宽带功分器设计
超宽带微波功分器的研制
超宽带微波功分器的研制超宽带微波功分器是一种关键的微波器件，主要用于超宽带信号的分配和传输。
由于超宽带信号具有宽带宽、高速度和低延迟等特点，因此在通信、雷达、电子对抗等领域具有广泛的应用前景。
本文将围绕超宽带微波功分器的研制展开讨论，介绍相关的理论知识和技术，并探讨实验设计和数据分析。
超宽带微波功分器的基本原理和相关技术超宽带微波功分器的主要原理是利用微波传输线、微波元件和波导等元件，将输入的超宽带信号分成多个输出信号，并对输出信号进行相位和振幅的调整，以保证输出信号的质量和稳定性。
超宽带微波功分器的主要技术包括微波理论、功率谱密度分析、计算机辅助设计等。
微波理论是研究超宽带微波功分器的基础，通过对微波传输线、微波元件和波导等元件的电磁场分布和传输特性进行研究，可以更好地了解超宽带微波功分器的性能。
功率谱密度分析技术则可以对超宽带信号的频谱分布进行分析，以便更好地了解信号的特性和进行信号处理。
计算机辅助设计技术可以借助计算机软件对超宽带微波功分器进行设计和优化，提高设计效率和准确性。
超宽带微波功分器的实验设计与数据分析实验设计：确定实验目标：本实验主要目标是研制一款超宽带微波功分器，要求其具有宽带宽、高功率、低损耗等优点，并能够实现多种输出信号形式的灵活转换。
选择实验材料：根据实验目标，选用合适的微波传输线、微波元件和波导等元件，并借助计算机辅助设计软件进行设计和优化。
设计实验方案：根据实验目标，制定详细的实验方案，包括实验步骤、操作流程和数据采集与分析方法等。
同时，对实验过程中可能出现的各种问题进行预测和解决方案的制定。
数据分析：数据处理：对实验过程中采集到的各种数据进行处理和分析，包括数据的清洗、整理、归纳和可视化等，以便更好地了解超宽带微波功分器的性能和特性。
结果分析：根据处理后的数据，对超宽带微波功分器的性能进行评估和分析，包括相位精度、振幅稳定性、频率带宽、插入损耗等方面的评估。
同时，对实验过程中出现的问题进行分析和总结，提出改进措施和方案。
P波段宽带功分器设计
本 文 所 设 计 的 宽 带 功 分 器 是 应 用 于 某 型 号 固 态
３ 功 分 器 仿 真 结 果
ＡＤ 中 的 仿 真 结 果 如 图 ５图 ８所 示 。 Ｓ 一
发射 机 中 ， 指 标要 求 如下 ： 作 频 率 为 （ 。 ０ ） 其 工 ． 一１ ０ 厂
～
（ ＇ １ ０ Ｍ ＨＺ 相 对 带 宽 为 ３ ； 损 小 于 ０ ３ Ｊ＋ ０） ｏ ； ７ 插 ．
ｉ ｉ ｅ ｔ ｈｅ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｐｅ ｉｉａ ｉ ｅ ｕｉｅ ｅ ． Ｔｈｉ ａ ｒ ｉ ｌ ｕ ｏ ｄｅ ｉ ｎ ｏｔ ｒ ｎｃｄ ｄ ｗｉｈ ｔ ｉ ｌ ｔｏｎ ａ ｄ ｍ ｅ ｓ ｔ ｅ ｓ ｃｆｃ ｔｏｎ ｒ ｑ ｒ ｍ ｎｔ ｓ ｐ ｐｅ ｓ ｈｅｐｆ ｌｔ ｓｇ ｈｅ
ｄ 输 出 端 口 的 隔 离 大 于 ２ Ｂ； 入 端 口 的 反 射 小 Ｂ； ０ｄ 输
于 ～ ２ Ｂ； 内 幅度 平 坦 性 小 于 ± ０ １ｄ ０ｄ 带 ． Ｂ。
其 是 对 于 二 阶宽 带 微 带 功 分 器 的设 计 提 供 了模 板 。
关 键 词 ： 分 器 ； 带 ； 率 合 成 功 宽 功
中 图分 类 号 ： Ｎ ２ Ｔ ６６
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ ２ ８ ３ （ ０ １ Ｏ 一Ｏ ３ —０ １０ － ９５ ２ １ ）１ Ｏ ０ ３
一种宽带一分三Wilkinson功分器设计
设计应用技术ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０５．０１４一种宽带一分三Wilkinson功分器设计樊帆，申靖轩，戴剑（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄050051）摘要：针对传统一分三Wilkinson功分器带宽较窄、占用面积较大的问题，基于70 μm GaAs工艺，研制了一种混合π型等效电路和微带线结构宽带一分三Wilkinson功分器。
该功分器的工作频率范围为5～18 GHz，电路尺寸为2 mm×1.3 mm，输入、输出端口的回波损耗均大于20 dB，插入损耗小于6.7 dB，隔离度大于20 dB，幅度不平衡度在±0.5 dB以内，相位不平衡度在±4°以内。
经仿真验证，该功分器性能指标优异，能被很好地应用在射频系统中。
关键词：一分三功分器；宽带Wilkinson功分器；π型等效电路A Wideband One Minute Three Wilkinson Power Divider DesignFAN Fan, SHEN Jingxuan, DAI Jian(The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050051, China)Abstract: In order to solve the problem of narrow bandwidth and large occupation area of traditional one-minute three-Wilkinson power divider, a hybrid π-type equivalent circuit and wideband one-minute three-Wilkinson power divider with microstrip line structure are developed based on 70μm GaAs process. The frequency range of the power divider is 5 to 18 GHz, the circuit size is 2 mm×1.3 mm, the return loss of the input and output ports is greater than 20 dB, the insertion loss is less than 6.7 dB, the isolation degree is greater than 20 dB, the amplitude unbalance is within ±0.5 dB, the phase unbalance is within ±4°. The simulation results show that the power divider has excellent performance and can be used well in radio frequency system.Keywords: one minute three power divider; wideband Wilkinson power divider; π-type equivalent circuit0 引 言功率分配器可以将输入信号的功率分配为多个信号输出，或者将多个射频信号功率进行合成，在射频系统中的应用十分广泛，常见于相控阵雷达和天线等设备中[1-4]。
带状线宽带Wilkinson一分四功分器的设计
Ｗ ｌｎ ｎ ｏｅＤｖ ｅ Ｊ．Ｅ ＥＴａｓ ｆｎｏ ｉｏ ａ ｈｏ ｉ ｉｏ ｗｒ ｉｄｒ ］ＩＥ ｒ ａｉ ｓ Ｍｃ ｗｖ Ｔｅ－ ｋ ｓ Ｐ ｉ ［ ｎ ｃｏ ｎ ｒ ｅ
ｒ ｎ ｅｈ ｉｕｓ２ ０ ，４（ ） ２ ８— ８ ． ｙａ ｄＴｃ ｎｑ ｅ，０ ６ ５ １ ：７ ２４
２ ２ 电路 的设计 ．
图 ３ 功分器实物
表 １ 功分器测试结果
本文设计的一分 四功分器要求能将输入功率四
测试指标 传输损耗
总 口驻波
测试结果
等分输出并且传输损耗尽可能小 ， 各输 出口间具有
较高隔离度， 同时各端 口须匹配至 ５１， ０ 其拓扑结构 １
如图 ２ 所示 ， 其基本结构单元为三个二等分 Ｗｉ ｉ ｌｎ ｋ． Ｓｌ Ｏ 功分器 ， ｉ 由于单节阻抗变换器 的工作带宽为窄
［ ］韩淑萍 ， ２ 李铭祥． 高隔离度 一分三功 分器的设 计［ ］ 上 海大学 Ｊ． 学报 ： 自然科学版 ， ０ （ ）５ ９ ５ ０ ２ ４６ ： —６． ０ ５ ［ ］Ｓ ｓ ｈ ， ｉ ｐ ｕ ， ａｄ ｄ ， ． ｕｌ ａｄ Ｂ ｈ ｅ ３ ｒａ ｉ Ｖｍｎｈ ｎ Ｂ ｎ ｕｅ Ｋ ｃａ Ａ Ｄ ａ ｂｎ ｄ ｒ ｉｔｔ Ｓ Ｓ ｊ ｔ １ ３ Ｔ ｅ
２ １ 牟第 ０ ０ １ １期
中图分类号 ：Ｎ ２ Ｔ ６６ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０９— ５２【０ １ １ ０ １ ０ １０ ２ ５ ２ １ ）０— ２４— ２
带状 线 宽 带 Ｗｉ ｉｓｎ一分 四功 分 器 的设计 ｌ ｎｏ ｋ
赵 超
（ 南京信息工程大学 电子与信息工 程学 院， 南京 ２０４ ） １０４
［］清华大学《 １ 微带 电路＞ 编写组． 微带电路 ［ ］ 北京 ： 民邮电出 Ｍ． 人
基于脊波导到同轴变换的宽带功分器设计
基于脊波导到同轴变换的宽带功分器设计介绍了一种宽带单脊波导功分器的设计方法，在实现脊波导到同轴变换的同时实现等功率分配。
设计基于脊波导到同轴变换，采用两级阻抗变换很好地改善了阻抗匹配，提高了传输特性。
仿真结果显示，单脊波导功分器在8.1GHz～13.6GHz频带范围内输入端口回波损耗小于-20dB，插入损耗小于-3.08dB。
标签：单脊波导；波导同轴变换；阻抗变换1 引言波导同轴变换器是各种雷达系统、精确制导系统和微波测试系统中的重要无源连接器件[1]，在微波系统中有着非常广泛的应用。
为了适应宽带应用的需求，宽带波导同轴变换也被广泛研究[2-3]。
相对于矩形波导来说，脊波导有着更宽的工作频带，适用于各种宽带系统中，因此宽带波导同轴变换通常在脊波导的基础上开展设计。
本文基于脊波导到同轴变换，设计了一种宽带单脊波导功分器，能在实现脊波导到同轴变换的同时实现等功率分配，采用两级阻抗变换技术对阻抗匹配进行了优化设计。
2 设计仿真设计选用24JD7500标准单脊波导，同轴部分为50Ω特性阻抗的SMA型同轴接头。
单脊波导功分器整体结构如图1所示，其中A为单脊波导，B为SMA 同轴接头，C为两级阻抗变换中的同轴阻抗变换部分，D为两级阻抗变换中的脊波导阻抗变换部分，E为与波导的脊相连接的同轴部分内导体。
而且SMA同轴接头为单脊波导功分器的输入端口1，单脊波导两个端面作为功分器的输出端口2和3。
结构模型中同轴部分内导体外的介质材料选用聚四氟乙烯。
同轴阻抗变换部分、脊波导阻抗变換部分的初始长度取四分之一波长，以此为基础仿真优化。
图2给出了功分器同轴输入端口1回波损耗的仿真结果，图中曲线从上到下依次为没有加载阻抗变换、仅加载脊波导一级阻抗变换、仅加载同轴一级阻抗变换和加载两级阻抗变换的回波损耗。
可见在8.1～13.6GHz频带内，两级阻抗变换后的回波损耗小于-20dB；而且在8.6～13.0GHz频带内，回波损耗小于-26dB，输入端口可获得良好的阻抗匹配。
阶梯阻抗变换宽带功分器设计 - - EEFOCUS
(6-b)
Amplitude (dB)
-10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45
1 2 3 4 5 6
S12 S13 S23
(6-c) (6-d)
7
8
9
10
Frequency (GHz)
A = tg 2θ k1 + tg 2θ k 2
B=
tg 2θ k1 =
图5
输入输出端口耦合参数以及输出端口 之间的隔离度曲线
π wq
tg 2θ k 2 =
8 −1 (3 − 2) cos 2 θ1
R为终端阻抗， 根据奇偶模分析法， 功分器中R 一般取值为2。 Tn 是n阶第一类多项式，其中
ε
式的 Tn (
2
r
=
( R − 1) 2 1 2 4 R Tn (1/ µ0 )
（3）
由上面公式，得出各节阻抗线的归一化阻抗值 为1.116， 1.296， 1.544， 1.793。 再根据微带线准TEM [4] 模综合方法 得出各节阻抗线宽度分别为0.56mm， 0.75mm，1.02mm，1.30mm，1/4波长阻抗线的长度 为11.1mm。
结论本文给出了采用契比雪夫原型的多级阻抗级联的宽带功分器的设计方法并给出了阻抗变换节数的计算公式最后对工程中常用28ghz的功分器进行仿真和加工测试结果表明能够很好的满足工程要求可以为工程上设计宽带功率分配器提供选择
阶梯阻抗变换宽带功分器设计
李庭 孙永志 王伟光
（南京电子设备研究所，南京 210007） 摘 要：本文介绍了采用 λ / 4 阶梯阻抗变换实现宽带功分器方法，在此基础上得出了四级阻抗变换器级联的各段阻抗的计 算公式。设计了 2-8GHz 一分二功率分配器，仿真结果和测试结果都能很好的满足设计要求。 关键词：阶梯阻抗，宽带功分器
4路宽带Wilkinson功分器设计
4路宽带Wilkinson功分器设计作者：孙利民潘成胜韩华珍来源：《数码设计》2017年第04期摘要：针对雷达和中继通信系统对宽带多路功分器的需求，本文在理论分析的基础上，利用ADS2016软件设计了一款应用于L波段的1分4路Wilkinson宽带功分器。
仿真和测试结果表明，该功分器具有隔离度大于20 dB，插入损耗小于6.2 dB，驻波比小于1.2的优良性能，为L波段功率放大器的大功率合成奠定了良好的设计基础。
关键词：功分器；宽带；Wilkinson；微波中图分类号：TN626 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2017）04-0011-04Design of Four Ways Broadband Wilkinson Power DividerSUN Limin1*， PAN Chengsheng2， HAN Huazhen1（1. Electronic information engineering college， Sichuan Institute of Industrial Technology，Sichuan Deyang， 621000， China； 2. Microwave Department Sichuan Jiuzhou Electric Group Co.，Ltd.， Sichuan Mianyang， 621000， China）Abstract：In view of the demand of radar and relay communication system for broadband Power Divider of multi-path， a four ways broadband power divider covering L-band has been designed by ADS2016 software based on the theoretical analysis. Simulation and test results show that the power divider has excellent performance with isolation degree of more than 20 dB， insertion loss of less than 0.2 dB and standing wave ratio of less than 1.2. The power divider provides a good design basis for high-power synthesis of L-band power amplifiers.Key words：Power Divider；wide Band；Wilkinson；microwave引用：孙利民，潘成胜，韩华珍. 4路宽带Wilkinson功分器设计[J]. 数码设计， 2017， 6（4）： 11-14.Cite：SUN Limin， PAN Chengsheng， HAN Huazhen. Design of Four Ways Broadband Wilkinson Power Divider[J]. Peak Data Science， 2017， 6（4）： 11-14.引言功分器是一种将一路输入信号分成功率相等的两路或多路输出信号的器件，也可反过来将多路信号功率合成一路输出，因此常称为分配＼合成器。
一种宽带功分器的设计
●
■
…
■
口
Ｆｒｕｑｕ￣ ￣‘ｑ 岫
图 ４：原理 图仿真结 果图
Ｚ０３＝ｚ０（（１＋ｋ２）／ｋ３） 由于 ｕ，与 ｕ 等 幅 ，同相 ，在 ②端 口和
③端 口间跨接 一只 电阻 ｒ，并不影响功分 器的 性 能。当② 、③端 口外接负载不等于 和 时 ，
第一节传 输线的特性 阻抗 Ｚ ＝５９．９９Ｄ，并
取 Ｒ２＝ｋＺ０，则 Ｒ３＝Ｚ 。
不论是 隔离度 还是输入驻波 比都将变差 ，故功 联 的隔离 电阻 Ｒ１＝２６５．８１５Ｑ
由 条件 （２）， 即① 端 口无 反 射， 所 以 分器 的工作 带宽比较 窄。为 了增宽频带可采用
第二节传 输线的特性 阻抗 Ｚ２＝８３．３５ｆ２，并
要 求 由 ｚ砬与 ｚ 并联 而 成 的 总 输入 阻抗 等 多节功分器相级联 。
联的隔离 电阻 Ｒ２＝９３．２１５Ｑ
于 Ｚ０。 由于 在 中 心频 率 ０－－￣／２，Ｚ。ｌｌ２＝Ｚ０２２ ，
以上是理论 分析，下 面介绍 用 ＭｗＯ伍ｃｅ
选择 Ｒ１＝２７０￣，Ｒ２＝１００Ｑ
ｚ ＝ｚ０３ ／Ｉ 为纯 电阻，则
ｚ ｎ２＝ＲＪＺｏ２＝．Ｚｏ３２／Ｒ３＝Ｉ／ｋ２
驻波 ＜１．３。
由 以上 二式可解 得 ｚ０２＝ （ｋ（１＋ｋ２）） ，
输入输 出端 口传 输线的特性阻抗 Ｚｏ＝５０１２
＜＜下转 ９４页
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 电子技术与软件工程 ·９３
超宽带功分器的设计
超宽带功分器的设计作者：朱英超杨青慧张怀武来源：《电子技术与软件工程》2016年第11期摘要首先介绍了宽带功分器的实现方法，然后在Ansoft公司软件HFSS中对功分器建模、仿真，制作出实物：频带范围1-8GHz，尺寸为46.02mm×28mm×10mm，达到了小型化的目的，最后加上隔离电阻，在矢量网络分析仪上进行测试。
测试结果表明：功分器在所需要的频带内具有良好的隔离度以及在各个端口均实现了良好的匹配，可以满足实际需要。
【关键词】宽带功分器小型化矢量网络分析仪隔离度匹配在现代微波毫米波系统中，功分器扮演着重要的角色，其性能的好坏直接影响着整个系统的指标。
功分器是一种多端口网络，可以将一路功率信号等分或者按一定比例分配成多路信号，例如在相控阵雷达中，通常需要使用功分器将发射机功率按一定比例分配到天线阵列中。
目前的宽带功分器主要采用微带线、带状线两种结构。
带状线结构的功分器具有损耗小、一致性好等优点，但是设计起来比较麻烦。
微带线结构的功分器设计相对方便，焊接调试简单，便于和现代板级微波毫米波电路集成，因此我们采用微带线结构进行设计。
1 原理分析窄带Wilkinson功分器：Wilkinson功分器是目前最常用的一种功分器类型，可以做到在输出端口完全匹配的情况下，具有一定的隔离度。
通过在输出端口引入隔离电阻，从而变成有耗网络，因此可以做到全部端口匹配。
输入信号从端口1进入，各路分支线的长度是完全相等的，两路信号所经过的电长度是相等的，所以当信号到达端口2和3时，电阻两端是等电位的，没有电流流过电阻，也就不消耗任何功率。
此时假如在端口3发生反射，反射回来的功率分一路通过电阻达端口2，另外一路通过端口1重新分配后到达端口2，合理的选择电阻的位置可以使两路信号的相位相差180度，大小相等，方向相反，相互抵消，从而达到隔离的目的。
根据奇偶模分析，可以得到隔离电阻的取值为：2Z0。
2 仿真设计与加工一般设计超宽带功分器时首先根据功分器的带宽确定功分器的阶数，然后查表得到每节归一化阻抗换算成微带线的长度跟宽度。
一种超宽带功分器的设计
一种超宽带功分器的设计作者：杨晶晶雒寒冰张红英沈晓唯沈亚飞来源：《软件》2021年第02期摘要：文中采用多節Wilkinson 结构，研制了一个工作频段在2～8GHz的超宽带功分器，并使用ADS与HFSS 软件进行仿真和优化设计。
在此基础上进行了实验验证，仿真结果和实物测试结果比较接近。
测试结果表明该功分器工作频率内具有较好的性能指标，插入损耗小于3.5dB，端口回波损耗小于-15dB，输出隔离度大于20dB。
关键词：超宽带;功分器;Wilkinson，HFSS中图分类号：TN626 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.045本文著录格式：杨晶晶，雒寒冰，张红英，等.一种超宽带功分器的设计[J].软件，2021，42（02）：144-146A UWB Power DividerYANG Jingjing， LUO Hanbing， ZHANG Hongying， SHEN Xiaowei， SHEN Yafei（ Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute， Shanghai 201109）【Abstract】：A UWB power divider with the frequency range from 2GHz to 8GHz is designed by using multi-class Wilkinson structure in this paper. The ADS and HFSS software are both used to simulate and optimize the power divider. A prototype of the power divider was fabricated and measured， the results of the simulation approximately coincide with the divider testing. The experimental results show excellent performance that the input-to-output insertion loss is less than 3.5 dB，the port return loss is more than 15 dB，and the output-to-output isolation is more than 20 dB in the operating frequency band.【Keywords】： UWB;power divider;Wilkinson structure0 引言随着通信技术的发展，超宽带通信应用越来越广泛，其中对功分器的带宽需求也越来越高。
宽带Wilkinson功分器的设计与仿真
宽带Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器的设计与仿真作者：张中雷张任来源：《中国教育技术装备》2009年第15期摘要介绍宽带功分器的设计方法，设计工作频带在1 GHz～3 GHz的微带线功分器，并使用Agilent公司的ADS软件进行仿真，得到理想的结果。
关键词微波器件；微带线；Wilkinson功分器；宽带中图分类号：TN626 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2009）15-0091-02Design and Simulation of Broadband Wilkinson Power Divider//Zhang Zhonglei, Zhang RenAbstract In this paper, the authors demonstrate the method of design a broadband power divider, and devise a microstrip power divider that works in a frequency range from 1 GHz to 3 GHz, moreover, utilize ADS of Agilent Technologies to simulate, obtain a series of ideal results.Key words microwave device；microstrip；Wilkinson power divider；broadband Author’s address No.722 Research Institution of CSIC, Wu han 4300791 前言在微波系统中，功分器是将输入功率分成等分或不等分的多路功率输出的一种多端口微波器件，将发射功率按一定的比例分配到各发射单元，因此功分器在微波系统中有着广泛的应用[1]。
它的性能好坏直接影响到整个系统能量的分配、合成效率。
一种宽频带3dB微带功分器的设计
［３］ ＤｖｉｄＭ．Ｐｏｚａｒ．张 肇 仪 ，周 乐 柱 等 译 ．微 波 工 程 ［Ｍ］． 北 京 ： 电 子 工 业 出 版 社 ， ２００６．
［４］ 清 华 大 学 微 带 电 路 编 写 组 ．微 带 电 路 ［Ｍ］． 北 京 ： 人 民 邮 电 出 版 社 ， １ ９ ７ ５ ．
参考文献
［１］ 雷 振 亚．射频／微波电路导论［Ｍ］．西安： 西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社 ，２００５．
功 分 器 便 可 以 完 成 。该 功 分 器 的 结 构 如 图 ２ 所示，其中Ｚ０是输入和输出端口传输线之 间 分 支 线 特 性 阻 抗 ， Ｚ １、Ｚ２为 各 段 分 支 线 的 特 性 阻 抗 ，Ｒ１、Ｒ２为 隔 离 电 阻 的 阻 值 。根 据 功 分 器 的 阻 抗 变 换 公 式 ，得 到 Ｚ０＝５０Ω ， Ｚ１＝８１．９９Ω ，Ｚ２＝６０． ９８５Ω ，Ｒ１＝２４１Ω ， Ｒ２＝９８Ω 。各 支 线 的 长 度 Ｌ１、Ｌ２设 为 中 心 频
和其他的微带电路元件一样，功率分 配 器 也 有 一 定 的 频 率 特 性 。当 频 带 边 缘 频 率 之 比 ｆ１／ｆ２＝１．４４时 ，输 入 驻 波 比 （ＶＳＷＲ） ＜１．２２，两 端 口 隔 离 度 大 于 ２０ｄＢ。但 是 当 ｆ１／ ｆ２＝２时 ，输 入 驻 波 比 （ＶＳＷＲ）下 降 到 １．４２， 两 端 口 隔 离 度 只 有 １４．７ｄＢ。威 尔 金 森 功 分 器的狭窄带宽限制了其在宽带系统中的应 用 。为 了 进 一 步 加 宽 工 作 带 宽，可 以 用 多 节 的 宽 频 带 功 率 分 配 器 ，即 增 加 λ ｇ／４线 段 和 相应的隔离电阻Ｒ的数目。
图 １ Ｎ 节二等分功分器电路
图 ２ ２ 节威尔金森功分器结构
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。
微波器件特性的研究宽带一分三功分器设计-电子信息工程毕业设计.doc
xx建筑大学毕业设计 (论文)课题微波器件特性的研究-宽带一分三功分器设计专业电子信息工程班级11城建电子2班学生姓名 xxx学号xxx指导教师xxx2015 年 06 月 08 日摘要本文对一个等分威尔金森功分器进行了仿真，分析了功分器的基本原理，介绍了ADS软件基本使用方法，并选择了频率范围：特性阻抗为50Ω工作在0.8GHz～3.2GHz 内反射损耗大于13dB，相邻端口的隔离度大于18dB选择合适的微波电路形式，综合出功率分配器的具体结构形式;借助于微波专业软件（ADS）进行仿真，根据分析结果修正设计参数；设计出符合要求的功率分配器。
先进行威尔金森功分器原理图的设计，再用ADS软件进行原理图仿真，得出的结论采用理论计算的结果作为功分器参数时，功分器并没有达到所需设计的指标，所以要对功分器的各个参数进行优化。
优化后所得到的最佳数据保存以后再进行功分器版图的仿真，各项指标基本达到设计所需的要求。
关键词：仿真，威尔金森功分器，ADS，优化ABSTRACTIn this paper a power dividers quintiles Wilkinson is simulated, and analyses the basic principle of power divider, introduces the basics of using ADS software, and the choice of the frequency range: characteristic impedance is 50 ohms in 0.8ghz to 3.2ghz reflection loss of 13dB, adjacent port isolation degree is larger than 18db choose the proper form of microwave circuit and integrated the actual structure of power divider; are simulation by means of microwave professional software (ads), according to the results of the analysis correction parameter design; design conforms to the requirements of the power divider. First Wilkinson power divider is schematic design, using ADS software for simulation schematic, concluded the theoretical calculation results as a power divider parameters, power divider and did not reach the required design index and so on power divider parameters were optimized. After the optimization, the best data is saved and the simulation of the power divider is kept, and the basic requirements of the design are basically achieved..Key words：Simulation Wilkinson Power dividers ADS optimization目录1 引言 (1)1.1 微波技术 (1)1.1.1 微波的概念 (1)1.1.2 微波的特点 (2)1.1.3微波的发展 (2)1.1.4微波的应用 (3)1.2 功分器的发展概述 (4)1.3本次设计的主要工作 (6)2 功分器的技术基础 (7)2.1基本工作原理 (7)2.1.1功分器的基本组成 (7)2.1.2 Wilkinson功分器 (7)2.2 功分器的技术指标 (9)2.2.2 功分器的设计 (10)3 ADS介绍 (11)3.1 ADS发展概述 (11)3.2 ADS 的仿真设计方法 (12)3.2.1.高频SPICE分析和卷积分析 (12)3．2.2.线性分析 (12)3．2.3.射频电路分析 (12)3.2.4.电磁仿真分析（Momentum） (13)3.3 ADS的辅助设计功能 (13)3.3.1.设计指南(Design Guide) (13)3.3.2.仿真向导（Simulation Wizard） (13)3.3.3.仿真结果显示模板（Simulation & Data Display Template） (14)3.4 ADS与其他EDA软件和测试设备间的连接 (14)3.4.1.SPICE电路转换器（SPICE Netlist Translator） (14)3.4.2电路与布局文件格式转换器(IFF Schematic and Layout Translator) . 143.5 ADS应用结论 (15)4 功分器的原理图设计、仿真与优化 (16)4.1等分威尔金森功分器的设计指标 (16)4.2建立工程与设计原理图 (16)4.2.1建立工程 (16)4.2.2设计原理图 (17)4.3基本参数设置 (20)4.4功分器原理图仿真 (23)5 功分器版图的生成与仿真 (25)5.1功分器版图的生成 (25)5.2功分器版图的仿真 (27)6 结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)微波器件特性的研究——宽带一分三功分器的设计电子与信息工程学院电子信息工程专业11城建电子2班汪邦鸣指导老师吴东升1 引言1.1 微波技术1.1.1 微波的概念近年来,在无线电通信等应用中,不断使用越来越短的电磁波,如长波、中波、短波、超短波、微波、亚毫米波直到光波。
全带宽波导功分器的研究与设计
学位授予单位和日期 答辩委员会主席 评阅人
电子科技大学
注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号。
RESEARCH AND DESIGN OF THE FULLBAND WAVEGUIDE POWER DIVIDERS
A Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China
III
目录
目 录
第一章 绪论..................................................................................................................... 1 1.1 课题的研究背景及其意义................................................................................. 1 1.2 国内外发展动态................................................................................................. 1 1.3 本论文的主要研究工作及结构安排................................................................. 7 第二章 宽带功分器设计的理论基础............................................................................. 8 2.1 微波功分器的简介.............................................................................................. 8 2.1.1 功分器的基本网络分析............................................................................ 9 2.1.2 四端口网络的性质................................................................................. 10 2.2 Wilkinson 功分器原理.......................................................................................12 2.2.1 宽带微带二等分功分器......................................................................... 15 2.3 宽带功分器理论............................................................................................... 16 2.3.1 阻抗变换器的原理和应用...................................................................... 16 2.3.2 脊波导原理及应用.................................................................................. 18 2.4 本章小结............................................................................................................ 22 第三章 宽带波导功分器的研究................................................................................... 23 3.1 波导 E-T 和 H-T 分支...................................................................................... 23 3.2 宽带波导二路功分器设计实例....................................................................... 25 3.3 新型 H-E 面波导功分器的设计和测试...........................................................29 3.3.1 H-E 面波导功分器的仿真优化...............................................................29 3.3.2 H-E 面波导功分器的加工测试...............................................................32 3.4 本章小结........................................................................................................... 34 第四章 新型全带宽 E-H 面波导功分器的设计...........................................................36 4.1 E-H 面波导功分器的初步设计与探讨.............................................................36 4.2 全带宽 E-H 波导功分器的设计.......................................................................41 4.3 新型全带宽 E-H 面波导功分器的加工与测试...............................................47 4.4 本章小结........................................................................................................... 49 第五章 总结与展望....................................................................................................... 52 致 谢............................................................................................................................... 53 参考文献......................................................................................................................... 54 攻硕期间取得的研究成果............................................................................................. 56
第十三讲 宽带功分器设计
于是，总反射系数为
2 =1 +T12T213e j 2 T12T213 2e j 4 n n 1 +T12T213e j 2 2 3 e j 2 n n 0
小反射理论
化简可得
T12T213e j 2 =1 + j 2 1 2 3e
第五章 功率分配器/合成器
小反射理论
单节传输线变换器的小反射理论
小反射理论
局部反射系数
Z 2 Z1 1 = Z 2 +Z1
Z L Z2 Z L +Z 2
2 1
3
局部传输系数
T21 1 1
2Z 2 Z1 Z 2
2Z1 T12 1 2 Z1 Z 2
上式可看成是的有限次傅里叶余弦级数 恰当选择 总可以使N节变换器在N个频率上得到全匹配，也 就是说，频率响应曲线会出现N个零点，从而拓宽变换器的 工作带宽。一般来说，节数越多，出现全匹配的频率点也越 多，带宽也就越宽，当然，随之而来的就是变换器也越长 。
二项式阻抗变换器技术
基本思想 ： 二项式匹配变换器的通带响应在给定节数的意 义上说是最佳的，在接近设计频率处，响应会尽可能地平 坦。所以又称为最平坦响应。这类类型响应的N节变换器是 通过设置在中心频率f0处, Γn (θ)的前N-1阶导数为零设计的。
Z Zn n n 1 Z n 1 Z n
θ
θ
θ
ZL ZN N ZL ZNFra bibliotek小反射理论
假定所有的Zn都单增（减）的而且ZL是实数。这意味着所 有Γn 是实数而且符号相同（若ZL> Z0, Γn >0;反之Γn <0）; 该变换器总的反射系数在一级近似下（只取各节一次反射 波的总和）可以表示为
基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计
基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计摘要：本文提出了一种基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计方案。
该功分器采用了无源器件，不需要外界电源，能够实现较高的继电比、宽带性能和精度。
在设计过程中，我们首先分析了宽带功分器的工作原理和结构特点，进而采用传输线的低通滤波器结构设计了功分器电路。
最后，我们使用ADS软件对所设计的功分器进行了仿真并进行了实验验证。
实验结果表明，该宽带功分器具有优秀的宽带性能和精度。
本研究为无线通信系统提供了一种简单、高效、稳定的功分器设计方案。
关键词：功分器、集成无源器件、传输线、宽带性能一、引言功分器是无线通信系统中广泛应用的一种天线分支器。
功分器由于其良好的分支性能和稳定性，已经成为了无线通信系统必不可少的组成部分。
现如今的无线通信系统需要同时支持多频段和多制式的通信，这就对功分器的宽带性能提出了更高的要求。
由于功分器本质上是一种被动器件，因此其性能取决于其设计参数和所采用的器件。
早期的功分器设计采用了大量的有源器件和复杂的算法，这限制了功分器在实际应用场景中的普及。
近年来，基于集成无源器件的功分器设计因其无需外界电源、较高的继电比、宽带性能和精度等优点而备受关注。
本文提出了一种基于集成无源器件的小型化宽带功分器的设计方案。
该功分器采用了L形结构和传输线的低通滤波器结构，能够实现较高的继电比、宽带性能和精度。
本研究使用ADS软件对所设计的功分器进行了仿真，并进行了实验验证。
结果表明，该宽带功分器具有优秀的宽带性能和精度，为无线通信系统提供了一种简单、高效、稳定的功分器设计方案。
二、宽带功分器的工作原理和结构特点宽带功分器是由两个分支阻抗相等的传输线和一个输出端口组成的被动网络。
功分器具有如下的特点：1）两个分支输出的信号电平大小相等；2）两个分支输出相位差为900；3）输入端口和输出端口间的反射系数较小。
传统的宽带功分器主要采用回路等效原理和K-电路，工作频带受到较大的限制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
功分器设计步骤： 1、选好基片： FR-4，介电常数4.6，厚度0.8mm, 铜箔厚0.018mm
2、建立电路模型
90
0
2’、设计向导建立电路模型
仿真计算
m2 freq=1.800GHz dB(S(1,1))=-21.023
0 -10
dB(S(3,1)) dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
4、印制板设计
5、测试和调试
1、注意正确装配； 2、重点调试输入输出端口的驻波； 3、注意适当改变输入输出端口的阻抗。
6、分析总结
1、设计结果与测试结果的差异； 2、分析主要原因；
3、提出改进意见。
3、功分器的应用： 相控阵雷达中、中继通信、信号检测等
4、功分器的基本要求
1）频率不变，按一定比例进行功率分配；
2）各输出端口要相互隔离； 3）各输入输出端口要完全匹配。
两等分功分器
单节两等分功分器
Z 50 Z1 2 Z 0
RAB 100
功分器技术指标
1、工作频率：1.5~2.5GHz 2、插损 ≤ 1 dB 3、隔离度≥ 20dB 4、幅度不平度≤ 1dB 5、相位不平度≤3° 6、输入输出驻波 ≤ 1.5 7、接头:SMA-50-K
m1 freq=2.000GHz dB(S(2,1))=-3.056 m1 m3 freq=2.200GHz dB(S(1,1))=-20.490 m3 m2
-20 -30 -40 -50 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
freq, GHz
优化仿真
3、电磁场仿真
题目二、宽带功分器设计
1、功分器：将某一输入功率按一定比例 分配到各支路中的微波器件。
P2=αP1 P3=(1-α)P1
P1
分配器 或耦合器
P1=P2+P3
分配器 或耦合器
P2 P3
2、功分器分类： 1）N功分器；（N=2,3,4……) 2）等分功分器与不等分功分器； 3）大功率功分器和小功率功分器。