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第三讲：功分器和定向耦合器设计

学习内容功分器和耦合器的工作原理功分器和耦合器的基本指标功分器和耦合器电路原理图的仿真设计优化功分器和耦合器版图的仿真设计

功分器的基本原理工作原理功分器属于无源微波器件，应用于功率的分配与合成。功分器通常采用三端口网络，常用3dB等分形式。将输入信号等分或不等分地分配到各个输出端口，并在输出端口保持相同的输出相位。常用的功分器：T型结功分器、威尔金森功分器PinPout1Pout2

功分器的基本原理Ka波段毫米波功率合成应用finfoutAmplifier1PowerDividerAmplifier2PowerCombiner利用威尔金森功分器实现2路放大器的功率合成

功分器的基本原理威尔金森功分器电路结构端口1无反射；端口2和端口3输出电压相等且同相。端口2和端口3输出功率比值为任意指定值，通常为功率等分。为增加端口2与端口3的隔离度，在它们之间加入隔离电阻R。输入端口特性阻抗123分支微带线分支微带线特性阻抗隔离电阻R

功分器的基本原理威尔金森功分器微带电路基本结构

功分器的基本原理功分器的基本指标输入端口回波损耗：输入端口1的反射功率Pr与输入功率Pi之比插入损耗：输出端口的插入损耗根据输出端口的输出功率与输入端口1的输入功率Pi来计算

功分器的基本原理功分器的基本指标输出端口间的隔离度：根据输出端口2的输出功率P2与输出端口3的输出功率P3之比计算功分比：输出端口3的输出功率P3与输出端口2的输出功率P2之比相位平衡度在功率合成应用中，输出端口相位平衡度直接影响功率合成效率，即要求各个输出端口信号相位一致。

功分器的设计、仿真、优化等功分威尔金森功分器的设计指标频带范围：频带内输入端口回波损耗：S11-20dB频带内插入损耗：S21-3.1dBS31-3.1dB输出端口间隔离度：S23-25dB

功分器的设计、仿真、优化建立功分器工程文件

功分器的设计、仿真、优化设计原理图MSUB,微带基片MLIN,微带传输线Mcurve,弧形微带线MTEE,微带T型结TFR,薄膜电阻输入端口连接图

功分器的设计、仿真、优化设计原理图

功分器的设计、仿真、优化设计原理图阻抗变化部分连接图1/4波长!薄膜电阻

功分器的设计、仿真、优化设计原理图薄膜电阻

功分器的设计、仿真、优化设计原理图输出电路上支线部分输出电路下支线部分

功分器的设计、仿真、优化阻抗匹配变换设计原理图输出上支路完整的威尔金森功分器电路输出下支路输入端口

功分器的设计、仿真、优化微带基板参数设置01添加标题H=0.8mm微带基片厚度02添加标题Er=4.3基片相对介电常数03添加标题Mur=1相对磁导率为104添加标题Cond=5.88E+7微带金属片导电率05添加标题Hu=1e+33mm微带电路封装高度06添加标题T=0.03mm微带金属厚度07添加标题TanD=1e-4损耗角正切08添加标题Rough=0mm微带线表面不平整度

功分器的设计、仿真、优化微带线参数设置利用【Tools】-【LineCalc】-【StartLineCalc】计算50欧姆微带线线宽计算70.7欧姆微带线线宽，及四分之一波长传输线的长度

功分器的设计、仿真、优化基片参数设置工作频率设置阻抗，电长度设置对应微带线宽度线长结果

功分器的设计、仿真、优化微带线参数设置设置微带线结构参数变量

功分器的设计、仿真、优化微带电路参数设置—输入端口与四分之一波长电路处的设置

功分器的设计、仿真、优化微带电路参数设置—输出端口电路处的设置

功分器的设计、仿真、优化设置完成的功分器电路图

功分器的设计、仿真、优化开始仿真全频段内隔离度未达指标，并且平坦度较差，需优化

功分器的设计、仿真、优化电路优化对阻抗匹配电路的优化---优化变量w2，lh

功分器的设计、仿真、优路优化优化仿真器和优化目标的设置—由于电路对称性，S(3,1)和S(3,3)不需优化输出端口回波输入端口回波插入损耗05输出端口隔离度

功分器的设计、仿真、优化加入优化元件后的电路拓扑

功分器的设计、仿真、优化优化后的仿真结果满足设计指标！

功分器的设计、仿真、优化版图的生成与仿真显示生成版图有效元件数目等信息输入端口1输出端口2输出端口3

功分器的设计、仿真、优化版图的生成与仿真输入端口1输出端口2输出端口3

功分器的设计、仿真、优化版图的S参数仿真

功分器的设计、仿真、优化版图的S参数仿真结果

功分器的设计、仿真、优化小结功分器的基本工作原理及主要指标威尔金森功分器的仿真设计