Wilkinson型功率分配器设计_郑强林

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。

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

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。
1

(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

盒式PLC光分路器

盒式PLC光分路器 简介 平面波导型光分路器(PLC Splitter)是一种基于石英基板的集成波导光功率分配器件，具有体积小，工作波长范围宽，可靠性高，分光均匀性好等特点，特别适用于无源光网络(EPON，BPON，GPON等)中连接局端和终端设备并实现光信号的分路。目前有1×N及2×N两种类型。1×N和2×N分路器将光信号均匀地从单个或双个进口均分地输入多个出口，或反向工作将多个光信号汇入单根或双根光纤。

生产工艺 PLC分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1、1等分路；然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。 与熔融拉锥式分路器相比，PLC分路器的优点有：（1）损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。（3）结构紧凑，体积小，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需留出很大的安装空间。（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。 同时，PLC分路器的主要缺点有：（1）器件制作工艺复杂，技术门槛较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大批量封装生产的企业很少。（2）相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。 分类 裸纤式，微型（钢管/模块）型，盒型，带分支器型，托盘式，插片式，机架式…… 外形封装规格和尺寸 特点 1. 工作波长宽 2. 插入损耗低

3小偏振相关损耗低 4.小型化设计 5.通道间一致性良好 6.高可靠性和稳定性 7.通过GR-1221-CORE可靠性测试 7.通过GR-12091-CORE可靠性测试 7.符合RoHS标准 8．可根据客户需求提供不同种类的连接头，安装快捷，性能可靠， 应用 盒式：安装在19寸标准机架内;在光纤分支入户时，提供的安装设备是光缆交接箱;在光纤分支入户时，客户指定的设备内安装。

光交箱内放置光分路器方案

有谁知道 浏览次数：224次悬赏分：0|提问时间：2011-6-5 16:34|提问者：8张倩 推荐答案 摘要： 阐述了有线电视网络中的重要器件——光分路器在网络中的作用及对其设计要达到的目标，并详细说明了光分路器主要技术指标，解析了光分路器各技术指标在有线电视网络中的计算公式和设计方法。 0引言 利用光纤传输电视节目具有频带宽、容量大、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠等优点，不仅能扩大有线电视覆盖面，减少传输线路中放大器的个数，提高整个有线电视系统的指标，而且解决了全电缆网放大器维护难的问题。光纤传输网已成为有线电视CATV网络最主要的传输手段。 在光纤CATV网络中，不管是模拟信号还是数字信号，光分路器是进行光信号分路传输必不可少的光器件。随着网络规模的扩展，以及网络功能的增多，光纤CATV网络蓬勃发展，光节点密集度越来越大，而分路器是光节点扩展的最重要中介设备，网络中需要大量接入光分路器。因此，我们完全有必要对光分路器进行详细的设计和计算。本文主要介绍单一波长的单模光分路器的光学指标并结合作者参与的有线电视光缆网工程施工中的光分路器的设计和使用的一些方法进行解析，希望对数字有线电视网络的建设有所帮助。 1分路器主要指标 光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，其作用是将一路光按一定比例分成多路输出。光分路器类似于电缆传输网络中的分支器、分配器。在实际的运用中，常常用光分路器把光发射机输出的光信号分成强度不等的几路输出，光强较大的一路传输到较远的设备，光强弱的一路传输到较近的距离，以使各个光节点都能得到近似相等的光功率。在进行光分路器的设计前，必须熟悉光分路器的指标。其主要指标有以下几个：

裸纤式PLC光分路器

裸纤式PLC光分路器 裸纤式PLC光分路器简介 与同轴电缆传输系统一样，光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配，这就需要光分路器来实现。光分路器又称分光器，是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用M×N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。在光纤CATV系统中使用的光分路器一般都是1×2、1×3以及由它们组成的1×N光分路器 裸纤式PLC光分路器(PLC Splitter)是一种基于石英基板的集成波导光功率分配器件，具有体积小，工作波长范围宽，可靠性高，分光均匀性好等特点，特别适用于无源光网络(EPON，BPON，GPON等)中连接局端和终端设备并实现光信号的分路。目前有1×N及2×N 两种类型。1×N和2×N分路器将光信号均匀地从单个或双个进口均分地输入多个出口，或反向工作将多个光信号汇入单根或双根光纤。

裸纤式PLC光分路器结构示意图 裸纤式PLC光分路器生产工艺 PLC分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1、1等分路；然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。 与熔融拉锥式分路器相比，PLC分路器的优点有：（1）损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。（3）结构紧凑，体积小，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需留出很大的安装空间。（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。 同时，PLC分路器的主要缺点有：（1）器件制作工艺复杂，技术门槛较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大批量封装生产的企业很少。（2）相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。

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。

微带功率分配器--微带阻抗及隔离电阻值

设计资料 微带功率分配器设计方法 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

F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.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。 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50 Q,也就是说在分支处 的阻抗并联后到阻抗结处应为50Q。如上图匹配网络，从输入端口 看Z in 二Z o =50"，而Z in 二Z ini〃Z in2 =50^，且是等分的，所以Z ini = Z jn2 , ①处Z ini、②处Z. 2的输入阻抗应为100Q，这样由①、②处到输出终端50Q 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 \—Z0 Z1 Z2 ________________ I \

智能功率分配器原理

智能功率分配器原理 平均户型面积为100m2 ，电力外网设计时平均每户设计标准为6KW，按照建筑物节能率为65%标准，电工暖热负荷不超过34W，耗热指标不超过15W，但为提升温度,实际安装按50W/m2 进行。每户电供暖总负荷为5000W，电视、冰箱、照明小负荷设备，即长时间运行设备总负荷约800W，合计为5800W，未超过每户住宅6KW标准。 智能功率分配器通过实时监控电力负荷，合理分配电流输出，由智能功率分配器中的智能程序启动和停止电供暖负荷。当家用电器达到用电高峰时，电采暖低负荷运行。当家用电器负荷低谷时，电采暖自动开启投入运行。一般住户用电高峰为早、中、晚、三个时间段，时间不超过一天的三分之一，所以不影响电采暖正常使用

随着人们生活水平的提高，家庭中的家用电器越来越多，家庭使用电力负荷也越来越大。在冬季使用电采暖系统时，所有家用电器的实时总负荷将大于电力系统给每户额定输入功率，总负荷增大后，用户的电力系统部安全因素将增加或者不能正常供电。智能功率分配器通过实时监控进户电网功率，根据不同时间与不同用户要求，使用优先方式、分时方式、均分方式合理的分配主功率与电采暖功率的大小，避免了用户实际使用负荷过大问题，使供电电网更加安全。

A：检测进户主负载功率，根据时间与用户要求自动分配电采暖输出功率。 B：检测供电电压，当电压过大时自动保护旁路中的电热线缆。C：三路电采暖负载输出，每一路独立输出最大功率为2KW。D：自动保护电采暖输出回路，电采暖输出回路出现短路、断路时，自动关闭当前电采暖输出回路。 E：实时显示主回路与电采暖回路功率。 F：每天电采暖工作时间不小于16小时，在最低温度下完全满足任何用户的采暖量。 G：完善的故障保护，故障警告。 H：结构尺寸小巧，可以直接安装在用户的进户配电箱中。

光分路器

认识光分路器 什么是光分路器? 光分路器也叫光分束器，是一种集成波导光功率分配装置，可以将一个输入光信号分路成二个或多个输出光信号。光分路器是一种无源器件，内部没有电子器件也不需要电源供电，是无源光网络（如EPON、GPON、FTTx、FTTH等）的重要组成部分。目前，光分路器的分光比一般为1:4、1:8、1:16和1:32。 在WDM系统中，解复用器的作用是将不同波长的光信号分到对应的波长通道；而光分路器则是将整个光信号分到多个通道进行传输。 光分路器以一定的分光比将一个输入光信号分成多个输出光信号。例如，一个分光比为1:4的光分路器可以将一个光信号平均分成四份，然后在四个不同的通道内传输。此外，光分路器还可以端接不同种类的连接器，其封装方式通常为盒式或不锈钢管式两种，盒式光分路器一般使用2mm或3mm外径的光缆，而不锈钢管式光分路器一般使用0.9mm外径的光缆。 光分路器的特点： 使用单/多模光纤和保偏光纤多端口设计，光缆的长度和直径可定制有多个分光比，从1:99到50:50封装方式分为管式和盒式，有熔融拉锥型（FBT）光分路器和平面波导型（PLC）光分路器两种端接的连接器有PC、UPC和APC三种研磨方式可以端接FC、SC、ST、LC和MU连接器 光分路器的种类 根据光分路器的工作波长，光分路器可以分为单窗口光分路器和双窗口光分路器。 单窗口光分路器和双窗口光分路器 在这里，窗口指的是工作波长。单窗口光分路器只有一个工作波长，而双窗口光分路器有两个工作波长。在双窗口光分路器中，如果使用的是多模光纤，那么其工作波长是850nm和1310nm，如果使用的是单模光纤，那么其工作波长是1310nm和1550nm。 根据光分路器制作工艺的不同，光分路器又可以分为熔融拉锥型（FBT）光分路器和平面波导型（PLC）光分路器。 熔融拉锥型（FBT）光分路器 熔融拉锥型（FBT）光分路器使用传统的熔融拉锥工艺将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以一定的方法靠扰，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构，通过控制光纤扭转的角度和拉伸的长度，可得到不同的分光比例。熔融拉锥型（FBT）光分路器已经有二十多年的历史和经验，生产工艺已经十分成熟，又因其原材料为石英基板、光纤、热缩管和不锈钢管等，成本较低，因此，广泛应用于各种无源光网络，尤其适用于分路规模较小的应用（如1分2、1分4等）。 平面波导型（PLC）光分路器

功率分配器与功率分离器

Differences in Application Between Power Dividers and Power Splitters Application Note

Introduction Power dividers are an RF microwave accessory constructed with equivalent 50? resistance at each port. These accessories divide power of a uniform transmission line equally between ports to enable comparison measurements. Power dividers provide a good impedance match at both the output ports when the input is terminated in the system characteristic impedance (50?). Once a good source match has been achieved, a power divider is used to divide the output into equal signals for comparison measurements. The power divider also can be used in test systems to measure two different charac- teristics of a signal, such as frequency and power, for broadband independent signal sampling. Besides dividing power it also can act as power combiners because they are bi-directional. Power splitters are constructed of two resistors. They are used for leveling and ratio measurement applications to improve the effective output match of microwave sources. The two-resistor con? guration also provides 50? output impedance to minimize measurement uncertainty in source leveling or ratio measurement applications. Characteristics of power dividers and power splitters Power dividers Power splitters ? Divide a signal equally for comparison measurements ? All ports have equivalent 162?3 resistance ? Can be used as power combiners ? SWR 3:1 ? Used in ratio measurements and leveling loop applications ? Only the input port has a 50? resistance, the other two ports have 83.33? impedance ? SWR 1:1 Key speci? cations of Agilent 11636C power dividers and 11667C power splitter 11636C power dividers 11667C power splitters ? Operating frequency: DC to 50 GHz ? ±0.3 dB amplitude tracking ? ± 2o phase tracking ? Low SWR 1.67 ? Operating frequency: DC to 50 GHz ? <0.4dB tracking between output ports ? Excellent output: 1.10 SWR at the auxiliary port

3dB单节功率分配器的仿真设计

一、课题名称 3dB单节功率分配器的仿真设计 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

参数解释： ◆空气腔参数：a：宽度；b，b1，b2：各部分长度。 ◆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

光分路器的损耗

分光网络中光分路器的损耗计算 一、光功率单位介绍 在实际运用中，光功率单位常采用mw或分贝值dBm 在有线电视系统中，利用场强仪测得的射频电平是以dBpV为单位表示的，dB表示一个相对值，如甲的功率为18dBm，乙的功率为10dBm，则可以说甲比乙大8dB，dBm是功率绝对值的单位，不要相互搞混淆了。 二、光分路器的分光比定义及电气参数 光分路器类似于电缆传输网络中的分支器、分配器。在实际的运用中，常常用光分路器把光发射机输出的光信号分成强度不等的几路输出，光强较大的一路传输到较远的设备，光强弱的一路传输到较近的距离，以使各个光节点都能得到近似相等的光功率。光分路器对各支路光功率分配的比例称为分光比，分光比K 定义为光分路器某输出端输出光功率与光分路器输出端总的输出光功率之比。

分光损耗：不同的分光比对光信号产生的损耗就叫做分光损耗，其值为-10lgK。 驸加损耗：光分路器把输入端的光信号按照预定的分光比对各个支路进行分配时，光信号通过光分路器时除分光损耗外，还有光分路器本身对光信号产生的损耗，这种损耗称为光分路器附加损耗。 插入损耗：插入损耗包括分光损耗和附加损耗两部分，即插入损耗(dB)=-10lgk+附加损耗。 同时光分路器还有频率响应、均匀性、隔离度等技术指标要求。 三、光链路损耗的计算 光链路损耗包括三个部份：一是光缆对光信号强度产生的衰减；二是网络中各种接头、接点对光信号的衰减;三是网络中器件对光信号产生的衰减，例如光分路器的分光损耗和附加损耗。 光链路全程损耗可按下式计算：A=aL-10lgk+Ac+Af。式中：A为光链路全程损耗，aL为光纤对所传输光信号的衰减，α为光衰减系数，L为光缆长度。在设计中在光信号波长为1310nm时一般取α=O.4dB／km，当光信号波长为1550nm时，可取α=0.25dB/Km(包括熔接损耗)。Ac为插头损耗，每个接头可按0.5dB 计算。Af伪光分路器附加损耗，设计中可按下表所示值计算。 四、分路器中分光比的计算及应用 附图为我县光网改造一应用实例，计算C1、C2两个光分路器的分光比。由千光接收端输入光功率过低将导致输出的C／N值过低，过强会导致非线性失真过大且CTB、CSO 指标恶化，从而达不到网络所需的指标要求，在此光接收端输入光功率我们取-2dBm作为设计值，计算中保留2位小数。

功分器的设计原理

设计资料项目名称：微带功率分配器设计方法 拟制： 审核： 会签： 批准： 二00六年一月

微带功率分配器设计方法 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．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。 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。 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。

Wilkinson功率分配器的仿真

实验一Wilkinson 功率分配器的仿真 2013级电信2班20131305047 王庭哲 一、实验目的 1. 掌握功分器的原理及基本设计方法 2. 学会使用仿真软件HFSS对功分器进行仿真 3. 掌握功分器的实际制作和测试方法，提高动手能力力 二、实验原理 在微波电路中，为了将功率按一定比例分成两路或多路，通常使用功率分配器。图1即为一个典型的带有负载是一分二微带型功率分配器电路图。 图1 微带功分器电路图 当信号从端口1输入时，功率从端口2和端口3输出，只要设计恰当，输出可按一定比例分配，并保持电压同相，电阻R上无电流，不吸收功率。若端口2或端口3稍有失配，则有功率反射回来，为电阻所吸收。从而保证两输出端有良好的隔离，并改善输出端的匹配。设端口3和端口2的输出功率比为k2，即 同时由于端口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V2与端口3的电压V3相等，即V2=V3。又因为端口2和端口3的输出功率与电压的关系为 将式(2)代入式(1)中，得

式中：Z2和Z3为端口2和端口3的输出阻抗，若选择 可满足式(3)，为了保证端口1匹配，应有 同时，考虑到 则 所以 为了端口2与端口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 在实际情况下，输出端口的阻抗也是Z0，因此，采用四分之一波长阻抗变换器，在端口2和端口3各加一段传输线，特性阻抗分别为 如果是等功率分配器，则P2=P3，k=1，于是有

三、实验步骤 （一）HFSS建模过程 1.新建工程power divider并设立参数 2.绘出底板 参数如图

3.绘出地板 4.在底板上添加微带线

电力系统自动化习题参考答案

选 择题1. 同步发电机并列时脉动电压周期为20s ，则滑差角频率允许值ωsy 为（A ）。 A 、0.1% B 、0.2% C 、0.26% D 、0.52% 2. 同步发电机机端电压与电网电压的差值的波形是（D ）。 A 、三角波 B 、正弦波 C 、方波 D 、正弦脉动波 3. 下图四个脉动电压波形，最适合并列条件的是（A ）。 4. 同步发电机励磁系统由（A ）组成。 A 、励磁调节器、励磁功率单元 B 、同步发电机、励磁调节器 C 、同步发电机、励磁功率单元 D 、同步发电机、励磁调节器、励磁系统 5. 同步发电机并列方式包括两种，即（B ）。 A 、半自动准同期并列和手动准同期并列 B 、准同期并列和自同期并列 C 、全自动准同期并列和手动准同期并列 D 、全自动准同期并列和半自动准同期并列 6. 在电力系统通信中，由主站轮流询问各RTU ，RTU 接到询问后回答的方式属于（D ）。 A 、主动式通信规约 B 、被动式通信规约 C 、循环式通信规约 D 、问答式通信规约 7. 下列同步发电机励磁系统可以实现无刷励磁的是（A ）。 u s t A u s t B u t C u s t D

A、交流励磁系统 B、直流励磁系统 C、静止励磁系统 D、自并励系统 8.某同步发电机的额定有功出力为100MW，系统频率下降0.5Hz时，其有功功率增量为20MW，那么该机组调差系数的标么值R*为（C）。 A、20 B、-20 C、0.05 D、-0.05 9.下列关于AGC和EDC的频率调整功能描述正确的是（D）。 A、AGC属于频率一次调整，EDC属于频率二次调整。 B、AGC属于频率一次调整，EDC属于频率三次调整。 C、AGC属于频率二次调整，EDC属于频率一次调整。 D、AGC属于频率二次调整，EDC属于频率三次调整。 10.在互联电力系统中进行频率和有功功率控制时一般均采用（D）。 A、有差调频法 B、主导发电机法 C、积差调频法 D、分区调频法 11.电力系统的稳定性问题分为两类，即（B）。 A、静态稳定与动态稳定 B、静态稳定与暂态稳定 C、暂态稳定与动态稳定 D、电磁稳定与暂态稳定 12.电力系统状态估计的正确表述是（A）。 A、对SCADA数据库的精加工 B、运行状态估计 C、事故预测 D、负荷预测 13.发电机并列操作最终的执行机构是（A）。 A、断路器 B、分段器 C、隔离开关 D、重合器 14.同步发电机励磁控制系统由（C）组成。

Wilkinson 功率分配器的设计

Wilkinson 功率分配器的设计 一、实验目的 1. 掌握功分器的原理及基本设计方法。 2. 学会使用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、实验仪器 微波无源试验箱一台、矢量网络分析仪一台、电脑一台、ADS 软件 1套 微波软件 三、实验过程及仿真结果 1. 创建项目和原理图，并修改相关参数。使Start=0.6GHz;Stop=1.4GHz;中心频率=1GHz （1）在原理图设计窗口元件面板中选择“TLines-Microstrip ”元件库，选择MSub,并修改它的参数。 （2）选择变量插件VAR ，设置变量W50=8.2、W70=4.6、L1=11、L2=12、L3=4、L4=13、Lx=5。 （3）在“TLines-Microstrip ”选择MLIN 和MTEE,加入MSOBND,并设置数值，连接电路。 2. 原理图优化及仿真 （1）选择S 参数仿真元件面板“Simulation-S_Param ”，选择负载终端Term ，Term1为输入端口，Term2、Term3为输出端口，连入功分器。选择仿真控件SP ，设置参数： Sweep Type 为Linear ； Start=0.6GHz;Stop=1.4GHz;Step-size=0.005GHz.

（2）双击VAR，对L1、L2优化 （3）选择原理图元件面板的“Optim/Stat/Yield/DOE”,选择Optim、Goal,优化4个目标控件，设置相关数值。 （4）仿真，查看原理图仿真数据。

3.版图生成 去掉Term和“接地”及优化控件；选择原理图的“Layout”>“Generate/Update Layout”,默认其设置。弹出“Status of Layout Generation”,将窗口内容与原理图比较，确认后“OK”，完成版图。 四、实物制作与测试 将功分器的版图打印出来，利用刀和尺切割铜箔，切割完后将其黏贴在微波板的相应位置，最后将隔离电阻焊接在功分器的隔离位置处。如图：

第六章 光纤通信器件

第6章 光纤通信器件 6.2 光耦合器 光耦合器 (Coupler) 是能使光信号在特殊结构的耦合区发生耦合，并进行光功率再分配的器件。 目前，光耦合器已形成一个多功能、多用途的产品系列。从功能上，可分为光功率分配器和光波长分配（合/分波）耦合器。 从端口形式上，可分为 X 形 (2×2 )、Y 形(1×2 )、星形( N ×N, N ＞2) 以及树形 (1×N , N ＞2 ）耦合器。 从工作带宽上，可分为单工作窗口的窄带耦合器、单工作窗口的宽带耦合器和双工作窗口的宽带耦合器。 另外，由于传导光模式的不同，又有多模光纤耦合器和单模光纤耦合器之分。 一、耦合机理 1 ．单模光纤耦合器 在单模光纤中，传导模是两个正交的基模(HE 11模) ，耦合器中光场强分布如图所示。 传导模进入熔融锥区，纤心不断变细， V 值逐渐减小，有越来越多的光功率进入光纤包层中，实际光功率是在以包层为心、光纤外介质为包层的复合波导中传输的。 在输出端，随着纤心的逐渐变粗，V 值增大，光功率被两根纤心以特定比例捕获。在熔锥区，两根光纤包层合并在一起，两根光纤纤心足够接近，形成弱耦合，如图所示。 假定光功率由一根光纤注入，初始条件为()101=P , ()002=P 。由此可求得每根光纤中

的功率为 ()()()()??? ??????? ??==??? ??-==z F C F z A z P z F C F z A z P 2222222211sin sin 1 可以看出，经过耦合区后，能量从第1根光纤向第2根光纤发生了转移，转移的能量有多少取决于两根光纤结构的差别、藕合系数和耦合长度 显然，2F 代表着光纤之间藕合的最大功率。 当两根光纤相同时，有βββ==21，则1=F 。 定义耦合臂输出的光功率()z P 2与直通臂输入的光功率()01P 之比为耦合比率。下图就是耦合比率与熔融拉伸长度的关系曲线。 最大耦合比率可以达到 100 ％。而且，对于不同的波长，耦合比率是不同的。即对某一个波长耦合比率可以达到100％，可以从耦合臂得到最大的输出。这时对另一个波长来说，耦合比率可能达到0，将从直通臂输出。 2．多模光纤耦合器 阶跃多模光纤的模式总数N ＝V 2 /2，当传导模（靠近光轴为低阶模，离光轴较远的是高阶模）进入多模光纤耦合器的熔锥区时，纤心变细，V 值变小，纤心中束缚的模式数减小，较高阶模进入包层，形成包层模。 在熔锥区，两光纤包层合并，在输出端纤心又逐渐变粗时，耦合臂的纤心将以一定比例捕获这些高次模式，获得耦合光功率，但低次模不参与耦合。 二、描述光耦合器特性的一些技术参数 表示光纤耦合器性能的主要参数有插入损耗，附加损耗，分光比与隔离度(串音)。 在实际的耦合器中，信号通过它时，总会有一些损耗。两种基本类型的损耗就是插入损耗和附加损耗。 1 ．插入损耗 (Insertion Loss) 插入损耗是指光功率从特定的端口到另一端口路径的损耗。从输入端口k 到输出端口j 的插入损耗可表示为 )(lg 10,,,dB P P L j out k in ki i =