实验四微波功分器设计与仿真.ppt

实验四、微带功分器设计与仿真 * 一、实验目的 1、理解微带功分器的工作原理及其特点； 2、掌握微波网络的S参数； 3、掌握微带功分器的设计和仿真。 二、实验原理 功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。在电路中常用到微带功分器，结构示意图如图所示。 功分器各端口特性要求如下： ⑴端口1无反射，即完全匹配。 ⑵端口2和端口3输出电压相等且同相。 ⑶端口2、端口3输出功率比值为任意指定值1/k2 T1 T2 T3 Z0 Z02 Z03 U2 U3 R2 R3 Zin2 Zin3 T1 T2 T3 λ/4 ， 相关计算公式如下： R为2、3端口的隔离电阻 相关功能指标： ⑴输入端口的回波损耗，R值越大回波损耗越大，说明端口反射越小。 ⑵插入损耗L，L值越大插入损耗越大，信号能量损失越多。 ⑶输出端口间的隔离度D，D值越大隔离效果越好，两端口互相干扰越小。 ⑷功分比k，一般都是k=1,即等分功分器或称3dB功率分配器。 三、实验内容 设计等分威尔金森功分器，要求： 频带范围：0.9~1.1GHz 频带内输入端口回波损耗：R1120dB 频带内的插入损耗：L123.1dB ,L133.1dB 两个输出口间的隔离度：D2325dB 四、实验仿真步骤 1、新建工程“Equal_divider”，单位选择mm,将电路图命名为同样的名字。 2、在原理图窗口中选择元件列表”TLines-Microstrip”库，从中可以选择实验需要的各种类型的微带传输线。 一般微带线 弧形微带线 微带T型结 微带基片 薄膜电阻 3、设计输入电路，λ/4双枝节和输出的两个对称支路，如图电路连接。 同样可以设计λ/4长的两个变换电路，加入薄膜电阻增加两路支线的隔离度。 设计输出端口电路，两输出端口的电路为对称结构，如图。 将整个电路连接起来，得到微带威尔金森功分器原理图整体构建。 4、基板参数设置：将“MUSB”拖入面板中，双击“MUSB”控件设置所使用的微带线相关参数（这里没有给定W的大小，需下一步计算）。 5、执行【Tool】→【LineCalc】→【Start LineCalc】，当k=1情况下所需的输入与输出部分的微带线设为Z0=50Ω可以计算对应的W=1.521330mm(其中要设中心频率为f=1GHz)，如图。 同样将λ/4的两个支路当k=1时有Z0=70.70Ω(这时须将“E_Eff=90deg,表示λ/4 长度的传输线，可以计算W=0.788886mm。 6、计算出功率分配器各段的理论尺寸后，为便于参数化需要，可以在原理图中插入”VAR”控件，双击”VAR”控件，分别将w1、w2、lh设置为变量，根据上面计算的结果，分别设置为w1=1.52、w2=0.79、lh=16。 7、完成“VAR”设置后，依次双击原理图中的各段微带线，并将设置微带线宽度W和长度L，必须都有单位mm。 *