功分器设计报告.doc

Wilkinson功率分配器设计报告 姓名：陶伟 班级：电科09-1班 学号：2220092322 一、 引言 功率分配器是将输人功率分成相等或不相等的几路功率输出的一种多端口微波网络。在微波系统中, 需要将发射功率按一定的比例分配到各发射单元, 如相控阵雷达等, 因此功分器在微波系统中有着广泛的应用。它的性能好坏直接影响到整个系统能量的分配、合成效率。功率分配器有多种形式，其中最常用的是四分之一波长（λp/4）功率分配器，这种功率分配器称为威尔金森（Wilkinson）功率分配器。威尔金森功率分配器由三端口网络构成，其功率分配可以是相等的，也可以是不相等的。在这里，我介绍的是等功率分配的微带线Wilkinson功率分配器。 二、功分器的基本工作原理 图1 图1是微带三端口功率分配器的原理结构，其中Z0是它的输入端口特性阻抗，Z02和Z03是它的分支微带线的特性阻抗，R2和R3是它的终端负载。对于等功分威尔金森功分器来说，图1的原理结构可以等效为如下图2结构，而且有 R2=R3=Z0； Z02=Z03=Z0*1.414； R=2*Z0； 分配率器是将输人功率分成相等或不相等的几路功率输 出的一种多端口微波网络川。在微波系统中, 需要将发射功率按 一定的比例分配到各发射单元, 如相控阵雷达等, 因此功分器在 微波系统中有着广泛的应用。它的性能好坏直接影响到整个系 统能量的分配、合成效率。 宽频带、小型化、低功耗器件一直以来是 图2 关于这一点，我没有详述，大家可以参考由栾秀珍、房少军、金红和邰佑城老师编著的《微波技术》这本书，书中对这阐述的非常详细。 三、功分器的基本指标 (1)频率范围 频率范围是各种射频和微波电路工作的前提，功率分配器的设计结构和尺寸大小与工作频率密切相关，必须首先明确功率分配器的工作频率，才能进行具体的设计工作。尤其是需要指明中心频率及其频带宽度。 (2)输入端口1的回波损耗 用RL1表示的端口1的回波损耗为：（dB） (3)输入输出间的传输损耗 定义为输出端口2的输出功率P2和输入端口1的输入功率P1之比，记为IL：（dB） (4)输出端口间的隔离度 端口3和端口2互为隔离端口，在理想情况下，隔离端口间应没有相互输出的功率，但由于设计及制作精度的限制，使隔离端口间尚有一些功率输出。端口3到端口2的隔离度定义为：（dB） 四、设计指标 3dB Wilkinson功率分配器。 中心频率1.5GHz。 工作频带内输入端口的回波损耗：，这里的是指RL1。 工作频带内的传输损耗：。 两个输出端口间的隔离度S23(dB) ≤ -20dB。 微带线基板的厚度为3mm，基板的相对介电常数为2.65。 各端口特性阻抗采用50Ω。 五、原理图设计 1.原理图绘制 图3、原理图 (1) 新建工程文件，点击Length Unit设置长度单位为毫米（mm）并创建工程。 (2) 在原理图设计窗口中选择微带线器件面板列表，在微带线器件面板中选择MLIN与MTEE插入原理图中，并用导线工具连接起来，构成功率分配器的输入端口。双击MLIN，在弹出的参数设置窗口中设置MLIN的W=W50mm、L=5mm。用同样的办法设置MTEE的W1=W70mm、W2=W70mm和W3=W50mm。 (3) 从微带线器件面板中分别选择4个MLIN、2个MSOBND_MDS和1个MTEE，插入到原理图中，并用导线连接成功率分配器的一路分支线，用同样的器件构成功率分配器的另外一路分支线，由于功率分配器结构的对称性，两路分支线中各段微带线的尺寸参数相同。 (4) 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R，R的参数为R=100Ω。 (5) 分别用3个TLIN和2个MSOBND_MDS以及连接导线构成功率分配器的输出端口2。用同样的器件构成与之对称的另一个输出端口3，由于功分器结构的对称性，两输出端口的各段微带线尺寸参数相同。 (6)至此，功率分配器的所有部分连接完成。 2.微带线参数设置 由于微带线是由金属覆盖在介质材料表面构成，不同的金属材料和介质材料的电气特性会导致同样尺寸的微带线特性阻抗不同，因此需要对微带线的相关参数进行设置。微带线参数的设置过程如下： 在微带线器件面板中找到微带线参数设置控件MSUB，将其插入到电路原理图中。双击微带线参数设置