功率分配器设计
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在整个可用频段内插损含分配损耗的最大值和最小值之间
的差值，一般为：0.2~0.5dB。
功分器的应用
人类进入二十世纪以来，随着现代电子和通信技 术的飞速发展，信息交流越发频繁，各种各样的电子 电汽设备已经大大影响到各个领域企业及家庭。无论 哪个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件 ，既有如电容、电感、电阻、功分器等无源器件，以 实现信号匹配、分配、滤波等；又有有源器件共同作 用。微波系统不例外地有各种无源、有源器件，它们 的功能是对微波信号进行必要的处理或变换。现代无 源器件中，微带功分器从质量及重量上都日显重要。
所以，在做电视小前端时应考虑功分器插入损耗和隔离度的主 要特性参数。接入损耗是指功分器的输入信号电平与输出信号电平 之差。隔离度是针对卫星接收机输入端口输出的本振泄漏来说的， 这种干扰信号从功分器的一个输出端口反向输入，通过功分器对其 他的卫星接收机产生影响。功分器主要在这两个指标上有所差异， 其稳定性和可靠性要有所保障。
4两个输出端口的隔离度： C23>25dB。
C23 10log( P2 ) 20log S12
P3
S13
设计原理 结构示意图
式中P2，P3分贝为端口2和
端口3的输出功率，k2为功率分
配比，若k=1，p2=p3，功率分配
等分。
返回
参数计算
在ADS中调用 LineCalc工具，计算 各段微带线的w，l 值，如图所示。
返回
设计实现 1原理图
原理图优化前仿真结果
2优化后的原理图
原理图优化后仿真结果
3生成的版图
版图的仿真结果
总结
电磁场仿真结果中，在工作频率1.00 GHz处。 S11参数值为36.923 dB，远远大于25 dB。 S22参数值为11.647dB，隔离度S23为11.224 dB，隔离度远远 小于25 dB，该项不合要求，需要改善。 S21插入损耗为3.042 dB，满足设计指标要求。
设计要求与性能参数计算
1频带范围： 0.9-1.1GHz
C11 10log( Pr ) 20log S11 Pi
2频带内输入端口的回波损耗： C11>20dB
C12
10lo源自文库( P2 ) Pi
20log S12
3频带内插入损耗： C12<3.1dB,C13<3.1dB
C13 10log( P3) 20log S13 Pi
技术指标
分配损耗 信号功率经过理想功率分配后和原输入信号相比所减小的
量。此值是理论值，比如二功分3dB，三功分是4.8dB,四功分是 6dB。 插入损耗
信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比 所减小的量再减去分配损耗的实际值，微带的则根据二、三、 四功分器不同而不同约为：0.4~0.2dB、0.5~0.3dB、0.7~0.4dB。 隔离度
The end，Thank you!
功分器输出各端口之间的隔离，通常也会根据二、三、四 功分器不同而不同约为：18～22dB、19～23dB、20～25dB。支 路端口间的隔离度是功分器的另一个重要指标。如果从每个支 路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输 出，这就要求支路之间有足够的隔离度。
技术指标
输入/输出驻波比 指的是输入/输出端口的匹配情况，由于腔体功分器的输出
端口不是50欧姆，所有对于腔体功分器没有输出端口的驻波要 求，输入端口要求则一般为：1.3~1.4 ；微带功分器则每个端口 都有要求，一般范围为输入：1.2~1.3 输出：1.3~1.4。 功率容限
可以在此功分器上长期（不损坏的）通过的最大工作功率
容限，一般微带功分器为：30～70W平均功率，腔体的则为： 100～500W平均功率。 带内平坦度
A general design formula of multi-section power divider based on singly terminated filter design theory [4] 应荧莹 宽带双频威尔金森功分器研究 [5] 徐 敏 射频集成电路中片上电感的研究以及威尔金森功率分配器的研究 [6] 冷小艳 双频Wilkinson功分器的研究 [7] 李 波 微带功分器和耦合器的研究与设计 [8] 王丹阳 双频及宽带功率分配器的研究与设计 [9] 栗 曦 双频Wilkinson功分器及介质顶相控阵天线研究
技术指标
功分器的技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路 的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、 每个端口的电压驻波比等。 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。必须首先明确分配器的工作频率，才能进 行下面的设计。 承受功率
在大功分器/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。 一般地，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 何种线。
威尔金森功分器设计与仿真
班级 姓名 学号 日期
目录
1. 功分器的简介与应用举例 2. 设计要求与性能参数 3.设计原理与参数计算 4.设计实现 5. 总结 6.附录
功分器简介
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。
通过本次设计，我系统的了解了功分器的设计流程 ，尤其是功分器的ADS软件设计方法，掌握了功分器的 基本功能及电路原理，也进一步掌握了ADS的使用。
而且提高了分工协作能力和分析问题，解决问题的 能力，达到了本次毕业设计的基本要求。
附录：参考文献
[1] 栗 曦 双频Wilkinson功分器及介质顶相控阵天线研究 [2] 刘 堃 双频RFID天线和双频功分器设计 [3] Sung-Won Lee*, Chul-So0 Kim, Kwan Sun Choi, Jun-Seok Park, and Dal Ahn
功分器的应用举例
我们在做前端系统中卫星天线接收机只能输出一路电视节目信
号，如要同时接收多个电视节目的信号，就需要多台卫星接收机， 这就需要室内设置功率分配器。这种功分器的工作频率是950MHz－ 2150MHz。
功分器是卫星多星接收系统中一个必不可少的组件，其功能是 将一路输入的卫星中频信号均等的分成几路输出信号，提供给各个 卫星接收机。使每各个卫星接收机之间进行有效隔离，以减少由各 接收机本振泄漏引起的相互干扰。
的差值，一般为：0.2~0.5dB。
功分器的应用
人类进入二十世纪以来，随着现代电子和通信技 术的飞速发展，信息交流越发频繁，各种各样的电子 电汽设备已经大大影响到各个领域企业及家庭。无论 哪个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件 ，既有如电容、电感、电阻、功分器等无源器件，以 实现信号匹配、分配、滤波等；又有有源器件共同作 用。微波系统不例外地有各种无源、有源器件，它们 的功能是对微波信号进行必要的处理或变换。现代无 源器件中，微带功分器从质量及重量上都日显重要。
所以，在做电视小前端时应考虑功分器插入损耗和隔离度的主 要特性参数。接入损耗是指功分器的输入信号电平与输出信号电平 之差。隔离度是针对卫星接收机输入端口输出的本振泄漏来说的， 这种干扰信号从功分器的一个输出端口反向输入，通过功分器对其 他的卫星接收机产生影响。功分器主要在这两个指标上有所差异， 其稳定性和可靠性要有所保障。
4两个输出端口的隔离度： C23>25dB。
C23 10log( P2 ) 20log S12
P3
S13
设计原理 结构示意图
式中P2，P3分贝为端口2和
端口3的输出功率，k2为功率分
配比，若k=1，p2=p3，功率分配
等分。
返回
参数计算
在ADS中调用 LineCalc工具，计算 各段微带线的w，l 值，如图所示。
返回
设计实现 1原理图
原理图优化前仿真结果
2优化后的原理图
原理图优化后仿真结果
3生成的版图
版图的仿真结果
总结
电磁场仿真结果中，在工作频率1.00 GHz处。 S11参数值为36.923 dB，远远大于25 dB。 S22参数值为11.647dB，隔离度S23为11.224 dB，隔离度远远 小于25 dB，该项不合要求，需要改善。 S21插入损耗为3.042 dB，满足设计指标要求。
设计要求与性能参数计算
1频带范围： 0.9-1.1GHz
C11 10log( Pr ) 20log S11 Pi
2频带内输入端口的回波损耗： C11>20dB
C12
10lo源自文库( P2 ) Pi
20log S12
3频带内插入损耗： C12<3.1dB,C13<3.1dB
C13 10log( P3) 20log S13 Pi
技术指标
分配损耗 信号功率经过理想功率分配后和原输入信号相比所减小的
量。此值是理论值，比如二功分3dB，三功分是4.8dB,四功分是 6dB。 插入损耗
信号功率通过实际功分器后输出的功率和原输入信号相比 所减小的量再减去分配损耗的实际值，微带的则根据二、三、 四功分器不同而不同约为：0.4~0.2dB、0.5~0.3dB、0.7~0.4dB。 隔离度
The end，Thank you!
功分器输出各端口之间的隔离，通常也会根据二、三、四 功分器不同而不同约为：18～22dB、19～23dB、20～25dB。支 路端口间的隔离度是功分器的另一个重要指标。如果从每个支 路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输 出，这就要求支路之间有足够的隔离度。
技术指标
输入/输出驻波比 指的是输入/输出端口的匹配情况，由于腔体功分器的输出
端口不是50欧姆，所有对于腔体功分器没有输出端口的驻波要 求，输入端口要求则一般为：1.3~1.4 ；微带功分器则每个端口 都有要求，一般范围为输入：1.2~1.3 输出：1.3~1.4。 功率容限
可以在此功分器上长期（不损坏的）通过的最大工作功率
容限，一般微带功分器为：30～70W平均功率，腔体的则为： 100～500W平均功率。 带内平坦度
A general design formula of multi-section power divider based on singly terminated filter design theory [4] 应荧莹 宽带双频威尔金森功分器研究 [5] 徐 敏 射频集成电路中片上电感的研究以及威尔金森功率分配器的研究 [6] 冷小艳 双频Wilkinson功分器的研究 [7] 李 波 微带功分器和耦合器的研究与设计 [8] 王丹阳 双频及宽带功率分配器的研究与设计 [9] 栗 曦 双频Wilkinson功分器及介质顶相控阵天线研究
技术指标
功分器的技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路 的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、 每个端口的电压驻波比等。 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。必须首先明确分配器的工作频率，才能进 行下面的设计。 承受功率
在大功分器/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。 一般地，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 何种线。
威尔金森功分器设计与仿真
班级 姓名 学号 日期
目录
1. 功分器的简介与应用举例 2. 设计要求与性能参数 3.设计原理与参数计算 4.设计实现 5. 总结 6.附录
功分器简介
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。
通过本次设计，我系统的了解了功分器的设计流程 ，尤其是功分器的ADS软件设计方法，掌握了功分器的 基本功能及电路原理，也进一步掌握了ADS的使用。
而且提高了分工协作能力和分析问题，解决问题的 能力，达到了本次毕业设计的基本要求。
附录：参考文献
[1] 栗 曦 双频Wilkinson功分器及介质顶相控阵天线研究 [2] 刘 堃 双频RFID天线和双频功分器设计 [3] Sung-Won Lee*, Chul-So0 Kim, Kwan Sun Choi, Jun-Seok Park, and Dal Ahn
功分器的应用举例
我们在做前端系统中卫星天线接收机只能输出一路电视节目信
号，如要同时接收多个电视节目的信号，就需要多台卫星接收机， 这就需要室内设置功率分配器。这种功分器的工作频率是950MHz－ 2150MHz。
功分器是卫星多星接收系统中一个必不可少的组件，其功能是 将一路输入的卫星中频信号均等的分成几路输出信号，提供给各个 卫星接收机。使每各个卫星接收机之间进行有效隔离，以减少由各 接收机本振泄漏引起的相互干扰。