功率分配器设计

1、威尔金森功分器设计与仿真班级姓名学号日期 目录目录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。技术指标技术指标 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

2、、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。频率范围频率范围 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。技术指标技术指标 分配损耗分配损耗 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。插入损耗插入损耗

3、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：0.40.2dB、0.50.3dB、0.70.4dB。隔离度隔离度 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：1822dB、1923dB、2025dB。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。技术指标技术指标 输入输入/输出驻波比输出驻波比 指的是输入/输出端口的匹配情况，由于腔体功分器的输出端口不是50欧姆，所有对于腔体功分器没有输

4、出端口的驻波要求，输入端口要求则一般为：1.31.4 ；微带功分器则每个端口都有要求，一般范围为输入：1.21.3 输出：1.31.4。功率容限功率容限 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：3070W平均功率，腔体的则为：100500W平均功率。带内平坦度带内平坦度 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：0.20.5dB。Abstract: The power divider divider, is a kind of one input signal energy into two or more outputs are eq

5、ual or not equal power devices, also can in turn signal synthesis of energy output, this can be called a combiner. Between the output port of a power divider should ensure a certain degree of isolation. The main technical parameters of power divider with power loss (including insertion loss, reflect

6、ion loss and loss distribution) in the port Bobbi, voltage, power distribution, port isolation between power capacity and bandwidth etc. 关键词关键词:功分器;Wilkinson功分器; ADS仿真 Key words:Power divider; Wilkinson power divider; ADS simulation 功分器的应用功分器的应用 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

7、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。功分器的应用举例功分器的应用举例 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950MHz2150MHz。 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

8、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。 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。设计设计要求与性能参数计算要求与性能参数计算 1频带范围： 0.9-1.1GHz 2频带内输入端口的回波损耗： C1120dB 3频带内插入损耗： C123

9、.1dB,C1325dB。1312322313i31312i21211ir11SSlog20)PP(log10CSlog20)PP(log10CSlog20)PP(log10CSlog20)PP(log10C结构示意图返回设计原理设计原理 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。设计实现设计实现1原理图原理图 原理图优化前仿真结果原理图优化前仿真结果2优化后的原理图优化后的原理图 原理图优化后仿真结果原理图优化后仿真结果3生成的版图生成的版图 版图的

10、仿真结果版图的仿真结果总结总结 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。 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：附录：参考文献参考文献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 A general design formula of multi-section power divider based on singly terminated filter design theory