HFSS仿真设计频率为4.7GHz的wilkinson功率分配器(图文)

在HFSS中仿真设计中心频率为4.7GHz的wilkinson

功率分配器(图文)

时间：2015-08-15 来源：天线设计网TAGS：功率分配器功分器无源器

件wilkinson

功分器是无线通信系统中的一种非常重要的微波无源器件，在天线阵馈电系统、功率放大器和无线局域网中都有着广泛的应用。目前应用最多的微波功率分配器多为威尔金森(wilkinson)形式的功分器，其优点在于设计方法较简单、易于实现，输出端口可以实现较高隔离。小编今天带给大家的是以介质板材roger 5880的经典的wilkinson功率分配器的仿真设计。介电常数为2.2哦。

step1：首先当然是确定Z0啦。一般都选取50欧姆呢。那么中间的R=2*Z0=100欧姆。

step2：四分之一波长线要注意不是空气中的波长哦。

step3：当然是优化仿真结果啦。

（a）仿真模型：

（b）在hfss中加入集总参数元件电阻

（c）查看仿真结果

由回波损耗可以看出S12=S13=-3dB，S11在-20dB以下。相对带宽约为27%。

（d）场分布图

（e）模型下载

wilkinson功率分配器

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wilkinson功率分配器(图文)

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

.. .. .. 矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真 实验容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz 天线结构尺寸如表所示： 名称起点尺寸类型材料 Sub -14.05，-16，0 28.1，32，0.794 Box Rogers 5880 （tm）GND -14.05，-16，-0.05 28.1，32，0.05 Box pec Patch -6.225，-8，0.794 12.45 , 16, 0.05 Box pec MSLine -3.1125，-8，0.794 2.49 , -8 , 0.05 Box pec Port -3.1125，-16，-0.05 2.49 ,0, 0.894 Rectangle Air -40，-40，-20 80，80，40 Box Vacumn 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 （1）、菜单栏File>>save as,输入0841，点击保存。 （2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。

（3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。 （4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。 二、建立微带天线模型 (1)、插入模型设计 （2）、重命名

输入0841 (3)点击创建GND,起始点：x:-14.05，y:-16，z:-0.05，dx:28.1,dy:32,dz:0.05 修改名称为GND, 修改材料属性为 pec， (4)介质基片：点击，：x:-14.05，y:-16，z:0。dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794， 修 改名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色，透明度0.4。

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

基于HFSS的天线设计

一、实验目的 ?利用电磁软件An soft HFSS设计一款微带天线。 ?微带天线要求：工作频率为2.5GHz带宽(回波损耗S11<-10dB)大于5% ?在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由Deschamps于1953年提出来的，经过20年左右的 发展，Munson和Howell于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分 组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L、辐射源的宽度W介 质层的厚度h、介质的相对介电常数r和 损耗正切tan、介质层的长度LG和宽度WG 图1所示的微带贴片天线是 图1:微带天线的结构 采用微带天线来馈电的，本次将要设计的 矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L方向上有g/2的 改变，而在宽度W方向上保持不变，如图2 (a)所示，在长度L方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图 2 (b)可以看出，微带线边缘的电场可 以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。

(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

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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用Sonnet Agilent HFSS设计微带天线概要

用Sonnet & Agilent HFSS设计微带天线 摘要：以一同轴线底馈微带贴片为题材，分别用Sonnet 软件及Agilent Hfss 软件进行Simulate，分析其特性。并根据结果对这两个软件作一比较。 天线模型： 天线为微带贴片天线，馈电方式为50Ω同轴线底馈，中心频率3GHz ξ=，尺寸56mm*52mm*3.175mm 基片采用Duroid材料 2.33 r Patch ：30mm*30mm 馈电点距Patch中心7mm处。 参见下图。 一.Sonnet 参数设置如下图：

介质层按照天线指标予以设置： 画出Antenna Layout.

Top view Bottom view 其中箭头所指处为via，并在GND层加上via port. 即实现了对Patch的底馈。 至此，Circuit Edit完成。下一步对其进行模拟。Array模拟结果： S11，即反射系数图：

可见中心频率在3G附近，。 进一步分析电流分布： 在中心频率的附近，取3G，3.1G作表面电流分布图：

可见，在中心频率的电流分布较为对称。符合设计的要求。 远区场方向图： 选取了若干个频率点绘制远区场增益图。从中可以看到，中心频率的增益较边缘为大。 符合设计的要求。

二.Agilent Hfss Agilent Hfss (high frequency structure simulator)是AGILENT公司的一个专门模拟高频无源器件的软件。较现在广泛应用的ANSOFT HFSS功能类似，但操作简单明了。能在平面结构上建模天线不同，Agilent Hfss可以精确地定义天线的立体结构。并可将馈电部分考虑在模拟因素内，按要求设定辐射界面，等等。可能在本文的例子中，由于结构比较简单，并不能充分体现这一点，但也应可见一斑。 本例与HFSS HELP中所附带的例子较为类似，因此我参照HELP文件，在HFSS5.6环境下较为顺利的完成了模拟。 用HFSS模拟天线，主要分Draw Model、Assign Material、Define Boundary、Solve、Post Process 五个步骤： ⒈Draw Model： HFSS采用的是相当流行的AUTOCAD的ENGINE，因此绘制方法与AUTOCAD大同小异，这里不在赘述。我先分Air Box、Substrate Box、Coax Line、Patch几个部分画好模型。其中COAX LINE 包括内导体（圆柱）及外层介质及外导体（环柱）；PATCH为一平面矩形，AIR BOX、SUBSTRATE BOX 为长方体。 同时，由于基板，同轴线之间会有重叠，所以应用3D OBJECTS 菜单中的Subtract命令将 重叠部分减去。

HFSS 天线设计实例

HFSS 天线设计实例 这是一种采用同轴线馈电的圆极化微带天线 切角实现圆极化 设计目标!(具体参数可能不精确，望大家谅解)主要讲解HFSS操作步骤! GPS微带天线:介质板:厚度:2mm,介电常数:2.2,大小:100mm*100mm 工作频率:1.59GHz,圆极化(左旋还是右旋这里不讲了哈),天线辐射在上半平面覆盖! 50欧同轴线馈电, 1、计算参数 首先根据经验公式计算出天线的基本参数，便于下一步建立模型。 贴片单元长度、宽度（正方形贴片长宽相等）、馈电点位置，分离单元长度.下表是经HFSS分析后选择的一组参数：

2、建立模型 首先画出基板50mm*50mm*2mm 的基板 起名为substrate 介电常数设置为如图2.2的，可以调整color颜色和transparent透明度便于观察 按Ctrl+D可以快速的使模型全可见！按住Ctrl+Alt键，拖动鼠标可以使3D模型自由旋转同理，我们画贴片：

1、在基板上画出边长65mm（假设用公式算出的是这么多）的正方形 2、起名为patch,颜色选绿色，透明度设为0。5 画切角是比较麻烦的 1、用画线条工具，画三线段，坐标分别是0.5.0, 5.0.0, 0.0.0 2、移动三角形，选中polyline1,选菜旦里edit\Arrange\move,先确定坐标原点或任一点为基准点，将三角形移动到左上角和贴片边沿齐平。 3、复制三角形，选中polyline1,选菜单里edit\arrange\duplicate\around axis,相对坐标轴复制，角度换成180，然后在右下角就出现了相对称的另一个三角形。 4、从patch上切掉对角上的分离单元polyline1和polyline1_1: 选中patch、polyline1和polyline1_1，选菜单里3D modeler\Boolean\Subtract 把polyline1和polyline1_1从patch上切掉最后剩下 先在介质板底面画一个100mm*100mm的正方形作为导电地板。起名为 ground 下面就是画馈源了：我们采用同轴线馈电，有两种建模方法： 1、在馈电点画一0.5mm的铜柱代表同轴线内导体，起名为feed 2、在介质板底面馈电点处画一1.5mm的圆，起名为port 3、复制port为port1,复制feed为feed1 4、复选port和feed1，执行菜单里3D Modeler\Boolean\Subtract，使port成为一个内径0.5mm外径1.5mm

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：

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

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。

基于HFSS的天线设计教材

图1：微带天线的结构 一、 实验目的 ●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。 ◆微带天线要求：工作频率为2.5GHz ，带宽 (回波损耗S11<-10dB)大于5%。 ●在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、 实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L 、辐射源的 宽度W 、介质层的厚度h 、介质 的相对介电常数r ε和损耗正切 δtan 、介质层的长度LG 和宽度 WG 。图1所示的微带贴片天线是采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L 方向上有2/g λ的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图2（a ）所示，在长度L 方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。

hfss设计天线范例

第二章创建项目 本章中你的目标是： √保存一个新项目。 √把一个新的HFSS设计加到已建的项目 √为项目选择一种求解方式 √设置设计使用的长度单位 时间：完成这章的内容总共大约要5分钟。 一.打开HFSS并保存一个新项目 1.双击桌面上的HFSS9图标，这样就可以启动HFSS。启动后的程序工作环境如图：

图2－1 HFSS工作界面 1．打开File选项(alt+F),单击Save as。2．找到合适的目录，键入项目名hfopt_ismantenna。 图2－2 保存HFSS项目 二.加入一个新的HFSS设计 1．在Project菜单，点击insert HFSS Design选项。( 或直接点击图标。)一个新的工程被加入到hfopt_ismantenna项目中，默认名为HFSSModel n。

图2－3 加入新的HFSS设计 2．为设计重命名。在项目树中选中HFSSModel1,单击鼠标右键，再点击Rename项，将设计重命名为hfopt_ismantenna。 图2－4 更改设计名

三.选择一种求解方式 1．在HFSS菜单上，点击Solution Type选项. 2．选择源激励方式，在Solution Type 对话框中选中Driven Mode项。 图2－5 选择求解类型图2－6 选择源激励方式 四.设置设计使用的长度单位

1.在3D Modeler菜单上，点击Units选项. 2.选择长度单位，在Set Model Units 对话框中选中mm项。 图2－5 选择长度单位图2－6 选择mm作为长度单位 第三章构造模型 本章中你的目标是： √建立物理模型。 √设置变量。 √设置模型材料参数 √设置边界条件和激励源 √设置求解条件 时间：完成这章的内容总共大约要35分钟。

3dB单节功率分配器-带宽0.4GHz

3dB单节功率分配器 端口1有输入而其他端口匹配时，端口2和端口3有等幅度同相的输出，并且都比输入信号之后90deg，则称功分比为1的3dB功率分配器。 具体参数说明：在下面看图中非常重要。 1.通带内各端口的反射系数（也叫回波损耗）由S11、S22、S33决 定，越接近负无穷大越好。 2.通带内输出端口的隔离度有S23和S32决定，越接近负无穷大越 好。 3.VSWR=的S11曲线越接近1越好。 4.S21和S31的曲线图越接近越好。 5.要看K的大小应该看中和所 代表的值。 参数： 3dB单节功率分配器 中心频率为1.8GHz 带宽为0.4GHz

微带线基板的厚度为0.5mm 微带线基板的相对介电常数为4.2 各口宽口传输线的特性阻抗为50欧姆 步骤： 步骤：（用DesignGuide设计） 1.打开工程，命名为djgfq。 2.新建设计，命名为djgfq。 3.在原理图元件面板上选择微带线【TLines-Microstrip】，将 插入原理图中。 4.在原理图元件面板上选择【Passive Circuit DG-Couplers】,将 插入原理图中。 5.设置微带线参数。双击，进行设置。 6.设置威尔金森功率分配器参数。双击。出现

Subst=”MSub1”表示微带线的参数有MSub1决定 F=1.8GHz表示功率分配器的中心频率 DeltaF=0.4G表示频率宽度 Zo=50Ohm表示功率分配器三个端口传输线的特性阻抗 N=0表示功率分配器初始设置为0节，计算后决定N的数值 Rmax=0.1表示输入端口（端口1）电压反射系数最大值 K=1.0表示两个输出端口（端口2和端口3）输出功率的比值 Wgap=1.25mm表示电阻的宽度 Delta=0mm表示用于调谐的分支长度增加量 7.使用ADS软件设置向导，根据上面所给参数确定它的结构和尺寸，由ADS设计向导完成。 8.在画图区选中，并单击【DesignGuide】菜单-【Passive Circuit】-【Microstrip Control Window】，点击OK，弹出对话框。

实验三 射频功率分配 2

实验三 射频功率分配/合成器设计、仿真与测试 一、实验目的 1、了解功率分配器的原理及基本设计方法 2、掌握威尔金森功分器的结构、工作原理及S 参量 3、了解利用ADS 进行电路优化仿真的基本步骤及方法 4、掌握利用ADS 微带线计算工具LinCalc 计算、设计微带线 5、了解利用ADS 在电路板级进行电路仿真的方法与步骤。 二、实验原理 将一路微波功率按一定比例分成n 路输出的功率元件称为功率分配器。按输出功率比例不同, 可分为等功率分配器和不等功率分配器。 1、集总参数功率分配器 电阻式 2、集总L-C 式低通型和高通型功率分配器 3、威尔金森功分器 Z 0 Z 0 Z 0 P 2 P 3 P 1 Z 0/3 P 2 P 3P 1 Z 0/3 Z 0/3 (a )(b ) 1231231P 1C p Z 0 L s L s C p 2P 2 3P 3 1P 1 L p Z 0 C s C s L p 2P 2 3P 3 (a )(b ) 00 00 21 2f Z C Z L p s πωωω===0 00 000 22f Z C Z L s p πωωω== =[]1 1022100210 02 s ????????=??????????

三、实验内容及步骤 I 、△形电阻式功率分配器 II 、 L-C 式低通型功率分配器 III 、威尔金森功分器的设计与仿真 设计指标：频率范围：0.9-1.1GHz ，频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB 频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB ，隔离度：S32<-25dB 微带板材参数：H:基板厚度(0.8 mm)，Er:基板相对介电常数(4.3)，Mur:磁导率(1) Cond:金属电导率(5.88E+7)，Hu:封装高度(1.0e+33 mm)，T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4)，Roungh:表面粗糙度(0 mm) 1、新建一个工程，长度单位选毫米 2、画原理图，在【TLines-Microstrip 】选择微带线控件，完成原理图 2Z 0 2Z P 11P 2 22 Z 0 P 33 λg / 4 薄膜隔离电阻 2R 0 2 P l≈λg / 4 Z 0＝ R 0 2Z ＝R 0P l≈λg / 4 Z 0＝ R 0 2Z ＝R 0Z ＝R 02 P

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

HFSS的天线课程设计(20201005041508).docx

一、实验目的 ●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。 ◆微带天线要求：工作频率为，带宽( 回波损耗 S11<-10dB)大于 5%。 ● 在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由 Deschamps于 1953 年提出来的，经过 20 年左右的发展， Munson和 Howell 于 20 世纪 70 年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1 是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L、辐射源的 宽度 W、介质层的厚度 h、介质 的相对介电常数r和损耗正切 tan、介质层的长度LG和宽度 WG。图 1 所示的微带贴片天线是图 1：微带天线的结构 采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈 电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能， 形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L方向上有 g / 2 矩 的 改变，而在宽度 W方向上保持不变，如图 2（a）所示，在长度 L 方向上可以看做 成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图 2（b）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成 垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小 相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分 量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。