微波射频学习笔记11.Wilkinson功率分配器
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。
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。
Wilkinson功分器设计与仿真
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
4.功分比 当其他端口无反射时，功分比根据输出端口3 的输出功率 P3 与输 出端口2的输出功率 P2之比来计算：K P
2 3
P2
5.相位平滑度 在做功率合成应用时，功分器输出端口的相位平滑度直接影响功 率合成的效率。
三 功分器原理图的设计与仿真
1. 等分威尔金森功分器的设计指标
等分威尔金森功分器的设计指标: • 工作频率：2.5GHz • 频带内输入端口的回波损耗：C11>20dB • 频带内的插入损耗：C21<3.1dB,C31<3.1dB • 两个输出端口间的隔离度：C23>25dB
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
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
射频必做实验3-无源射频器件的测量-功率分配器
图1 一个典型的功率分配器电路图
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实验原理
理想功率分配器具有以下3个特点： 理想功率分配器具有以下3个特点：
端口1无反射 端口1 端口2、3输出电压U2和U3幅度和相位都相等 端口2 输出电压U2 U3幅度和相位都相等 U2和 端口2、3输出功率比值为任意给定值 端口2
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实验原理
功率分配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。 出功率的一种多端口微波网络。
图1即为一个典型的带有输出负载的微带功率分配器电路图， 即为一个典型的带有输出负载的微带功率分配器电路图，
其中输入端口传输线特性阻抗为Z0，两段分支线的长度为λ/4 其中输入端口传输线特性阻抗为Z0，两段分支线的长度为λ/4 Z0 特性阻抗分别为Z 两个终端的负载阻抗分别为R2 R2和 ，特性阻抗分别为Z02和Z03，两个终端的负载阻抗分别为R2和 R3。 R3。
无源射频器件的测量： 无源射频器件的测量：功率分配器
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实验目的
了解功率分配器结构原理、频率特性。 1.了解功率分配器结构原理、频率特性。 掌握功率分配器参数测量原理。 2.掌握功率分配器参数测量原理。 学会使用频谱仪完成功率分配器的测试。 3.学会使用频谱仪完成功率分配器的测试。
图3 输出分配比和插入损耗测量
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图4 输入驻波比的测量
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结果分析与实验报告
把频谱分析仪测试结果与仿真软件的理论结果进行对比。 1. 把频谱分析仪测试结果与仿真软件的理论结果进行对比。 对比结果撰写实验报告，分析误差。 2. 对比结果撰写实验报告，分析误差。
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。
等分威尔金森功分器的设计
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：0.9～1.1GHz，频带内输入端口的回波损耗：C11>20dB，频带内的插入损耗：C21<3.1dB,C31<3.1dB，两个输出端口间的隔离度：C23>25dB为设计指标的等分威尔金森功分器。
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 analyzes the basic principle of power dividers, introduces the basic use ADS software method, and choose the frequency range: 0.9～GHz, frequency band 1.1 input ports C11 > 20dB return loss:, frequency band insertion loss: C21 < 3.1 dB, C31 < 3.1 dB, between the two output port C23 > 25dB isolation ratio: for the design index equal power dividers Wilkinson. First conducts the power dividers Wilkinson schematic design, reoccupy ADS software simulation principle diagram, the conclusion of the theoretical calculation result as parameters when power dividers power dividers did not reach the required design to index, so the power dividers various parameters were optimized. After optimization of the best data preserves received after power dividers again, and all the indexes of simulation territory to meet the design requirements of basic required.Key words：Simulation Wilkinson Power dividers ADS optimization目录主要符号表P............................................1.......1端口的输入功率P............................................2.......2端口的输出功率P............................................3.......3端口的输出功率Z..................................................输入端口特性阻抗Z..........................................02λ分支微带线的特性阻抗4Z..........................................03λ分支微带线的特性阻抗4R............................................2.....2端口接的负载电阻R............................................3.....3端口接的负载电阻U............................................2.........2端口输入电压U............................................3.........3端口输入电压Z...........................................2in.........2端口输入阻抗Z....................................................3端口输入阻抗3in P..........................................................反射功率r P..........................................................入射功率i S.....................................端口2匹配时，端口1的反射系数11S.........................端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数21S.........................端口3匹配时，端口1到端口3的正向传输系数31 C..........................................................回波损耗11 C..........................................................插入损耗21C..........................................................插入损耗31 C...........................................................隔离度23第1章引言1.1 功分器的发展概述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。
Wilkinson 功率分配器的设计
Wilkinson 功率分配器的设计一、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ADS 对功分器进行仿真。
3. 掌握功分器的实际制作和测试方法，提高动手设计能力。
二、实验仪器微波无源试验箱一台、矢量网络分析仪一台、电脑一台、ADS 软件 1套 微波软件三、实验过程及仿真结果1. 创建项目和原理图，并修改相关参数。
使Start=0.6GHz;Stop=1.4GHz;中心频率=1GHz（1）在原理图设计窗口元件面板中选择“TLines-Microstrip ”元件库，选择MSub,并修改它的参数。
（2）选择变量插件VAR ，设置变量W50=8.2、W70=4.6、L1=11、L2=12、L3=4、L4=13、Lx=5。
（3）在“TLines-Microstrip ”选择MLIN 和MTEE,加入MSOBND,并设置数值，连接电路。
2. 原理图优化及仿真（1）选择S 参数仿真元件面板“Simulation-S_Param ”，选择负载终端Term ，Term1为输入端口，Term2、Term3为输出端口，连入功分器。
选择仿真控件SP ，设置参数：Sweep Type 为Linear ；Start=0.6GHz;Stop=1.4GHz;Step-size=0.005GHz.（2）双击VAR，对L1、L2优化（3）选择原理图元件面板的“Optim/Stat/Yield/DOE”,选择Optim、Goal,优化4个目标控件，设置相关数值。
（4）仿真，查看原理图仿真数据。
3.版图生成去掉Term和“接地”及优化控件；选择原理图的“Layout”>“Generate/Update Layout”,默认其设置。
弹出“Status of Layout Generation”,将窗口内容与原理图比较，确认后“OK”，完成版图。
四、实物制作与测试将功分器的版图打印出来，利用刀和尺切割铜箔，切割完后将其黏贴在微波板的相应位置，最后将隔离电阻焊接在功分器的隔离位置处。
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
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微波学报
2014 年 6 月
射频实施技术-功率分配器和定向耦合器
微波炉工作原理（磁控管）
磁控管是在同轴放射状的电场加上与其成直角的磁场，并 由它来控制电子发射的电子管。我公司管系连续波磁控管 （固定频率、包装式磁钢、探头输出）。
我司磁控管的铭牌如下图：
图中以流水号最后六位数来分辨磁控管 的性质：如果在“—”前的三位数与后面 三位数相等的话为普通高功率磁控管， 如果两三位数数值相差2，侧为EMC 磁控管。
微波炉工作原理（微波发生系统）
微波炉的微波发生部分如下图所示
高压整流电路电路工作原理为，220伏电网电源经过变压器升压，输 出约2000伏左右的交流高压。高压绕组在正半周时，二极管D导通对 电容器C充电，电容器被充到电压的峰值。当高压绕组电压为负半周 时，二极管D截止，磁控管导通。电容器C上正半周所充的电与绕组 电压正相串联，获得2倍高压，即4000伏左右的直流高压，加在磁控 管的阳极与阴极之间射。频实施技术-功率分配器和定向耦合器
射频实施技术-功率分配器和定向耦合器
微波炉工作原理（磁控管）
工作原理：
在磁控管外侧阳极内壁上，沿着圆周 有偶数谐振腔。在这谐振腔内产生的 微波电场，与从位于中央部位的阴极 发射出来的电子进行能量交换，并由 此产生微波。
射频实施技术-功率分配器和定向耦合器
相关标准培训
引用标准：
IEC60335-1：2001 （家用电器通用标准） IEC60335-2-25：1996 （微波炉特殊要求） IEC60335-2-25：2002 （微波炉特殊要求） IEC60335-2-6：2002 （电热器具特殊要求） IEC60335-2-9：2002 （电热器具特殊要求） UL 923 （美国UL微波炉标准） CAN/CSA C22.2-No. 150-M89 （加拿大微波炉标准）
功分器的设计基础学习知识原理
功分器的设计基础学习知识原理功分器（power divider）是一种被广泛应用于射频与微波领域的无源滤波器元件，可以将一个输入信号分为若干个相等的输出信号。
在微波系统中，功分器主要用于将输入信号平均分配给若干个相同的输出端口，以实现无源网络的分配功率和信号分配。
本文将介绍功分器的设计基础学习知识原理。
功分器的基本原理是通过合理的布局和参数设计，使得输入信号在不同的传输线中以相等的功率进行传输。
功分器的基本结构包括平面微带线功分器、同轴线功分器和混合功分器等。
在平面微带线功分器中，常用的结构包括均匀分配型、反射抑制型和等相位型功分器。
均匀分配型功分器是将输入信号均匀地分配到每个输出端口，其基本结构是通过等长的传输线与耦合结构相连。
反射抑制型功分器是在均匀分配型的基础上引入反相器，以抑制反射信号，提高功分器的整体性能。
等相位型功分器是保持输入信号的相位平衡，使得各个输出端口上的信号具有相同的相位。
同轴线功分器是以同轴线为传输介质的功分器，常用的结构有同轴线变压器和同轴线融合型功分器。
同轴线变压器通过改变传输线的电气长度和宽度，实现信号的等分。
同轴线融合型功分器是将多个同轴线结构集成在一起，从而实现输入信号的分配。
混合功分器是由平面微带线和同轴线结构组合而成的功分器，常用的结构有广角功分器和均匀功分器。
广角功分器是通过引入交叉耦合结构，使得功分器具有宽带特性和较小的尺寸。
均匀功分器是通过调整微带线的宽度和长度，以实现输入信号的均匀分配。
在功分器的设计过程中，需要考虑多个参数，包括输入-输出的匹配、功分比、波导损耗、等效电路等。
通过合理的参数选择和设计优化，可以实现功分器的高效性能和稳定性。
总之，功分器的设计基础学习知识原理主要涉及功分器的基本结构和参数设计，以实现输入信号的均匀分配和相位平衡。
通过不同的结构和设计方法，可以实现功分器的特定要求和性能优化。
功率分配器的种类和作用
功率分配器的种类和作用一、引言功率分配器是电子设备中常见的一个组件，它具有将输入能量分配到多个输出端口的功能。
功率分配器广泛应用于无线通信系统、雷达系统、微波通信系统等领域。
本文将从功率分配器的定义、工作原理、分类和应用等方面进行探讨。
二、功率分配器的定义功率分配器是一种用于将输入功率均匀分配到多个输出端口的电子设备。
其主要作用是保持输入输出端口之间的功率平衡，从而实现信号的无损传输。
功率分配器通常由高频电子元件（如微波电路、变换器等）组成，能够在高频范围内工作。
三、功率分配器的工作原理功率分配器基于能量守恒原理，通过特定的电路结构和元器件组合，将输入功率按照一定的比例分配到多个输出端口上。
其工作原理可简单分为两个基本步骤：1.输入功率的分配：输入功率通过特定的分配网络进入功率分配器，分配网络通常由各种电感、电容和衰减器等组成。
分配网络按照一定的功率分配比例，将输入功率分配到各个输出端口上。
2.输出功率的平衡：在功率分配过程中，为了保持各个输出端口之间的功率平衡，分配网络通常会根据实际需要对各个输出端口进行调整。
在调整过程中，可能需要添加衰减器、匹配网络或变换器等。
通过这些调整措施，确保各个输出端口的功率达到所需平衡状态。
四、功率分配器的分类根据功率分配器的结构和工作特点，可以将功率分配器分为以下几类：1. 球形功率分配器球形功率分配器又称为匀强分配器，它的分配特点是将输入功率均匀分配给多个输出端口。
球形功率分配器采用特定的三维几何结构，通过行波和驻波等原理实现功率的均匀分配。
球形功率分配器在雷达和通信系统中广泛应用。
2. 带状功率分配器带状功率分配器又称为等效带状耦合器，它的特点是将输入功率分配给多个输出端口，并保持一定的相位差。
带状功率分配器采用特定的传输线结构和耦合装置，实现输入功率的分配和相位差的控制。
带状功率分配器广泛应用于微波通信系统和射频技术领域。
3. 慢波结构功率分配器慢波结构功率分配器是一种基于慢波效应的功率分配器，通过在传输线上引入周期性结构（如电感、电容等），改变传输线的传输速度，实现功率的分配。
大连海事大学射频电路设计威尔金森功分器设计实验报告
实验二：wilkinson 功分器设计报告一、实验目标1. 掌握功分器的原理及基本设计方法。
2. 学会使用电磁仿真软件ADS 对功分器进行仿真。
3. 掌握功分器的实际制作和测试方法，提高动手设计能力。
二、实验要求1. 充分做好实验前的准备工作，认真学习电磁仿真软件ADS 。
2. 掌握微波器件和微波测试仪器的使用方法，以免损坏器件和仪器。
3. 分析仿真结果与测试结果，记录必要数据。
三、设计思路四、理论设计：Wilkinson 功率分配器有三端口网络构成，如下图，信号由端口1输入，端口2和端口3输出。
理想3dB 微带wilkinson 功率分配器的散射参量为 S=-1/因为S11=S22=S33=0，所以理想状态下在中心频率，三个端口是完全匹配的。
因为S21=S31=-j/ ，所以在端口1有输入而其他端口匹配时，端口2和端口3有等幅同相的输出，并且都比输入信号之后90度，这说明这是一个功分比为1的3dB 功率分配器。
因为S23=S32=0,所以这个功率分配器两个支路是完全隔离的。
因为有 段，所以这个功率分配器不是带宽器件。
功分器的技术指标主要包括频率范围、端口电压驻波比或回波损耗、输入输出间的传输损耗、输出端口间的隔离度。
1.频率范围频率范围是各种射频和微波电路工作的前提，功率分配器的设计结构和尺寸大小与工作频率有密切关系，必须首先明确功分器的工作频率，才能进行具体的设计工作。
本实验取，中心频率f0=1GHz 带宽BW ：0.9GHz —1.1GHz 。
2.端口的电压驻波比（回波损耗）理论设计ADS 软件仿真加工制作实验测试调试修正端口的电压驻波比或反射系数是射频和微波电路的一个重要指标，它反映了端口的匹配状况。
端口1，端口2和端口3的电压驻波比或反射系数，分别有散射参量S11，S22，S33决定。
其中端口1的电压驻波比为用同样方法可以测得端口2和端口3的电压驻波比和回波损耗。
3.输入输出时间的传输损耗定义为输出端口2（端口3）的输出功率P2(P3)和输入端口1的输入功率P1之比，记为输入输出时间的传输损耗是由于传输线的介质或者导体不理想等原因导致的，介质的损耗角正切和导体的电导率是形成损耗的原因。
功率分配器原理
功率分配器原理功率分配器是一种用于将输入功率分配到多个输出端口的电路或设备。
它是电子通信领域中常用的元件之一，广泛应用于射频系统、微波系统以及其他需要将功率分配到多个输出端口的场合。
功率分配器的原理基于能量的守恒定律和电路中的功率平衡原理。
在功率分配器中，输入端口的功率将被分配到多个输出端口，而且在理想情况下，每个输出端口所获得的功率应该相等。
这意味着功率分配器需要具备低损耗、高功率分配均匀性和良好的匹配特性。
功率分配器的设计需要考虑多个因素，包括频率范围、功率容量、插入损耗、功率分配均匀性等。
常见的功率分配器有均分功率分配器和不均分功率分配器两种类型。
均分功率分配器是最常见的功率分配器之一，它能够将输入功率均匀地分配到多个输出端口，每个输出端口所获得的功率相等。
均分功率分配器的原理是通过合理的电路设计和匹配网络来实现功率的均匀分配。
常见的均分功率分配器有同轴线功分器、平面波导功分器等。
不均分功率分配器是另一种常见的功率分配器，它能够将输入功率按照一定的比例分配到多个输出端口。
不均分功率分配器的设计需要考虑各个输出端口所需的功率比例，以及插入损耗和反射损耗等因素。
常见的不均分功率分配器有插值功分器、混频器功分器等。
功率分配器的性能评估主要包括插入损耗、反射损耗、功率分配均匀性和功率容量等指标。
插入损耗是指功率分配器在功率传输过程中所引入的损耗，反射损耗是指功率分配器所能够反射回的功率与输入功率之间的比值。
功率分配均匀性是指输出端口所获得的功率相对误差，通常以功率分配均匀性系数来表示。
功率容量则是指功率分配器能够承受的最大功率。
在实际应用中，功率分配器的设计需要考虑到电路的频率响应、功率容量和尺寸等因素。
对于高频率和大功率的应用，功率分配器的设计更加复杂，需要使用高性能的材料和优化的电路结构。
功率分配器是一种用于将输入功率分配到多个输出端口的电路或设备，其原理是基于能量守恒定律和功率平衡原理。
功率分配器的设计需要考虑多个因素，包括频率范围、功率容量、插入损耗、功率分配均匀性等。
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。
【2019年整理】射频技术-功率分配器与定向耦合器 (2)
2 0 2
Te
2 A B C D
[1
j
2 j (1)] /
1 (1 j) 22
•同理可求得奇模的ABCD距阵并求得反射参数和传输参数
A C
B D
1 1
2
j
j 1
0 0
T0
1 (1 j) 2
•由此各支路出射波幅分别求得为
b1
1 2
e
1 2
0
0
b2
1 2
Te
1 2
T0
j 2
b3
1 2
二、Wilkinson功率分配器 •Wilkinson的特点
三端口同时匹配；分支隔离；三端口匹配时无耗； •Wilkinson的电路形式（等分）
•奇耦模式分析方法
归一化和完全对称 条件下的等效电路
(a)偶模等效电路 (b)奇模等效电路
(a)偶模等效电路
2
从右往左看
Zin
2 2
1
(b)奇模等效电路
-40
-60
-80 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 freq, GHz
•不等分Wilkinson功率分配器*
电路形式
重要计算公式
Z02 K2Z03 Z0 K 1 K2
Z03 Z0
1 K2 K3
R
Z0
K
1 K
K 2 P3 / P2
*《微波电路》p277, 《微波固态电路设计》p164
•（输出）
•幅度(-3dB) •相位(90°) •隔离 (隔离度） •损耗 (插入损耗)
•描述与分析方法 •I)散射参数
0 j 1 0
[S]
1
j
射频微波器件功分器 -回复
射频微波器件功分器-回复什么是射频微波器件功分器？射频微波器件功分器（RF microwave power splitter），也被称为功率分配器或者功分器，是一种能够将输入的射频信号等分给多个输出端口的器件。
功分器在无线通信系统、雷达系统以及其他应用中起到了关键作用，能够实现信号的分配和分离。
本文将一步一步回答关于射频微波器件功分器的相关问题。
第一步：功分器的基本原理是什么？功分器的基本原理是通过特定的电路设计实现输入射频信号的分配和分离。
功分器通常由一个输入端口和两个或多个输出端口组成。
当输入信号通过功分器时，信号将被分配到所有的输出端口，且每个端口上的输出功率基本相等。
功分器的设计目标是尽量降低端口间的反射损耗和功率损耗。
第二步：功分器的类型有哪些？功分器可以根据不同的特性和应用需求分为多种类型。
常见的功分器类型包括平分功分器（equal power splitter）、均匀功分器（unequal power splitter）以及超松散功分器（super-unifilar splitter）等。
平分功分器是最简单的功分器类型，其可以将输入功率均匀分配到每一个输出端口。
平分功分器通常由等值的传输线构成，例如T型、π型或者正交耦合线路。
在平分功分器中，每个输出端口的输出功率为输入功率的1/N（其中N为输出端口的数量）。
均匀功分器是一种特殊类型的功分器，其能够按照设定的功率比例分配输入功率到各个输出端口。
均匀功分器采用不等值的传输线和阻抗匹配设计，以满足不同端口的功率需求。
超松散功分器是一种多端口功分器，其可以实现多个输出端口之间的完全隔离。
超松散功分器通常通过多种技术（如耦合器和反射器）的组合实现，以达到高隔离度和低插入损耗。
第三步：功分器的性能参数有哪些？功分器的性能参数对于应用的设计和选择至关重要。
常见的功分器性能参数包括频率范围、插入损耗、反射损耗、隔离度和功率处理能力等。
频率范围指的是功分器可操作的频率范围。
威尔金森功分器总结
理论解释：参考【1】P228 “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，端口 2 和 3 的输出功率可以 按一定比例分配（P3 = K^2 × P2），同时端口 2 和 3 保持相同的电压（V3 = V2），电阻 R 中没有电流（不 消耗能量）。设计恰当要求：
Z 02 Z 0 K (1 K 2 ) ;
模型建立完成后如下图所示：
2.4 计算结果及分析：
加了隔离电阻（80 欧姆）之后的计算结果
加了隔离电阻（100 欧姆）之后的计算结果
加了隔离电阻（1000 欧姆）之后的计算结果
去掉了隔离电阻之后的计算结果
3. 加工流程 需要非常注意的是，仿真必须在了解了加工流程之后才能进行！！否则计算结果都是无用功而已。 3.1 制作 CAD 加工图 参考文献： 【1】 黄玉兰，“电磁场与微波技术”，人民邮电出版社 【2】 网络
具体实施步骤如下： 2.1 首先按照之前的计算结果，创建几何模型，示意图如下：
几何建模参数
ห้องสมุดไป่ตู้
2.2 由于在 CST 中添加开放导波系统波的波导激励端口，需要有一定的规则，这是由数值计算方法本 身决定的。具体如下所示：
我们这里选择的 k 分两种情况，端口 1 选择 k=4, 端口 2，3 则选择 k2=3。 接下来添加离散网络元件隔离电阻：选择两个点之后，点击 2.3 添加频率范围为（2，5）GHz，设置网格参数，选择自适应网格加密，开始计算。 即可。
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：
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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。