第18卷 第7期 强激光与粒子束Vol.18,No.7 2006年7月H IGH POWER L ASER AND PAR TICL E B EAMS J ul.,2006 文章编号: 100124322(2006)0721126203 同轴高功率超宽带功分器研究 3 吴锋涛, 张光甫, 梁步阁, 袁乃昌 (国防科学技术大学电子科学与工程学院微波中心,长沙410073) 摘 要: 运用同轴结构,研制出高功率超宽带功分器,采取先阻抗变换,再功分的形式,以简化机械加工 难度。运用高频仿真软件进行仿真分析,研制出一分为二和一分为四的功分器,再组合成为一分为八的功分 器,高压实验表明该功分器能耐高压,驻波测试表明阻抗匹配较好,从测量的传输参数可以看出输出各端口幅 度一致性较好。证明了该高功率超宽带功分器可以用作实际的高功率天线阵列。 关键词: 高功率; 超宽带; 功分器; 阻抗匹配 中图分类号: TN788 文献标识码: A 在超宽带短脉冲电磁场的应用中,如要提高雷达的距离分辨能力,须用短的时域脉冲,分辨率提高了,与之相矛盾的是能量减小,探测距离减小。为提高脉冲体制雷达的探测距离可以加大源的脉冲功率,在现有的工程技术条件下,源的功率的提高有一定的限度,而且在高功率条件下会出现许多技术难题。所以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[124],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,至今尚未见到有公开的文献报道,已经有的只能算是分压器,并没有阻抗变换部分,直接分支,这样的后果是反射很大。 1 功分器设计 1.1 功分器结构 Fig.1 Structure of power divider 图1 同轴功分器结构示意图 低功率功分器大多采用微带或带线结构,这样做 的好处是结构简单,易于制作,易于和电路相连,其缺 点是耐压低,只适合于低功率电路。在高功率条件下, 微带或带线结构就显得无能为力。本文采用同轴结 构,如图1所示,其优点是:同轴结构中密封变压器油 后耐高压击穿能力大大提高;易于控制阻抗(TEM 传 输线,特性阻抗具有解析公式);同轴线的特性阻抗随 机械加工公差的变化小,对同轴线内外径的尺寸要求 不是很严格,只需表面光滑,防止高压击穿即可;可以 采用现成的管料,机械加工容易;可以直接与高功率天 线相连。 1.2 阻抗变换的设计 普通低功率功分器的设计一般是先功分,再阻抗变换,在阻抗变换时引入隔离电阻,以提高输出端口之间的隔离度。对于高功率同轴形式的功分器,这样做就很复杂,为了简化结构,便于加工,本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。 四分之一波长阶梯阻抗变换的电压驻波比(VSWR )响应特性采用切比雪夫响应[5] ε(θ)=(R -1)24R T n 2(co s θ/μ0) T n 2(1/μ0)(1) 3收稿日期:2005210221; 修订日期:2006204210基金项目:国家863计划项目资助课题 作者简介:吴锋涛(1977—),男,博士生,主要从事天线、超宽带方向的研究;wftao21@https://www.doczj.com/doc/1415384383.html, 。
设计资料项目名称：微带功率分配器设计方法 拟制： 审核： 会签： 批准： 二00六年一月
微带功率分配器设计方法 1. 功率分配器论述： 1.1定义： 功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路信号能量输出的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。 1.2分类： 1.2.1功率分配器按路数分为：2路、3路和4路及通过它们级联形成的多路功率分配器。 1.2.2功率分配器按结构分为：微带功率分配器及腔体功率分配器。 1.2.2根据能量的分配分为：等分功率分配器及不等分功率分配器。 1.2.3根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。 1.3概述： 常用的功率分配器都是等功率分配，从电路形式上来分，主要有微带线、带状线、同轴腔功率分配器，几者间的区别如下： （1）同轴腔功分器优点是承受功率大，插损小，缺点是输出端驻波比大，而且输出端口间无任何隔离。微带线、带状线功分器优点是价格便宜，输出端口间有很好的隔离，缺点是插损大，承受功率小。（2）微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同：同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配，到输出端进行分路；而微带功分器先进行分路，然后对输入端和输出端进行匹配。
下面对微带线、带状线功率分配器的原理及设计方法进行分析。 2．设计原理： 2.1分配原理： 微带线、带状线的功分器设计原理是相同的，只是带状线的采用的是对称性空气填充或介质板填充，而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。下面我们以一分二微带线功率分配的设计为例进行分析。传输线的结构如下图所示，它是通过阻抗变换来实现的功率的分配。 图1：一分二功分器示意图 在现有的通信系统中，终端负载均为50Ω，也就是说在分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为50Ω。如上图匹配网络，从输入端口看Ω==500Z Z in ，而Ω==50//21in in in Z Z Z ，且是等分的，所以1in Z =2in Z ，①处1in Z 、②处2in Z 的输入阻抗应为100Ω，这样由①、②处到输出终端50Ω需要通过阻抗变换来实现匹配。 2.2阶梯阻抗变换： 在微波电路中，为了解决阻抗不同的元件、器件相互连接而又不使其各自的性能受到严重的影响，常用各种形式的阻抗变换器。其中最简单又最常用的四分之一波长传输线阶梯阻抗变换器（图2）。它
电路设计：超宽带EMI滤波器的设计 文章介绍超宽带EMI滤波器的设计思路，该滤波器的滤波频率可以达到40GHz甚至更高，在频率低端采用LC反射式滤波原理，在频率高端采用高性能吸波材料的吸收式滤波原理。由于引入吸波材料，大于10GHz频段的滤波器仍然可以保证100dB 以上的插入损耗，克服了传统LC滤波器在频率高端由于电路分布参数的影响导致滤波性能下降甚至完全失效的弊端。1．引言近十几年来，作为微波实验基础设施的屏蔽室，其应用的频率范围不断扩展，频率高端已由1GHz增加到18GHz，甚至40GHz，预计未来的趋势还会增加到60GHz，甚至100GHz。为保证屏蔽室在整个适用频段范围的屏蔽效能，即不因电源线或信号线的引入而使干扰信号也被引入或引出屏蔽室，这就要求屏蔽室的电源滤波器和信号滤波器在同样的频段范围具有规定的插入损耗。文中介绍的超宽带电磁干扰EMI滤波器在频率高端的处理方法是利用电介质或磁介质的电损耗或磁损耗将高频干扰信号转变成热量，从而实现滤波的效果。我们在滤波器中填充的电磁介质对于低频电磁波的吸收作用较弱，不会造成有用信号的大幅度衰减。2．超宽带EMI滤波器的设计思路超宽带EMI滤波器在频率低端采用LC反射式滤波原理，在频率高端采用高性能吸波材料的吸收式滤波原理。滤波器设计过程中，先根据需求方提供的通带截止频率、阻带插入损耗和额定电流以及漏电流的规定对滤波器的低频端进行计算机建模，这样就可以得到所需电感和电容的数目以及相应的元件值，进而画出相应的电路图。由于EMI滤波器只需满足要求的截止频率和插入损耗，没有特别的频率响应限制，因而低频端建模采用的是电路简单并且元器件较少的切比雪夫滤波响应，可减小滤波器的体积和重量。低频端仅能解决100MHz以下的频段，100MHz以上的频段由于电路中导线的分布电感和电感线圈的分布电容等分布参数的影响导致LC滤波电路性能下降甚至完全失效。高频端的处理方法是加工一段空心同轴线，在同轴线的内外导体之间填充磁损耗和电损耗很高的吸波材料，将高频干扰信号在传播路径中衰减掉。同轴线内外导体之间填充的电介质或磁介质，如铁氧体、导电碳黑等多为导体，会导致同轴线内外导体短路，为此需要在内外导体之间增加一层绝缘层。低频端的LC滤波电路在100MHz以下的频段具有较好的插入损耗性能，但是由于
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/1415384383.html, 超宽带功分器的设计 作者：朱英超杨青慧张怀武 来源：《电子技术与软件工程》2016年第11期 摘要 首先介绍了宽带功分器的实现方法，然后在Ansoft公司软件HFSS中对功分器建模、仿真，制作出实物：频带范围1-8GHz，尺寸为46.02mm×28mm×10mm，达到了小型化的目的，最后加上隔离电阻，在矢量网络分析仪上进行测试。测试结果表明：功分器在所需要的频带内具有良好的隔离度以及在各个端口均实现了良好的匹配，可以满足实际需要。 【关键词】宽带功分器小型化矢量网络分析仪隔离度匹配 在现代微波毫米波系统中，功分器扮演着重要的角色，其性能的好坏直接影响着整个系统的指标。功分器是一种多端口网络，可以将一路功率信号等分或者按一定比例分配成多路信号，例如在相控阵雷达中，通常需要使用功分器将发射机功率按一定比例分配到天线阵列中。 目前的宽带功分器主要采用微带线、带状线两种结构。带状线结构的功分器具有损耗小、一致性好等优点，但是设计起来比较麻烦。微带线结构的功分器设计相对方便，焊接调试简单，便于和现代板级微波毫米波电路集成，因此我们采用微带线结构进行设计。 1 原理分析 窄带Wilkinson功分器：Wilkinson功分器是目前最常用的一种功分器类型，可以做到在输出端口完全匹配的情况下，具有一定的隔离度。通过在输出端口引入隔离电阻，从而变成有耗网络，因此可以做到全部端口匹配。输入信号从端口1进入，各路分支线的长度是完全相等的，两路信号所经过的电长度是相等的，所以当信号到达端口2和3时，电阻两端是等电位的，没有电流流过电阻，也就不消耗任何功率。此时假如在端口3发生反射，反射回来的功率分一路通过电阻达端口2，另外一路通过端口1重新分配后到达端口2，合理的选择电阻的位置可以使两路信号的相位相差180度，大小相等，方向相反，相互抵消，从而达到隔离的目的。根据奇偶模分析，可以得到隔离电阻的取值为：2Z0。 2 仿真设计与加工 一般设计超宽带功分器时首先根据功分器的带宽确定功分器的阶数，然后查表得到每节归一化阻抗换算成微带线的长度跟宽度。得到初始数据后，在ADS或者CAD中建模导出DXF 文件，带进HFSS里仿真。 本文设计1～8GHz二等分超宽带功分器，采用罗杰斯4003基板，基板的介电常数为 3.55，损耗正切为0.0027，厚度为20mil，微带线采用铜，铜的厚度为0.5盎司，表面采用沉金
微波仿真论坛_现代滤波器设计讲座-超宽带
超带宽（UWB ：ultra wild band）的定义：（浅谈超宽带技术在未来的应用——谢晓峰） 超宽带滤波器主要是针对相对带宽，其主要方式利用冲击脉冲的频谱特性来实现宽带信息的传播。从定义上讲，FCC对超宽带系统的最新定义是：相对带宽（在-10dB点处）（fh-fl）/fc>20%(fh，fl，fc分别为带宽的高端频率传，低端频率和中心频率)或者总带宽BW>500Mhz。
(摘自百度文库ppt) 超宽带微波滤波器研究现状 ——戚楠，李胜先 1989年，美国国防部首先提出了超宽带（UWB）技术并对它做了定义：发射信号的相对带宽为0.2，或者传输信号的绝对带宽至少为500 MHz，则该信号为超宽带信号。自2002年美国联邦通信委员会（FCC）批准无需许可证便可以使用3.1~10.6 GHz的超宽带通信频谱后，超宽带技术受到了学术界和工业界的极大关注。超宽带技术具有低功耗、高速率、保密性强等特点，早期主要应用于军事通信、军事脉冲雷达等方面[1]，近年来在民用雷达、成像、室内短距离通信、监视系统等领域也有广泛应用，欧盟、日本、新加坡等国也制定了各自的超宽带技术标准。在宇航方向，NASA约翰逊空间中心开展了超宽带综合通信、月球/火星漫游者系列超宽带定位系统、UWB?RFID等技术的研究，取得了很多成果[2]。目前对星载微波与激光链路混合通信系统的研究使微波光子技术在未来卫星通信中呈现出很大的优势与潜力，而光波段广阔的频谱几乎没有带
宽限制，不仅可提供THz大容量通信，而且电磁干扰小，重量轻，是超宽带概念的扩展，有着良好的发展前景[3]。 1 超宽带微波滤波器关键问题 和传统滤波器一样，超宽带滤波器用来去除带外信号及噪声，在某些UWB 系统接收端承担着天线与放大器之间的匹配作用。由于UWB系统的脉冲信号产生和消失时间非常短暂，一个符合FCC规范的超宽带滤波器必须要在110%的带宽内具有较小并平坦的群时延特性和较远的寄生通带。因为频带低端大部分已被其他通信系统占用，所以滤波器同时要对频带低端有良好的抑制。有一些超宽带滤波器还要考虑通带内其他通信系统，如GPS，3G，4G，X波段卫星通信的干扰。另外为了适应微波集成电路小型化的要求，滤波器要体积小， 结构紧凑，便于集成与互联。这些都对超宽带滤波器的设计与实现提出了很大的挑战。 超宽带(UWB)无线电技术在 2002 年以后得到了广泛的关注和深入的研究，其中 UWB 带通滤波器是 UWB 系统中关键的无源器件。UWB 带通滤波器的通带必须覆盖 3.1~10.6GHz，这是美国联邦通信委员会认定的商用 UWB 频率范围[1]。在整个UWB 频段范围内，由于已经存在各种窄带无线通信信号，而这些无线通信信号会严重干扰UWB 系统，例如，无限局域网系统(5.8GHz)。因此，为了保证 UWB 系统正常工作，迫切需要具有陷波特性的 UWB 带通滤波器。 2 超宽带滤波器设计方法（略） 统窄带滤波器带宽一般都在1%左右，其综合方法将滤波器参数都确定在中心频率附近，而且频率变换过程中进行了一些窄带近似，因而综合中所用到的计算公式只适合于精确设计窄带或者中等带宽的滤波器。如果用这些窄带滤波器的设计公式来设计超宽带滤波器将会造成很大的误差[4]。以往超宽带滤波器的设计多基于优化算法，设计结构主要采用微带线或耦合线，结构单一，计算量大，时间成本高，这就要求用新的思路来综合超宽带滤波器的设计。 2.1多模谐振器法
Ku波段一分八宽带功分器开发及实现 [摘要]利用Wilkinson功分器的工作原理，仿真设计了一款Ku波段1分8微带线功分器，并通过产品实测验证，该功分器在14～18GHz的范围内性能优良，各端口匹配和幅相一致性良好，带内起伏小，与仿真结果吻合较好。 [关键词]Ku波段；宽带功分器；一分八 功率分配器是将输入信号功率分成相等或不相等的多路输出的一种多端口微波网络，广泛运用在雷达、多路中继通信机等微波射频电路中。同时功率分配器也可以逆向用作功率合成器，所以也可称为功率分配/合成器。在微波技术和制造工艺不断发展的条件下，近年微带功分器作为高频段低功率的功率分配/合成器的主要形式广泛应用。本文即在Ku波段支持下，研究可实现一分八功能的宽带功分器。具体分析如下： 1背景分析 近年来有源相控雷达系统广泛应用，同时随雷达系统的工作频率越来越高，阵列单元间距越来越小，微带形式的功率分配/合成器是小型化微波模块的首选设计方式。 由于微带板材料在高频段相对插损越来越高，所以在设计中需要通过仔细的理论分析和仿真计算预先优化好功率分配器性能，以降低后期制造和调试的难度。 对于微波模块中使用的微带功分器的主要要求是各端口驻波较小、各路插损较小、各路幅相一致性好、通道间隔离度好以及与设计一致的工作带宽 2微带功分器原理 一个二等分功分器如图所示，其输入线和输出线特性阻抗都是ZO，输入和输出口之间的分支线特性阻抗为Z1，线长为λg/4。 对功分/合成器的主要要求有：当（2）、（3）口接匹配负载时，在输入的（1）口无反射，反之，对（2）、（3）口也如此。（2）、（3）两输出口功率按一定比例分配，以及（2）、（3）两输出口之间相互隔离。 从图中可直接看出：由于（2）及（3）两路结构上对称，故功率是平分的。 跨接在A、B两点上的电阻R是为了得到（2）（3）两口之间相互隔离的作用。 由于单级变换的功分器无法达到Ku波段4GHz的带宽要求，所以必须采取
2010年11月第6卷第4期 系统仿真技术 Syste m S i m u l ation Tec hno l ogy N ov .,2010 V o.l 6,N o .4 中图分类号:TN 821 文献标识码:A 一种宽带功分器设计与分析 苏 畅,李迎松,刘乘源,杨晓冬,姜 弢 (哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨 150001) 摘 要:为了解决全球卫星定位系统中圆极化天线的馈电问题,基于威尔金森功分器理论和宽带移相器理论,介绍了1种用于全球卫星定位系统的微带功分器。利用H FSS(高频结构仿真器)对关键的参数进行分析和评估,从仿真结果可以看出,所设计的功分器隔离度高,体积小,驻波比低,且具有移相功能,可以用在GPS(全球卫星定位系统),GALLEO ( 加利略 定位系统),GLON SS(俄罗斯的 格鲁纳斯 定位系统)和我国自己的COM PA SS 全球卫星定位系统中作为宽带圆极化天线和天线阵列的馈电网络。关键词:功分器;移相器;全球卫星定位系统;北斗 Desi gn and Anal ysis of aW i deband Power D ivi der SU Chang,LI Yingsong,LIU Chengyuan,YANG X i a odong,JANG Tao (Coll ege of Infor m ati on and C o mm un i cati on E ngi neerin g ,H arb i n Engi n eeri ng Un i versit y ,H arb i n 150001,Ch i na) Abstract :A w i d eband pow er d iv i d er based on w ilkinson pow er div i d er and w ideband sh ifter w as pre sented fo r circularly po larized antenna fed net w o rk used i n G loble Po siti o n i n g Sy ste m.The key para m e ters o f t h e pow er div i d er w as ana lyzed and esti m ated by using e l e ctr om agnetic so lver ,H FSS (H i g h Frequency S tructure Si m ulato r).Fr om the results ,the pow er d iv i d er had higher iso lation ,s m a ll e r size ,low er V S W R (V o ltage Standing W av e Rati o ),and had a sh ifter .Therefo re ,the pr o po sed pow er div i d er can be used in GPS (G l o bal Position Sy ste m ),GALLE O,GLONSS and COM PA SS as a fed net w ork used i n circularl y po larized antenna and antenna array in G lob l e Po sitioni n g Sy ste m.Key words :pow er div i d er ;sh ifter ;g loble po sitioning sy ste m;COM PASS 基金项目:科技部中小企业技术创新基金资助项目(08C26212301759);哈尔滨市科技创新人才专项基金资助项目(2009RFKXG 010) 1 引 言 在微波电路中,为了将一路能量分成两路或者 多路,需要使用功率分配器。特别是近些年来,随着微波和毫米波的迅速发展,小型化、低剖面、易于和微波电路集成等优点已经成为国内外学者和工程技术应用广泛关注的热点之一。而微带电路由 于体积小、重量轻、便于和微波电路集成等优点,已经广泛地应用在星载、弹载和卫星导航系统中,如全球卫星定位系统GPS ,GALLE O,GLONSS 和我国自己的COM PASS 全球卫星定位系统[1-6]。随着深空通信的迅速发展,对小型圆极化天线和多模通信天线的需求在不断增加。 为了解决圆极化天线的设计问题和单一系统覆盖空白及定位精度低的问题,需要开发1种
一分四功分器的设计 这个例子教你如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个一分四的微带功分器。 图1 一、开始 1. 启动Ansoft HFSS 点击微软的开始按钮，选择程序，然后选择Ansoft，HFSS13程序组，点击HFSS13， 进入Ansoft HFSS。 2. 设置工具选项 1、设置工具选项 注意：为了与这个例子的后续步骤一致，要对工具选项进行如下设置： 2、选择菜单：Tools > Options > HFSS Options 3、HFSS选项窗口 a、点击常规（General）标签 创建边界时使用数据输入条（Use Wizards for data entry when creating new boundaries）：选勾 复制几何图形的边界（Duplicate boundaries with geometry）：选勾 b、点击确定键。 4、选择菜单Tools 〉Options 〉Modeler Options 。 5、3D Modeler Options模块选项窗口 a、点击Operation 键 曲线自动封闭（Automatically cover closed polylines）：选勾 b、点击Drawing 键 新的原始模型编辑属性（Edit property of new primitives）：选勾 c、点击确定。 3. 打开新工程 1、在HFSS窗口，点击工具条上的，或者选择菜单File > New 。 2、从Project菜单选择Insert HFSS Design。 图2 4. 设置求解类型 1. 选择菜单HFSS 〉Solution Type。 2. Solution Type窗口： 1）选择模式驱动（Driven Modal） 2）点击OK按钮。 图3 二、建立3D模型 1. 设置模型单位 1. 选择菜单Modeler 〉Units 。 2. 设置单位： a. 选择单位毫米（mm） b. 点击确定 2. 设置默认材料
安徽建筑工业学院毕业设计 (论文) 专业通信工程 班级08通信2班 学生姓名刘静 学号 08205040205 课题基于ADS的微波器件设计与仿真 —— 1分3功分器的设计与仿真 指导教师彭金花 2012年6月
摘要 随着现代电子和通信技术的飞跃发展，信息交流越发频繁，各种各样电子电气设备已大大影响到各个领域的企业及家庭。在微波通信领域，随着微波技术的发展，功分器作为一个重要的器件，其性能对系统有不可忽略的影响，因此其研制技术也需要不断的改进。 本文首先对功分器的基本理论、性能指标作了简单介绍，然后阐述了一个具体的一分三功分器的设计思路和过程，并给出了设计的电路结构、仿真结果、生成了相应的Layout图，最后制作了版图。本文还用到了ADS和AutoCAD，在功分器的具体电路结构建模、仿真优化和版图的生成上如何应用，在设计过程中文中都作出了相应的说明。 关键词：功分器； ADS；仿真
Abstract With the leap development of the modern electronic and communication technology and the more and more frequent information exchange, various kinds of electrical and electronic equipments have greatly affected business and home in all domains. In the field of microwave communication, along with the development of microwave tec hnology, as a key device, the influence of the splitters’ performance to system can not be overlooked, so the development technology needs continuously improved. In this paper, the basic theory and the performance indicators of the splitters are simply introduced, and then the design idea and process of a specific 1 into 3 splitters are expatiated. The circuit structure, the simulation results and the Layout chart are also givn. Finally, the Territory is made. ADS and AutoCAD are also used in the design. How to use them in the specific circuit modeling, simulation, optimization and Territory formation are correspondingly described in the paper. Key words: splitters; ADS; simulation
功分器的研究 电子信息工程专业杨海波 指导老师李俊生 摘要：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。而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。本论文的工作主要是对功分器的相关组件及其原理进行研究和分析。对比了几种常见的微带功分器，并着重利用奇偶模分析法对Wilkinson N路功率分配器进行分析阐述。最后我们设计仿真了一个功分器，并且达到了我们设计制作的要求。 关键词：功分器，功率合成，MO软件，设计与仿真 1 引言 1.1研究的背景与意义[1] 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。 1.2功分器的产生与发展[23] 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。 1.3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，钟哲夫曾在空间合成高功率微波方面做了一些深入探讨，提出每支常规大功率管子供给一个输出喇叭、多支喇叭组成阵列,使辐射场在空间合成高功率微波束，重点研究了各种馈源输出喇叭阵列合成性能。汪海洋曾对高功率合成的关键技术，如锁相源、高功率移相器、功率合成器进行了讨论分析。并结合实验室实际情况，提出了以三端口输出相对论磁控管作为相干高功率微波源进行高功率合成技术研究的方案。理论计算和三维电磁仿真软件HFSS结合，设计了一种高功率微波介质移相器和波导型功率合成器，给出了具体设计参数。国内其他学者对功率合成技术也进行了相关研究。 1.4 本论文的内容和结构 本论文一共由五章组成: 第一章是引言部分，首先介绍了本论文的背景及研究意义，然后阐述了功分器的发
微带功分器的设计 时间：2015-08-16 来源：天线设计网作者：admin TAGS：威尔金森功率 分配器无源器件wilkinson 功率分配器是将输入信号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。功率分配器是无源微波器件，反过来就是功率合成器。功率分配器有多种形式，其中最常用的是g/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。 在近代射频和微波电路中广泛地使用着功率分配器。瞬时测频接收机是一种简单而紧凑的接收机，能覆盖很宽的射频频带。实际的IFM接收机是由若干个简单的瞬时测频（IFM）接收机并行组成。这就需要使用一分八功分器进行４个通道的信号分配。一分八功分器可以由几个一分二的功分器级联而成。[天线设计网]这就对一分二功分器在体积、结构、稳定性以及输出端口之间的相位一致性提出了更高的要求。本文用多节阻抗变换器级联的方式来实现宽频带和低损耗，使用ADS软件设计并仿真工作频带在6~18GHZ的宽带微带线功分器。 功分器的设计指标 功分器的技术指标包括： （１）频率范围：６～１８Ghz； （２）插入损耗：≤４dB； （３）驻波比：≤２； （４）隔离度：≥１８dB； （５）相位一致性：≤５°。 功分器的设计 威尔金森功率分配器由三端口网络构成，由于单节λ／４阻抗变换器工作带宽为窄带，不能实现宽带功分器，因此需要采用多节阻抗变换器相级联的方式来展宽工作频带。本文设计的是一个工作频带在６～１８ＧＨｚ，功分比为１∶１的二路带状线型wilkinson功分器。带宽为３个倍频层，结合多节λ／４阻抗变换器[天线设计网]相级连的形式，阻抗变换器为３节。由于本功分器对结构尺寸和相位一致性要求较高，在此选用介电常数为2.2、层压板厚度为0.254mmRoger5880高频层压材料。结构上采用葫芦状的结构设计。根据各项指标（工作频段、输入输出端口的驻波、输出端口间的隔离度）要求，由宽带功分器设计理论确定功分器具体尺寸，计算出各段λ／４阻抗变换器的特性阻抗，如表１所示，并计算出隔离电阻的阻值如表２所示。