功分器的设计与仿真
Wilkinson功分器设计与仿真
图12：由原理图生成的功分器版图
2. 功分器版图的仿真
生成功分器的版图后，为观察功分器的性能，需要在版图里再 次进行S 参数的仿真。参数设置与前面S参数仿真类似。本次功分器 版图的仿真结果如图13所示。可以看出能满足设计指标的要求。
2.功分器的技术指标
1.输入端口的回波损耗 输入端口1 的回波损耗根据输入端口1 的反射功率和输入功率之 P 比来计算: C 10Log P 20Log S 2.插入损耗 输入端口的插入损耗根据输出端口的输出功率与输入端口1 的输 入功率之比来计算：
r i 11 11
以上几点就是本次选题的意义所在
二 功分器的工作原理和技术指标
1.基本工作原理
功率分配器是三端口电路结构，其信号输入端的输入功率为P1， 而其它两个输出端的输出功率分别为P2及P3。理论上，由能量守恒 定律可知：P1=P2+P3。若P2P3并以毫瓦分贝（dbm）来表示三端口 之间的关系，则可以写成：P2=P3=P1-3（dbm）。
a) H=0.8 mm，表示微带线介质基片厚度为0.8mm。 b) Er=4.3 mm，表示微带线介质基片的相对介电常 数为4.3。 c) Mur=1，表示微带线介质基片的相对磁导率为1。 d) Cond=5.88E+7，表示微带线金属片得电导率 5.88E+7。 e) Hu=1.0e+033mm，表示微带电路的封装高度为 1.0e+033mm。 f) T=0.03mm，表示微带线金属片得厚度为0.33mm。 g) TanD=1e-4，表示微带线的损耗角正切为1e-4。 h) Roungh=0mm，表示微带线的表面粗糙度为0mm。 完成设置的MSUB控件如图7所示：
2.建立工程与设计原理图
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。
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。
功分器的设计与仿真
U D C：D10621-408-（2015）0544-0 编 号：2011022006
成 都 信 息 工 程 大 学 学 位 论 文
宽带 Wilkinson 功分器的设计
论文作者姓名： 申请学位专业： 申请学位类别： 指导教师姓名 （职称） ： 论文提交日期：
叶建梅 电子信息科学与技术 工学学士 夏运强 2015 年 5 月 22 日
关键词：宽带, Wilkinson 功分器, 奇偶模，仿真
I
The Design of the Broadband Wilkinson Power Dividers
ABSTRACT
Power divider divide one power into two or multiple branches .Traditional Wilkinson power divider bandwidth is very narrow,and often can not meet the application broadband systems.In order to improve the above problems, the article describe wideband power divider’s design. This article aims to research and analysis related components and working principle of power dividers. It describes the use of odd-mode analysis method of a Wilkinson N-way power divider .This Wilkinson power divider’s design have a wideband of 0.8 ~ 2.5GHz.The power divider requires its insertion loss less than 1dB, isolation greater than 20dB and the voltage standing wave ratio (VSWR) less than 1.5.It focuses on the power divider’s design parameters calculation and optimization process.Then using ADS software principle and HFSS simulation of electromagnetic obtained debugging parameters , finally made the PCB in CAD and processed into a kind. In terms of software simulation results under ideal conditions on the test results or physical design diagram show the power divider met the target requirements.Since the required operating frequency is within ISM band, it can be used for wireless LAN, Bluetooth, ZigBee and other wireless networks.
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。
3.功分器的仿真内容功分器的仿真是设计过程中十分重要的一步，可以通过仿真工具来验证设计效果和参数。
在功分器的仿真中，需要考虑以下内容：-功分器的S参数：通过仿真计算和分析功分器的S参数，包括S11、S21等参数，以评估功分器的性能和阻抗匹配特性。
-功分器的功率分配均匀度：通过仿真计算和分析各输出端口上的功率分配均匀度，以评估功分器的性能。
Wilkinson功率分配器的仿真
实验一Wilkinson 功率分配器的仿真2013级电信2班20131305047 王庭哲一、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HFSS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、实验原理在微波电路中，为了将功率按一定比例分成两路或多路，通常使用功率分配器。
图1即为一个典型的带有负载是一分二微带型功率分配器电路图。
图1 微带功分器电路图当信号从端口1输入时，功率从端口2和端口3输出，只要设计恰当，输出可按一定比例分配，并保持电压同相，电阻R上无电流，不吸收功率。
若端口2或端口3稍有失配，则有功率反射回来，为电阻所吸收。
从而保证两输出端有良好的隔离，并改善输出端的匹配。
设端口3和端口2的输出功率比为k2，即同时由于端口1到端口2与端口1到端口3的线长度相等，故端口2的电压V2与端口3的电压V3相等，即V2=V3。
又因为端口2和端口3的输出功率与电压的关系为将式(2)代入式(1)中，得式中：Z2和Z3为端口2和端口3的输出阻抗，若选择可满足式(3)，为了保证端口1匹配，应有同时，考虑到则所以为了端口2与端口3隔离，即端口2或端口3的反射波不会进入端口3或端口2，可选在实际情况下，输出端口的阻抗也是Z0，因此，采用四分之一波长阻抗变换器，在端口2和端口3各加一段传输线，特性阻抗分别为如果是等功率分配器，则P2=P3，k=1，于是有三、实验步骤（一）HFSS建模过程1.新建工程power divider并设立参数2.绘出底板参数如图3.绘出地板4.在底板上添加微带线5.添加隔离电阻隔离电阻参数6.添加端口7.添加空气盒子盒子参数隔离电阻微带线地板空气盒子端口（从上至下分别为1,2,3）仿真设置四、实验结果及分析1.由一图可以看出曲线S(2,1)接近3dB，即S（2,1）基本满足要求2.由图二可知三个端口的匹配状况S(1,1) S(2,2) S(3,3)在理想状况下反射系数应为0即负无穷dB。
微带wilkinson功分器的仿真设计实验报告
微带wilkinson功分器的仿真设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月21日一、实验目的● 了解功率分配器电路的原理及设计方法。
● 学习使用ADS 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，功分比为1:1。
● 通带内个端口反射系数小于-20dB 。
● 两个输出端口的隔离度小于-20dB 。
● 传输损耗小于3.1dB 。
三、设计思路图一：设计思路示意图四、理论分析设计1. 基本工作原理分析理论学习尺寸计算绘制ADS 原理图原理图仿真优化设计版图仿真功率分配器是三端口电路结构，其信号输入端的输入功率为P1，而其它两个输出端的输出功率分别为P2和P3。
理论上，由能量守恒定律可知：P1=P2+P3。
端口特性为：(1) 端口1无反射(2) 端口2和端口3输出电压相等且相同(3) 端口2、端口3输出功率比值为任意指定值1/由这些条件可以确定Z o2、Z o3以及R2、R3的值。
2.功分器技术指标计算(1)输入端口回波损耗输入端口1的回波损耗根据输入端口1的反射功率和输入功率之比来计算(2)插入损耗输入端口1的回波损耗根据输出端口的输出功率和输入端口1的输入功率之比来计算(3)输出端口间的隔离度输出端口2和输出端口3间的隔离度可以根据输出端口2和输出端口3的输出功率比来计算(4)功分比当其它端口没有反射时，功分比根据输出端口3和输出端口4的输出功率比来计算(5)相位平滑度在做功率分配器时，输出端口的平滑度直接影响功率合成效率。
五、尺寸计算使用ADS软件自带的计算工具计算出微带线的尺寸。
图5.1 50Ω的微带线宽度计算图5.2 75Ω的微带线宽度计算输入Z0=50Ohm,可以算出微带线的宽度为1.52mm。
填入ZO=70.7Ohm和E_Eff=90deg，可以算出微带线的线宽为0.79mm和长度42.9mm。
威尔金森功分器设计与仿真
设计仿真微带功分器
实验 设计仿真微带功分器一、 实验目的：１． 掌握微带功分器的原理；２．掌握用VOLTAIRE 仿真、优化线性电路；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，其基本原理和设计公式如下：页 1图2.1 二路功分器的原理图图2.1是二路功分器的原理图。
图中输入线的特性组抗为0Z ,两路分支线的特性阻抗分别为Z 02和Z 03，线长为0e λ/4 , 0e λ/4为中心频率时的带内波长。
图中2,3R R 为负载阻抗，R 为隔离阻抗。
对功分器的要求是：两输出口2和3的功率按一定比例分配，并且两口之间相互隔离，当两口接匹配负载时，1口无反射。
下面根据上述要求，确定Z 02 、Z 03、R 2、R 3及R 的计算公式。
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： P 3=K 2P 2|V 3|2/R 3=K 2|V 2|2/R 2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 V 3=V 2 于是得 R 2=K 2R 3 若取 R 2=KZ 0 则 R 3=Z 0/K因为分支线长为λe0/4，故在1口处的输入阻抗为： Z in2=Z 022/R 2 Z in3=Z 032/R 3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0Z ，即 Y 0=1/Z 0=R 2/Z 022+R 3/Z 032 若电路无损耗，则|V 1|2/Z in3=k 2|V 1|2/Z in2 式中V1为1口处的电压 所以 Z in =K 2Z 03Z 02=Z 0[(1+K 2)/K 3]0.5 Z 03=Z 0[(1+K 2)K]0.5下面确定隔离电阻R 的计算式。
跨接在端口2、3间的电阻R ，是为了得到2、3口之间互相隔离得作用。
当信号1口输入，2、3口接负载电阻 时，2、3两口等电位，故电阻R 没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2口或3口得外接负载不等于R2或R3时，负载有反射，这时为使2、3两端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R=Z 0(1+K 2)/K 。
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。
不等分微带功分器的设计与仿真
最后,对接收机的测试结果表明,本课题所研制的接收机满足技术指标要求,并针对不足之处给出了一些改进措施及设计中需要注意的问题,为以后进行毫米波接收机的研制提供了重要的经验。
第一章对微波毫米波单片集成电路MMIC及其发展趋势进行了论述,并简述了本课题的研究内容和指标要求。
第二章在对接收机结构分析和主要技术指标研究的基础上制定出了本项目接收机的具体方案和技术解决途径。
第三章进行了与本课题相关的有源器件的设计和无源电路的仿真。其中包括对有源部分的SPST(单刀单掷开关)、镜频抑制混频器进行的设计和对无源电路的微带扇形三路功分器、LC中频带通滤波器进行的仿真。
最后,将两种不同形状的DGS结构应用于双频微带天线的设计中,经过仿真和对实际电路的测量,证明基于DGS结构的双频微带贴片天线成功地抑制了高次谐波,并提高了端口隔离度。
7.期刊论文刘广东.常硕.齐兴龙.LIU Guang-dong.CHANG Shuo.QI Xing-long基于复合左/右手传输线的双频功分
1.学位论文温中会基片集成人工介质特性研究及应用2009
人工电介质结构是在自然界存在的电介质中人为掺杂金属颗粒,改变其电磁特性,进而形成满足特定需要的一类人工介质。人工电介质有很长的历史,其研究及实际工程应用可以追溯到上世纪40-60年代,旨在为透镜天线提供更轻巧的天线罩。由于体积原因和制作工艺复杂,这些早期的人工电介质应用范围有限。近年来,人工电介质更多地用于改变介质材料的特性,例如通过加入金属导带阵列来增加人工电介质的有效介电常数。基片集成人工介质由于能增加原有介质基片有效介电常数,能够适应现代无线通信系统前端微波电路小型化、轻量化、高可靠、多功能和低成本的要求。
设计仿真微带功分器
实验 设计仿真微带功分器一、 实验目的：１． 掌握微带功分器的原理；２．掌握用VOLTAIRE 仿真、优化线性电路；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，其基本原理和设计公式如下：页 1图2.1 二路功分器的原理图图2.1是二路功分器的原理图。
图中输入线的特性组抗为0Z ,两路分支线的特性阻抗分别为Z 02和Z 03，线长为0e λ/4 , 0e λ/4为中心频率时的带内波长。
图中2,3R R 为负载阻抗，R 为隔离阻抗。
对功分器的要求是：两输出口2和3的功率按一定比例分配，并且两口之间相互隔离，当两口接匹配负载时，1口无反射。
下面根据上述要求，确定Z 02 、Z 03、R 2、R 3及R 的计算公式。
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： P 3=K 2P 2|V 3|2/R 3=K 2|V 2|2/R 2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 V 3=V 2 于是得 R 2=K 2R 3 若取 R 2=KZ 0 则 R 3=Z 0/K因为分支线长为λe0/4，故在1口处的输入阻抗为： Z in2=Z 022/R 2 Z in3=Z 032/R 3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0Z ，即 Y 0=1/Z 0=R 2/Z 022+R 3/Z 032 若电路无损耗，则|V 1|2/Z in3=k 2|V 1|2/Z in2 式中V1为1口处的电压 所以 Z in =K 2Z 03Z 02=Z 0[(1+K 2)/K 3]0.5 Z 03=Z 0[(1+K 2)K]0.5下面确定隔离电阻R 的计算式。
跨接在端口2、3间的电阻R ，是为了得到2、3口之间互相隔离得作用。
当信号1口输入，2、3口接负载电阻 时，2、3两口等电位，故电阻R 没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2口或3口得外接负载不等于R2或R3时，负载有反射，这时为使2、3两端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R=Z 0(1+K 2)/K 。
微带不等分功分器设计与仿真
微带不等分功分器设计与仿真一、摘要功分器全称功率分配器，英文名Power divider，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。
一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。
功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损耗和反射损耗）、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。
二、设计目的和意义三、设计原理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。
一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。
功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损耗和反射损耗）、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。
功分器也叫过流分配器,分有源,无源两种,可平均分配一路信号变为几路输出,一般每分一路都有几dB的衰减,信号频率不同,分配器不同衰减也不同,为了补偿衰减,在其中加了放大器后做出了无源功分器。
功分器的功能是将一路输入的卫星中频信号均等的分成几路输出，通常有二功分、四功分、六功分等等。
功分器的工作频率是950MHz－2150MHz，卫视烧友想必对功分器是再熟悉不过了。
以上三个器件的用途和性能是完全不同的，但在日常使用中往往容易把名称混淆了，使得人们在使用中容易产生困惑.*接收系统中的多台卫星接收机，共用一面天线，几面天线共用一台卫星接收机，以及两台以上卫星接收机和两面以上天线共用，它们之间的连接除了依靠电缆之外，主要是靠切换器的组合编程来实现的。
功分器是接多个卫星接收机用的.如果一套天线要接多个卫星接收机就要用功分器.根据所接接收机的多少选用功分器.如果接两接收机就用二功分器.接四接收机就用四功分器。
功率分配器可以采用定向耦合器和分路器两种方法实现。
但定向耦合器的结构较复杂 , 其功率分配的比值又往往与频率有关 , 无法满足宽带功率分配的要求。
高分配比不等分功率分配器的设计与仿真
ｔ ｉ ｃ ｉ ｍｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｌ ｙ ２ ． ７：１ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ５：１ ｕ ｎ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ．ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ５ ． ５ ：１ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ —
ｖｅ ｎｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄｅ ｒ ． Ｔｏ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｙ ｏｕ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏｓ ｅ ｄ ｉ ｄｅ ａ，ａ ５ ：１ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｕｎｅ ｑｕ ａ ｌ ｐ ｏｗｅ ｒ ｄｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ｏｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎｇ ａ ｔ １ ． ３ ＧＨ ｚ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ： ｈｉ ｇｈ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｉ ｎｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ；ｕｎｅ ｑ ｕａ ｌ ｐｏ ｗｅ ｒ ｄｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ；ｉ ｍ ｐｒ ｏｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏｒ；ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ
第 ２期
２ ０ １ ３年 ４月
雷达 科 学 与 技 术
Ｒ ａｄａｒ Ｓｃｉ ｅｎ ｏｅ ａｎ ｄ Ｔ ｅｃｈ ｎｏｆ ｏ ｇｙ
Ｖｏ １ ．１ １ Ｎｏ ．２ Ａｐ ｒ ｉ １ ２Ｏ１ ３
高 分 配 比不 等 分 功 率分 配器 的设 计 与仿 真
芦 嘉 。张 春 荣
关 键 词 ：高分 配 比 ；不 等 分 功 分 器 ；改善 因子 ；微 带 线 中 图分 类 号 ： ＴＮ６ ２ ６ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ２ ３ ３ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ２ ２ ３ — ０ ４
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏ ｆ ａ ｎ Ｕｎ ｅ ｑｕ ａ ｌ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｄｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ Ｈｉ ｇ ｈ Ｄｉ ｖ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｒａ ｔ ｉ ｏ ０ ｎ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ
第九章 功率分配器的设计与仿真
9.3.1Wilkinson功分器设计
•点击 ，新建电路原理图窗口，开始设计功分器 （2）在“Tlines-Microstrip”类中，选择 双击并修改属性。选择微带控件
，分别放置在原理图区中。选择画线工具 以及 按照图9-10所示将电路连接好，并双击每个元件设置参数。 （3）滤波器两边的引出线是特性阻抗为50欧姆的微带线，它的宽度W由微带线 计算工具得到。
（2）功分器电路设计 •在“Lumped-Components”类中，分别选择控件 在“Simulation -S_Param”类中，分别选择控件 ，放置到原理图中合适位置。 •在工具栏中单击 按钮，放置各端口接地，双击 修改属性，要求扫描频率从0.9GHz到1.1GHz，扫描步长为0.01GHz。功分器 仿真电路原理图如图9-4所示。
Z0 1 P1 LP CS 3 P3 CS 2 P2 LP
(a) 低通型
(b) 高通型 图9-3 L-C式集总参数功分器
6
（1）低通型
。
（2）高通型 0 2 Cs 0 Z 0 0 2f 0 （9-6） 集总参数功分器的设计过程是先确定电路结构，再计算出各个电感，电容或 电阻的值，最后，按照确定的电路结构进行设计。 LP Z0
11
图9-6 功分器电路图原理图
（3）功分器电路仿真 •点击工具栏中 按钮进行仿真，仿真结束后会出现数据显示窗口 •点击数据显示窗口左侧工具栏中的 按钮，弹出设置窗口，在窗口左侧的列 表里选择S(1,1)即S11参数，点击 按钮弹出单位(这里选择dB) 设置窗口， 点击两次 按钮后，窗口中显示出S11参数随频率变化的曲线。用同样 的方法依次加入S22，S21，S12参数的曲线，由于功分器的对称结构，S11与 S22，以及S21与S12曲线是相同的。仿真曲线如图9-7所示
Wilkinson功分器设计与仿真
Wilkinson功分器设计与仿真Wilkinson功分器是一种常用的微波功分器，广泛应用于射频和微波领域。
它可以将一个输入信号分成两个相等的输出信号，同时提供良好的功率分配和隔离性能。
在本文中，将对Wilkinson功分器的设计和仿真进行详细讨论。
首先，我们需要了解Wilkinson功分器的基本原理。
它由三个端口构成：一个输入端口和两个输出端口。
输入信号通过一个负载阻抗为Z0的电阻网络分成两个输出信号。
这个电阻网络由两个相等的阻抗为Z0/2的电阻和一个相等于Z0/√2的电容组成。
通过适当的设计和匹配，可以实现功率分配和隔离性能的最佳效果。
接下来，我们将讨论Wilkinson功分器的设计步骤。
首先，确定输入和输出的工作频率范围。
然后，选择合适的电阻和电容值，以满足所需的功率分配和隔离性能。
一般来说，电阻的阻值应为Z0/2，而电容的容值应为Z0/√2在设计过程中，需要进行一些计算和优化。
首先，计算输入和输出端口的阻抗匹配。
使用S参数和阻抗转换公式，可以得到所需的电阻和电容值。
然后，使用电磁仿真软件，如ADS或CST，对设计进行仿真和优化。
通过调整电阻和电容的值，可以获得最佳的功分和隔离性能。
在进行仿真时，需要考虑一些关键参数。
首先是功率分配性能，即两个输出端口的功率是否相等。
通常，我们希望它们的功率差异尽可能小。
其次是隔离性能，即两个输出端口之间的信号隔离程度。
我们希望它们之间的隔离尽可能高。
最后是带宽，即功分器在工作频率范围内的性能稳定性。
我们希望功分器在整个频率范围内都能提供稳定的功分和隔离性能。
在完成设计和仿真后，可以进行实际制作和测试。
制作功分器时，需要使用合适的材料和工艺。
常用的材料包括微波陶瓷、FR-4等。
制作完成后，需要使用网络分析仪等测试设备对功分器进行性能测试。
测试中需要关注功率分配、隔离和带宽等参数，以验证设计的正确性。
综上所述，Wilkinson功分器是一种重要的微波功分器，具有良好的功分和隔离性能。
Wilkinson功分器设计与仿真
图12：由原理图生成的功分器版图
2. 功分器版图的仿真
生成功分器的版图后，为观察功分器的性能，需要在版图里再 次进行S 参数的仿真。参数设置与前面S参数仿真类似。本次功分器 版图的仿真结果如图13所示。可以看出能满足设计指标的要求。
P C21 10Log 2 20Log S 21 Pi
P3 C31 10Log P 20Log S31 i
3.输出端口间的隔离度 输出端口2 和输出端口3 间的隔离度根据输出端口2 的输出功率 和输出端口3 的输出功率之比来计算：
S 21 P2 C 23 10Log P 20Log S 31 3
目录：
选题背景 功分器的工作原理和技术指标 功分器原理图的设计与优化 功分器的版图生成与仿真
一选题背景：
1. 什么是功分器
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。
2.建立工程与设计原理图
建立工程：这部分主要是对ADS软件的运用。 设计原理图：大致分为五个小的部分，输入端口，两个匹配分支和 两个输出端口。
a) 所用电路元件为“TLines-Microstrip”元件库中的：
： ：一般微带线 ：弧形微带线 ：微带T型结
: 微带基片
: 薄膜电阻
b) 在微带线器件面板中选择MLIN与MTEE插入原理图中，并用导线连接 起来，构成功率分配器的输入端口。双击MLIN、，在弹出的参数设 置窗口中设置MLIN的W=w1mm、L=5mm。用同样的方法设置MTEE的 W1=2mm，W2=w2mm和W3=w1mm。完成参数设置设计出来的输入端口电 路，输入端口的电路连接如图1 所示。
实验四微带功分器设计与仿真
6、计算出功率分配器各段的理论尺寸后，为便于参数化需要，可以在原理图 中插入”VAR”控件，双击”VAR”控件，分别将w1、w2、lh设置为变量，根据 上面计算的结果，分别设置为w1=1.52、w2=0.79、lh=16。
7、完成“VAR”设置后，依次双击原理图中的各段微带线，并将设置微带线 宽度W和长度L，必须都有单位mm。
D23
10
log
P2 P3
20log
S12 S13
⑷功分比k，一般都是k=1,即等分功分器或称3dB功率分配器。
k 2 P3 P2
三、实验内容
设计等分威尔金森功分器，要求： 频带范围：0.9~1.1GHz 频带内输入端口回波损耗：R11>20dB 频带内的插入损耗：L12<3.1dB ,L13<3.1dB 两个输出口间的隔离度：D23>25dB
功分器各端口特性要求如下： ⑴端口1无反射，即完全匹配。 ⑵端口2和端口3输出电压相等且同相。 ⑶端口2、端口3输出功率比值为任意指定值1/k2
Zin2 Z0 T1
Zin3
T1
1
输入
Z0
T2
Z02
U2
R2
Z03
U3 T3 R3
λ/4
/4
/4Βιβλιοθήκη Z02Z04RZ03
Z05
/4
/4
T2 2
Z0
输出
同样可以设计λ/4长的两个变换电路，加入薄膜电阻增加两路支线的隔离度。
设计输出端口电路，两输出端口的电路为对称结构，如图。
将整个电路连接起来，得到微带威尔金森功分器原理图整体构建。
4、基板参数设置：将“MUSB”拖入面板中，双击“MUSB”控件设置所使用 的微带线相关参数（这里没有给定W的大小，需下一步计算）。
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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
通过测试验证其性能指标是否符合设计要求。
以上就是功分器的设计与仿真过程。
在实际的设计过程中，需要结合
具体的设计要求和目标来进行设计。
同时，合理选择仿真软件和工具也是
非常重要的，能够帮助设计人员更准确地分析和优化功分器的性能。
总结起来，功分器的设计与仿真是功分器研发过程中的关键一环。
准
确的设计和合理的仿真能够帮助设计人员更好地理解和优化功分器的性能，最终得到满足需求的功分器产品。
通过以上步骤，我们可以完成功分器的
设计与仿真工作。