超小型化多级Wilkinson功分器设计技术研究
微带威尔金森超宽带功分器研究的开题报告
微带威尔金森超宽带功分器研究的开题报告简介微带威尔金森超宽带功分器是一种广泛应用于超宽带无线通信系统中的微带功分器。
它可以对电信号进行宽带分配，并且具有小尺寸、低成本、高性能等特点。
因此，该功分器逐渐得到了越来越多的关注和研究。
本文将就微带威尔金森超宽带功分器的研究进行讨论，主要包括研究背景、研究目的、研究内容、研究方法、预期成果等方面内容。
通过本篇开题报告，旨在为我们后续研究的开展提供指导和帮助。
背景超宽带通信是新一代无线通信技术，以其巨大的信息传输容量和良好的抗干扰能力，已经广泛地应用于通信、雷达、医疗和军事等领域。
而功分器作为超宽带通信系统中的重要元器件，其性能对通信系统的有效性和可靠性起到了至关重要的作用。
微带威尔金森功分器是一种可实现超宽带频段的微带功分器，通过对电信号的频段进行分配，实现对信号的处理。
同时，该功分器具有小尺寸、低成本、高性能等特点，因此受到了广泛的研究和应用。
研究目的本文旨在通过对微带威尔金森超宽带功分器的研究，探究该功分器在超宽带通信系统中的应用，研究其性能和特点，提高其性能和稳定性，为超宽带通信系统的发展提供有力保障。
研究内容1.综述微带威尔金森功分器的发展历程和现状，对国内外研究现状进行调研。
2.设计符合超宽带频段的微带威尔金森功分器，研究其电路结构、参数和功能。
3.基于ADS软件对所设计的功分器进行仿真分析，考察其性能和稳定性。
4.采用微波实验平台对设计好的功分器进行实验，验证仿真结果，分析实验结果。
5.分析研究结果，总结微带威尔金森超宽带功分器在超宽带通信系统中的应用前景和发展趋势。
研究方法本文采用的研究方法主要包括文献调研、仿真分析、实验验证等方法。
通过对微带威尔金森超宽带功分器相关文献的调研和分析，明确功分器的特点和发展趋势。
仿真模拟则是通过ADS软件对所设计的功分器进行模拟，评估其性能和稳定性。
实验验证则是用微波实验平台对所设计好的功分器进行实验，验证仿真结果。
基于微带Wilkinson功分器的功率合成电路的研究
基于微带Wilkinson功分器的功率合成电路的研究
随着半导体材料和工艺的不断发展，微波/毫米波功率半导体器件的输出功率量级越来越大，L 波段功率晶体管的脉冲功率已达千瓦量级; X波段功率砷化镓场效应管连续波达到几十瓦，脉冲功率达到500W。
但限于半导体的物理特性，单个固态器件的输出功率仍是有限的。
采用芯片合成、电路合成及空间合成等功率合成技术将多路固态器件输出功率进行同相叠加，是获得更高输出功率的有效途径之一。
1968年Josenhans最先提出芯片级功率合成的概念。
随后，20世纪70年代末期，Rucker先在X波段实现了多芯片的电路功率合成，再将其扩展到40 GHz。
1999年，KohjiMatsunag、IkuoMiura和Naotaka lwata用MM IC 多芯片合成技术，通过4个独立的MM IC设计制作了Ka频段的功放芯片，在26. 5～28. 5 GHz的频率范围内获得了3 W的连续波输出功率。
本文开展了基于微带W ilkinson功分器的功率合成电路的研究，实现了一种Ku波段的1 W 功率放大器。
在卫星通信等应用中，所需的功率放大器的功率量级在数十瓦到数百瓦之间。
显然，本文这种功率水平的放大器尚不能直接作为卫星通信等的功率放大器，但可以作为行波管等大功率放大器的驱动器而得到广泛应用。
而作为2n 路功率合成的基础，本文所涉及的功率合成技术更可以为相关技术领域提供重要的参考价值。
一种带状线Wilkinson功分器的设计制作
一种带状线Wilkinson功分器的设计制作HU Yue;WU Zhilin;SHI Yu;LIU Lan;WEN Jie;LIU Lele【摘要】针对微波射频器件小型化的需求,文中采用ADS与HFSS联合仿真设计的方法,设计并制作了一种宽带小型化带状线一分二Wilkinson功分器.使用带状线结构取代传统的微带线结构,并引入“蛇形布线”和“翻折结构”,利用过孔进行垂直互连.采用PCB板叠压的形式实现带状线结构和隔离电阻的装配.此结构在很大程度上减小了功分器的物理尺寸,并拥有优良的电性能.测试结果表明,功分器在1 ～3 GHz的工作频带内,插入损耗＜0.7 dB,隔离度＞18 dB,驻波在1.4以下.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2018(031)012【总页数】5页(P52-56)【关键词】Wilkinson功分器;带状线;宽带;小型化;ADS;HFSS【作者】HU Yue;WU Zhilin;SHI Yu;LIU Lan;WEN Jie;LIU Lele【作者单位】;;;;;【正文语种】中文【中图分类】TN626在微波射频系统中，功分器将输入功率按一定的比例进行分配，同时也可逆向使用，用作功率合成器，是最常用的无源微波射频器件。
例如，在相控阵雷达中，功分器被用于将发射功率按照一定的比例分配给相应的T/R组件[1-2]；在测向系统中，功分器被用于将标校信号分配给对应的开关组件。
随着微波射频技术的不断发展，对系统和器件的小型化提出了更高的要求[3]。
微带结构的Wilkinson功分器结构简单，易于集成，但它的功分输出分支线为λ/4传输线，致使功分器在工作频率较低的时候尺寸较大。
同时，单节功分器无法适应宽带的需求[4]，其节数的增加也导致尺寸扩大，制约了小型化的发展。
有学者指出，有关 Wilkinson功分器的研究主要致力于降低整体电路区域大小[5]，可见减小功分器的尺寸对功分器的研究意义重大。
1-3ghz超宽带一分四威尔金森功分器设计的
1-3ghz超宽带一分四威尔金森功分器设计的英文版Design of a 1-3 GHz Ultra-Wideband 1-to-4 Wilkinson Power DividerIn the realm of microwave and millimeter-wave systems, the Wilkinson power divider is a crucial component that enables the efficient distribution of power among multiple ports. This article presents the design of a 1-to-4 Wilkinson power divider operating within the ultra-wideband frequency range of 1-3 GHz.Design Considerations:Bandwidth: The design must exhibit a wideband performance, covering frequencies from 1 GHz to 3 GHz.Isolation: High isolation between output ports is essential to minimize cross-talk and maximize power transfer efficiency.Insertion Loss: Minimizing insertion loss is crucial to maintain high power handling capability.Matching: Good impedance matching is necessary to avoid reflections and maximize power transfer.Design Approach:The Wilkinson power divider is based on the concept of quarter-wavelength transformers, which are used to match impedances and provide isolation between ports. The design involves careful consideration of the transformer's impedance, physical dimensions, and material selection.The transformer's impedance is chosen to match the characteristic impedance of the transmission line, ensuring maximum power transfer. The physical dimensions of the transformer are optimized for the desired frequency range, ensuring broadband performance. The selection of high-quality microwave materials, such as low-loss dielectrics and conductors, is essential to minimize insertion loss and maximize power handling.Results:The designed 1-to-4 Wilkinson power divider exhibits excellent performance within the 1-3 GHz frequency range. It demonstrates high isolation between output ports, low insertion loss, and good impedance matching. This design is suitable for use in microwave and millimeter-wave systems requiring efficient power distribution over a wideband frequency range.中文版1-3 GHz超宽带一分四威尔金森功分器设计在微波和毫米波系统中，威尔金森功分器是一个关键组件，它能够将功率有效地分配给多个端口。
一种新型双频Wilkinson功分器的设计
ｄ ａ —ｂ ｄ ｐ ｗ ｒｄ ｖｄ ｒ ｓｍａ ｅ ｆｒ ｅ ｆ ａ ｉｎ ｕｌ ｎ ｏ ａ ｅ ｉｉｅ ｄ ｒ ｃ ｔ ．Ｍｅ ｕ ｅ ｓ ｔ ｓ ｏ ａ ｅ ｔ ｎ ｍｉ ｉｎ ｃ ｅｆ ｉｎ ｅ ｉ ｏ ｖｉ ｉ ｏ ｓ ａ ｒｄ ｒ ｕ ｓ ｈ ｗ ｔ ｔ ｈ ａ ｓ ｓ ｏ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ｔ ｅｌ ｈ ｔ ｒ ｓ ｉ ｔ ａ ｈ ｔ ｏ ｃ ｎ ｒｌ ｒ ｑ ｅ ｃｅ ｓｌｓ ａ ３ ｄ ｗ ｅ ｔ ｅ ｕ ｎ ｉｓｉ ｅ ｓ ｔ ｎ ３． Ｂ，ｒ ｔｒ ｓ ｒａｅ ａ １ ｄ ｄ ｐ ｒ ｉ ｌｔ ｎ ｇｅ ｔｒ ａ ８ ｄ ａｆ ｈ ｅ ｎ ｌ ｓ ｇｅ ｔｒｔ ｎ ２ Ｂ ａ ｔ ｓ ａ ｏ ｒａｅ ｎ ２ Ｂ ｕ ｏ ｈ ｎ ｏ ｏ ｉ ｈ ｔ
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文献 ［ ］ ４通过 在 输 出端 口增 加 电容 和 电感 实 现 了相 位 匹配 ， 但是分 立元 件 的值均 固定 且精 度较 低 ， 以 难 满 足实 际设计 的 要求 。文 献 ［］ 过 在 功 分器 输 入 ５通 端增 加开 路传 输 线较 好 地 实 现 了输 出端 口隔离 ， 但 是 尺寸 较大 （ 路 传 输 线 长度 为 １２波 长 ） 限制 了 开 ／ ， 应用 。文 献 ［］ 进 了文献 ［ ］ 出 的设 计 ， 整 了 ６改 ５提 调
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。
威尔金森(wilkinson)功分器设计
此功分器比较简单。
如果只是做仿真，ADS较为方便，如果要做实物或产品的话，HFSS比较可靠。
本人亲测HFSS仿真结果和实物基本一致，ADS差别不一。
多节功分器原理和单节一样，网上有多节等分功分器归一化数据表格，按照表格中的值球的传输线阻抗得到的功分器只需要少许优化即可。
接下来以双节8-11G功分器大致介绍一下设计流程。
如图所示，L0和L3都是Z0阻抗的传输线，一般选择为50Ω，在ADS中可以算出现款和线长，线的长度L0和L3对功分器没太大影响，所以在做的时候可以根据要求增加或减少。
因为是8-11G的，f2/f1<1.5，所以双节的都满足要求，可以用频带宽度比为1.5的功分器，这样的话隔离度更好。
查表得到L1L2归一化阻抗分别是1.1998和1.6070归一化电阻为5.3163和1.8643，得到阻抗和电阻值分别是60、80.33和93、265，注意的是电阻顺序是倒过来的这样分别用微带线计算软件算得两段线的带宽和π/4线长，分别是0.324/6.28和0.653/6.15，这样在HFSS中九可以建立模型仿真，在建模的时候做成参数模型，这样可以调节和优化，电阻直接在合适的地方画一个矩形，右键lumped RLC可以设置。
模型可以做成实际的0.035mm的铜，也可以设置成perfect E，大致都差不多，我做过一个，实测和仿真基本上一致，损耗都在3.2左右，隔离倒是有点差，差了约5db。
有些做成弧形，原理都是一样，个人觉得倒是美观很多。
弧形这个是我对上面功分器改变形状得来的，出来的效果只是差了一点点。
对了，基片背面需要铺地，否则仿真时可能有问题，本人也是兴趣自己做着玩的，不是专业的，有错请指正，有需要模型或交流的可以联系我，最后总结一下。
1、建模的时候最好建立参数模型，可调可优化；2、基板背面最好铺地；3、在仿真的时候波端口向量应该向接地（向下）；4、归一化电阻值顺序和归一化阻抗是相反的；5、输入端的驻波比要好好仿真，容易变差；。
基于宽频比的双频Wilkinson功分器小型化设计
基于宽频比的双频Wilkinson功分器小型化设计李博博; 王梓丞; 郭庆功【期刊名称】《《通信技术》》【年(卷),期】2019(052)003【总页数】6页(P734-739)【关键词】双频; Wilkinson功分器; 小型化; 宽频比【作者】李博博; 王梓丞; 郭庆功【作者单位】四川大学电子信息学院四川成都 610065; 中国洛阳电子装备试验中心河南洛阳 471003【正文语种】中文【中图分类】TN6260 引言随着通信系统的快速发展，多频通信逐渐成为主流。
功分器作为关键器件之一，广泛应用于通信系统。
对于传统Wilkinson功分器而言，只能工作在某一频率及该频率的奇次谐波上，不能满足通信系统工作在任意双频的需求。
通常，采用超宽带设计来实现任意双频工作[1］，但是需要增加节数，导致尺寸变大，与当前小型化的设计趋势相悖。
因此，设计小型化的可在任意两个或多个频段工作的功分器，具有重要的实用价值。
近年来，双频功分器的设计通常采用如下三种方法：阻抗变换法[2-5］、加载集总元件法[6］和耦合线法[7-8］。
其中，文献[3］在隔离电阻处引入并联的开路微带线实现小型化的双频功分器，且具有2.0～5.0的宽频比。
由于引入的开路微带线与功分器传输线部分平行紧邻，造成了耦合影响，导致频率发生了偏移。
文献[6］采用输出端口阻抗变换和引入RLC集总电路的思路，实现了双频功分器的输出端口分离。
由于它采用了电容、电感等有寄生效应的集总元件，导致其高频性能下降。
文献[7］设计了基于耦合线和隔离枝节的宽频比双频功分器，通过在输出端口外额外引入一对隔离枝节，实现了2.26～10.2的宽频比，但是2.26～2.74频率比时的耦合线间距仅0.01～1 mm，难以插入隔离电阻，且电路面积比传统Wilkinson功分器扩大1倍。
本文采用一种基于耦合线的新型结构，通过三端口阻抗变换法，设计了1.0～6.0宽频比的任意频率功分器。
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。
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
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，2.端⼝的电压驻波⽐（回波损耗）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。
一种微带一分八Wilkinson功分器的设计与实现
一种微带一分八Wilkinson功分器的设计与实现微带一分八Wilkinson功分器是一种用于将输入功率平均分配到八个输出端口的微带功分器。
本文将介绍该功分器的设计与实现。
1.设计要求设计一个工作频率为f的微带一分八Wilkinson功分器，其特点如下：-输入端口和输出端口的阻抗为Z0(通常为50Ω)。
-输入功率分配到八个输出端口时的功率分配误差不超过±0.5dB。
-高频信号的传输损耗尽量小，以确保功分器的高频性能。
2.设计步骤2.1确定微带线宽度和阻抗首先，根据设计频率f和介质常数，可以计算出微带线的宽度W和介质常数εr。
使用商用PCB设计软件，比如EAGLE或Altium Designer，可以根据W和εr计算出微带线的阻抗Z0。
2.2确定功分器的尺寸接下来，根据所选的微带线宽度W和长度L，可以计算出微带线的特性阻抗Z0。
根据Wilkinson功分器的设计原理，输入端口和输出端口的微带线长度应为L/4，耦合器的长度应为L/2、通过调整L的值，可以得到所需的阻抗Z0。
2.3设计耦合器根据Wilkinson功分器的原理，耦合器的长度应为L/2、通过调整耦合器的宽度，可以控制功分器的功分比。
通常，通过微带线的宽度Wc和长度Lc来控制耦合器的宽度。
通过调整Wc和Lc的值，可以得到所需的功分比。
2.4设计阻抗变换器为了将输入阻抗Z0变换到耦合器的阻抗Zc，需要在输入端口和耦合器之间添加一个阻抗变换器。
阻抗变换器可以由微带线和补偿电容或电感组成。
通过调整阻抗变换器的参数，可以使输入阻抗匹配到耦合器的阻抗。
2.5仿真和调整完成设计后，使用商用EM仿真软件，如Ansoft HFSS或CST Microwave Studio，对功分器进行全波仿真。
通过仿真结果，可以评估功分器的性能，并进行必要的调整，以满足设计要求。
3.实现完成设计和仿真后，可以将功分器制作成实际的PCB。
根据设计要求，选择合适的材料和加工工艺，并使用PCB加工设备制作PCB板。
超小型化多级Wilkinson功分器设计技术研究
超小型化多级Wilkinson功分器设计技术研究传统的功分器通常采用分布参数结构,该结构虽然可有效保证器件插入损耗性能的优越性,但其尺寸较大,与波长相比拟,很难满足高集成度系统对器件小型化的要求。
为了解决上述问题,设计者通常采用π型或T型集总参数电路对功分器中传输线进行等效,以获得基于集总参数元件的功分器电路等效模型,从而实现功分器的小型化。
但是,由于其等效电路模型带宽的限制,上述小型化思路很难被应用于多级功分器的设计,这也限制了小型化功分器的带宽。
鉴于上述情况,为了实现功分器小型化与超宽带性能的统一,以满足未来系统对功分器的需求,本文对超小型化多级功分器设计技术进行了研究,主要工作内容及创新点如下:1.对基于电磁混合耦合的T型传输线集总参数等效电路模型进行研究,仿真结果表明,该模型能够在超宽带范围内实现设计对传输线的良好等效。
在此基础设计上,采用基于电磁混合耦合的T型传输线集总参数等效电路模型对4阶Wilkinson功分器进行等效,给出了一种性能良好、全集总参数的多级功分器电路级模型。
2.基于上述所提出的功分器电路级模型,采用薄膜IPD技术,设计了一款工作频段在2G<sup>2</sup>2GHz的超小型化Wilkinson功分器,电磁仿真结果表明,该功分器在带宽内S<sub>11</sub>回波损耗小于-15dB,S<sub>21</sub>插损小于2.5dB,S<sub>32</sub>隔离大于15dB,物理面积尺寸为1.7mm×0.9mm（0.068λ<sub>0</sub>×0.036λ<sub>0</sub>）。
3.对所提出的功分器在系统中的应用技术进行研究,给出了一种具有幅度均衡能力的超小型化功分器架构。
该架构基于薄膜IPD技术,在2.1mm×1.8mm （0.084λ<sub>0</sub>×0.072λ<sub>0</sub>）尺寸内实现功分器与均衡器的高效集成,在功分链路层面,为系统链路提供了一种良好幅度均衡解决方案。
【原创】南京邮电大学 课程设计 Wilkinson(威尔金森)功分器的设计
南京邮电大学电子科学与工程学院电磁场与无线技术Wilkinson功分器课题报告课题名称 Wilkinson功分器学院电子科学与工程学院专业电磁场与无线技术班级组长组员开课时间 2012/2013学年第一学期一、课题名称Wilkinson（威尔金森）功分器的设计二、课题任务运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个Wilkinson功分器，中心工作频率3.0GHz。
⏹基本要求实现一个单阶Wilkinson等功分设计，带内匹配≤-10dB，输出端口隔离≤-10dB，任选一种微波传输线结构实现。
⏹进阶要求多阶（N≥2），匹配良好（S11≤-15dB），不等分，带阻抗变换器（输出端口阻抗不为50Ω），多种传输线实现。
三、实现方式自选一种或者多种传输线实现，如微带线，同轴线，带状线等，要求输入输出端口阻抗为50Ω，要求有隔离电阻（通过添加额外的端口实现）四、具体过程1.计算基本参数通过ADS Tool中的Linecalc这个软件来进行初步的计算。
在HFSS中选定版型为Rogers RT/duroid 5880 (tm)，如具体参数下图50Ω微带线计算得到选取微带线宽度约为0.67mm。
70.7Ω微带线计算得到选取微带线宽度约为0.34mm，由于微带线电长度与其宽度没有必然联系，所以两个分支微带线的长度根据具体情况进行更改。
2.绘制仿真模型微带单阶功分器◆微带参数：w50：阻抗为50Ω的微带线宽度；w2：两分支线宽度；l1，l2，l3，l4：各部分微带线长度；rad1，rad2：各部分分支线长度（即半环半径）◆在本例中，需要调整的调整关键参数为w2，rad1，空气腔参数随关键参数相应调整即可。
◆根据计算，此处的吸收电阻值应该为100Ω，但是在实际情况中，选取97Ω。
微带多阶功分器◆微带参数：w50：阻抗为50Ω的微带线宽度；w2：两分支线宽度；l1，l2，l3，l4：各部分微带线长度；rad1，rad2：各部分分支线长度（即半环半径）◆在本例中，需要调整的调整关键参数为w2，rad1，微调参数为w50，rad2，空气腔参数随关键参数相应调整即可。
Wilkinson功分器改进和研究
6 双频Wilkinson功 分器
根据双频变换的原理， 这里在原有双节阻抗变换 器的两个输出端口上分别并 联开路微带线，从而设计 出了谐振频率在900MHz和
图5 900MHz宽带Wilkinson功分器仿真结果
2014年 第2 期
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设计与实现
根据多节阻抗变化器的原理，重新修改了原先标 准的Wilkinson功分器，最终的900MHz宽带Wilkinson 功分器微带电路图如图4所示。
仿真结果如图5所示。 从图5可以看出，该 功分器现在的谐振点在 1GHz，比之前的上升了 90MHz左右，另外S11（1 端口回波损耗）为-52dB， 下降了15dB，-20dB以下 带宽大约为420M，比之前 提升了240MHz；S21（插 入损耗）仍旧为-3dB； S22（2端口回波损耗）保 持不变；S23（隔离度） 为-42dB，提升了2dB。综 上分析，通过该多节阻抗 变化器可以有效提升谐振 点附近的频带宽度，但是 这是以牺牲1端口回波损耗 （S11）为代价的，另外这 种阻抗变化器对功分器的 谐振点也会造成略微的影 响。
和长度，而且可以双
向转换。最终的传统
900MHz Wilkinson
功分器的微带电路原
理图如图2所示。
通过仿真最终得
到的S参数结果如图3
所示。
从图3可以看
出，该功分器的谐
振点在910MHz附
近，S11（1端口回
波损耗）为-67dB，
-20dB以下带宽大约
为180M；S21（插入
损耗）为-3dB，此
图3 900MHz Wilkinson功分器仿真结果
（8）
（9）
（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P2与输出端 口3的输出功率P3之比来计算：
一种微带一分八Wilkinson功分器的设计与实现
15. 7 5 G H z 〜 16. 2 5 G H z 频率范围内端口驻波比小于 1. 4 , 在 16. 2 5 G H z 〜 16. 7 5 G H z 频 率 范 围 内 端 口 驻 波 比 小 于 1. 4 ,端口
隔 离 度 大 于 2 1 d B ，插 损 小 于 0. 7 d B 。
24 -26
\ \
/
y m 2 ^ w
16.2 16.6 17.0 17.4 17.8 freq,GHz
图 5 回波损耗仿真结果
分别利用ADS和 HFSS软件对功分器回波损 耗 、隔离度、端口驻波比及幅度相位关系进行仿真分 析 ，相关的仿真结果如图5〜1 1 所 示 ，其 中 图 5〜7 为 ADS仿真结果，图 8〜1 1 为 HFSS仿真结果，从图 中 可 以看出A D S 仿 真 结 果 较 好 ，均达到了设计要 求 ，而 HFSS因建模更接近于真实情况，考虑因素更 多 ，其 仿 真 结果没有A D S 仿 真 结果好，其输入端口 驻波比<1. 32,输 出 端 口 驻 波 比 <1. 3,隔 离 度 >
则可以满足式（4)。为 了 保 证 一 号 端 口 匹 配 ，
应有:
1_
Байду номын сангаас
I ^3
1 kZ^ Zs
(6)
Z2〇2 kZls
f f 同时考虑到 =k
(7)
则有
^=
乙0
( ^ -2 +
1
)Z
^
〇
3
=
( ^ -2 +
1
)Z
^
〇
3
( 8)
因此可得到
图 1 W ilk in s o n 功分器基本结构图
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。
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。
微型LTCC Wilkinson功率分配器的设计
如图1(a)
其中ω为工作频段的中心频率
与电感L的值，具体如下：
(3)该电路实际上就是一级
当端口匹配，则有奇模输入阻抗等于
当满足上述公式时
因此，当L、C1和C2满足式(3)、
当信号从端口1进入时，将均匀地分配在端口图1 功分器结构图
(d) 端口一输入信号时等效电路
(a) 功分器拓扑结构图
(b) 偶模激励等效电路
(c) 奇模激励等效电路
合。
由于实际元件中寄生效应的存在， 3 生产与测试
图3 集总wilkinson功分器三维结构图
(a)功分器S参数 (b)输出端口相位不平衡度图2 ADS中功分器性能曲线
(a)功分器仿真S参数 (b)功分器输出端口相位不平衡度图4 HFSS中功分器仿真性能
图5 样品及测试夹具图
(a)功分器样品S参数测试曲线 (b)功分器输出端口相位不平衡度测试曲线图6 功分器样品测试曲线。
基于MWO的Wilkinson功率分配器的研究与设计
基于MWO的Wilkinson功率分配器的研究与设计
贾建科
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2012(31)8
【摘要】随着通信设备的小型化和工作频率的不断提高,微带功率分配器在通信设备中被广泛应用正。
基于此,在分析功率分配器设计理论的基础上,设计了一微带Wilkinson功率分配器。
利用MWO仿真软件进行了具体微带电路建模,并进行了
优化设计,对该功率分配器的S参数进行了仿真分析,仿真结果表明达到了设计要求。
最后给出功率分配器三维布线图。
【总页数】3页(P58-60)
【关键词】功率分配器;S参数;MWO
【作者】贾建科
【作者单位】陕西理工学院电信工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TN011
【相关文献】
1.UHF波段宽带集总Wilkinson功率分配器的设计 [J], 李博文;戴永胜
2.基于ADS的1∶4 Wilkinson正交功率分配器设计与实现 [J], 万建岗;陈鹏;葛代河;邓静
3.2.4GHz Wilkinson功率分配器设计 [J], 张微
4.2.4GHz Wilkinson功率分配器设计 [J], 张微
5.微型LTCC Wilkinson功率分配器的设计 [J], 乔冬春;戴永胜
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超小型化多级Wilkinson功分器设计技术研究传统的功分器通常采用分布参数结构,该结构虽然可有效保证器件插入损耗性能的优越性,但其尺寸较大,与波长相比拟,很难满足高集成度系统对器件小型化的要求。
为了解决上述问题,设计者通常采用π型或T型集总参数电路对功分器中传输线进行等效,以获得基于集总参数元件的功分器电路等效模型,从而实现功分器的小型化。
但是,由于其等效电路模型带宽的限制,上述小型化思路很难被应用于多级功分器的设计,这也限制了小型化功分器的带宽。
鉴于上述情况,为了实现功分器小型化与超宽带性能的统一,以满足未来系统对功分器的需求,本文对超小型化多级功分器设计技术进行了研究,主要工作内容及创新点如下:1.对基于电磁混合耦合的T型传输线集总参数等效电路模型进行研究,仿真结果表明,该模型能够在超宽带范围内实现设计对传输线的良好等效。
在此基础设计上,采用基于电磁混合耦合的T型传输线集总参数等效电路模型对4阶Wilkinson功分器进行等效,给出了一种性能良好、全集总参数的多级功分器电路级模型。
2.基于上述所提出的功分器电路级模型,采用薄膜IPD技术,设计了一款工作频段在2G<sup>2</sup>2GHz的超小型化Wilkinson功分器,电磁仿真结果表明,该功分器在带宽内S<sub>11</sub>回波损耗小于
-15dB,S<sub>21</sub>插损小于2.5dB,S<sub>32</sub>隔离大于15dB,物理面积尺寸为1.7mm×0.9mm（0.068λ<sub>0</sub>×0.036λ<sub>0</sub>）。
3.对所提出的功分器在系统中的应用技术进行研究,给出了一种具有幅度均衡能力的超小型化功分器架构。
该架构基于薄膜IPD技术,在2.1mm×1.8mm （0.084λ<sub>0</sub>×0.072λ<sub>0</sub>）尺寸内实现功分器与均衡器的
高效集成,在功分链路层面,为系统链路提供了一种良好幅度均衡解决方案。