第5章功率分配器合成器.ppt.pptxVIP

第5章功率分配器/合成器;5.1功率分配器的基本原理; 5.1.1功率分配器的技术指标

功率分配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。

(1)频率范围

(2)承受功率

(3)分配损耗定义

两等分功率分配器的分配损耗是3dB,

四等分功率分配器的分配损耗是6dB。

; (4)插入损耗。定义

 Ai=A-Ad

? 其中,A是实际测量值。

(5)隔离度。

在主路和其他支路都接匹配负载的情况下,i口和j口的隔离度定义为

(6)驻波比

;5.2分布参数功率分配器;图5-8威尔金森功率分配器; 若端口2或端口3有失配,则反射功率通过分支叉口和电阻两路到达另一支路的电压等幅反相而抵消,在此点没有输出,从而可保证两输出端有良好的隔离。

考虑一般情况(比例分配输入功率),设端口3和端口2的输出功率比为k2,即

; 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U2与端口3的电压U3相等,即U2=U3。端口2和端口3的输出功率与电压的关系为

将上式代入式（5-6）,得

; 即

 Z2=k2Z3（5-9）

式中,Z2、Z3为端口2和端口3的输入阻抗,若选

则可以满足式（5-9）。为了保证端口1匹配,应有

; 同时考虑到

则

所以?

; 为了实现端口2和端口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

在等功率分配的情况下,即P2=P3,k=1,于是

; 微带线功率分配器的实际结构可以是圆环形或长方形,便于加工和隔离电阻的安装,如图5-9所示。;图5-9（b)圆环形微带线功率分配器; 设计实例：

设工作频率为f0=1000MHz,特性阻抗为Z0=50Ω,功率比例为k=1,且要求在1000±100MHz的范围内带内各端口反射系数小于-20dB（即S11≤-20dB,S22≤-20dBS33≤-20dB）,传输损耗小于3.1dB（即S21≥-3.1dB,S31≥-3.1dB）,两输出端隔离度小于-25dB（即S23≤-25dB）。由式（5-13）可知Z02=Z03=Z0=70.7Ω,R=2Z0=100Ω。介质基片选用厚度H=0.8mm,对介电常数Er=4.3,金属层厚度T=0.03mm,损耗角正切TanD=0.00001。

采用ADS微波设计软件进行仿真,功率分配器电路图及仿真结果如下。;ADS软件的使用;创建新的工程文件;创建新的工程文件（续）;创建新的工程文件（续）;功分器的设计;功分器的设计（续）;生成功分器的原理图;功分器的原理图示例;设置微带电路的基本参数;微带线计算工具;设置微带器件的参数;添加变量;S参数仿真电路设置;S参数仿真电路设置（续）;优化目标的设置;优化目标的设置（续）;优化目标的设置（续）;进行参数优化;观察仿真曲线;观察仿真曲线（续）;观察仿真曲线（续）;观察仿真曲线（续）;版图的仿真;用于生成版图的原理图;版图仿真的窗口;版图的仿真;版图的仿真（续）;版图的仿真（续）;观察仿真曲线;版图的仿真;（五）电路版图的绘制;（六）功分器电路的调试;功分器电路的调试（续）;功分器电路的调试（续）;思考题;宽带功率分配器;图3－5（a)宽带等功分两路功率分配器

(b)渐变线功率分配器; 2.多路功率分配器/合成器

; 与两路功率分配器相似,N路功率分配器要满足如下条件：输入端口要匹配无反射；各路输出功率之比已知,P1∶P2∶P3∶…∶Pn=k1∶k2∶k3∶…∶kn；各路输出电压U1、U2、U３、…、Un等幅同相。

与两路功率分配器的推导过程相似,我们可得N路功率分配器电路的相关参数。取各路负载阻值为; 从而,可得各路的特性阻抗为

; 通过计算后可得各路的隔离电阻值。

多路功率分配器实际中常用的方法是采用两路功率分配器的级联,即一分为二,二分为四,四分为八等。

一分为四的结构如图5-13所示,级联的设计方法有两种,区别在于微带线段的特性阻抗和隔离电阻值,由设计任务的尺寸等因素决定采用哪个方法。;图5-13一分为四的两种形式; 如果要设计输出端口为奇数的功率分配器,也可利用这种2n功率分配器方案进行设计。在级联的上一级做不等分,将少部分功率直接输出,多部分功率再做等分。合