功分器的设计制作与调试

功分器的设计制作与调试

一、设计制作功分器的原理

功分器，也称为功率分配器，是一种用来分配输入功率到多个输出端

口的无源器件。在无源器件中，当我们需要将输入功率按照一定比例分配

到多个输出端口时，功分器就可以起到很好的作用。

标准的功分器是一个三端口元件，包括一个输入端口和两个输出端口。功分器的输入功率将被均匀地分配到两个输出端口上，且输出端口之间相

互隔离，不会有能量交流。

设计制作功分器的步骤如下：

1.确定功分器的工作频率范围：功分器的设计需要根据具体的应用需

求来确定工作频率范围。功分器的频率范围可以从几百兆赫兹到几十吉赫

兹不等。

2.选择功分器的阻抗：功分器的阻抗需要与输入输出系统的阻抗相匹配，通常选用50欧姆。

3.设计功分器的结构：功分器的结构大致可以分为两种，一是二分支

结构，二是平衡树状结构。

a.二分支结构是指将输入驻波器通过阻抗转换，分为两个并行的输出

通路，使得输入功率均匀地分配到两个输出端口。

b.平衡树状结构则是通过铁氧体等元件来实现功分，具有更高的功分

精度和更宽的工作频率范围。

4.确定工艺流程：根据功分器的结构和应用需求，确定制作工艺，如

集成电路制作技术或者微带线技术等。

5.制作功分器：根据确定的工艺流程，进行制作。制作功分器的材料

通常采用高频电路工艺中的常见材料，如铝、金、铜等。

6.调试功分器：将制作好的功分器与测试仪器连接，通过测试仪器测

量功分器的性能指标，如功分精度、输入输出阻抗等。

调试功分器的步骤如下：

1.通过测试仪器测量功分器的插入损耗：将功分器的输入和输出端口

连接到测试仪器上，通过测试仪器测量功分器的插入损耗，即输入功率与

输出功率之间的损耗。

2.测量功分器的测量精度：通过测试仪器测量功分器的功分精度，即

两个输出端口之间的功分误差。

3.测量功分器的输入输出阻抗：通过测试仪器测量功分器的输入输出

阻抗，保证功分器的阻抗与输入输出系统的阻抗相匹配。

4.优化功分器的性能：根据测试结果，对功分器的结构和参数进行优化，以提高功分器的性能指标。

通过以上步骤，可以完成功分器的设计制作与调试工作。

总结：功分器是一种用来将输入功率按照一定比例分配到多个输出端

口的无源器件，设计和制作功分器需要确定工作频率范围、选择阻抗、设

计结构、确定工艺流程等步骤。调试功分器需要通过测试仪器测量功分器

的插入损耗、功分精度、输入输出阻抗等性能指标，并对功分器进行优化，以达到设计要求。

功分器的设计制作与调试

功分器的设计制作与调试 一、设计制作功分器的原理 功分器，也称为功率分配器，是一种用来分配输入功率到多个输出端 口的无源器件。在无源器件中，当我们需要将输入功率按照一定比例分配 到多个输出端口时，功分器就可以起到很好的作用。 标准的功分器是一个三端口元件，包括一个输入端口和两个输出端口。功分器的输入功率将被均匀地分配到两个输出端口上，且输出端口之间相 互隔离，不会有能量交流。 设计制作功分器的步骤如下： 1.确定功分器的工作频率范围：功分器的设计需要根据具体的应用需 求来确定工作频率范围。功分器的频率范围可以从几百兆赫兹到几十吉赫 兹不等。 2.选择功分器的阻抗：功分器的阻抗需要与输入输出系统的阻抗相匹配，通常选用50欧姆。 3.设计功分器的结构：功分器的结构大致可以分为两种，一是二分支 结构，二是平衡树状结构。 a.二分支结构是指将输入驻波器通过阻抗转换，分为两个并行的输出 通路，使得输入功率均匀地分配到两个输出端口。 b.平衡树状结构则是通过铁氧体等元件来实现功分，具有更高的功分 精度和更宽的工作频率范围。 4.确定工艺流程：根据功分器的结构和应用需求，确定制作工艺，如 集成电路制作技术或者微带线技术等。

5.制作功分器：根据确定的工艺流程，进行制作。制作功分器的材料 通常采用高频电路工艺中的常见材料，如铝、金、铜等。 6.调试功分器：将制作好的功分器与测试仪器连接，通过测试仪器测 量功分器的性能指标，如功分精度、输入输出阻抗等。 调试功分器的步骤如下： 1.通过测试仪器测量功分器的插入损耗：将功分器的输入和输出端口 连接到测试仪器上，通过测试仪器测量功分器的插入损耗，即输入功率与 输出功率之间的损耗。 2.测量功分器的测量精度：通过测试仪器测量功分器的功分精度，即 两个输出端口之间的功分误差。 3.测量功分器的输入输出阻抗：通过测试仪器测量功分器的输入输出 阻抗，保证功分器的阻抗与输入输出系统的阻抗相匹配。 4.优化功分器的性能：根据测试结果，对功分器的结构和参数进行优化，以提高功分器的性能指标。 通过以上步骤，可以完成功分器的设计制作与调试工作。 总结：功分器是一种用来将输入功率按照一定比例分配到多个输出端 口的无源器件，设计和制作功分器需要确定工作频率范围、选择阻抗、设 计结构、确定工艺流程等步骤。调试功分器需要通过测试仪器测量功分器 的插入损耗、功分精度、输入输出阻抗等性能指标，并对功分器进行优化，以达到设计要求。

功分器的设计与仿真

功分器的设计与仿真 功分器（power divider）是一种将输入功率均匀分配到多个输出端 口上的无源微波器件，广泛应用于无线通信系统和射频设备中。功分器的 设计与仿真是功分器研发过程中非常重要的一步，本文将详细介绍功分器 的设计与仿真方法。 首先，功分器的设计需要满足一定的性能指标，如插入损耗、驻波比、功率均衡性等。根据设计需求选择适当的功分器结构，常见的功分器结构 有平面波导功分器和微带功分器。下面以微带功分器为例，介绍功分器的 设计与仿真过程。 Microstrip功分器是一种非常常见的功分器结构，它由一个输入端 口和多个输出端口组成，通过微带线和分支线来实现功率的分配。设计过 程分为以下几个步骤： 1.确定设计频率和阻抗：根据设计要求选择合适的工作频率和阻抗。 常见的阻抗有50Ω和75Ω，具体选择根据实际需求决定。 2.计算微带线参数：根据设计频率和阻抗，计算微带线的宽度和介质 常数。可以使用常见的微带线宽度计算公式或者专业的仿真工具进行计算。 3.确定功分比：根据需要将输入功率按照一定比例分到输出端口上， 可根据功分比公式计算各个输出端口的阻抗和长度。 4.布局设计：根据计算得到的微带线参数和分支线长度，将功分器的 布局设计在PCB板上。

5. 仿真验证：使用仿真软件（如ADS、Sonnet、HFSS等）对功分器 进行仿真验证。在仿真过程中，需要注意保持各个端口的阻抗匹配、避免 驻波比过大等问题。 6.优化调整：根据仿真结果对功分器进行优化调整，如调整微带线的 长度、宽度等。 7.PCB制作和测试：完成优化后的功分器设计后，进行PCB制作，并 通过测试验证其性能指标是否符合设计要求。 以上就是功分器的设计与仿真过程。在实际的设计过程中，需要结合 具体的设计要求和目标来进行设计。同时，合理选择仿真软件和工具也是 非常重要的，能够帮助设计人员更准确地分析和优化功分器的性能。 总结起来，功分器的设计与仿真是功分器研发过程中的关键一环。准 确的设计和合理的仿真能够帮助设计人员更好地理解和优化功分器的性能，最终得到满足需求的功分器产品。通过以上步骤，我们可以完成功分器的 设计与仿真工作。

功分器

前言 研究的背景与意义 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。功分器的产生与发展 在微波电路中，为了将功率按一定的比例分成两路或者多路，需要使用功率分配器。功率分配器反过来使用就是功率合成器，所以通常功率分配/合成器简称为功分器。在近代微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用着功率分配器，而且功率分配器常是成对的使用，先将功率分成若干份，然后分别放大，再合成输出。1960年，Ernest J. Wilkinson发表了名为An N-way Hybird Power Divede的论文中介绍了一种在所有端口均匹配、低损耗、高隔离度、同相的N端口功分器。以后的研究人员便称这种类型的功分器为威尔金森功分器。最初它的原始模型是同轴形式，此后在微带和带状线结构上得到了广泛地应用和发展，工程中大量使用的是微带线形式，大功率情况下也会用到空气带状线或空气同轴线形式。 和其他的微带电路元件一样，功率分配器也有一定的频率特性。当频带边缘频率之比f1/f2=1.44时，输入驻波比（VSWR）<1.22时，输入驻波比（VSWR）下降到1.42，两端口隔离度只有14.7dB。威尔金森功分器的狭窄带宽限制了其在宽带系统中的应用。为了进一步加宽工作带宽，可以用多节的宽频功率分配器，即增加λg/4线段和相应的隔离电阻R的数目。 目前常见的微波功分器是采用微带线或腔体波导等结构的分布参数功分器。腔体波导功分器插损小、平衡度好，但隔离度较差，制作工艺较复杂，微带功分器制作简单，但相对带宽较小。而且以上分布参数功分器仅限于微波波段的窄频带应用，在微波频段以下，小型化、宽带功分器的制作比较困难。 国内研究进展 我国对于微带功分器方面的技术研究报道还比较少，钟哲夫曾在空间合

等分威尔金森功分器的设计

摘要 本文对一个等分威尔金森功分器进行了仿真，分析了功分器的基本原理，介绍了ADS软件基本使用方法，并选择了频率范围：0.9～1.1GHz，频带内输入端 口的回波损耗：C 11>20dB，频带内的插入损耗：C 21 <3.1dB,C 31 <3.1dB，两个输出端 口间的隔离度：C 23 >25dB为设计指标的等分威尔金森功分器。先进行威尔金森功分器原理图的设计，再用ADS软件进行原理图仿真，得出的结论采用理论计算的结果作为功分器参数时，功分器并没有达到所需设计的指标，所以要对功分器的各个参数进行优化。优化后所得到的最佳数据保存以后再进行功分器版图的仿真，各项指标基本达到设计所需的要求。 关键词：仿真，威尔金森功分器，ADS，优化

ABSTRACT In this paper a power dividers quintiles Wilkinson is simulated, and analyzes the basic principle of power dividers, introduces the basic use ADS software method, and choose the frequency range: 0.9～GHz, frequency band 1.1 input ports C11 > 20dB return loss:, frequency band insertion loss: C21 < 3.1 dB, C31 < 3.1 dB, between the two output port C23 > 25dB isolation ratio: for the design index equal power dividers Wilkinson. First conducts the power dividers Wilkinson schematic design, reoccupy ADS software simulation principle diagram, the conclusion of the theoretical calculation result as parameters when power dividers power dividers did not reach the required design to index, so the power dividers various parameters were optimized. After optimization of the best data preserves received after power dividers again, and all the indexes of simulation territory to meet the design requirements of basic required. Key words：Simulation Wilkinson Power dividers ADS optimization

微带不等分功分器设计与仿真

微带不等分功分器设计与仿真 一、摘要 功分器全称功率分配器，英文名Power divider，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。 二、设计目的和意义 三、设计原理 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。 功分器也叫过流分配器,分有源,无源两种,可平均分配一路信号变为几路输出, 一般每分一路都有几dB的衰减,信号频率不同,分配器不同衰减也不同,为了补 偿衰减,在其中加了放大器后做出了无源功分器。 功分器的功能是将一路输入的卫星中频信号均等的分成几路输出，通常有 二功分、四功分、六功分等等。功分器的工作频率是950MHz－2150MHz，卫视 烧友想必对功分器是再熟悉不过了。以上三个器件的用途和性能是完全不同的，但在日常使用中往往容易把名称混淆了，使得人们在使用中容易产生困惑.*接 收系统中的多台卫星接收机，共用一面天线，几面天线共用一台卫星接收机， 以及两台以上卫星接收机和两面以上天线共用，它们之间的连接除了依靠电缆 之外，主要是靠切换器的组合编程来实现的。 功分器是接多个卫星接收机用的.如果一套天线要接多个卫星接收机就要用

微波功率分配器的原理与设计

微波功率分配器的原理与设计微波功率分配器的原理与设计微波功率分配器的原理与设计一、实验目的1．了解功率分配器的原理；2．学习功率分配器的设计方法；3．利用实验模块进行实际测量，以掌握功率分配器的特性。 二、实验原理功率分配器的原理： 功分器是三端口网络结构（3-port network），如图10-1所示。信号输入端（Port-1）的功率为P1，而其他两个输出端（Port-2及Port-3）的功率分别为P2及P3。 由能量守恒定律可知P1=P2 + P3。 若P2=P3并以毫瓦分贝（dBm）来表示三端功率间的关系，则可写成： P2(dBm) = P3(dBm) = Pin(dBm) – 3dB 图10-1 功率分配器方框图(输出比输入衰减了3dB,输出是输入的一半) 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，功分器在大致上可分为等分型（P2=P3）及比例型（P2=k·P3）两种类型。 其设计方法说明如下： (一) 等分型： 根据电路使用元件的不同，可分为电阻式、L-C式及传输线式。 A. 电阻式：

此类电路仅利用电阻设计。 按结构可分成Δ形,Y形，如图10-2(a)(b)所示。 图10-2(a)Δ形电阻式等功分器图（b）Y形电阻式等功分器其中Zo就是电路特性阻抗，在高频电路中，在不同的使用频段，电路中的特性阻抗不相同。 在本实验中，皆以50Ω为例。 此型电路的优点是频宽大、布线面积小、及设计简单，而缺点是功率衰减较大（6dB）。 B. L-C式此类电路可利用电感及电容进行设计。 按结构可分成高通型和低通型，如图10-3(a)(b)所示。 其设计公式分别为： a. 低通型： 其中fo——操作频率Zo——电路特性阻抗Ls——串联电感Cp——并联电容b. 高通型： 其中fo——操作频率Zo——电路特性阻抗Lp——并联电感Cs——串联电容图10-3(a) 低通L-C式等功分器; (b) 高通L-C式等功分器C . 传输线式此种电路按结构可分为威尔金森型和支线型，如图10-4(a)(b)所示。 其设计公式分别为： a. 威尔金森型图10-4（a）威尔金生型等功分器b．支线型图10-4（b）支线型等功分器(二) 比例型此种电路按结构可分为支线型及威尔金森耦合线型，如图10-5(a)(b)所示。

(完整word版)功分器的设计

功分器现在有如下几种系列[11]： 1、400MHz-500MHz 频率段二、三功分器，应用于常规无线电通讯、铁路通 信以及450MHz 无线本地环路系统。 2、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四微带系列功分器，应用于GSM ／ CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。 3、800MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于GSM ／ CDMA/PHS/WLAN 室内覆盖工程。 4、1700MHz-2500MHz 频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于PHS/WLAN 室内覆盖工程。 5、800MHz-1200MHz/1600MHz-2000MHz 频率段小体积设备内使用的微带二、三功分器。 这里介绍几种常见的功分器： 一、威尔金森功分器 我们将两分支线长度由原来的4λ变为43λ，这样使分支线长度变长，但作用效果与4λ线相同。在两分支线之间留出电阻尺寸大小的缝隙，做成如图1-1所示结构。 图1-1 威尔金森功分器 二、变形威尔金森功分器 将威尔金森功分器进行变形，做成如图1-2所示结构。两圆弧长度由原来的4λ变为43λ，且将圆伸展开形成一个近似的半圆。每个支路通过2λ传输线与隔离电阻相连，这样做虽然会减小电路的工作带宽，但使输出耦合问题得到了解决，而且可以用于不对称，功分比高的电路，隔离电阻的放置更加容易，且两支路间的距离足够大，在输出口可直接接芯片。

图1-2 变形威尔金森功分器 三、混合环 混合环又称为环形桥路，它也可作为一种功率分配器使用。早期的混合环 是由矩形波导及其4个E-T 分支构成的，由于体积庞大已被微带或带状线环形桥路所取代。图1-3为制作在介质基片上的微带混合环的几何图形，环的平均周长为 23g λ，环上有四个输出端口，四个端口的中心间距均为4g λ。环路各段归一化特性导纳分别为a, b, c ，四个分支特性导纳均为0Y 。这种形式的 功率分配器具有较宽的带宽，低的驻波比和高的输出功率。理论上来说，它的带宽可以同威尔金森功分器相比。混合环功分器相对威尔金森功分器的优点在于，在实际应用中它在高频率上的性能更好一些。 图1-3 混合环 对比以上三种功分器，首先对比威尔金森功分器及变形威尔金森功分器， 变形威尔金森功分器性能与仿真结果相差较大，其原因可能有以下几点：加入两个21波长微带线，引入了T 型接头，使微带线产生不连续性；为了保证两21波长微带线之间的距离正好可以焊接电阻，两微带线均倾斜，使焊接电阻处微带不均匀，另外电阻焊接的非对称性影响了功分器输出两端的功分比[9]。 威尔金森功分器和混合环的插损性能较好，可以满足一般功率合成的要求。在隔离方面，威尔金森功分器隔离较好，混合环的隔离要稍差。 从上述三种功分器分析可以得出：要获得具有良好性能的微波毫米波功分 器，需保证一定的加工精度，对加隔离电阻的功分器，要特别注意选择尺寸较小的电阻，焊接时要求电阻两端对称，且从电阻反面焊接，也可以考虑使用薄膜电阻来实现。这三种功分器都可以串联用作多路功率分配/合成器。 1.3 本课题研究内容 4g λ4g λ4 g λ43g λ对称平面

功分器的设计原理

功分器的设计原理 功分器（Power Divider），又称功率分配器或功率分配器件，是一 种用于将输入功率按照一定的比例分配到多个输出端口的被动无源器件。 功分器主要应用于射频微波电路中，常用于天线系统、功率放大器、滤波 器等电路中。在设计功分器时，需要考虑如下几个方面的原理。 1.传输线原理：功分器的基本原理是利用传输线的特性实现功率的分配。传输线具有电压和电流的传输功能，可以将信号从一个位置传递到另 一个位置。当传输线的一端与信号源相连接，信号源提供输入功率，传输 线将输入功率传递到输出端口。 2.3dB分配原理：功分器通常遵循3dB分配原理，即输入功率被分成 两个平均的输出功率。这意味着功分器将输入功率平均分成两个输出功率，每个输出功率约为输入功率的一半。这种分配保持了功率的平衡，并使得 两个输出端口的功率可能具有相同的幅度。 3.折线传输线结构：功分器的设计常采用折线传输线结构。折线传输 线是一种具有特殊电气长度的传输线，可实现特定的相位关系和功率分配 比例。基本的折线传输线结构通常由等长的微带线组成，通过调整宽度和 长度来实现平衡的功率分配。 4.电气长度设计：在功分器的设计中，电气长度是一个关键的参数。 电气长度表示折线传输线上信号传输所需要经过的相位变化。当一个传输 线的长度为λ/4（λ为工作频率的波长）时，信号在该传输线上经过90 度相位延迟。因此，功分器中的折线传输线通常被设计成λ/4的长度， 以实现3dB的功率分配。

5.极限匹配原理：在功分器的设计中，极限匹配原理是非常重要的。 极限匹配原理要求功分器的每个端口都与特定的电阻值匹配，以实现最佳 的功率传输和尽量减少功率的反射。通常，功分器采用50欧姆的特性阻抗，因为它是常用的射频电路标准阻抗。 6.基于原理的仿真和优化：在功分器的设计中，基于原理的仿真和优 化是必不可少的。通过使用电磁场仿真软件，可以对功分器的结构进行仿真，以评估其性能和优化设计。仿真可以帮助设计者调整折线传输线的参数，如宽度、长度和相对位置，以实现所需的功率分配比例和频率响应。 功分器的设计原理是一个非常复杂和综合的过程，需要考虑传输线、 分配原理、折线传输线结构、电气长度、极限匹配和仿真优化等多个因素。通过合理的设计和优化，可以实现功分器在射频微波电路中的理想性能， 如平均功率分配、低功率反射和宽频带工作等特性。

威尔金森功分器设计

威尔金森功分器设计 威尔金森（Wilkinson）功分器是一种被广泛应用于微波和射频电路 中的功率分配器。它可以将输入功率均匀地分配到多个输出端口上，同时 保持相对较低的插入损耗和反射损耗。该设计是由威尔金森在1960年首 次提出的，至今仍被广泛使用。 威尔金森功分器的基本原理是利用两个负载和两个耦合器来实现功率 的分配。它的结构简单，由一个中央传输线和两个分支传输线组成。中央 传输线被连接到输入端口，而分支传输线则与两个输出端口相连。两个耦 合器被用来连接中央传输线和分支传输线，以实现功率的分配。 在威尔金森功分器中，输入功率通过中央传输线传输到两个分支传输 线上。在分支传输线的连接点处，耦合器将一部分功率耦合到负载上，同 时将另一部分功率传输到另一个分支传输线上。这样，输入功率就被均匀 地分配到两个输出端口上。 为了保持较低的插入损耗和反射损耗，威尔金森功分器要求分支传输 线具有相同的特性阻抗，并且耦合器能够实现理想的功率分配。在实际设 计中，可以使用微带线、同轴电缆或波导等不同的传输线类型来实现威尔 金森功分器。 威尔金森功分器的设计需要考虑多个参数，包括特性阻抗、分支传输 线的长度和宽度、耦合器的设计等。通过合理选择这些参数，可以实现所 需的功率分配比例和频率响应。 尽管威尔金森功分器在功率分配方面表现出色，但它也存在一些限制。首先，它只能实现功率的均匀分配，不能实现不同比例的功率分配。其次，

威尔金森功分器的设计需要考虑较多的参数，对于频率较高的应用来说，设计和制造的难度会增加。 总之，威尔金森功分器是一种常用的功率分配器，广泛应用于微波和射频电路中。它的设计原理简单，通过合理选择参数可以实现所需的功率分配比例。然而，设计师在使用威尔金森功分器时需要考虑一些限制，以确保其性能和可靠性。

功分器设计报告(1)

功 率 分 配 器 的 设 计 与 仿 真 学院：物理与电子工程学院专业：通信工程

功分器设计实验报告 一、实验目的 通过设计功分器结构，了解功率分配器电路的原理及设计方法，学习使用软件进行微波电路的设计，优化，仿真。掌握功率分配器的制作及调试方法。 二设计要求指标 通带范围0.9-1.1GHZ。双端输出，功分比1:1.。通带内个端口反射系数小于-20dB。俩个输出端口隔离度小于-20dB。传输损耗小于3.1dB. 三：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 定律可知：P1=P2+P3。如 果P2(dBm)=P3(dBm),三端口功率间的关系可写成：P2(dBm)=P3(dBm)=(dBm)-3dB。 当然，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。 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、I/O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）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。必须首先明确功分器的工作频率，才能进行下面的设计。 2）承受功率：在功分器/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。一股地，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传输线。 3〕分配损耗：主路到支路的分配损耗实质上与功分器的主路分 配比，Ad有关。其定义为，式子中：Pin=kPout，例如：两等分功分器的分配损耗是3dB，四等分功分器的分配损耗是6dB。 4）插入损耗：1/0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产生的。考虑输入端的驻波比所带来的损耗，插入损耗，Ai定义为：Ai=A-Ad。A是在其他支路端口接匹配负载，主路到某一支路间的传输损耗，为实测值。A在理想状态下为Ad。在功分器的实际工作中，几乎都是用，A作为研究对象。

威尔金森(wilkinson)功分器设计

此功分器比较简单。如果只是做仿真，ADS较为方便，如果要做实物或产品的话，HFSS比较可靠。本人亲测HFSS仿真结果和实物基本一致，ADS差别不一。多节功分器原理和单节一样，网上有多节等分功分器归一化数据表格，按照表格中的值球的传输线阻抗得到的功分器只需要少许优化即可。 接下来以双节8-11G功分器大致介绍一下设计流程。 如图所示，L0和L3都是Z0阻抗的传输线，一般选择为50Ω，在ADS中可以算出现款和线长，线的长度L0和L3对功分器没太大影响，所以在做的时候可以根据要求增加或减少。 因为是8-11G的，f2/f1<1.5，所以双节的都满足要求，可以用频带宽度比为1.5的功分器，这样的话隔离度更好。查表得到L1L2归一化阻抗分别是1.1998和1.6070归一化电阻为5.3163和1.8643，得到阻抗和电阻值分别是60、80.33和93、265，注意的是电阻顺序是倒过来的 这样分别用微带线计算软件算得两段线的带宽和π/4线长，分别是0.324/6.28和0.653/6.15，这样在HFSS中九可以建立模型仿真，在建模的时候做成参数模型，这样可以调节和优化，电阻直接在合适的地方画一个矩形，右键lumped RLC可以设置。 模型可以做成实际的0.035mm的铜，也可以设置成perfect E，大致都差不多，我做过一个，实测和仿真基本上一致，损耗都在3.2左右，隔离倒是有点差，差了约5db。 有些做成弧形，原理都是一样，个人觉得倒是美观很多。

弧形这个是我对上面功分器改变形状得来的，出来的效果只是差了一点点。对了，基片背面需要铺地，否则仿真时可能有问题，本人也是兴趣自己做着玩的，不是专业的，有错请指正，有需要模型或交流的可以联系我，最后总结一下。 1、建模的时候最好建立参数模型，可调可优化； 2、基板背面最好铺地； 3、在仿真的时候波端口向量应该向接地（向下）； 4、归一化电阻值顺序和归一化阻抗是相反的； 5、输入端的驻波比要好好仿真，容易变差；

功分器的设计与仿真

功分器的设计与仿真 功分器是一种被广泛应用于射频和微波通信系统中的无源分配器件。 它能够将输入功率平均分配到多个输出端口上，同时保持较高的功率分配 均匀度和良好的阻抗匹配特性。功分器的设计与仿真是确保其性能和可靠 性的关键步骤。下面将介绍功分器的设计过程以及在仿真中所需要考虑的 内容。 1.功分器设计的基本原理 功分器的基本原理是将输入功率平均分配到多个输出端口上。常见的 功分器结构包括两分、三分和四分结构。其中，两分结构包含一个输入端 口和两个输出端口；三分结构包含一个输入端口和三个输出端口；四分结 构包含一个输入端口和四个输出端口。功分器的设计要满足以下几个基本 要求： -分配均匀度：要求各输出端口上的功率分配尽可能均衡。 -阻抗匹配：要求输入端口和各输出端口的阻抗匹配，以减小功分器 对系统整体的影响。 -衰减损耗：要求功分器的损耗尽可能小，以确保输入功率能够尽量 传递给输出端口。 2.功分器设计的流程 -确定工作频率：确定功分器所工作的频率范围。 -选择功分器结构：根据应用需求和系统限制选择合适的功分器结构，比如决定是采用两分、三分还是四分结构。

-确定端口阻抗：根据系统要求和端口特性，确定功分器的输入端口 和输出端口的特性阻抗。 -计算功分器的设计参数：通过理论计算和仿真工具，计算出功分器 的长度和宽度等关键参数。 -优化和调整参数：根据仿真结果，优化和调整功分器的设计参数， 以满足系统要求。 -确定材料和工艺：根据功分器的设计参数和要求，选择合适的材料 和工艺。 -制备并测试样品：根据设计要求制备功分器样品，并进行实验测试，优化设计。 3.功分器的仿真内容 功分器的仿真是设计过程中十分重要的一步，可以通过仿真工具来验 证设计效果和参数。在功分器的仿真中，需要考虑以下内容：-功分器的S参数：通过仿真计算和分析功分器的S参数，包括S11、S21等参数，以评估功分器的性能和阻抗匹配特性。 -功分器的功率分配均匀度：通过仿真计算和分析各输出端口上的功 率分配均匀度，以评估功分器的性能。 -功分器的信号损耗：通过仿真计算和分析功分器的损耗，以评估功 分器对系统整体的损耗情况。 -参数优化：通过仿真结果，优化和调整功分器的设计参数，以达到 设计要求。

等分威尔金森功分器的设计

等分威尔金森功分器的设计 威尔金森功分器（Wilkinson power divider）是一种常用的无源微波分路器，可以将输入信号等分为三个输出信号。它广泛应用于无线通信系统、天线阵列、雷达系统等领域。在设计威尔金森功分器时，需要考虑频率响应、插入损耗、功分精度等因素。 ``` ________[3dB]_________ 输入--- 威尔金森功分 输出1-- 输出2-- ________[3dB]________ ``` 为了实现等分，威尔金森功分器需要满足以下条件： 1.输入和输出之间的相位差为0度，即输入和输出之间的信号相位一致。 2.输入和输出之间的功率比为1：2，即输出1和输出2之间功率比为1：1 3.输入和输出之间的波阻抗匹配，即输入和输出之间的阻抗一致。 威尔金森功分器的设计可以分为两个主要步骤：计算和布局。

1.计算：根据所需的频率范围，计算威尔金森功分器的参数。首先， 选择合适的传输线类型（如微带线、同轴线等）和介质材料，确定传输线 的特性阻抗。然后，根据所需的频率范围和功分精度，计算传输线的长度 和宽度。最后，根据所选的耦合器类型，计算其特性阻抗和尺寸。 2.布局：根据计算得到的参数，进行电路布局。首先，绘制输入和输 出传输线的布局，保证它们的长度和宽度符合计算结果。然后，将耦合器 和传输线连接起来，确保它们的相互作用符合设计要求。最后，进行电路 的布线和布局优化，减少传输线之间的串扰和损耗。 在威尔金森功分器的设计中，还需要考虑一些其他因素，如插入损耗、功分精度和频率响应等。为了减小插入损耗，可以选择低损耗的传输线材 料和合适的耦合器类型。为了提高功分精度，可以采用精确的计算方法和 优化的布局。为了获得平坦的频率响应，可以采用宽带的传输线和耦合器。 总之，威尔金森功分器的设计是一个综合考虑多个因素的过程，需要 进行计算、布局和优化。通过合理选择参数和优化布局，可以实现性能良 好的威尔金森功分器，满足不同应用的需求。

波导功分器

波导功分器 波导功分器是一种用于无线通信系统中的无源器件，它可以将输入的电磁波功率平均分配到多个输出端口上。波导功分器常用于天线系统、雷达系统、卫星通信系统等领域，起到了重要的功分作用。 波导功分器的工作原理是基于波导结构中的电磁波传输特性。波导是一种由金属壳体包裹的空心管道，能够将电磁波限制在管道内传播。波导功分器通常由多个分支波导和一个主波导组成。输入电磁波信号通过主波导传输到分支波导上，然后再平均分配到各个输出端口上。 波导功分器的设计需要考虑多个因素，如频率范围、功分比、插入损耗、驻波比等参数。频率范围是指波导功分器能够工作的频率范围，通常由所选材料和波导尺寸决定。功分比是指输入功率在各个输出端口上的分配比例，常见的功分比有平均功分和非平均功分两种。插入损耗是指功分器在信号传输过程中引入的能量损耗，应尽量降低以确保信号质量。驻波比是指波导功分器在工作频率下的驻波情况，应尽量保持在较低水平，以减少信号反射和损耗。 波导功分器的制造过程需要采用精密的加工工艺和材料选择。一般来说，波导功分器的制造分为金属加工和组装两个阶段。金属加工主要包括波导管的切割、焊接和打磨等工艺，以及金属壳体的制作。组装阶段则是将各个部件进行组装，并进行测试和调整，确保波导

功分器的性能符合设计要求。 波导功分器在无线通信系统中具有广泛的应用。在天线系统中，波导功分器可以将输入的射频信号平均分配到多个天线上，提高无线信号的覆盖范围。在雷达系统中，波导功分器可以将雷达发射的脉冲信号分配到多个接收通道上，实现多目标的同时检测。在卫星通信系统中，波导功分器可以将卫星发射的信号分配到不同的地面站，提高通信系统的容量和可靠性。 总结起来，波导功分器是一种重要的无源器件，可以将输入的电磁波功率平均分配到多个输出端口上。它在无线通信系统中具有广泛的应用，起到了功分的作用。波导功分器的设计和制造需要考虑多个参数和工艺，以确保其性能符合要求。通过合理的选择和使用，波导功分器能够有效地提高无线通信系统的性能和可靠性。

不等分威尔金森功分器设计

不等分威尔金森功分器设计 不等分威尔金森功分器是一种常见的无源射频（RF）器件，广泛应用于无线通信系统中。它能够将一个信号分配到多个输出端口上，并且在不同端口上能够按照预先设定的比例对信号进行分配。在通信系统中的分配系统中有非常重要的应用，能够保证信号在各个分支上的功率匹配，实现信号的有效分配和整合。本文将深入探讨不等分威尔金森功分器的设计原理、工作原理、应用范围以及相关的技术特点和发展趋势。 一、不等分威尔金森功分器的设计原理 不等分威尔金森功分器的设计基于经典的威尔金森功分器，它是一种结构简单、性能可靠的功分器。在一个不等分的威尔金森功分器中，每个输出端口相对于输入端口的功率分配比例可以不相同，同时保持每个输出端口的相位均匀。这样能够满足不同应用场景下对功率匹配和相位匹配的需求。 不等分威尔金森功分器的设计原理主要基于传输线理论和耦合器的设计原理。通过在传输线和耦合器中合理设计参数和结构，能够实现对输入信号的不同分配，保证在每个输出端口上的功率分布符合设计要求。 二、不等分威尔金森功分器的工作原理 不等分威尔金森功分器的工作原理可以简单分为两个方面：功率分配和相位匹配。 1. 功率分配：通过在耦合器中设计不同的传输线长度和阻抗匹配，可以实现对输入信号的不等分配。这需要在设计中根据具体的功率分配比例来确定传输线长度和耦合器的参数，从而实现对输入信号的分配。 2. 相位匹配：为了确保在各个输出端口上的信号相位一致，不等分威尔金森功分器需要通过合理的传输线长度和相位匹配设计来实现。这能够保证在各个输出端口上的信号相位差尽可能地小，从而满足信号的相位匹配需求。 三、不等分威尔金森功分器的应用范围 不等分威尔金森功分器在无线通信系统中有着广泛的应用，尤其是在基站天线系统、分布式天线系统、射频信号分配系统等领域中。它能够满足不同场景下对信号功率和相位的要求，保证系统的性能和稳定性。 在基站天线系统中，不等分威尔金森功分器可以用于将射频信号分配到不同的天线单元上，实现多天线系统的功率和相位匹配。在分布式天线系统中，它能够帮助实现各个天线单元之间的信号分配和整合。在射频信号分配系统中，不等分威尔金森功分器能够用于将中心处理器的信号分配到不同的射频模块上，满足系统对功率和相位匹配的需求。

威尔金森功分器设计与仿真

威尔金森功分器设计与仿真 威尔金森功分器（Wilkinson Power Divider）是一种常用的微波功分器，广泛应用于无线通信和雷达系统中。它能将输入信号均匀地分配到两个输出端口，并且具有较宽的工作频率范围和较低的插入损耗。本文将介绍威尔金森功分器的设计原理和仿真方法。 1.威尔金森功分器的设计原理 ``` ┌─Z1─┐ RF in ─┤ ├─ Z2 ─ RF out1 ├─Z0─┤ └─Z3─┘ RF out2 ``` 其中，RF in为输入端口，RF out1和RF out2为输出端口，Z0为特征阻抗，Z1和Z2为等效阻抗，Z3为耦合阻抗。 在设计过程中，首先需要确定特征阻抗Z0的数值，一般为50欧姆。然后，根据所需的功分比例，计算等效阻抗Z1和Z2的数值。最后，选择合适的耦合阻抗Z3，使得整个电路达到最佳的工作性能。 2.威尔金森功分器的仿真方法

首先，打开ADS软件并创建一个新的工程。然后，在工程中添加一个 新的设计，选择“Schematic”类型。 在Schematic设计界面中，依次添加所需的元件，包括传输线、阻抗 匹配器和耦合器。其中，传输线用于连接输入端口和输出端口，阻抗匹配 器用于实现输入和输出的阻抗匹配，耦合器用于实现信号的均匀分配。 接下来，设置传输线的特性阻抗和长度，以及阻抗匹配器和耦合器的 阻抗数值。通过调整这些参数，可以实现所需的功分比例和工作频率范围。 完成电路设计后，可以进行仿真和优化。选择“Simulation”菜单， 设置仿真参数，如频率范围和步长。然后，运行仿真并得到结果。 根据仿真结果，可以评估电路的性能，并进行优化。如果需要改变功 分比例或工作频率范围，可以调整各个元件的数值，并重新运行仿真。 最后，完成电路设计和优化后，可以进行PCB布局和封装设计。根据 实际需求，选择合适的材料和尺寸，并进行布局和封装设计。 总结： 本文介绍了威尔金森功分器的设计原理和仿真方法。通过合理选择和 调整各个元件的数值，可以实现所需的功分比例和工作频率范围。通过电 磁仿真软件的支持，可以快速设计和优化威尔金森功分器，并实现高性能 的分配功能。

实验七 等分威尔金森功分器的设计

实验七、等分威尔金森功分器的设计 一、设计目标 任务一：等分威尔金森功分器的设计的ADS仿真。等分威尔金森功分器的设计的设计指标： （1）、频带范围：0.9-1.1GHz； （2）、频带内输入端口的回波损耗：C11>20dB； （3）、频带内的插入损耗：C12﹤3.3dB,C13﹤3.3dB； （4）、两个输入端口间的隔离度：C23>25dB。二、设计步骤 任务一： 1.新建工程原理图： 新建工程名为equal_divider，并设置如下： 新建原理图名为equal_divider_norminal，并画出如下图的电路图： 输入端口电路： 阻抗变换电路：

输出端口电路： 完成后如图：

2.参数设置： MSub控件参数： H=0.8mm：表示微带线介质基片厚度为0.8mm； Er=4.3:表示微带线介质基片的相对介电常数为4.3； Mur=1:表示微带线介质基片的相对磁导率为1； Cond=5.88E+7:表示微带金属片的电导率为5.88E+7； Hu=1.0e+033mm:表示微带电路的封装高度为1.0e+033mm; T=0.03mm:表示微带金属片的厚度为0.03mm； TanD=1e-4：表示微带线的损耗角正切为1e-4； Rough=0mm:表示微带线的表面粗糙度为0mm。 用微带线计算工具计算功分器各段微带线理论尺寸： Tools】→【LineCalc】→【Start LineCalc】，弹出如下图所示所示的“LineCalc”窗口。在“Substrate Parameters”栏中填入上图所示的MSub控件的基本参数。在“Component Parameters”栏的“Freq”项中输入功分器的中心频率为1GHz。在“Electrical”栏的传输线特性阻抗“Z0”项中输入50Ω，如下图所示：

功分器设计

功分器设计

摘要 摘要 功率分配器简称功分器，在被用于功率分配时，一路输入信号被分成两路或多路较小的功率信号。功率合成器与功率分配器属于互易结构，利用功率分配器与功率合成器可以进行功率合成。功分器在相控阵雷达，大功率器件等微波射频电路中有着广泛的应用。 现在射频和微波系统的设计越来越复杂，对电路的指标要求也越来越高，电路的功能也越来越多，电路的尺寸越来越小，而设计周期越来越短，传统的设计方案已经不能满足微波电路设计的需求，使用微波软件工具进行微波系统的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。 小型低功耗器件是射频电路设计的研究热点，而微带技术具有小型化低功耗的优点，为此我学习了功分器的基本原理，结合当下的实际情况，设计了一个Wilkinson 功分器，并使用基于矩量法的ADS 软件设计、仿真和优化计算相关数据参数，进行参数的优化，并制作了一个性能良好的Wilkinson功分器。 关键词：功分器，ADS，优化参数 II

目录 I I I

目录 IV

目录 目录 第1章引言 (1) 1.1 功分器的发展概况 (1) 第2章研究理论基础 (2) 2.1 功分器的理论基础 (2) 2.2 功分器技术基础 (4) 2.2.1 什么是功分器 (4) 2.2.2 功分器的重要性 (4) 2.2.3 Wilkinson功分器的优点 (4) 2.3 wilkinson基本工作原理： (5) 2.4 Wilkinson功率功分器的基本指标 (7) 2.4.1.输入端口的回波损耗 (7) 2.4.2插入损耗 (7) 2.4.3输入端口间的隔离度 (7) 2.4.4功分比 (7) 2.4.5相位平衡度 (8) 第3章ADS的介绍 (9) 3.1 ADS趋势 (9) 3.2线性分析 (10) 3.3电磁反正分析 (11) 3.4仿真向导 (11) 第4章功分器的原理图设计仿真与优化 (13) 4.1 等分威尔金森功分器的设计指标 (13) 4.2 建立工程与设计原理图 (13) 4.2.1 建立工程 (13) 4.2.2 设计原理图： (14) 4.2.3 基板参数设置 (17) 4.2.4 基板参数输入 (19) 4.2.5 插入V AR (20) 4.2.6 V AR参数设置 (20) V