微带功率分配器设计
微带功率分配器设计
1. 功率分配器论述：
1.1 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。
1.2 分类：
1.2.1 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。
1.2.2 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。
1.2.2 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。
1.2.3 根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。
1.3 概述：
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。下面对微带线、带状线功率分配器的原理及设计方法进行分析。
2．相关技术指标：
2.1 概述：
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。
2.2 频率范围：
频率范围各种射频/微波电路的工作前提，功率分配器的设计结构与工
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。
2.3 承受功率：
在大功率分配器/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。
2.4 分配损耗：
主路到支路的分配损耗实质上与功率分配器的功率分配比有关。如理想的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6dB，常以S参数S21的dB值表示。
2.5插入损耗：
输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理想等因素，及端口不是理想匹配所造成的功率反射损耗，常以S参数S21的dB 值表示。
2.6 隔离度：
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，如两支路端口2和3的隔离度用S23或S32的dB值表示。
2.7 驻波比:
在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的声压幅值Vmax与波节处的声压Vmin幅值之比。驻波比是表示两端口合理匹配的重要指标，因此每个端口的电压驻波比越小越好。
2．设计原理：
2.1 分配原理：
微带线、带状线的功分器设计原理是相同的，只是带状线的采用
的是对称性空气填充或介质板填充，而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。下面我们以一分二微带线功率分配的设计为例进行分析。传输线的结构如下图所示，它是通过阻抗变换来实现的功率的分配。
在现有的通信系统中，终端负载均为 50Ω，也就是说在分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为 50Ω。如上图匹配网络，从输入端口看Z in = Z 0 =
50Ω，而Z in = Z in1 // Z in 2 = 50Ω，且是等分的，所以 Z in1 =Z in 2 ，①处 Z in1、②处 Z in2 的输入阻抗应为 100Ω，这样由①、②处到输出终端 50Ω需要通过阻抗变换来实现匹配。
2.2 阶梯阻抗变换：
在微波电路中，为了解决阻抗不同的元件、器件相互连接而又不使其各自的性能受到严重的影响，常用各种形式的阻抗变换器。其中最简单又最常用的四分之一波长传输线阶梯阻抗变换器（图 2）。它的特性阻抗 Z1 为待匹配的阻抗。
根据特性阻抗匹配原理：Z in=(Z01×Z01)/R L，其中Z in为匹配后的输入阻
抗，Z 01为四分之一波长传输线特性阻抗, R L为负载阻抗，则
Z1= Z 0?Z 2，其长度 L 为中心频率导引波长的 1/4，即 L=λg/4。相
当于电长度θ为θ=π/2。对于单节的 1/4 波长阻抗匹配，Z1= Z0?Z2 (Z0=Z2=50Ω) 所以Z1= Z 0?Z 2 = 2×50Ω=70.7Ω。这种变换器的显著特点就是简单，用任一种形式的传输线均能实现，但当频率偏离中心时，其电长度不再是π/2，变换特性也随之恶化。它对频率的敏感，使它仅适合于窄带运用。在需要宽带匹配的场合，应采用多节阶梯阻抗变换器或各种渐变线变换器。在多节阶梯阻抗变换器中，各阻抗阶梯所产生的反射波彼此抵消，于是匹配的频带得以展宽。多节阶梯阻抗变换器中最常用的是每节长度为
1/4 波长变换器（图 3）。
图3：多节λ/4 阻抗变器示意图
由于本课题为一窄带功分器，所以只针对单节阻抗变换进行分析，多节阻抗变换不再详述。进行完阻抗变换后，如果一个功分器各输出路之间没有隔离，信号就会相互干扰，无法实现功分，那么下面我们将对如何实现隔离进行分析。
2.3 隔离原理：
上面运用阶梯阻抗变换器原理仅仅对功分器的传输进行了匹配，而每个输出端口间并没有进行匹配，所以端口间没有隔离。为了实现隔离可以通过输出路与路间的阻抗匹配（常称为隔离电阻）达到要求，那么下面采用奇、偶模法来进行分析。
图 4：激励响应示意图
如上图，当输出端加激励U 时，可等效为偶模激励和奇模激励的叠加。
图5：偶模电压激励等效图
如图 5，当偶模电压激励时，两路的相位相同，则信号沿阶梯阻抗变换器传输，理论上隔离电阻上是没信号的，前面已经分析这个电路是完全匹配的。
图6：奇模电压激励等效图
如图 6，当奇模电压激励时，两路的相位相差 180 度，则信号沿隔离电阻传输，要达到匹配，则需对隔离电阻进行分析。
当节数 m=1 时，在分配原理中已经进行了分析，如图 6，此时1/4 波长阻抗为 100Ω，则 R//100Ω= Z0 =50Ω，隔离电阻 R=100Ω。
当 m=2 时，隔离电阻的计算公式如下：
图7：两节二功分器示意图
3.设计步骤：
功分器的设计可以分为以下几个步骤来进行。
3.1 确定相对带宽：
根据频率范围确定中心频率：F0=(F1+F2)/2 (F1,F2分别为上限频率和下限频率)，则相对带宽W=(F2-F1)/F0。
3.2 确定 T 型节处的阻抗变换比：
根据上面分配原理可知，对于公分器在 T 型节处，阻抗比为：
一分二：R=2 一分三：R=3 一分四：R=4
3.3 确定 1/4 波长阻抗变换器的节数：
一般可以根据 m=f2/f1（f2 为终止频率，f1 为起始频率）来确定。3.4 计算1/4 波长的阻抗（对输入输出端驻波进行匹配）：
根据上述阶梯阻抗原理对每一级 1/4 波长进行匹配，确定每一级的阻抗，从而根据线路板的厚度及介电常数确定好传输线的宽度，传输线的长度是中心频率的 1/4 导波长。
3.6 计算每一级的隔离电阻（对输出端间进行匹配）：
根据上述隔离原理可以通过阻抗变换对输出端口间进行匹配，从而使设计满足需要的隔离。
3.7 插入损耗分析：
插入损耗主要指理论损耗与附加损耗，理论损耗指理论上即存在的，是不可以消除的，这从能量守恒原理可知，对于功分器理论损耗为：理想分配损耗（dB）=10log(1/N) （N 为功分器路数）参见表Ⅰ。设计时一定要考虑如何尽量减小由接头、线路板、电阻等引起的附加损耗，这就要求对材料
进行分析，选择合适的材料也是很重要的。
表Ⅰ：常见功分器的理论损耗
3.8 功分器功率分析：
我们知道，当从功率分配器的输入端加一功率，由于每一路间的信号是同幅同相的，而且理论上电路是完全匹配的，所以隔离电阻上无功率通过，也就是说不承受功率，所以功分器的功率容量主要根据插入损耗计算出在传输线上损耗的能量，从而计算出能够承受的最大功率即可。当功分器作为合路器使用时我们可以根据以上隔离电阻原理进行分析，计算出隔离电阻上所承受的功率。下面以一分二功分器作为合路器，以 10W 功率输入为例：
（1）当一输出端输入 10W,其它端口接负载时，输入端输出的功率为5W,另一端口输出功率为 0，隔离电阻消耗功率为 5W。
（2）当功分器两输出端输入同幅同相 10W 功率信号，输入端输出功率为20W,隔离电阻不消耗功率。
（3）功分器两输出端输入同幅反相 10W 功率信号，输入端输出功率为 0,隔离电阻消耗功率为 20W。
4、设计实例：
以 10.4G-10.5G 微带一分二的设计为例
4.1 技术指标：
频率10.4G-10.5GHz，端口阻抗50Ω，带内分配损耗≤4dB,两支路隔离≥
25dB。
4.2 计算：
4.2.1 计算节数：
据m=f2/f1，确定一节即可实现。
4.2.2 计算阻抗：
Z1=Z2 = Z 0 Z 2 = 2×50Ω=70.7Ω。
4.2.3 确定隔离电阻：
据一节功分器R//100Ω= Z0 =50Ω，则隔离电阻 R=100Ω。
4.2.4 计算线宽和线长：
线路板厚 0.5mm,介电常数 2.65。利用微波仿真软件Microwave Office计算出：两支路线长即四分之一波长L=4.9mm，70.7Ω线宽W1=W2=0.76mm，50Ω端口线宽W=1.4mm。
4.2.5 建模与仿真：
为使设计出的产品指标更为准确，减少调试量，先用微波仿真软件Microwave Office进行设计仿真，并做适当优化，以满足设计指标。
图8：Microwave Office仿真模型
如图8建立模型进行仿真分析10.3G到10.6GHz频带内的隔离和分配损耗，（为更清楚的看到各曲线随频率变化的趋势故将频带向所需带宽左右各延伸
100MHz），其结果如图9。
图9：Microwave Office仿真结果
分析其结果发现，分配损耗满足要求但隔离度不够，因此需要对其做进一步优化处理对其分支线长度L作为变量进行优化计算，当W1=W2=0.76mm,L=4.5mm
时其结果满足设计要求,如图10。
图10：Microwave Office仿真结果
4.3 设计输出：
4.3.1 PCB
据以上计算结果进行PCB布板，由于其工作频率高为使实际结果与仿真结果
更为接近，在画图时要注意精度的控制。为减少PCB分布参数的影响要对接“地“做好处理，因此使用双面板并使用螺钉充分固定。隔离电阻使用0603封装薄膜电阻。如图11。
图11：PCB图
4.3.2 整体结构
为减少接“地“问题，接头出处问题以及空间其他因素影响测试结果，要加工一金属盒子将PCB装入其中，并加盖封闭。接头采用SMA-K接头。如图12。
图12：整体示意图
4.4 调试测试
装配完毕后经过测试其结果基本接近，再对其简单调试（在其分支线端口加焊小金属片，使其更好的与端口匹配）后满足设计指标，分配损耗 3.5dB,隔离度25.4dB。
5 设计总结：
以上对功率分配器的设计原理、设计步骤进行了论述，特别以等功率分配的二路功率分配器进行了实例分析，那么其他的功率分配器设计上有什么不同呢？下面将对其进行简单的概述：
5.1 功率不等分功率分配器：
对于不等分功率分配器的每一路功率是不相等的，但是依然可以根据上面的分配原理进行计算，只是由于功率的不等分引起了阻抗的不相等，我们可以根据每一路的功率比计算出阻抗比，从而通过阻抗变换节对每一路进行阻抗匹配。解决了不等分的路数分配后，其他的隔离原理等计算方法同等功率分配器的完全相同。
5.2 功率分配器的路数：
功率分配器常见的路数有 2 路、3 路、4 路、8 路等，也就是说功率分配器的路数主要由 2 路或 3 路派生出来的。我们知道 2 路功率分配器的设计步骤，对于路数是 2 路功率分配器的整数倍数的功率分配器同 2 路功率分配器的设计方法完全相同，只不过是多过 2 路功率分配器的级连。最主要的是三路功率分配设计方法上的不同，在进行分路时 3 路的在 T 型节处是由三个支路的阻抗并联后与输入阻抗匹配，也就是说其阻抗比是 3：1。进行分路匹配后是对输出及隔离进行匹配，计算原理同 2 路功率分配器，只是在进行匹配是 3 路之间两两匹配的。
6 参考文献
1）《微波电路引论》电子工业出版社
2）《微波射频电路导论》西安电子科技大学出版社
功率分配器设计
功率分配器设计 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。 功分器通常为能量的等值分配，通过阻抗变换线的级联与隔离电阻的搭配，具有很宽的频带特性。 一、滤波器的数学原理 理想功率分配器具有以下3个特点： ●端口1无反射 ●端口2.3输出电压U2和U3幅度和相位相等 ●端口2.3输出功率比值为任意给定值1/k2 根据上面条件，可以得到（11.1）式子： 由传输线理论中提到的四分之一波长传输线阻抗变换理论，可以得到功率分配器两端分支线的特性阻抗为输入端传输线特性阻抗与负载阻抗的几何平均值，它们由式子（11.2）表示：
假设R2=kZ0，代入到（11.1）和（11.2）中，可以得到其他3个参量的值，得到（11.3）： 根据上式（11.3）可以计算出两段分支线的特性阻抗和输出端口的负载阻抗分别为： 通过计算，可以得到输入端口的匹配条件，输出端口的匹配条件以及输入输出端口完全隔离的条件，当这些条件同时满足时，隔离电阻和支线的特性阻抗的关系应为： 二、功率分配器的主要技术参数 ●通带内各端口反射系数 ●通带内量输出端口间的隔离度 ●通带内传输损耗 ●通带内功分比 ●通带内相位平衡度 本设计将一个频率功分器，它的设计指标如下所示。
●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； 三、设计原理图 把输入端口与两路分支线连接起来，并在两路分支线之间插入隔离电阻TFR，如下图所示。
(完整版)数字音频均衡器设计毕业设计
本科生毕业论文（设计） 数字音频均衡器设计 The design of digital audio equalizer 阮志强 指导教师：赵红伟（讲师） 云南农业大学昆明黑龙潭650201 学院：基础与信息工程学院 专业：电子信息工程年级： 2005 论文（设计）提交日期：2009年5月答辩日期：2009年6月 答辩委员会主任：杨林楠 云南农业大学 2009年5月
目录 摘要 ······································································································ABSTRACT·······························································································1 前言 ······································································································2设计原理·································································································2.1均衡器分类 ························································································2.2数字滤波器 ························································································ 2.2.1数字滤波器的原理简介 ··································································· 2.2.2 FIR与IIR滤波器的比较与选择 ······················································ 2.2.3 IIR数字滤波器的设计方法 ·····························································2.3均衡器的原理 ·····················································································2.4软件设计··························································································· 2.4.1 数据流图····················································································· 2.4.2 模块划分.....................................................................................3软件实现 (1) 3.1界面设计 (1) 3.2均衡器模块的实现 (1) 3.3Filter函数································································错误！未定义书签。
高频调谐放大器,LC振荡电路和高频谐振功率放大器的设计(通信电子线路)
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：通信0704 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 通信电子线路综合设计 课程设计目的： ①较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法； ②能够运用所学知识进行初步电路的设计； ③掌握基本的文献检索和文献阅读的方法； ④提高正确地撰写论文的基本能力。 课程设计内容和要求 1.高频小信号调谐放大器的电路设计 2. LC振荡器的设计； 3.高频谐振功率放大器电路设计。 初始条件： ①电路板及元件，参数； ②通信原理，高频，电路等基础知识。 时间安排： 课程设计时间为5天。 （1）方案设计，时间1天； （2）软件设计，时间2天； （3）系统调试，时间1天； （4）答辩，时间1天。 指导教师签名： 2010年月日 系主任（或责任教师）签名：年月
目录 目录 (1) 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 1高频小信号调谐放大器的电路设计.. (1) 1.1 主要技术指标： (1) 1.2给定条件 (1) 1.3设计过程 (2) 1.4 单调谐高频小信号放大器电路调试 (5) 2 LC三点式反馈振荡器设计与制作 (6) 2.1电容三点式振荡器原理工作原理分析 (6) 2.2 主要设计技术性能指标 (10) 2.3 基本设计条件 (10) 2.4 电路结构 (10) 2.5 静态工作电流的确定 (10) 2.6 确定主振回路元器件 (11) 2.7 电路调试 (12) 3 高频谐振功率放大器电路设计与制作 (13) 3.1设计要求 (13) 3.2确定功放的工作状态 (13) 3.3 基极偏置电路计算 (14) 3.4计算谐振回路与耦合线圈的参数 (14) 3.5电源去耦滤波元件选择 (15) 3.6 电路调试 (15) 4 心得体会 (16) 5 参考文献 (17) 本科生课程设计成绩评定表 (18)
T型功分器的设计与仿真.
T型功分器的设计与仿真 1.改进型威尔金森功分器的工作原理 功率分配器属于无源微波器件，它的作用是将一个输入信号分成两个(或多个)较小功率的信号，工程上常用的功分器有T型结和威尔金森功分器。 威尔金森功分器是最常用的一种功率分配器。图1所示的为标准的二路威尔 金森等功率分配器。从合路端口输入的射频信号被分成幅度和相位都相等的两路信号，分别经过传输线Bl和BZ，到达隔离电阻两端，然后从两个分路端口输出，离电阻R两端的信号幅度和相位都相等，R上不存在差模信号，所以它不会消耗功率，如果我们不考虑传输线的损耗，则每路分路端口将输出二分之一功率的信号。 图1威尔金森功分器 但是这种经典威尔金森等功率分配器有几个缺点: 1、大功率应用的时候，要求隔离电阻的耗散功率大因此电阻的体积也会比较大 2、如果功分器应用于较高的频段，波长就会与大功率电阻的尺寸相比拟，这样就需要考虑电阻的分布参数。 3、为了提高功分器性能，就要尽量减小Bl和BZ这两段传输线之间的藕合，因此在实际设计时，要求四分之一波长传输线Bl、BZ之间的距离较大，在低频应用时，由于四分之一波长较长，占用面积还是太大了，此外，四分之一波长传输线Bl、BZ的阻抗较高，因此线宽较细，制板的相对误差更大[24]。为克服这些缺点，本文采用了一种改进型的威尔金森等功率分配器，如图2所示
图2 改进型威尔金森功分器 可以看到，它仅由四段传输线组成，没有隔离电阻。传输线A 、Cl 、CZ 的特 征阻抗均为Z0。传输线B 位于A 和Cl 、CZ 之间，它的电长度为四分之一波长， 特征阻抗为Z0/2。从合路端输入的信号，通过传输线B ，被分成幅度和相位相等的的两路信号，分别经过传输线Cl 和C2到达分路端口一和二，在整个结构中，传输线B 起到了阻抗变换的作用。从传输线A 、B 相接处向左看，输入阻抗为Z0。从传输线B 与C1、C2相接处向右看，输入阻抗为Z0/2。利用四分之一阻抗变换器的原理我们知道，传输线的特征阻抗为2/00Z Z ?，即Z0/2。因此，整个电路处于功率分配与合成时，在中心频点处，三个端口都能匹配良好，没有反射。这种改进型的结构克服了标准威尔金森功分器的一系列缺点，同时由于省略了隔离电阻，所以成本降低，也不存在电阻分布参数的问题，与传统威尔金森功分器相比，减少了一段四分之一波长传输线，另外，构成变换器的四分之一波长传输线B 的特征阻抗较低，线宽较宽，能有效降低制板误差。 2功分器的设计与仿真 通过前面的分析，我们知道改进型威尔金森功分器四段传输线特征阻抗之间 的比例关系。由此可得，传输线A 、C1和C2的特征阻抗均为50Ω，而传输线B 的特征阻抗为352/0=Z Ω 为了实现右旋圆极化，经过C2输出的信号要比经过Cl 的相位超前?90，即Cl 要比C2长λ4/1g (λg 为中心频率所对应的介质波长)。设计的功率分配器 如图3所示，传输线段B 的长度约为λ4/1g ，起阻抗变换的作用。传输线段
(整理)微带功率分配器设计
微带功率分配器设计 1. 功率分配器论述： 1.1 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。 1.2 分类： 1.2.1 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。 1.2.2 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。 1.2.2 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。 1.2.3 根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。 1.3 概述： 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。下面对微带线、带状线功率分配器的原理及设计方法进行分析。 2．相关技术指标： 2.1 概述： 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。 2.2 频率范围： 频率范围各种射频/微波电路的工作前提，功率分配器的设计结构与工
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。 2.3 承受功率： 在大功率分配器/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。 2.4 分配损耗： 主路到支路的分配损耗实质上与功率分配器的功率分配比有关。如理想的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6dB，常以S参数S21的dB值表示。 2.5插入损耗： 输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理想等因素，及端口不是理想匹配所造成的功率反射损耗，常以S参数S21的dB 值表示。 2.6 隔离度： 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，如两支路端口2和3的隔离度用S23或S32的dB值表示。 2.7 驻波比: 在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的声压幅值Vmax与波节处的声压Vmin幅值之比。驻波比是表示两端口合理匹配的重要指标，因此每个端口的电压驻波比越小越好。 2．设计原理： 2.1 分配原理： 微带线、带状线的功分器设计原理是相同的，只是带状线的采用
音频均衡器设计
数字信号处理课程设计报告 题目： 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 年月日
摘要 数字信号处理(Digital Signal Processing)技术，从20世纪60年代以来，随着计算机科学和信息科学发展，数字处理技术应运而生并得以快速发展。 均衡器（Equalizer），是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其它特殊作用，一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。 MATLAB语言具备高效、可及推理能力强等特点,是目前工程界流行最广泛的科学计算语言。MATLAB强大的运算和图形显示功能，可使信号与系统上机实验效率大大提高。特别是它的频谱分析和滤波器分析与设计功能很强，使数字信号处理工作变得十分简单，直观。本实验就是运用MATLAB设计均衡器。 关键词 MATLAB语言原型滤波器均匀滤波器组均衡器
目录 一设计目的......................... 错误！未定义书签。二设计要求 (1) 三设计原理及方案 (1) 3.1设计原理 (1) 3.2设计方案及函数调用 (2) 四软件流程 (2) 4.1设计的总体方案图 (3) 4.2程序流程图 (4) 五调试分析 (4) 5.1均衡器频率响应分析 (4) 5.2均衡前后的信号对比分析 (6) 六心得体会 (7)
一、设计目的 理解混音效果和均衡器的原理，综合运用数字信号处理的理论知识进行回声信号产生器设计，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现。 二、设计要求 设计均衡器，使得得不同频率的混合音频信号，通过一个均衡器后，增强或削减某些频率区域，以便修正低频和高频信号之间的关系。 三、设计原理及方案 3.1 设计原理 均衡器本质上是一个滤波器组，即多个滤波器的叠加。通过改变每个滤波器的增益，可以增强或削弱某一特定的频率成分，从而达到均衡的目的。 本次设计采用一个均匀滤波器组的结构来实现均衡器，如下图所示： H0(z)为原型滤波器，将它在频域上移动kw0可以派生出一系列频率响应形状相同但中心频率不同的滤波器，这些滤波器组合在一起就是一个均匀的滤波器组。所以任一滤波器的频率响应为 H k(e jw) = H0(e j(w-k*w0)) 总的频率响应为 H(e jw) =∑H k(e jw) = ∑H0(e j(w-kw0)) 在时域上，频域的移动相当于时域的冲激响应乘以因子，即
高频谐振功率放大器课程设计说明书
前言 在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。 本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后总结课设体会。 工程概况 高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百Hz 一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535－1605 kHz 的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。 正文 3.1课程设计目的 由于高频振动器所产生的高频振动信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射机的功率要求，所以在发射之前需要经过功率放大后才能获得足够的功率输出。 本次课程设计使通过已学的电路基础知识，模拟高频振动功率放大器，使发射机内部各级电路之间信号功率能有效传输，这就要求放大器输入端和输出端都能实现阻抗匹配。即放大器输入端阻抗和信号阻抗匹配，放大器输出端阻抗和负载阻抗匹配。
第9章功率分配器的设计与仿真
第9章 功率分配器的设计与仿真 章
在射频/微波电路中， 为了将功率按一定比例分成两路或多路， 需要使用功率分配器 （简 称功分器）。反过来使用的功率分配器是功率合成器。在近代射频/微波大功率固态发射源 的功率放大器中广泛地使用功分器，而且通常功分器是成对使用，先将功率分成若干份， 然后分别放大，再合成输出。 在20世纪40年代，MIT辐射实验室（Radiation Laboratory）发明和制造了种类繁多的 波导型功分器。它们包括E和H平面波导T型结、波导魔T和使用同轴探针的各种类型的功 分器。在20世纪50年代中期到60年代，又发明了多种采用带状线或微波技术的功分器。平 面型传输线应用的增加，也导致了新型功分器的开发，诸如Wilkinson分配器、分支线混合 网络等。 本章分析功分器的设计方法，并利用ADS2009设计中心频率为750MHz的集总参数比 例型功分器和中心频率为1GHz的集总参数等分型功分器，进而给出中心频率为1GHz分布 参数（Wilkinson）功分器的电路和版图设计实例。 【本章重点】 ? 功分器的原理及技术指标 ? 集总参数功分器的设计及仿真 ? Wilkinson 功分器的设计及仿真
9.1 功分器的基本原理
一分为二功分器是三端口网络结构，如图 9-1 所示。信号输入端的功率为 P1，而其他 两个端口的功率分别为 P2 和 P3。由能量守恒定律 2 可知 1 功分器 P2 P 1= P 2+ P 3 （9-1） 3 P1 如果 P2（dBm）=P3(dBm)，三端口功率间的 P3 关系可写成 图 9-1 功分器示意图 P2（dBm）=P3(dBm)= P1（dBm）-3dB 当然，P2 并不一定要等于 P3，只是相等的情 况在实际电路中最常用。因此，功分器可分为等分型（P2=P3）和比例型（P2=kP3）两种类 型。
9.1.1 主要技术指标
功分器的主要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、支路端口间的隔离带、每个端口的电压驻波比等。
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谐振功率放大电路的设计
毕业设计（论文）任务书 2010 年 1 月 10 日至 2010 年 4 月 25 日题目：谐振功率放大电路的设计 姓名： 学号： 系部：物理系 专业：电子信息科学与技术 年级：二00六 指导教师：（签名） 系主任（或教研室主任）：（签章）
谐振功率放大电路的设计 XX大学 XXX 摘要： 本论文利用所学的高频电子线路知识，设计一个高频功率放大器。通过对电路的设计，来掌握高频谐振功率放大器的设计方法、电路调谐及测试技术。加深对高频电子线路课程理论知识的理解，提高电路设计及电子实践能力。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，在高频范围内，为了获得足够大的高频输出功率，就要采用高频功率放大器。由于高频功率放大器的工作频率高，相对频带窄，所以一般采用选频网络作为负载回路。功率放大电路的主要性能指标：输出功率、效率和非线性失真，而通常在实际应用中为了节省能量所以效率显得尤为重要，因此丙类工作状态为我们所采用，而在工作中为了滤除丙类工作中产生的众多高次谐波分量，因而采用LC谐振回路作为选频网络，也因此也称为丙类谐振功率放大电路 由于丙类谐振功率放大电路方便实用而且容易实现，所以本篇论文主要展示其工作原理、状态及效果。 关键词：谐振、功率、丙类谐振功率、放大电路的设计
目录 （一）设计原理 (5) （二）谐振功率放大电路的工作原理 (7) （三）选定器件 (11) （四）安装调试 (12) （五）结束语 (12) （六）致谢 (13) （七）参考文献 (13)
引言 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，功率放大电路的应用也变得越来越广泛，作为电子器件中最重要的的功率放大元件，功率放大器也是高频电子线路中需要我们学习的一门主要课程。因此，这门课程也要求我们熟悉谐振功率放大器的工作方法及工作状态，懂得谐振功率放大器的工作原理并且能设计和测试简单的谐振功率放大电路。 因为功率放大器在实际应用中重要而广泛，所以谐振功率放大器的性能以及效率就显得尤为重要。在放大器中根据晶体管的工作状态的不同，或晶体管集电极导通角的范围的差异，放大器又可以分为甲、乙、丙、丁等不同的种类。晶体管中电流的导通角越小，放大器的工作效率也就越高。所以谐振功率放大器一般都工作在丙类状态，主要应用于无线发射机中，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。
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，此时也可将称为合路器。 分类： 功率分配器按照路数分为：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，同轴腔体分配器 概述： 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）：同轴腔体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。 分配原理： 微带线、带状线的功分器设计原理是相同的，只是带状线的采用的是对称性空气填充或介质板填充，而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。下面我们以一分二微带线功率分配的设计为例进行分 图1：一分二功分器示意图 在现有的通信系统中，终端负载均为50Ω，也就是说在分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为50Ω。如上图匹配网络，从输入端口看Ω==500Z Z in ，而Ω==50//21in in in Z Z Z ，且是等分的，所以1in Z =2in Z ，①处1in Z 、②处2in Z 的输入阻抗应为100Ω，这样由①、②处到输出终端50Ω需要通过阻抗变换来实现匹配。 功分器功率分析： 我们知道，当从功率分配器的输入端加一功率，由于每一路间的信号是同幅同相的，而且理论上电路是完全匹配的，所以隔离电阻上无功率通过，也就是说不承受功率，所以功分器的功率容量主要根据插入损耗计算出在传输线上损耗的能量，从而计算出能够承受的最大功率即可。 当功分器作为合路器使用时我们可以根据以上隔离电阻原理进行分析，计算出隔离电阻上所承受的功率。 下面以一分二功分器作为合路器，以10W 功率输入为例： （1）：当一输出端输入10W,其它端口接负载时，输入端输出的功率为5W,另一端口输出功率为0，隔离电阻 消耗功率为5W 。 （2）：当功分器两输出端输入同幅同相10W 功率信号，输入端输出功率为20W,隔离电阻不消耗功率。
宽带微波增益均衡器
南京理工大学 毕业设计(论文)外文资料翻译 学院（系）：国际教育学院 专业：通信工程 姓名：张庆越 学号： 0958220101 外文出处 A BROADBAND MICROWAVE (用外文写) GAIN EQUALIZER
H. Wang*, B. Yan, Z. Wang, and R. Xu 基础科学在EHF实验室, 中国电子科技大学, 成都,四川611731,中国。 文摘-在本文，我们提出一种新的宽带微波增益均衡器在微带电路。均衡器使用开放阶梯阻抗谐振器(SIRs)增加调整参数,方程曲线可以更加灵活。增益均衡器的拓扑的简化用于使匹配网络更容易。在每个电阻的功率分配进行了分析和误差分析的阻力值完成。最后我们设计和制造一个增益均衡器,实测结果表明,该均衡曲线符合要求,证明该结构是实用和有效的。 1.介绍 增益均衡器是一个重要的部分在微波功率模块(MPM),用于输出增益的平行波管(TWT)。如今,MPM被广泛用于许多潜在的系统应用,如雷达、通信、飞机和电子战[1 - 4],它使一个更高的需求在均衡器的数量和重量。微型化的它成为研究的一个焦点。 增益均衡器用于由波导和同轴与电磁波吸收体在其空腔谐振器[5-8].然而,这个结构是大型和不方便的整合。由于微带电路很容易过程与小尺寸,这是非常有用的在制作增益均衡器。传统的微带增益均衡器包含几个谐振树枝和电阻连接分支主要传输电线路。然而,这些共振分支只有两个参数来调整,宽度和长度。这限制了它的控制能力均衡曲线[9 -12]。解决这一问题,增益均衡器实现开放阶梯阻抗谐振器(SIRs)与薄膜电阻集成。另一个重要增益均衡器的参数是返回损失在I / O端口。幸运的是有许多研究关于如何获得一个好的搭配在宽频带,这可能会给我们很多的参考文献[13 - 18]。在本文中,我们提出一个简单的拓扑得到I / O端口匹配。通过这种方式,设计参数减少很多, 和搭配过程变得更方便。 2. 增益均衡器的设计方法。 2.1 均衡器的拓扑。 我们开始分析增益均衡器通过研究单个谐振器。有一个简单的谐振器由电阻、电感和电容(见图1)。 输入阻抗和导纳被定义为Z,可以，被表达如下:
丙类高频功率放大器课程设计
高频电子线路课程设计报告 题目：丙类功率放大器 院系： 专业：电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 报告成绩： 2013年12月20日
目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 三、设计过程 (2) 、系统方案论证 丙类谐振功率放大器电路 、模块电路设计 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 匹配网络 VBB 、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11) 电路设计与分析 .仿真与模拟 Multisim 简介 基于Multisim电路仿真用例 五、主要元器件与设备 (14) 晶体管的选择 判别三极管类型和三个电极的方法 电容的选择 六、课程设计体会与建议 (17) 、设计体会 、设计建议 七、结论 (18) 八、参考文献 (19)
一、设计目的 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 二、设计思路 丙类谐振功率放大器工作原理 图2-2-1为丙类谐振功率放大器原理图,为实现丙类工作,基极偏置电压V BB应设置在功率的截止区。 输入回路 由于功率管处于截止状态，基极偏置电压V BB作为结外电场，无法克服结内电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度小于90o。 由i C≈βi B知，i C也严重失真，且脉宽小于90o。 输出回路 若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响,在静态转移特性曲线(i C～V BE)上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半个周期。
微波射频学习笔记11.Wilkinson功率分配器
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：
基于FPGA的均衡器的设计开题报告
07级毕业论文开题报告 学院专业 毕业论文题目 学生姓名 班级 指导教师 日期年月日
论文题目：基于FPGA的均衡器的设计 一、选题的依据及课题的意义 FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 FPGA的基本特点 1）采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。 4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM 进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA 芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA 的编程无须专用的FPGA编辑器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。 在移动通信和高速无线数据通信中，多径效应和信道带宽的有限性以及信道特性的不完善性导致数据传输时不可避免的产生码间干扰，成为影响通信质量的主要因素，而信道的均衡技术可以消除码间干扰和噪声，并减少误码率。其中判决反馈均衡器
高频谐振功率放大器设计
天津天狮学院 《高频电子线路》设计报告 题目：高频谐振功率放大器 专业：（本14级电子信息工程 班级：2班 ：黄霞 总成绩： 天津天狮学院信息与自动化学院 2016年 5月 10 日
课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总
目录 摘要.................................................................................................................................................. I 1 高频功率放大器简介 (1) 1.1 高频功率放大器的分类 (1) 1.2 高频功率放大器的主要技术指标. (2) 1.3 功率放大器的三种工作状态 (2) 1.4 高频功率放大器的分析方法 (3) 2 放大器电路分析 (4) 2.1 谐振功放基本电路组成 (4) 2.2 集电极电流余弦脉冲分解 (5) 2.3 谐振功率放大器的动态特性 (7) 2.3.1 谐振功放的三种工作状态 (7) 2.3.2 谐振功率放大器的外部特性 (8) 3 单元电路的设计 (11) 3.1 丙类功率放大器的设计 (11) 3.1.1 放大器工作状态的确定 (11) 3.1.2谐振回路和耦合回路参数计算 (12) 3.2 甲类功率放大器的设计 (12) 3.2.1电路性能参数计算 (12) 3.2.2静态工作点计算 (14) 3.3 电路原理图 (14) 4 电路的安装与调试 (15) 5 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (17) 附录1 (18)
宽带功率均衡器的匹配电路设计
真空电子技术VA CU U M EL ECT RONIC S #工艺与应用# 宽带功率均衡器的匹配电路设计 蔡鑫1,王忠勋2,贾宝富2,万德明2 (11海军91868部队78分队,海南572016;21电子科技大学应用物理研究所,四川成都610054) Design of Matching Networks for Broadband Equalizer CAI Xin1,WANG Zho ng-x un2,JIA Bao-fu2,WAN De-ming2 (1.P LA,N o.91868Par t78Unit,H ainan572016,China; 2.I nstitute of A p p lied Phy sics,UES T of China,Chengdu610054,China) Abstract:A sim ple analysis of br oadband m atching netw or ks am ong the reso nator cells of m icrow ave e-qualizer is presented in this paper.T he characteristics of reso nator cell with a thin film resistor loading are crucial for pow er equalizer,at the same tim e,the m atch netw o rks among import,export and the cells of an equalizer is necessar y,as the reso nator cell w ill br ing the mismatch.By analyzing the characteristics of re-sonato r cell,the metho ds of m atch and the co nstr aints of m atch netw orks,it w ill be easy to design an e-qualizer in short time.Base on these analyses,an equalizer o f6~18GH z ar e desig ned. Key words:Broadband equalizer;Resonant branch;M atching netw ork;Constraints of matching 摘要:将宽带匹配理论引入功率均衡器的分析,并基于分析设计了一个6~18GH z均衡器的匹配网络。电阻加载后的谐振枝节特性对均衡器很重要,也正由于该谐振枝节的引入,将引入失匹配,则要对谐振枝和输入输出端口进行匹配。基于对谐振枝节特性、枝节间匹配网络及匹配约束理论的分析,成功设计了一个频段为6~18GH z的微波均衡器。 关键词:宽带均衡器;谐振吸收枝节;匹配网络;匹配约束 中图分类号:TN722,TN751文献标识码:A文章编号:1002-8935(2009)02-0032-03 大功率微波管广泛应用于雷达、航天测控、卫星通讯等领域,是国防工业和军事电子装备的关键部件。作为大功率微波管的核心[1-2],行波管放大器(TW TA)的增益却存在功率波动过大、功率谱畸变、功率低的特性。而在实际的使用中,行波管放大器的增益需要趋于一致,则有必要在行波管输入端或输出端加均衡网络吸收多余的微波能量[3]。 在实现均衡网络时,常用由加载电阻后的谐振枝节构成的微带结构来实现宽带的功率均衡网络[2,4],这也引入阻抗失匹配,因此分析一个良好的匹配很有必要。通过大量对电阻加载的谐振枝节的特性和谐振枝节间的匹配结构及其匹配约束的仿真分析和实验[2],设计了基于微带结构,工作频率为6 ~18GH z的微波功率均衡器。测量结果表明,输入和输出端的匹配良好,同时,与T WT A配对使用时使行波管放大器的增益趋于线性,而且满足集成化的要求。1枝节特性及宽带匹配 加载电阻后的谐振枝节的特性对均衡网络的性能起决定性作用,为了功率良好的传输和器件的使用寿命考虑,输入、输出和各个谐振枝节之间有一个良好的匹配是非常有必要。匹配的理论只与匹配网络两端特性有关,为形象起见,在下面分析中,将重点关注加载电阻后谐振枝节的输入输出端的匹配问题。 111加载电阻枝节特性 由于理论分析与实际电路存有误差和有效介电常数的难于确定的问题,则可利用H FSS(H igh Frequency Structure Sim ulator)高频结果分析软件[5],对谐振枝节进行场分析,可以模拟一个实际的场求解。考虑到结构的紧凑性,开路枝节谐振器的窄边与微带传输线耦合成为首选。 图1为谐振单元在H FSS中的模型及其等效电路。当谐振器窄边与微带传输线电耦合时,在现有
高频谐振功率放大器设计
课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总 时间安排： 二十周一周，其中3天硬件设计，4天软、硬件调试及答辩。 指导老师签名 年月日 系主任（或责任老师）签名： 年月日
目录 摘要.................................................................................................................................................. I 1 高频功率放大器简介.. (1) 宽带功放 (1) 丙类功率放大器. (4) 2 单元电路的设计 (6) 丙类功率放大器的设计 (6) 甲类功率放大器的设计 (8) 电路仿真 (9) 3 电路的安装与调试 (10) 4 课程设计心得体会 (12) 参考文献 (14) 附录1 (15)
摘要 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大。以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。高频功率放大器在很多领域和方面都有应用，并且涉及到很多方面的知识点，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。 关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态