分析注：此设计参考《HFSS电磁仿真设计应用详解_李明洋》里面第二章第十章例程与H—T型2:1功率分配器和同轴馈电矩形天线设计一致。
真正的学习不是盲目模仿，而是消化吸收，做的不仅仅是报告。
二、设计依据图 1设计理论依据：端口1 是信号输入端口，端口2 和端口3 是信号输出端口。
正对着端口1 一侧的波导壁上凹进去一块，相当于放置了一个隔片，通过改变隔片的位置可以改变端口1 到端口2 和端口3 的传输功率以及端口1 的反射功率。
设计时可以先把隔片的位置设计到中央，观察在8～10GHz 的工作频段内，波导3 个端口的S 参数随着频率变化的关系曲线，同时分析查看在10GHz 时波导表面的电场分布。
然后利用HFSS 的参数扫描分析功能分析在10GHz 处，波导3个端口的S 参数随着隔片位置变量Offset 变化的关系曲线，使用HFSS 的优化设计功能，求解出当端口3 的输出功率是端口2 的输出功率的两倍时隔片所在的位置。
三．结构模型图2 功分器结构模型参数设置：此模型有三个小长方体组合而成中间有一隔片长方体参数：dx 2 dy 0.9 dz 0.4 单位in材料真空隔片尺寸Xsize 0.45 Ysize 0.1 Zsize 0.4 单位inY轴位置0.093in（优化后功分比2:1时）四．相关报告数据分析图3 S参数幅度随频率变化的曲线图4 隔片在中间位置时表面场流动分布（平均分）图5 隔片偏离中间某一位置时表面场流动分布（全反射）图6隔片偏离中间某一位置时表面场流动分布（一端输出）图7优化求解功分比2:1时表面场流动分布最终优化结果：图8图 9 五．具体设计步骤1、新建工程及工程设置a．新建工程b．设置求解类型c．设置模型长度单位in图102、设计建模a.创建小长方体b.设置激励端口面c.复制2个小长方体d.Uinte三个小长方体组合e.创建隔片f.Tee中减去隔片 Subtract图11 图12 图13图14模型如下：图153、求解设置a. Solution Frequency 项输入10，默认单位为GHz，其他项都保持默认设置不变图 16b.扫频设置图17 4、设计检查和运行仿真计算图18 5、分析隔片位置和各端口功率之间的关系a．添加参数扫描分析项b．运行参数扫描分析c．查看分析结果图196、根据6中参数优化隔片位置并求解求解功率比2:1时隔片位置=====WORD完整版----可编辑----专业资料分享=====六．设计总结及体会在许多题目中选择这个确实是个缘分，不过这个题目带来了很多未知的探索和迷茫，要设计功分器首先要知道和熟悉功分器的设计原理，由于自己在微波技术与天线的前4章还学习的很好，对很多概念还能看懂，受到《HFSS电磁仿真设计应用详解》书中T型波导的启发，根据书上的相关步骤，首先总体把握设计流程，根据设计流程，和设计细节一步一步耐心地做，设计的过程中虽然也遇到了一些警告和错误但是最后经过有道词典和百度和自己的分析终于排除所有错误完成了整个设计流程。
T型功分器的设计与仿真
T型功分器的设计与仿真1. 平衡性：输出功率P_out1和P_out2应尽可能相等。
2.高隔离度：输入端与输出端之间应具有较高的隔离度，以避免功率泄漏。
3.低插入损耗：功分器的插入损耗应尽可能小，减少对输入功率的损耗。
下面是一个T型功分器的设计步骤：1.确定工作频率范围：首先确定T型功分器所需工作的频率范围。
根据具体应用要求，选择合适的工作频率范围。
2.确定器件材料：根据工作频率范围的要求，选择合适的材料。
一般来说，常见的T型功分器的制作材料有微带线、传输线等。
3.计算理论参数：根据所选择的材料和频率范围，利用理论计算方法得到T型功分器的理论参数，包括传输线的宽度、长度、阻抗等。
4.布局设计：利用电磁仿真软件，根据计算得到的理论参数进行布局设计。
在设计过程中，需注意布局对于传输线的长度和宽度的限制，确保布局的合理性。
5.优化调整：经过布局设计后，我们需要进行优化调整。
将仿真结果与理论计算值进行比较，进行必要的优化调整，以满足设计要求。
6.电磁仿真：进行电磁仿真，验证设计的可行性。
在仿真过程中，需要检查平衡性、隔离度和插入损耗等参数是否满足要求。
7.制作和测试：根据最终确定的设计，进行器件的制作。
制作完成后，进行相关测试，验证设计的正确性和性能指标。
至于具体的仿真软件和参数设置，不同的工程师和设计需求可能会使用不同的工具和方法。
常用的仿真软件包括ADS、Microwave Office等，可以根据自己的熟悉程度和实际需求选择合适的工具。
总结起来，T型功分器的设计与仿真是一个较为复杂的过程，其中涉及到材料的选择、理论参数的计算、布局设计、电磁仿真等多个环节。
只有经过合理的设计和仿真验证，才能得到满足要求的T型功分器。
功分器、定向耦合器及应用简介
由于平行耦合导体之间的电磁场的相互作用， 使耦合信号传播的方向正好与入射信号的传播 方向相反，因而把这种定向耦合器叫反向定向 耦合器。 图2.14（a）为窄边带线耦合器，图2.14（b） 为宽边带线耦合器。对上述两种单节反向定向 耦合器，假定信号由端口1输入，由端口2、3 输出，端口4无信号输出，为隔离端。值得注 意的是输出信号相差90º ，端口2的相位超前端 口3 90º 。 经常用独立的偶模和奇模来分析和表示定向 耦合器，把两个模叠加就能得到最后结果，详 细分析可参看有关资料，这里只给出设计用公 式。
图中T1是阻抗变换变压器，按照理想 变压器阻抗与匝数的平方成正比，可以 求出T1变压器初次级匝数之比等于 2 （7/5=1.4≈ 2 ）。T2是匝数相同的分配变 压器，实际电路中还并联了几只电容， 它与T1、T2变压器的漏感构成谐振回路， 以改善高频特性。 图1.12和1.13分别为四功分器和三功分 器。
T型功分器由于结构简单，既可以用同 轴线，也可以用微带线实现，因而在基 站天线阵中，大量用它作为馈电网络。T 型功分器的缺点是输出端口彼此不隔离， 因此也把T型功分器叫无隔离功分器。
2、Wilkinson功分器
图1.2所示为匹配Wilkinson功分器的结构 示意图。
信号由端口1输入，由端口2、3输出。所有 端口的负载阻抗均为Z0，当Z1=Z2= 2 Z0，R= 2Z0时，由端口1输入的功率，由端口2、3同相 等功率输出。 在中心工作频率，Wilkinson功分器具有以下 特性： 输入、输出端口完全匹配； 端口2、3彼此隔离，隔离度在20dB以上； 宽频带，VSWR≤1
双分支线定向耦合器是由周长为λ的方形环 状传输线构成的分支线定向耦合器，如图2.7所 示。也可以看成主要是由两根传输线组成，主 线传输线1-3利用两个间隔λ/4且λ/4长的分支线 耦合到辅助传输线2-4上，耦合系数由串联臂和 并联臂的阻抗比Z2/Z1决定，输入输出端均有相 同的特性阻抗Z0。
T 接线器的设计与仿真
*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2011年春季学期现代交换原理课程设计题目： T 接线器时隙交换原理仿真专业班级：通信工程（3）班姓名：学号：指导教师：成绩：摘要本文提出了用M ATLAB 对程控数字交换技术中的时隙交换原理进行仿真的思想, 并且利用MAT LAB 软件中的simulink工具箱，实现了数字程控交换机中时隙交换原理的仿真，直观具体的再现了时隙交换的整个过程。
可以在教学实践中用于演示程控交换的原理。
从而加深学生对理论知识的理解，提高学生的动手能力。
关键词：程控交换；系统仿真；交换机；接线器前言通信就是在信息的源和目的之间进行信息传递的过程。
通信的意义就是信息交换，随着社会的发展，人们的社会活动越来越离不开通信，尤其在金融，军事，视频会议，多方通话等方面表现的尤为突出。
信息化的社会，现代通信技术的飞速发展使人与通信的关系便得密不可分。
程控交换技术是现代通信技术的重要组成部分，而时隙交换式程控交换技术中的核心内容，也是未来新的交换技术的基础。
教材上对于这方面的介绍都是文字形式的，老师讲解无非是在此基础上作进一步的完善，没有将抽象的原理具体化，简单化，为此，我们在学习中，遇到了很多困难，原理一般是比较抽象的东西，所以很大一部分同学只是记下了结论，没有实质性的理解。
所以为了进一步理解相关的理论知识，我们有必要寻找一种方法，直观再现交换的整个过程，将抽象复杂的过程具体化、简单化，帮助同学们在学习中更好的理解。
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
实验一：t型波导内部仿真场分析与优化精要
实验一：T型波导内部仿真场分析与优化实验目的:理解和分析T型波导分支内部电磁场分布及优化方法。
实验内容：1.建立一个T型波导模型，利用HSFF软件求解，分析，观察T型导波的场分布情况。
2.使用HFSS进行T型波导功分器的优化设计实现，进行参数分析扫描，利用HFSS的优化设计功能实现3端口输出功率为2端口输出功率的2倍、3倍。
然后用重新设计端口激励端，使端口端2为激励端，端口3的输出为端口1的2倍。
实验原理：T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。
此次设计H面T型分支，使得从1端口输入的功率可以平均的分配给端口2、3，使得2、3端口的TE10波为等幅同向。
同时，通过设置隔片改变各端口的功率分配。
进行扫频设置，观察S参数曲线和电场分布。
实验步骤及结果：一、新建工程设置1．运行HFSS并新建工程双击桌面上的HFSS快捷方式，启动HFSS软件。
HFSS启动后，会自动创建一个默认名称为Project1的新工程和名称为HFSSDesign1的新设计。
从主菜单栏选择命令【File】→【SaveAs】，把工程文件另存为Tee.hfss。
然后右键单击HFSSDesign1，从弹出菜单中选择【Rename】命令项，把设计文件HFSSDesign1重新命名为TeeModal。
2．选择求解类型从主菜单栏选择【HFSS】→【SolutionType】，打开SolutionType对话框，选中DrivenModal单选按钮，单击OK按钮。
3．设置长度单位从主菜单栏选择【Modeler】→【Units】，打开SetModelUnits对话框，选择英寸（in）单位，单击OK按钮。
此时，设置了建模时的默认长度单位，即英寸。
二：创建T形波导模型1．创建长方体（1）从主菜单栏选择【Tools】→【Options】→【ModelerOptions】，打开3DModelerOptions对话框，选择Drawing选项卡，确认选中EditPropertiesofnewprimitives复选框，然后单击确定按钮。
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T型功分器的设计与仿真
1.改进型威尔金森功分器的工作原理
功率分配器属于无源微波器件，它的作用是将一个输入信号分成两个(或多个)较小功率的信号，工程上常用的功分器有T型结和威尔金森功分器。
威尔金森功分器是最常用的一种功率分配器。
图1所示的为标准的二路威尔
金森等功率分配器。
从合路端口输入的射频信号被分成幅度和相位都相等的两路信号，分别经过传输线Bl和BZ，到达隔离电阻两端，然后从两个分路端口输出，离电阻R两端的信号幅度和相位都相等，R上不存在差模信号，所以它不会消耗功率，如果我们不考虑传输线的损耗，则每路分路端口将输出二分之一功率的信号。
图1威尔金森功分器
但是这种经典威尔金森等功率分配器有几个缺点:
1、大功率应用的时候，要求隔离电阻的耗散功率大因此电阻的体积也会比较大
2、如果功分器应用于较高的频段，波长就会与大功率电阻的尺寸相比拟，这样就需要考虑电阻的分布参数。
3、为了提高功分器性能，就要尽量减小Bl和BZ这两段传输线之间的藕合，因此在实际设计时，要求四分之一波长传输线Bl、BZ之间的距离较大，在低频应用时，由于四分之一波长较长，占用面积还是太大了，此外，四分之一波长传输线Bl、BZ的阻抗较高，因此线宽较细，制板的相对误差更大[24]。
为克服这些缺点，本文采用了一种改进型的威尔金森等功率分配器，如图2所示
图2 改进型威尔金森功分器
可以看到，它仅由四段传输线组成，没有隔离电阻。
传输线A 、Cl 、CZ 的特 征阻抗均为Z0。
传输线B 位于A 和Cl 、CZ 之间，它的电长度为四分之一波长， 特征阻抗为Z0/2。
从合路端输入的信号，通过传输线B ，被分成幅度和相位相等的的两路信号，分别经过传输线Cl 和C2到达分路端口一和二，在整个结构中，传输线B 起到了阻抗变换的作用。
从传输线A 、B 相接处向左看，输入阻抗为Z0。
从传输线B 与C1、C2相接处向右看，输入阻抗为Z0/2。
利用四分之一阻抗变换器的原理我们知道，传输线的特征阻抗为2/00Z Z ∙，即Z0/2。
因此，整个电路处于功率分配与合成时，在中心频点处，三个端口都能匹配良好，没有反射。
这种改进型的结构克服了标准威尔金森功分器的一系列缺点，同时由于省略了隔离电阻，所以成本降低，也不存在电阻分布参数的问题，与传统威尔金森功分器相比，减少了一段四分之一波长传输线，另外，构成变换器的四分之一波长传输线B 的特征阻抗较低，线宽较宽，能有效降低制板误差。
2功分器的设计与仿真
通过前面的分析，我们知道改进型威尔金森功分器四段传输线特征阻抗之间 的比例关系。
由此可得，传输线A 、C1和C2的特征阻抗均为50Ω，而传输线B 的特征阻抗为352/0=Z Ω
为了实现右旋圆极化，经过C2输出的信号要比经过Cl 的相位超前︒90，即Cl 要比C2长λ4/1g (λg 为中心频率所对应的介质波长)。
设计的功率分配器
如图3所示，传输线段B 的长度约为λ4/1g ，起阻抗变换的作用。
传输线段
Cl、C2的3、4分段长度相等，而C1的1、2分段长度之和为λ4/1g，这样就使得Cl比C2长λ4/1g，同时，传输线弯角处采用︒45形式，以减小拐角处不连续所引起的反射和幅射。
图3威尔金森功分器设计图
采用介电常数为4.4，厚度为lrn们n的FR4板材来制作功分器。
我们利用TXLine软件来计算各段传输线线的宽度。
TXLine是一款专门用于计算传输线参数的软件，简单实用。
运行界面如图4所示，选择微带线模式(MicrostriP)，中心频率为1.593GHz、介电常数4.4、介质基片厚度1mm、阻抗值先后输入50和35、铜箔厚度0.017mm等参数，就可以计算出微带线的初始宽度。
经过计算，特性阻抗为35Ω和50Ω微带线的初始宽度分别为:3.3mm和1.9rnrn。
计算出传输线的宽度后，我们对馈电功分网络进行布局，根据需要对局部传输线的长度进行小范围调整。
图4TXLine计算微带线宽度
下面我们使用ADs电磁仿真软件对馈电网络功分器进行仿真优化。
利用上节设计所得到的初始尺寸，建立如图4所示的功分器原理图，利用ADS中OPTIM 控件的优化功能，经过数次优化，最终得到的仿真结果如图5所示:
图4 功分器ADS原理图
图5功分器ADS原理图仿真结果
从图5(a)中可以看出，dB(s(3，l))和dB(s(2，l))在通带范围内基本都保持在-3dB，即两个输出端口的信号功率都近似为输入信号的一半，dB(s(1，1)在通带范围内均在-30dB以下，输入端匹配良好;图5(b)为两输出端的相位差，从中可以看出，在通带范围内相位差基本保持在
90左右，满足设计要求。
版图的仿真是采用矩
量法直接对电磁场进行计算，它的仿真结果要比原理图更加精确一些，由原理图生成的版图如图6所示:
图6功分器ADS版图
图7功分器ADS版图仿真结果
从图7中可以看出版图的仿真结果与原理图的相差不大，图7(b)所显示
的两输出端口相位差与原理图相比稍微变差，为 6.
87，可以接受。
综上，版图的仿真结果基本满足了指标要求，如果结果不理想的话，我们可以重新回到原理图中进行再次优化调整，直到满足要求为止。