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。
测试数据记录与处理
数据记录
隔离度是指功分器各输出 端口之间的信号隔离程度， 通常以分贝（dB）表示。 隔离度越高，说明各输出 端口之间的信号干扰越小。
驻波比反映了功分器端 口阻抗匹配的好坏，驻 波比越小，说明端口阻 抗匹配越好，反射越小 。
带宽是指功分器能够正常 工作的频率范围，通常以 赫兹（Hz）表示。带宽 越宽，说明功分器的适用 范围越广。
详细记录测试过程中的各项参数，如 频率范围、输入/输出功率、反射系 数等。
数据处理
对测试数据进行整理、分析和比较， 计算功分器的插入损耗、分配损耗和 隔离度等性能指标。
结果分析与讨论
性能评估
根据测试结果，评估功分 器的性能是否满足设计要 求，并分析性能优劣的原 因。
问题诊断
针对测试结果中出现的问 题，进行诊断并提出改进 措施。
调试与优化
03
针对测试结果，对功分器进行了调试和优化，进一步提高了其
性能表现。
不足之处及改进方向
带宽限制
当前功分器的工作带宽相对较窄，未来可以考虑采用更宽带的设 计方案。
损耗问题
虽然功分器的插入损耗等指标符合预期，但仍有进一步降低的空 间，可优化电路结构和材料选择来减少损耗。
调试手段
在调试过程中，可以尝试采用更先进的测试设备和手段，以提高 调试效率和准确性。
熟悉功分器的制作工艺和调试技巧
学生应通过实验熟悉功分器的制作工艺，包括PCB设计、元件焊接等，
并掌握功分器的调试技巧，以确保功分器的性能达到设计要求。
03
培养学生的实践能力和创新意识
通过实验的实践操作，学生应能够提高自己的动手能力和解决问题的能
力，同时鼓励学生发挥创新意识，探索新的设计思路和方法。
实验背景
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
04 调试过程与方法
调试前准备工作
01
02
03
检查实验器材
确保所有需要的实验器材， 如功分器、信号源、频谱 分析仪等，都已准备齐全 并且状态良好。
熟悉实验原理
深入理解功分器的工作原 理和设计要求，明确调试 目标和期望结果。
制定调试计划
根据实验要求和功分器的 特性，制定详细的调试计 划，包括调试步骤、测试 点设置、数据记录等。
电路板设计与制作
要点一
设计软件
使用专业的电路板设计软件（如 Altium Designer、Cadence等）， 进行电路板的原理图设计和版图设计 。
要点二
设计规则
遵循电路板设计的基本规则，如信号 流向、布局布线、接地处理等，确保 电路板的性能和可靠性。
要点三
制作工艺
根据电路板的设计要求，选择合适的 制作工艺（如PCB制作工艺、LTCC制 作工艺等），进行电路板的加工和制 作。在制作过程中，需要注意控制加 工精度和表面质量等因素，以确保电 路板的性能和质量。
功分器在微波系统中的重要性
功分器是微波系统中重要的无源器件之一，用于将输入信号按照一定比例分配到多个输出 端口，广泛应用于雷达、通信、卫星等领域。
功分器的基本类型和工作原理
功分器可分为等分功分器和不等分功分器两种类型。其工作原理基于电磁波的传输和分配 ，通过特定的结构和元件实现输入信号的功率分配。
功分器的性能指标和评价标准
功分器的性能指标包括插入损耗、回波损耗、隔离度等，这些指标直接影响功分器的性能 和使用效果。评价标准主要包括性能指标的优劣、稳定性和可靠性等。
02 功分器基本原理
功分器定义
功分器定义
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。
常见类型
常见的功分器有二进制功分器和一分多功分器，二进制功分器将一路信号分为 等幅同相的两路信号，一分多功分器则将一路信号分为等幅同相的多路信号。
工作原理
信号分配
相位平衡
功分器的基本原理是将输入信号通过特 定的电路结构分配到各个输出端口，同 时保证各个输出端口之间的隔离度。
功分器需要保证各个输出端口之间的 相位平衡，以确保信号的等幅同相输 出。
阻抗匹配
功分器需要实现输入端口与输出端口 之间的阻抗匹配，以确保信号的最大 功率传输和最小反射。
主要性能指标
插入损耗
分配损耗
隔离度
驻波比
带宽
功分器的插入损耗是指输 入信号经过功分器后，在 输出端口处信号功率的减 少量，通常以分贝（dB） 表示。插入损耗越小，说 明功分器的传输效率越高。
分配损耗是指输入信号 在功分器的分配过程中 产生的损耗，它反映了 功分器的分配效率。分 配损耗越小，说明功分 器的分配效率越高。
优化建议
根据分析结果，提出功分 器设计的优化建议，以改 进后续产品的性能。
06 总结与展望
实验成果总结
功分器设计实现
01
成功设计并制作了一款工作频率在2.4GHz的功分器，实现了功
率的等分与输出。
性能测试与验证
02
对功分器的插入损耗、回波损耗、隔离度等关键性能进行了测
试，结果符合预期要求，验证了设计的正确性。
器件选型与参数计算
传输线选型
根据工作频率和功率容量要求，选择合适的传输线类型 （如微带线、带状线等）和介质基板材料（如FR4、 Rogers等）。
电阻选型
根据功分器的幅度平衡和隔离度要求，选择合适的电阻类 型和阻值，如薄膜电阻、厚膜电阻等。
参数计算
根据功分器的性能指标和设计要求，计算传输线的宽度、 长度、间距等参数，以及电阻的阻值和功率容量等。
调试步骤与方法
连接实验系统
按照实验要求连接功分器、信号源和频谱分 析仪，确保连接正确且紧固。
设置信号源
调整信号源的输出频率和功率，以匹配功分器 的输入要求。
进行初步测试
在不连接功分器的情况下，直接测量信号源的输 出，记录数据作为参考。
连接功分器并测试
将功分器接入系统，分别测量各个端口的输出功率 和相位，记录数据并与理论值进行比较。
调整功分器参数
根据测试结果，调整功分器的电阻、电容等参数 ，以优化性能。
重复测试与调整
在调整参数后，重复进行测试并记录数据，直到功分器 的性能满足要求。
调试中遇到问题及解决方案
问题1
功分器输出端口功率不平衡。
解决方案
检查功分器的内部电路，确保电阻、电容等元件的参数 准确且布局合理。如有需要，可微调元件参数以改善功 率平衡。
实验2功分器的设计制作与调试
目录
• 引言 • 功分器基本原理 • 设计制作步骤 • 调试过程与方法 • 测试与结果分析 • 总结与展望
01 引言
实验目的
01
掌握功分器的基本原理和设计方法
通过本次实验，学生应能够深入理解功分器的工作原理，掌握基本的设
计方法，并能够根据实际需求进行功分器的设计。
02