第4讲-功率分配器合成器.ppt

如果要设计输出端口为奇数的功率分配器,也可利用这种2n功率分配器方案进行设计。在级联的上一级做不等分,将少部分功率直接输出,多部分功率再做等分。合理调整分配比,总可以实现任意奇数个分配口输出。 * 图 5-14 三等分功率分配器 * 三等分功率分配器可以采用图5-14所示结构。图中给出了所有参数值,输入信号为中心点,可以用微带地板穿孔的方法实现,输入端与三个输出端的平面垂直。只要设计加工得当,各项指标都可以做的很好。 5.3.2 其他分布参数功率分配器 其他分布参数功率分配器的基本结构包括带状线、 波导、 同轴结构。空气带状线是大功率微波频率低端常用结构,原理与微带线威尔金森功率分配器相同, 只是每段传输线的特性阻抗的实现要用到带状线计算公式。(承受大功率就是要加大各个结构尺寸。) 微波高端常用到波导T形接头或魔T结构。同轴结构加工困难,尽可能少用。 * 同轴功分器* * 吴锋涛. 同轴高功率超宽带功分器研究. 强激光与粒子束. 2006,18(7) 采用阵列天线的技术来提高探测距离是较为理想的选择,阵列天线的关键技术功分器的研制就显得尤为重要。普通低功率功分器的制作比较简单,设计方法比较成熟,但是超宽带高功率功分器因为要防止高压击穿,所以研制就比较困难。 同轴功分器结构示意图 * 为了简化结构,便于加工,该文首次采用先阻抗变换,再功分的形式。由于功分器直接和天线相连,输出端的相互耦合对于发射影响不是很大,为了简化设计,这里没有采用隔离电阻来提高输出端的隔离度,实践证明这种方案是可行的。 阻抗变换的设计 要设计的一分为二功分器的阻抗变换比为R=2,ωq=1.2,最大电压驻波比为1.2,由切比雪夫响应公式求得n=3。采用比较系数法可以求得变换段的电阻分别为29.7,35.3和42.1Ω。根据同轴线的阻抗公式可以求得内外半径之比,因此,选择合适的同轴外径,就可以确定相应的内径。 要设计的一分为四功分器的阻抗变换比为R=4,ωq=1.2,最大电压驻波比为1.5, 求得n=4。采用比较系数法可以求得变换段的电阻分别为14.9,20.9,29.9和42.1Ω。 * 仿真结果 四分功分器时域仿真波形(a)和仿真S参数(b) 可以看出反射很小,同时传输到输出端口的脉冲波形幅值接近四分器的理论值,即为入射脉冲幅值的一半。 * 输入端口为1,输出端口分别为2,3,4和5。图中未示出S31,S41和S51的值,是因为该功分器的四壁是对称的,输出波形相同,S参数的值也一样,在工作频带范围内,传输参数的值接近理论值-6 dB。 测量结果 根据以上的设计和分析,研制出两个一分为四的功分器和一个一分为二的功分器,组合起来就是一个一分为八的功分器。驻波测试时,把二分功分器的一个输出端口接匹配负载,另外一个输出端口接四分功分器,该四分功分器的输出端口接匹配负载,测得的驻波值。 八分功分器驻波测量值(a)和传输参数测量值(b) * 阻抗变换的效果很好,驻波比在0.18~0.85 GHz之间均小于1.5,在该频段内驻波比平均值小于1.2。 为了便于看清楚,图中只给出四个端口的值,各端口之间具有较好的幅度一致。 耐压能力测试 为了测试功分器的耐高压能力,选择测试四分功分器,功分器内填充变压器油,以提高其耐击穿性能。在输出端口接匹配负载,把功分器连接在数百MW级源上。 * 从源的测试端通过衰减器后用示波器测得的波形如图所示,可以看出功分器的反射很小(淹没在源的拖尾中),说明功分器中没有被击穿的地方,该功分器能耐高压,阻抗变换匹配的效果也很好。二分功分器的外导体半径比四分功分器外导体半径大,耐压值也高,所以也更能耐高压。 第5章 功率分配器/合成器 第5章 功率分配器/合成器 5.1 功率分配器的基本原理 5.2 集总参数功率分配器 5.3 分布参数功率分配器 * * 5.1 功率分配器的基本原理 5.1.1 功率分配器的技术指标——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传输线。 5.1.1 功率分配器的技术指标——频率范围、分配损耗 频率范围：这是各种射频/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。 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是6dB。定义 * * 5.1.1 功率分配器的技术