微波工程威尔金森功率分配器
微带威尔金森超宽带功分器研究的开题报告
微带威尔金森超宽带功分器研究的开题报告简介微带威尔金森超宽带功分器是一种广泛应用于超宽带无线通信系统中的微带功分器。
它可以对电信号进行宽带分配，并且具有小尺寸、低成本、高性能等特点。
因此，该功分器逐渐得到了越来越多的关注和研究。
本文将就微带威尔金森超宽带功分器的研究进行讨论，主要包括研究背景、研究目的、研究内容、研究方法、预期成果等方面内容。
通过本篇开题报告，旨在为我们后续研究的开展提供指导和帮助。
背景超宽带通信是新一代无线通信技术，以其巨大的信息传输容量和良好的抗干扰能力，已经广泛地应用于通信、雷达、医疗和军事等领域。
而功分器作为超宽带通信系统中的重要元器件，其性能对通信系统的有效性和可靠性起到了至关重要的作用。
微带威尔金森功分器是一种可实现超宽带频段的微带功分器，通过对电信号的频段进行分配，实现对信号的处理。
同时，该功分器具有小尺寸、低成本、高性能等特点，因此受到了广泛的研究和应用。
研究目的本文旨在通过对微带威尔金森超宽带功分器的研究，探究该功分器在超宽带通信系统中的应用，研究其性能和特点，提高其性能和稳定性，为超宽带通信系统的发展提供有力保障。
研究内容1.综述微带威尔金森功分器的发展历程和现状，对国内外研究现状进行调研。
2.设计符合超宽带频段的微带威尔金森功分器，研究其电路结构、参数和功能。
3.基于ADS软件对所设计的功分器进行仿真分析，考察其性能和稳定性。
4.采用微波实验平台对设计好的功分器进行实验，验证仿真结果，分析实验结果。
5.分析研究结果，总结微带威尔金森超宽带功分器在超宽带通信系统中的应用前景和发展趋势。
研究方法本文采用的研究方法主要包括文献调研、仿真分析、实验验证等方法。
通过对微带威尔金森超宽带功分器相关文献的调研和分析，明确功分器的特点和发展趋势。
仿真模拟则是通过ADS软件对所设计的功分器进行模拟，评估其性能和稳定性。
实验验证则是用微波实验平台对所设计好的功分器进行实验，验证仿真结果。
威尔金森功分器
威尔金森功分器一、实验目的：1、了解功率分配器电路的原理及设计方法。
2、学习使用ADS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、实验任务：1、了解功分器的工作原理。
2、使用ADS软件设计一个功分器，并对其参数进行优化、仿真。
3、根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。
4、对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。
三、实验内容、实验过程描述：1、设计指标：通带0.9－1.1GHz，功分比为1：1，带内各端口反射系数小于-20dB ，两输出端隔离度小于-25dB，传输损耗小于3.1dB。
在进行设计时，主要是以功分器的S参数作为优化目标进行优化仿真。
S21、S31是传输参数，反映传输损耗；S11、S22、S33分别是输入输出端口的反射系数。
S23反映了两个输出端口之间的隔离度。
2、用ADS软件设计（1）、打开ADS软件（2）、创建新的工程文件（3）、打开原理图设计窗口在原理图所设计窗口中选择微带电路的工具栏选用微带线以及连接好的原理图如下（5）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(1 mm)Er:基板相对介电常数(4.8)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)（6）设置微带器件的参数双击每个微带线设置参数，W、L分别设为相应的变量或常量，单位mm，注意上下两臂的对称性。
单击工具栏上的V AR 图标，把变量控件V AR放置在原理图上，双击该图标弹出变量设置窗口，依次添加W，L参数。
中间微带线的长度大约为四分之一波长(根据中心频率用微带线计算工具算出)，各个线宽的初始值可以用微带线计算工具算出，微带线的宽度最窄只能取0.2 mm(最好取0.5 mm以上)。
（7）S参数仿真电路设计在原理图设计窗口中选择S参数仿真的工具栏选择Term 放置在功分器三个端口上，用来定义端口1、2和3，点击图标，放置三个地，并按照下页图连接好电路。
分立器件威尔金森功分器
分立器件威尔金森功分器
威尔金森功分器是一种常用的射频器件，由射频工程师E.J. Wilkinson于1960年提出。
它可以将一路信号按照一
定的比例分成两路信号，或将两路信号组合成一路信号。
威尔金森功分器在端口2和端口3之间引入了一个电阻，从而实现了三个端口都匹配的问题。
威尔金森功分器的工作原理可以通过奇偶模分析法来
解释。
奇偶模分析法将电路激励分解为偶模和奇模的内叠加。
在偶模激励下，V2e=V3e，电阻r两端电压相等，没有电流
流过电阻r，因此端口1的两个传输线输入之间短路。
在奇
模激励下，V2o=-V3o，沿着归一化电路中线分开是电压零点，将电路分解成两个部分。
总之，威尔金森功分器是一种常用的射频器件，具有广泛的应用。
不等分威尔金森功分器设计
不等分威尔金森功分器设计1.引言1.1 概述威尔金森功分器是一种重要的电路结构，用于将输入功率分成多个相等的输出功率。
它由诺贝尔奖得主威尔金森于1960年提出，被广泛应用于通信系统、无线电频率合成器、功率放大器等领域。
在许多应用中，需要将输入功率均匀地分配到多个输出通路上，而又不影响整体的信号质量。
威尔金森功分器通过其特殊的电路结构和工作原理，实现了这一目标。
它以其无需外部控制信号即可实现等分功率的特点，被广泛应用于各种需要功率分配的场景。
威尔金森功分器的设计要求相对较高，需要考虑多个因素，如频率范围、带宽、功率损耗、相位平衡等。
设计人员需要根据具体的应用需求和实际情况，灵活选择电路元件和参数，以达到最佳的功分效果。
本文将对威尔金森功分器的原理和设计要点进行详细介绍。
在正文部分，我们将首先解析威尔金森功分器的工作原理，深入理解其基本原理和电路结构。
然后，我们将重点讨论威尔金森功分器设计的要点，包括电路参数的选择、信号的相位平衡等。
最后，我们将通过实例分析和实验结果，对威尔金森功分器的性能进行评估和总结。
通过本文的阅读，读者将能够全面了解威尔金森功分器的设计原理和要点，在实际应用中更好地应用该电路结构。
同时，本文还为威尔金森功分器的进一步改进和应用提供了一定的启示和参考。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构：本文将分为三个主要部分进行讨论。
首先，引言部分将对本文进行概述，介绍文章的结构和目的。
其次，正文部分将详细介绍威尔金森功分器的原理和设计要点。
最后，在结论部分对全文进行总结，并提出设计过程中所获得的启示。
引言部分将首先概述威尔金森功分器的设计背景和意义，介绍其在电子电路中的应用。
接着，文章结构部分将简要介绍本文的组织结构，为读者提供对全文主要内容的概括。
最后，明确本文的目的，即通过对威尔金森功分器的设计进行探讨，深入理解其原理和设计要点，并总结设计的心得与启示。
正文部分将分为两个主要小节进行阐述。
微波射频学习笔记11.Wilkinson功率分配器
威尔金森功分器一、3dB功分器的结构组成3dB即等分一分二功分器；其电路结构如下图：①输入线，阻抗Z0；②两路阻抗√2*Z0的1/4波长阻抗变换线；③2*Z0隔离电阻；④两路输出线，阻抗Z0。
（3dB代表功率降低一半，参考前面博客内容）比如阻抗Z0=50Ω：1.输入输出阻抗Z0均为50Ω，与外接设备均匹配；2.1/4波长变换线阻抗70.7Ω；3.隔离电阻R=100Ω；4.从输出端口往输入端口看，依然是匹配的，所以此功分可作为合路器使用。
注：为什么1/4波长线阻抗√2*Z0?为什么隔离电阻2*Z0，为什么有隔离电阻？搜奇偶模分析，朕看不懂，遂pass。
只知道：①输出匹配时，没有功率消耗在电阻上（隔离电阻两端信号等幅等相，无压差，不过信号）；②输出匹配时，输出端口反射的功率会消耗在电阻上，所以输出端口是相互隔离的。
总结：Wilkinson功分器多为微带线和带状线结构，它解决了T型结功分器不能全端口匹配和没有隔离的缺点，但是因为隔离电阻承受功率受限；同时单节功分器带宽不宽，一般采用多节结构。
二、不等分2路功分器若输入端口功率为P1，输出端口功率分别为P2、P3，设P3/P2=K2。
Z3 = Z0*√（（1+K2）/K3）Z2 = K2*Z3 = Z0*√K（1+K2）R=Z0（K+1/K）三、多路Wilkinson功分器当N≥3时，隔离电阻需要跨接，制作比较困难，如下图：①所以一般多路功分器是在一分二的基础上在分二等等...②另外一分三，可以在不等分一分二的基础上，在等分二；③还有当所需路数为奇数时，也可以选择偶数路然后负载堵上一路，懂我意思吧?...四、多节Wilkinson二功分器根据通带起始频率f1和终止频率f2，查表得各节阻抗和隔离电阻值，如下：将上图翻译成人话，就是这个：二等分多节功分器阻抗值和隔离电阻值表其中，特征阻抗值和隔离电阻值为解除归一化处理的实际值，取到小数点后两位；隔离电阻值取整数，因为贴片电阻值都有固定值，所以仿真时，需要就近选择，市面上不需要定制的阻值如下：1 , 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.5 , 1.6 ，1.8 ，2，2.2 ，2.4，2.7 ，3，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1。
1-3ghz超宽带一分四威尔金森功分器设计的
1-3ghz超宽带一分四威尔金森功分器设计的英文版Design of a 1-3 GHz Ultra-Wideband 1-to-4 Wilkinson Power DividerIn the realm of microwave and millimeter-wave systems, the Wilkinson power divider is a crucial component that enables the efficient distribution of power among multiple ports. This article presents the design of a 1-to-4 Wilkinson power divider operating within the ultra-wideband frequency range of 1-3 GHz.Design Considerations:Bandwidth: The design must exhibit a wideband performance, covering frequencies from 1 GHz to 3 GHz.Isolation: High isolation between output ports is essential to minimize cross-talk and maximize power transfer efficiency.Insertion Loss: Minimizing insertion loss is crucial to maintain high power handling capability.Matching: Good impedance matching is necessary to avoid reflections and maximize power transfer.Design Approach:The Wilkinson power divider is based on the concept of quarter-wavelength transformers, which are used to match impedances and provide isolation between ports. The design involves careful consideration of the transformer's impedance, physical dimensions, and material selection.The transformer's impedance is chosen to match the characteristic impedance of the transmission line, ensuring maximum power transfer. The physical dimensions of the transformer are optimized for the desired frequency range, ensuring broadband performance. The selection of high-quality microwave materials, such as low-loss dielectrics and conductors, is essential to minimize insertion loss and maximize power handling.Results:The designed 1-to-4 Wilkinson power divider exhibits excellent performance within the 1-3 GHz frequency range. It demonstrates high isolation between output ports, low insertion loss, and good impedance matching. This design is suitable for use in microwave and millimeter-wave systems requiring efficient power distribution over a wideband frequency range.中文版1-3 GHz超宽带一分四威尔金森功分器设计在微波和毫米波系统中，威尔金森功分器是一个关键组件，它能够将功率有效地分配给多个端口。
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。
二阶威尔金森功分器吸收电阻阻值
二阶威尔金森功分器是一种广泛应用于射频和微波领域的器件，其作用是将输入信号功率均匀地分配到多个输出端口。
在功分器中，吸收电阻是一项重要的参数，它对功分器的性能和工作稳定性起着关键作用。
合理选择和设计吸收电阻的阻值对功分器的实际应用至关重要。
一、二阶威尔金森功分器的基本原理1. 威尔金森功分器是一种基于传输线原理的微波功分器，常见的有一阶、二阶和三阶功分器。
二阶威尔金森功分器是指采用两个传输线和一个通过电阻相连的结构，其具有较好的功率均衡和相位平衡特性。
2. 二阶威尔金森功分器的结构简单清晰，具有较宽的工作带宽和较低的插入损耗，因此在许多射频系统中得到广泛应用。
其工作原理是通过精确设计传输线长度和衔接电阻值，使得输入功率能够均匀地分配到两个输出端口上。
二、吸收电阻在功分器中的作用1. 吸收电阻是一种用于将多余功率消耗掉的 passiv e 元件，在功分器中起着平衡功率分配和终止传输线的作用。
合理设计吸收电阻的阻值可以使功分器的性能达到最佳状态，如功率均衡、回波损耗等指标能得到优化。
2. 在二阶威尔金森功分器中，吸收电阻的阻值需要根据实际工作频率和功率分配比进行选择。
通常情况下，吸收电阻的阻值应该满足终止传输线的条件，同时能够帮助实现功率均衡。
三、吸收电阻阻值的选择方法1. 根据功率分配比确定吸收电阻的阻值。
在二阶威尔金森功分器中，输出端口的功率分配比决定了吸收电阻的阻值大小。
一般情况下，可以根据功率分配比来确定吸收电阻的阻值，使得输出功率的平衡达到最佳状态。
2. 结合实际工作频率确定吸收电阻的阻值。
射频系统工作频率的不同会影响传输线的特性阻抗和反射损耗，因此需要根据实际工作频率来确定吸收电阻的阻值，使其能够有效地终止传输线并吸收功率。
3. 通过仿真和实验验证选择的吸收电阻阻值。
在确定吸收电阻的阻值之后，需要进行仿真和实验验证，以确保功分器在实际工作中能够达到预期的性能指标。
通过仿真和实验可以进一步优化吸收电阻的阻值，使其更符合实际需求。
威尔金森功分器总结
Wilkinson 功分器
总结人：林毅 时间：20150908 摘要： 本文试图弄清楚威尔金森功分器的理论及设计结构。 前言部分介绍了威尔金森功分器的设计原理及技术指标的定义。 正文部分分别利用 ADS 和 CST 仿真了威尔金森功分器的结构。 一、前言 1. 什么是威尔金森功分器 功率分配器是将单路输入信号功率分成若干路输出的一种微波元件，属于微波多端口网络。功分器 可分为二进制和累进制等，功率可以是等分的，也可以是不等分的。二进制功分器在实际中应用比较多， 而 Wilkinson 功分器就是一种常见的二进制功分器。 单节变换的 Wilkinson 功分器工作频带较窄， 在中心频率时性能较好， 在频带边缘往往输入驻波比较 差。由于单节λ/4 阻抗变换器工作带宽为窄带，不能实现宽带功分器，因此常常采用多节阻抗变换器相级 联的方式来展宽工作频带。在多节阶梯式阻抗变换器中，若各阻抗阶梯所产生的反射波彼此抵消，便可以 使匹配的频带得以展宽。通常选择的枝节数越多，功分器的工作频带越宽，但是尺寸也越大，传输线的损 耗也会增加，所以选择合适的枝节数是关键。 二等分功分器是三端口网络，由于普通的无耗互易三端口网络不可能达到完全匹配，且输出端口间 无隔离，而工程上对端口之间的隔离要求较高，因此采用混合型的功率分配器，即威尔金森型(Wilkinson) 功分器。 Wilkinson 功率分配器有三端口网络构成，如下图 1 所示：
3）
4）
5）画出原理图如下：
6) 原理图的仿真：通过添加 S 参数求解器 SP。对 SP 的设置如下所示：
Wilkinson型功率分配器设计_郑强林
据设计频率范围的要求，干路阻抗变换段采用 chebyshev 低通滤波器原型结构，支路阻抗变换段 采用最大平坦度的四分之一波长阶梯阻抗变换 段，两支路之间通过隔离电阻以提高支路之间的 隔离度。其仿真模型图、实物图及仿真曲线测试 曲线如下图 4~7 所示。
上式中，各尺寸突变处的反射系数或其相对 值，按所要求的某种规律取值，便可得到二项式 阻抗变换器，切比雪夫阻抗变换器等。
图 7 3dB 功分器隔离度仿真及测试结果
239
微波学报
2014 年 6 月
等, 译. 北京: 电子工业出版社, 2006. [4] 闫闰卿, 李英惠. 微波技术基础[M]. 3 版. 北京: 北京 理工大学出版社, 2004. [5] Wilkinson E J. An N-way Hybrid Power Divider[J]. IRE Trans. on Microwave Theory and Tech., 1960, 8(1): 116-118. [6] Yee H Y, Chang F C, Audeh N F. N-way TEM-mode broadband power dividers[J]. IEEE Trans. on Microwave Theory Tech., 1970, 18(10): pp682-688. [7] 何猛. 超宽带微波功分器的研制[D]. 成都: 电子科技 大学, 2009. 郑强林 男，1983 年生，硕士研究生。主要研究方向：高
这样，反映在第一个尺寸突变处的总反射系数为
1 2e j2 3e j4 ... i e j2(i1) ...n1e j2n (13)
或写成
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微波学报
2014 年 6 月
实验七 等分威尔金森功分器的设计
实验七、等分威尔金森功分器的设计一、设计目标任务一：等分威尔金森功分器的设计的ADS仿真。
等分威尔金森功分器的设计的设计指标：（1）、频带范围：0.9-1.1GHz；（2）、频带内输入端口的回波损耗：C11>20dB；（3）、频带内的插入损耗：C12﹤3.3dB,C13﹤3.3dB；（4）、两个输入端口间的隔离度：C23>25dB。
二、设计步骤任务一：1.新建工程原理图：新建工程名为equal_divider，并设置如下：新建原理图名为equal_divider_norminal，并画出如下图的电路图：输入端口电路：阻抗变换电路：输出端口电路：完成后如图：2.参数设置：MSub控件参数：H=0.8mm：表示微带线介质基片厚度为0.8mm；Er=4.3:表示微带线介质基片的相对介电常数为4.3；Mur=1:表示微带线介质基片的相对磁导率为1；Cond=5.88E+7:表示微带金属片的电导率为5.88E+7；Hu=1.0e+033mm:表示微带电路的封装高度为1.0e+033mm;T=0.03mm:表示微带金属片的厚度为0.03mm；TanD=1e-4：表示微带线的损耗角正切为1e-4；Rough=0mm:表示微带线的表面粗糙度为0mm。
用微带线计算工具计算功分器各段微带线理论尺寸：Tools】→【LineCalc】→【StartLineCalc】，弹出如下图所示所示的“LineCalc”窗口。
在“Substrate Parameters”栏中填入上图所示的MSub控件的基本参数。
在“Component Parameters”栏的“Freq”项中输入功分器的中心频率为1GHz。
在“Electrical”栏的传输线特性阻抗“Z0”项中输入50Ω，如下图所示：插入V AR控件，设置变量，w1=1.52”、“w2=0.79”、“l=10”。
将原理图中参数更新：3.功分器原理图仿真：原理图中加入S参数，TERM，地，S参数如图：其他设置地方如图：仿真如图：从上面的仿真结果可知，两个端口间的隔离度（要求C23>25dB）明显不满足设计要求。
威尔金森功分器原理
威尔金森功分器原理
威尔金森功分器是一种用于电力系统中的功率测量仪表。
它能够实时测量交流电路中的功率，并将功率分解成有功功率和无功功率。
威尔金森功分器的原理主要基于电流和电压信号进行精确的功率计算。
威尔金森功分器由威尔金森电桥、矢量分解器和功率计组成。
威尔金森电桥是一个用于计算有功功率的关键部件。
它由两个独立的电阻和两个测量电压的电压传感器组成。
其中一个电阻作为负载，一个电阻用于偏置电路。
当负载电阻和偏置电路电阻相等时，电桥的平衡状态。
此时，电桥的输出电压为零，能量不会从电桥流过。
当电桥不平衡时，输出电压非零，电桥中的能量将从负载电阻流过。
测量电压的电压传感器将电桥的输出电压分解成两个正交方向的信号，即直流和交流分量。
直流分量对应于电桥输入电压的相位，交流分量对应于电桥输入电压的频率。
这两个信号通过矢量分解器进一步处理。
矢量分解器主要用于将交流信号分解成正弦和余弦分量。
正弦分量对应于电桥输入电压的相位差，余弦分量对应于电桥输入电压的幅值。
通过这种方式，将输入电压分解成相位和幅值两个独立的量。
最后，功率计使用上述分解的相位和幅值信号来计算有功功率和无功功率。
有功功率是电压和电流的乘积的实部，无功功率是电压和电流的乘积的虚部。
功率计可以实时测量电路中的功率，并以数值形式显示结果。
总的来说，威尔金森功分器通过威尔金森电桥、矢量分解器和功率计的组合使用，能够实时测量电路中的功率，并将功率分解成有功功率和无功功率。
其原理基于电流和电压信号的精确计算，可以广泛应用于各种电力系统中的功率测量。
威尔金森功分器阻抗计算
威尔金森功分器阻抗计算
威尔金森功分器（WilkinsonPowerDivider）是一种常用的无源微波功分器，常用于将输入信号均匀分配到多个输出端口上，并使每个输出端口之间具有相等的功率。
这种功分器通常由电阻和电容组成，其电路结构简单且易于实现。
威尔金森功分器的阻抗计算可以按照以下步骤进行：
1.首先确定功分器的端口个数，假设为n个。
2.对于每个输出端口，假设其电阻为Zout，输入端口电阻为Zin。
3.根据电路的工作原理，威尔金森功分器的输入电阻应等于输出电阻的平方和加上输入电阻的平方，即：
Zin=(Zout^2+Zout^2+...+Zout^2)+Zin^2
即
Zin=n*Zout^2+Zin^2
将Zin和n代入上式中，即可得到Zout的计算公式。
4.求解Zout，可以使用以下计算公式：
Zout=sqrt(Zin/n)
这里的sqrt表示开方运算，Zout表示每个输出端口的电阻值。
需要注意的是，威尔金森功分器的阻抗计算结果是理论值，
在实际应用中可能会受到一些实际因素的影响，如器件的制造
精度、特性参数的漂移等。
因此，在实际设计中，需要对计算
结果进行合理的修正和调整，以确保性能的实际表现符合要求。
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。
威尔金森功分器原理
威尔金森功分器原理威尔金森功分器是一种电路元件，常用于无线通信系统中的功率分配和合并。
它可以将输入的功率分配到多个输出端口，或者将多个输入端口的功率合并到一个输出端口。
在无线通信系统中，功分器通常用于将信号分配到不同的天线或接收机，或者将来自不同天线或接收机的信号合并到一个接收机中。
因此，了解威尔金森功分器的原理对于理解无线通信系统的工作原理至关重要。
威尔金森功分器的原理基于微波电路的功率分配和合并。
它由一组相互耦合的传输线和耦合电容组成，通过合适的设计和布局，可以实现输入功率的均匀分配和输出功率的合并。
在威尔金森功分器中，传输线的长度和耦合电容的数值是非常关键的参数，它们决定了功分器的工作频率和性能。
威尔金森功分器的工作原理可以简单地理解为，在特定的工作频率下，输入的功率通过传输线和耦合电容被均匀地分配到各个输出端口，然后通过耦合电容的作用，这些分配到各个输出端口的功率被合并到一个输出端口。
这样就实现了功率的分配和合并，而且在工作频率范围内能够保持较好的功率均衡和相位一致性。
威尔金森功分器的原理在无线通信系统中有着广泛的应用。
在基站的天线系统中，功分器被用于将基站发射机的功率分配到多个天线上，以实现信号的覆盖和增强。
在移动通信设备中，功分器被用于将不同频段的信号分配到不同的天线上，以实现多频段的通信。
在雷达和卫星通信系统中，功分器被用于将多个接收机的信号合并到一个处理单元中，以实现信号的处理和分析。
总之，威尔金森功分器是一种重要的电路元件，它的原理和应用对于无线通信系统具有重要的意义。
通过对威尔金森功分器的原理进行深入的研究和理解，可以帮助我们更好地设计和优化无线通信系统，提高系统的性能和可靠性，推动无线通信技术的发展和应用。
威尔金森(wilkinson)功分器设计
此功分器比较简单。
如果只是做仿真，ADS较为方便，如果要做实物或产品的话，HFSS比较可靠。
本人亲测HFSS仿真结果和实物基本一致，ADS差别不一。
多节功分器原理和单节一样，网上有多节等分功分器归一化数据表格，按照表格中的值球的传输线阻抗得到的功分器只需要少许优化即可。
接下来以双节8-11G功分器大致介绍一下设计流程。
如图所示，L0和L3都是Z0阻抗的传输线，一般选择为50Ω，在ADS中可以算出现款和线长，线的长度L0和L3对功分器没太大影响，所以在做的时候可以根据要求增加或减少。
因为是8-11G的，f2/f1<1.5，所以双节的都满足要求，可以用频带宽度比为1.5的功分器，这样的话隔离度更好。
查表得到L1L2归一化阻抗分别是1.1998和1.6070归一化电阻为5.3163和1.8643，得到阻抗和电阻值分别是60、80.33和93、265，注意的是电阻顺序是倒过来的这样分别用微带线计算软件算得两段线的带宽和π/4线长，分别是0.324/6.28和0.653/6.15，这样在HFSS中九可以建立模型仿真，在建模的时候做成参数模型，这样可以调节和优化，电阻直接在合适的地方画一个矩形，右键lumped RLC可以设置。
模型可以做成实际的0.035mm的铜，也可以设置成perfect E，大致都差不多，我做过一个，实测和仿真基本上一致，损耗都在3.2左右，隔离倒是有点差，差了约5db。
有些做成弧形，原理都是一样，个人觉得倒是美观很多。
弧形这个是我对上面功分器改变形状得来的，出来的效果只是差了一点点。
对了，基片背面需要铺地，否则仿真时可能有问题，本人也是兴趣自己做着玩的，不是专业的，有错请指正，有需要模型或交流的可以联系我，最后总结一下。
1、建模的时候最好建立参数模型，可调可优化；2、基板背面最好铺地；3、在仿真的时候波端口向量应该向接地（向下）；4、归一化电阻值顺序和归一化阻抗是相反的；5、输入端的驻波比要好好仿真，容易变差；。
hfss电路威尔金森功分器
hfss电路威尔金森功分器威尔金森功分器是一种常用于微波频段的功率分配器，广泛应用于射频和微波电路中。
它的作用是将输入的信号分配到多个输出端口上，同时保持相对恒定的插入损耗和端口间的功率分配。
威尔金森功分器的基本原理是利用分支网络和特定的阻抗匹配技术，实现对输入功率的均匀分配。
威尔金森功分器的基本结构包括一个输入端口和多个输出端口，具体数量取决于功分器的设计和应用需求。
输入端口通常是50欧姆的标准阻抗，而输出端口的阻抗则可以根据需要进行调整。
威尔金森功分器的核心是由一组分支网络组成的，分支网络上的元件包括电容、电感和电阻，通过合理的组合实现对输入功率的分配。
具体而言，威尔金森功分器的分支网络由一组匹配支路（matching branch）和一组功率分配支路（power dividing branch）组成。
匹配支路用来保证输入端口和各个输出端口之间的阻抗匹配，通常采用电容和电感来调整电路的阻抗。
功率分配支路则用来将输入功率尽可能平均地分配到各个输出端口上，这主要通过阻抗匹配的方式来实现。
具体来说，将电容和电感按照特定的阻抗比例组合在一起，可以有效地实现阻抗分配和功率分配。
通过合理设计和调整分支网络中的元件参数，可以满足不同的功分器性能要求。
威尔金森功分器具有很好的功率分配特性和频率响应特性。
在工作频率范围内，威尔金森功分器的插入损耗较低，一般在1-2dB之间。
而功率分配的均匀性也可以达到比较理想的水平，一般在0.1dB以内。
此外，威尔金森功分器还能够在不同工作条件下保持稳定的功率分配和频率响应。
威尔金森功分器的设计要求比较严格，需要根据具体的应用需求进行合理选择和设计。
在实际应用中，除了考虑功率分配均匀性和插入损耗外，还需要考虑频带宽度、功率处理能力等因素。
同时，还需要按照特定的工艺流程进行加工和制备，以确保电路的稳定性和可靠性。
总之，威尔金森功分器是一种常用的微波电路分配器，它具有良好的功率分配特性和频率响应特性。
威尔金森功分器四分之波长阻抗变换器
威尔金森功分器四分之波长阻抗变换器下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!威尔金森功分器四分之波长阻抗变换器：理论与应用概述在微波电路设计中，威尔金森功分器和四分之一波长阻抗变换器是两个常用的组件，它们在无线通信系统和射频电路中扮演着重要的角色。
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设计结果
经计算以及调试后的电路尺寸如图 所示，该设计达到了良好的性能， 获得了宽频带和低回波损耗的性能。
如左图所示，可以看出，在1.5、1.9、 2.35GHZ的三个中心频率上均有宽频 带，低损耗，插入损耗分别为0.009、 0.25、0.38db。
03
仿真结果
如图所示： 在1.5/1.9。2.35GHZ的三个频点上分别都 能实现接受到的功率为一端口输入功率的一 半，即S21=3db，且每个工作频率都有较 大带宽。在两个输出端口之间有大于15dB 的隔离度。
一.三波段功率分配器设计
问题： 因为1/4入传输线结构会使得电路尺寸过 大 解决办法： 采用慢波结构，结构如图所示，慢 波结构依赖于一种周期性的微型化 的传输线路，它可以降低传播波的 相速度;因此，更小的物理尺寸就 可以达到同样的电尺寸，从而减小 了电路尺寸。
设计参量： d、Cp、l
据其他论文研究分析：一个单级的功率 分配器足以提供在1.25到2.6GHZ之间 的带宽的。
THANK YOU
二.基于QWOS的三波段带通滤波器
并发的三波段带通滤波器原理图如图所示 ，由三个QWOS结构组成，分别用来匹配 三个工作频率。
QWOS：1/4入开路支节，根据设计需要可 计算出准确位置，在所需的三个频段表现为 高阻抗并且在不同的频段之间频率点上引入 了0传输从而起到了隔离频带的效果。
为了使电路设计紧凑，应达到匹配，故 当传输线特性阻抗为50欧姆时，此处设 计Zi的特性阻抗为100欧姆，QWOS的 尺寸设计为相应通带频率点的 入gi/4,而QWOS结构的位置沿着主传输 线依次排开，精确位置由以下公式得出： 另：L1=入g1/4
多波段无线应用的新型三波段威尔 金森功率分配器
A Novel Tri-Band Wilkinson Power Divider for Multiband Wireless Applications
一.实现功能
目录
CONTENTS
二.器件设计 三.仿真结果 四.结论
01
实现功能
• 原理图如图所示，三个Z0分别是一个输入端口 ，两个输出端口要实现在1.5、1.9、2.35GHZ 三个频率点上的功率等分功能。 即：使S21、S31=3DB
期望结果
1. 以二端口为例，他的传播参数S21应该如 图所示，在1.5/1.9。2.35GHZ的三个频 点上分别都能实现接受到的功率为一端口 输入功率的一半，即S21=3db， 2. 且有每个工作频率点上都要有较大的带宽。 3. 两个输出端口之间有较高隔离度。
02
器件设计
• 由功率分配器和滤波器组成
仿真结果
输入端口、输出端口的回波损耗在 三个频带内都优于13dB。
04
结论
慢波结构通过减小相位速度从而减小了 增加了电尺寸从而减小了电路尺寸；基 于QWOS的滤波器获得了三个工作频带。 通过使三个滤波器根据所需频率放置在 经过精确计算的50欧姆传输线上的不同 位置，来准确获得了三个通频带，同时 具有低插入损耗。与其他现有研究相比 较，除了有轻微的电路面积增加以外， 具有了40%、10.5%、17.9%的更宽的 相对带宽。
合，周期长度的“d” 应该足够大。事实上，周期长度应该大于3h，其中 “h”是截止底板的厚度。N为周期结构数目，选 择N=6。
负载电容Cp 和 开路支节长度lstub：
设计结果
慢波结构的电路参数如图所示，与传 统线路相比，通过慢波结构的这种应 用设计，使传输线路长度减少了近2 4.1%
• 一个宽频带的和一个新型的基于QW OS的三频带带通滤波器
威尔金森功率分配器
由威尔金森1提出的匹配的对称双功率分 频器，是用于相同的幅值/相位功率划分 的拓扑结构之一。威尔金森提出了匹配的 双向功率分配器的基本配置，即 三个特性阻抗需满足关系1：1.414：2:1 ，同时在两个输出端口之间引入一个电阻， 从而增强了它们之间的隔离。由于威尔金 森的分频器利用一个四分之一波长的变压 器来将分割线与输入端口相匹配，变压器 的尺寸——特别是低频应用—— 的尺寸是无法接受的。使用传统的方法将 这种分频器的操作扩展到双/三波段，单/ 双阻抗变压器需要。因此，双/三带的功率 分器占据了更多的空间，增加了电路/芯片 的面积，特别是在使用低介电常数基板的