射频耦合器讲解

-10.00
-15.00
Y1
-20.00
-25.00
-30.00
-35.00
-40.00 1.00 2.00 3.00 4.00 Freq [GHz] 5.00 6.00 7.00
设计一个频率为f0、用于50系统阻抗的等分微带功分器，并且绘出回波损耗S11、 插入损耗（S21 = S31）和隔离度（S23 = S32）与频率的关系曲线。 解：由上述的推导可知，功分器中的/4传输线应具有的特性阻抗为
Z 2Z 0 70.7
并联电阻为
R = 2Z0 = 100
在频率f0传输线长为/4。采用计算机辅设计程序，可算出S参量幅度随频率的变化。
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图5-40 等分微带功分器的频响
8
二、基于HFSS的环形定向耦合器设计
环形定向耦合器
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环形定向耦合器
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环形定向耦合器
• 使用HFSS软件设计了一个环形定向耦合器，此环形耦
合器使用带状线结构。耦合器的工作频率为4GHz，带 状线介质层厚度为2.286mm，介质材料的相对介电常 数和损耗正切分别为2.33和0.000429；带状线的金属层 位于介质层的中央；端口负载皆为50Ω。环形耦合器 的HFSS模型如图所示。
环形定向耦合器
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环形定向耦合器
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HFSS设计步骤 1求解类型：终端驱动求解 2建模操作 模型原型：正多边体、矩形面、圆面 模型操作：复制、合并、相减 3设置边界条件和激励 边界条件：理想导体边界 端口激励：波端口激励 4求解设置 求解频率：4GHz 扫频设置：快速扫频，频率范围1-7GHz 5后处理：S参数扫频曲线、S矩阵
5 归一化、对称形式的Wilkinson功分器
Wilkinson功分器设计
z 2
•
V1 V 0 V 1 jV0 1 / 1
x

2 2 2 2
V1 jV0 2
6
Wilkinson功分器设计
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7
Wilkinson功分器设计
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学习总结
一、Wilkinson功分器奇偶模分析方法
Wilkinson功分器设计
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端口2 端口1 端口3
Wilkinson功分器设计
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1、等功分情况 微带功分器可以进行任意比例的功率分配 ，下面只考虑等功分 （3dB）情况。 我们在输出端分别用对称和反对称源来激励，这样可将电路归结为 两个简单电路的叠加，这就是奇偶模分析技术。
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2端口
1端口
参考地(后面略去)
3端口
Wilkinson功分器
4
Wilkinson功分器设计
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奇--偶模理论
为简化起见，将所有阻抗对特性阻抗 Z0 归一化， 1 端口以两个归一 化值为2的电阻并联构成，2端口和3端口以归一化值为1的电阻构成， 隔离电阻用两个r/2电阻的串联表示，这样该网络相当于中间平面是 对称的。/4线具有的归一化特性阻抗为 z，隔离电阻具有归一化值 为r；可以证明对等分功分器情况， z 2 和r = 2。
环形定向耦合器
仿真分析结束后，绘制出的S参数曲线如下图所示。
Name
X
Y
XY Plot 1
m1
CouplerΒιβλιοθήκη Baidu
Curve Info
ANSOFT
0.00 4.0000 -2.9391 m1
-5.00
dB(St(T1,T1)) Setup1 : Sw eep1 dB(St(T1,T2)) Setup1 : Sw eep1 dB(St(T1,T3)) Setup1 : Sw eep1 dB(St(T1,T4)) Setup1 : Sw eep1