功率分配器设计
功分器的设计
功分器现在有如下几种系列[11]：1、400MHz-500MHz 频率段二、三功分器，应用于常规无线电通讯、铁路通信以及450MHz 无线本地环路系统。
2、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四微带系列功分器，应用于GSM ／CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。
3、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于GSM ／CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。
4、1700MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于PHS/WLAN 室内覆盖工程。
5、800MHz-1200MHz/1600MHz-2000MHz 频率段小体积设备内使用的微带二、三功分器。
这里介绍几种常见的功分器：一、威尔金森功分器 我们将两分支线长度由原来的4λ变为43λ，这样使分支线长度变长，但作用效果与4λ线相同。
在两分支线之间留出电阻尺寸大小的缝隙，做成如图1-1所示结构。
图1-1 威尔金森功分器二、变形威尔金森功分器将威尔金森功分器进行变形，做成如图1-2所示结构。
两圆弧长度由原来的4λ变为43λ，且将圆伸展开形成一个近似的半圆。
每个支路通过2λ传输线与隔离电阻相连，这样做虽然会减小电路的工作带宽，但使输出耦合问题得到了解决，而且可以用于不对称，功分比高的电路，隔离电阻的放置更加容易，且两支路间的距离足够大，在输出口可直接接芯片。
图1-2 变形威尔金森功分器三、混合环混合环又称为环形桥路，它也可作为一种功率分配器使用。
早期的混合环是由矩形波导及其4个E-T 分支构成的，由于体积庞大已被微带或带状线环形桥路所取代。
图1-3为制作在介质基片上的微带混合环的几何图形，环的平均周长为 23g λ，环上有四个输出端口，四个端口的中心间距均为4g λ。
环路各段归一化特性导纳分别为a, b, c ，四个分支特性导纳均为0Y 。
这种形式的功率分配器具有较宽的带宽，低的驻波比和高的输出功率。
功分器的设计制作与调试
功分器的设计制作与调试一、设计制作功分器的原理功分器，也称为功率分配器，是一种用来分配输入功率到多个输出端口的无源器件。
在无源器件中，当我们需要将输入功率按照一定比例分配到多个输出端口时，功分器就可以起到很好的作用。
标准的功分器是一个三端口元件，包括一个输入端口和两个输出端口。
功分器的输入功率将被均匀地分配到两个输出端口上，且输出端口之间相互隔离，不会有能量交流。
设计制作功分器的步骤如下：1.确定功分器的工作频率范围：功分器的设计需要根据具体的应用需求来确定工作频率范围。
功分器的频率范围可以从几百兆赫兹到几十吉赫兹不等。
2.选择功分器的阻抗：功分器的阻抗需要与输入输出系统的阻抗相匹配，通常选用50欧姆。
3.设计功分器的结构：功分器的结构大致可以分为两种，一是二分支结构，二是平衡树状结构。
a.二分支结构是指将输入驻波器通过阻抗转换，分为两个并行的输出通路，使得输入功率均匀地分配到两个输出端口。
b.平衡树状结构则是通过铁氧体等元件来实现功分，具有更高的功分精度和更宽的工作频率范围。
4.确定工艺流程：根据功分器的结构和应用需求，确定制作工艺，如集成电路制作技术或者微带线技术等。
5.制作功分器：根据确定的工艺流程，进行制作。
制作功分器的材料通常采用高频电路工艺中的常见材料，如铝、金、铜等。
6.调试功分器：将制作好的功分器与测试仪器连接，通过测试仪器测量功分器的性能指标，如功分精度、输入输出阻抗等。
调试功分器的步骤如下：1.通过测试仪器测量功分器的插入损耗：将功分器的输入和输出端口连接到测试仪器上，通过测试仪器测量功分器的插入损耗，即输入功率与输出功率之间的损耗。
2.测量功分器的测量精度：通过测试仪器测量功分器的功分精度，即两个输出端口之间的功分误差。
3.测量功分器的输入输出阻抗：通过测试仪器测量功分器的输入输出阻抗，保证功分器的阻抗与输入输出系统的阻抗相匹配。
4.优化功分器的性能：根据测试结果，对功分器的结构和参数进行优化，以提高功分器的性能指标。
Wilkinson功率分配器设计报告
Wilkinson功率分配器设计报告1.引言在无线通信系统中，功率分配器是一种广泛使用的被动器件，用于将输入功率平均分配到多个输出端口上。
Wilkinson功率分配器是一种常见的功率分配器设计，具有简单的电路结构和良好的性能。
本报告将介绍Wilkinson功率分配器的设计原理、电路结构和性能评估。
2.设计原理Wilkinson功率分配器的设计原理基于3dB的功率分配和相位匹配。
它由一个输入端口和两个输出端口组成。
输入信号被分为两个等幅度的输出信号，并且相位差为180度。
这种相位差可以通过在输出端口之间插入一个相位延迟器来实现。
3.电路结构_______Input ----，，---- Output______________Input ----，，---- Output_______其中，R1和R2是电阻，L1和L2是电感，C1和C2是电容。
相位延迟器由一个电感和一个电容组成。
4.设计步骤（1）选择合适的工作频率和功率级别。
（2）计算电阻和电容的值。
根据设计要求和工作频率选择合适的电阻和电容值。
（3）计算电感的值。
根据电阻和电容的值，使用以下公式计算电感的值：L = 1 / (2 * π * fc * √(C1 * C2 * R1 * R2))其中，L为电感的值，fc为工作频率，C1和C2为电容的值，R1和R2为电阻的值。
（4）计算相位延迟器的电感和电容的值。
根据工作频率和相位差的要求，选择合适的电感和电容值。
（5）进行电路仿真和优化。
使用电路仿真工具，如ADS或CST，对设计的电路进行仿真和优化，以满足设计要求。
（6）制作和测试样品。
根据仿真结果，制作样品并进行测试，验证设计的性能。
5.性能评估对于Wilkinson功率分配器，性能评估主要包括以下几个方面：（1）功率分配性能：通过测量输出端口的功率，评估功率分配的均匀性和准确性。
（2）相位匹配性能：通过测量输出端口之间的相位差，评估相位匹配的准确性。
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。
Wilkinson功率分配器设计报告
Wilkinson功率分配器设计报告一、设计指标要求工作频率0.9-1.1GHz；中心频率1GHz；通带内端口反射系数小于-10db；端口2和端口3之间的隔离度小于-10db；端口1和端口2的传输损耗小于3.1db。
二、功率分配器概述1.功率分配器定义功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路信号能量输出的器件(也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器)，可以等效为将输入功率分成相等或不相等的几路输出功率的一种多端口微波网络。
2.功率分配器分类及比较●功率分配器按路数分为：2 路、3 路和4 路及通过它们级联形成的多路功率分配器。
●功率分配器按结构分为：微带功率分配器及腔体功率分配器。
●根据能量的分配分为：等分功率分配器及不等分功率分配器。
●根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。
常用的功率分配器都是等功率分配，从电路形式上来分，主要有微带线、带状线、同轴腔功率分配器，几者间的区别如下：（1）同轴腔功分器优点是承受功率大，插损小，缺点是输出端驻波比大，而且输出端口间无任何隔离。
微带线、带状线功分器优点是价格便宜，输出端口间有很好的隔离，缺点是插损大，承受功率小。
（2）微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同：同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配，到输出端进行分路；而微带功分器先进行分路，然后对输入端和输出端进行匹配。
3.功率分配器基本原理根据设计要求，结合以上对各种类型功率分配器的比较，我选择Wilkinson功率分配器结构进行设计。
Wilkinson功率分配器是三端口网络，它的微带结构如图1 Wilkinson功率分配器微带结构所示。
其输入端口传输线特性阻抗为Z0，两段分支线的长度为λ/4，特性阻抗都是√2Z0，两个终端的负载阻抗为Z0。
图 1 Wilkinson功率分配器微带结构此三端口网络的散射参量为[S]=10j jj00j00]因为S11=S22=S33=0，所以理想情况下在中心频率它的3个端口完全匹配。
一种一分三功分器的设计
电子技术• Electronic Technology78 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering率、不同特点的视频序列进行屏幕内容编码，获得了Q-learning 所需要的训练数据。
在训练数据上使用算法1学习了编码策略。
为了验证本文方案有效性，选取了另外五个不同的屏幕内容序列作为测试序列，然后将本文提出的编码方案与HM-16.18 SCM 8.7的参考测试软件中实现的编码方案进行了比较。
由于大小为64×64的编码单元编码模式选择较少，笔者只对大小为32×32，16×16的编码块应用了习得的编码策略。
表2中列出了不同视频序列的比较结果。
编码方案率失真性能的下降用 Bjøntegaard 增量速率（BD-rate ）来衡量，其中负值表示节省比特率，正值表示增加比特率。
编码复杂度通过节省编码时间的百分比来衡量。
从表2中可以看出，本文的编码算法在BD-rate 平均上升3.54%的情况下，平均上节约了10.52%的编码时间。
换句话说，在编码效率损失较小的情况下，有效得节约了编码时间。
6 结论为了能在计算资源受限的设备上进行需要搜索较多编码模式的屏幕内容视频编码，本文提出了一种基于Q-learning 的屏幕内容编码算法。
该算法将帧内编码模式的选择作为一个决策问题，利用Q-learning 强化学习对测试数据进行离线训练，获得的模型参数作为决策的依据，然后在编码器中使用该决策来减少需要搜索的屏幕内容帧内编码模式数目。
实验结果验证了本文方案的有效性。
参考文献[1]G.J. Sullivan, J. Ohm, Woo-Jin Han,T.Wiegand, Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard [J], IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2012, vol.22, no.12, pp.1649-1668.[2]Jizheng Xu, R. Joshi, R.A. Cohen,Overview of the Emerging HEVC Screen Content Coding Extension [J], IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2016, vol.26, no.1, pp.50-62.[3]S. Liu, X. Xu, S. Lei, K. Jou,O v e r v i e w o f H E V C e x t e n s i o n son screen content coding [J], APSIPA Transactions on Signal and Information Processing, 2015, vol.4, no.10.[4]金小娟,张培君,林涛,基于HEVC 屏幕图像编码的哈希表的优化算法[J].计算机工程与应用,2014,50(17).[5]Weijia Zhu, Wenpeng Ding, JizhengXu, Yunhui Shi, Baocai Yin, Hash-Based Block Matching for Screen Content Coding, IEEE Transactions on Multimedia, 2015, vol.17, no.7, pp.935-944.[6]Mengmeng Zhang, Yuhui Guo, HuihuiBai, Fast intra partition algorithm for HEVC screen content coding [C], IEEE Visual Communications and Image Processing Conference, pp.390-393, 7-10 Dec. 2014.作者简介徐媛媛（1983-），女，浙江省台州市人。
2.4GHz Wilkinson功率分配器设计
关 键 词 ：Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ 功 分 器 ；ＡＤＳ 软 件 ；回 波 损 耗 ；插 入 损 耗 ；隔 离 度 中 图 分 类 号 ：ＴＮ６２６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：２０９６１９１Ｘ（２０１９）０３００５３０５ 犇犗犐：１０．１４１５２／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９６１９１Ｘ．２０１９．０３．０１１
（山西工商学院 计算机信息工程学院，山西 太原 ０３０００６）
摘 要：首先介绍 Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器的基本原理和性能参数，在结构分析中采用奇偶模分 析 法 对功分器电路进行剖析。之后利用 ＡＤＳ 软 件 建 立 了 一 个 频 率 为 ２．４ ＧＨｚ的 参 数 模 型，对 回 波 损 耗、插 入 损 耗 和 隔 离 度 进 行 仿 真。 最 后 绘 制 版 图，对 比 版 图 仿 真 结 果 和 原 理 图 仿 真 结 果，找 出 造 成 性 能 参 数 变 化 的 原 因 ，设 计 出 满 足 要 求 的 功 分 器 。
－４ｄＢ，隔离度 Ｓ２３小于－２０ｄＢ。
２ Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ 功 分 器 的 参 数 设 置
在 原 理 图 中 ，首 先 设 置 微 带 线 的 参 数 如 下 ： 犎 ＝０．８ｍｍ，表示微带线基板厚度为０．８ｍｍ；Ｅｒ＝４．３，表示微带线的相对介电常数为４．３；Ｍｕｒ＝１，表
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(最新整理)
功分器现在有如下几种系列[11]：1、400MHz-500MHz 频率段二、三功分器，应用于常规无线电通讯、铁路通信以及450MHz 无线本地环路系统。
2、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四微带系列功分器，应用于GSM ／CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。
3、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于GSM ／CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。
4、1700MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于PHS/WLAN 室内覆盖工程。
5、800MHz-1200MHz/1600MHz-2000MHz 频率段小体积设备内使用的微带二、三功分器。
这里介绍几种常见的功分器：一、威尔金森功分器我们将两分支线长度由原来的变为，这样使分支线长度变长，但作4λ43λ用效果与线相同。
在两分支线之间留出电阻尺寸大小的缝隙，做成如图1-14λ所示结构。
图1-1 威尔金森功分器二、变形威尔金森功分器将威尔金森功分器进行变形，做成如图1-2所示结构。
两圆弧长度由原来的变为，且将圆伸展开形成一个近似的半圆。
每个支路通过传输线与4λ43λ2λ隔离电阻相连，这样做虽然会减小电路的工作带宽，但使输出耦合问题得到了解决，而且可以用于不对称，功分比高的电路，隔离电阻的放置更加容易，且两支路间的距离足够大，在输出口可直接接芯片。
图1-2 变形威尔金森功分器三、混合环混合环又称为环形桥路，它也可作为一种功率分配器使用。
早期的混合环是由矩形波导及其4个E-T 分支构成的，由于体积庞大已被微带或带状线环形桥路所取代。
图1-3为制作在介质基片上的微带混合环的几何图形，环的平均周长为 ，环上有四个输出端口，四个端口的中心间距均为。
环路各段归一23g λ4g λ化特性导纳分别为a, b, c ，四个分支特性导纳均为。
这种形式的功率分配器0Y 具有较宽的带宽，低的驻波比和高的输出功率。
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。
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
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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
238
微波学报
2014 年 6 月
功分器的设计原理
设计资料项目名称：微带功率分配器设计方法拟制：审核：会签：批准：二00六年一月微带功率分配器设计方法1. 功率分配器论述：1.1定义：功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路信号能量输出的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。
1.2分类：1.2.1功率分配器按路数分为：2路、3路和4路及通过它们级联形成的多路功率分配器。
1.2.2功率分配器按结构分为：微带功率分配器及腔体功率分配器。
1.2.2根据能量的分配分为：等分功率分配器及不等分功率分配器。
1.2.3根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。
1.3概述：常用的功率分配器都是等功率分配，从电路形式上来分，主要有微带线、带状线、同轴腔功率分配器，几者间的区别如下：（1）同轴腔功分器优点是承受功率大，插损小，缺点是输出端驻波比大，而且输出端口间无任何隔离。
微带线、带状线功分器优点是价格便宜，输出端口间有很好的隔离，缺点是插损大，承受功率小。
（2）微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同：同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配，到输出端进行分路；而微带功分器先进行分路，然后对输入端和输出端进行匹配。
下面对微带线、带状线功率分配器的原理及设计方法进行分析。
2．设计原理：2.1分配原理：微带线、带状线的功分器设计原理是相同的，只是带状线的采用的是对称性空气填充或介质板填充，而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。
下面我们以一分二微带线功率分配的设计为例进行分析。
传输线的结构如下图所示，它是通过阻抗变换来实现的功率的分配。
图1：一分二功分器示意图在现有的通信系统中，终端负载均为50Ω，也就是说在分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为50Ω。
如上图匹配网络，从输入端口看Ω==500Z Z in ，而Ω==50//21in in in Z Z Z ，且是等分的，所以1in Z =2in Z ，①处1in Z 、②处2in Z 的输入阻抗应为100Ω，这样由①、②处到输出终端50Ω需要通过阻抗变换来实现匹配。
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。
MMIC可调功率分配器的设计
在 电路 较 少 的情 况下 ， 以采 用 定 向耦合 器 作 为功 分 器 用 ， 可 但定 向耦 合 器 的结构 复杂 ， 功 率 分 配 的 其
比值 又往 往 与 频 率有 关 ； 较 复 杂 的功 率 分配 电路 中 ， 在 所需 元 件较 多 ， 需 要 采 用 结 构 简 单 的功 分 器 ， 就 目 前 最 常用 的是 威 尔金 森 功 分器 ， 过调 节 两分 支 电路 的 阻抗 来 达 到 所 需 功率 分 配 的 目的．其 隔 离 电阻 的 通 大 小 随着 功分 比的不 同而不 同 ， 于通 过 分支 线 的阻 抗来 调 节 所 需 的 功 分 比 ， 由 因此 ， 当两 分支 功 分 比非 常
工 【ｆ ． ３５
１ 基 本 原 理
结 构如 图 １ 所示 ， 端 口 １ 输 人 口 ， 口 ２ ３为输 出 口 ， 边 为长 Ｌ的短 截 线终 端短 路 ， 边为 长 Ｌ 设 为 端 、 左 右
的短截线 终端 开路 ， 截线离 分 支点 中心距 离为 短
． 等效 电路 如 图 ２所示 ． 其
与终端负 载并联 ， 经过 传输线 的阻抗 变换 ， 在参 考面 Ｔ 处 输入 导纳为 ： ２
ｌ Ｙ ： ｊ Ｌ ｉ — １ ｃ’。 —ｆ’ ｔ ｇ ｌ
－
（） ２
同 样 司得 开 路 线 在 参 考 回 Ｔ 处 的 归 一 化 输 人 导 纲 为 ： ２
ｌ
器 件 已经必 不 可少［ 】 】 ．
为适 应 高 效 功率 放 大 器 发展 的需 要 ， ＭＭＩ Ｃ集成 型 的平 面传 输 线 设 计 的功率 分 配 器 得 到 了快 速 的发 展 ．输 出端 间 没有 隔 离 的 称为 简 单 功 率 分 配 器 ， 出端 间有 隔 离 的称 为 混 合 型 功 率 分 配 器 ．在 平 面 型 微 输 波 集成 电路 中 ， 由于 平 面 电路 上 要 对 称 地 安 置 几个 隔离 电 阻在 结 构 上 有 困难 ， 故混 合 型功 率 分 配 器 一般
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
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。
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
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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
10log( P2 ) Pi
20log S12
3频带内插入损耗： Cຫໍສະໝຸດ 2<3.1dB,C13<3.1dB
C13 10log( P3) 20log S13 Pi
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。
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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。
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。
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
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
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。
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。
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
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
The end，Thank you!
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。