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摘要 摘要 本文对一个等分威尔金森功分器进行了仿真，分析了功分器的基本原理，介绍了ADS软件基本使用方法，并选择了频率范围：0.9～1.1GHz，频带内输入端 口的回波损耗：C 11>20dB，频带内的插入损耗：C 21 <3.1dB,C 31 <3.1dB，两个输出端 口间的隔离度：C 23 >25dB为设计指标的等分威尔金森功分器。先进行威尔金森功分器原理图的设计，再用ADS软件进行原理图仿真，得出的结论采用理论计算的结果作为功分器参数时，功分器并没有达到所需设计的指标，所以要对功分器的各个参数进行优化。优化后所得到的最佳数据保存以后再进行功分器版图的仿真，各项指标基本达到设计所需的要求。 关键词：仿真，威尔金森功分器，ADS，优化
ABSTRACT ABSTRACT In this paper a power dividers quintiles Wilkinson is simulated, and analyzes the basic principle of power dividers, introduces the basic use ADS software method, and choose the frequency range: 0.9～GHz, frequency band 1.1 input ports C11 > 20dB return loss:, frequency band insertion loss: C21 < 3.1 dB, C31 < 3.1 dB, between the two output port C23 > 25dB isolation ratio: for the design index equal power dividers Wilkinson. First conducts the power dividers Wilkinson schematic design, reoccupy ADS software simulation principle diagram, the conclusion of the theoretical calculation result as parameters when power dividers power dividers did not reach the required design to index, so the power dividers various parameters were optimized. After optimization of the best data preserves received after power dividers again, and all the indexes of simulation territory to meet the design requirements of basic required. Key words：Simulation Wilkinson Power dividers ADS optimization
本科生毕业论文（设计） 数字音频均衡器设计 The design of digital audio equalizer 阮志强 指导教师：赵红伟（讲师） 云南农业大学昆明黑龙潭650201 学院：基础与信息工程学院 专业：电子信息工程年级： 2005 论文（设计）提交日期：2009年5月答辩日期：2009年6月 答辩委员会主任：杨林楠 云南农业大学 2009年5月
目录 摘要 ······································································································ABSTRACT·······························································································1 前言 ······································································································2设计原理·································································································2.1均衡器分类 ························································································2.2数字滤波器 ························································································ 2.2.1数字滤波器的原理简介 ··································································· 2.2.2 FIR与IIR滤波器的比较与选择 ······················································ 2.2.3 IIR数字滤波器的设计方法 ·····························································2.3均衡器的原理 ·····················································································2.4软件设计··························································································· 2.4.1 数据流图····················································································· 2.4.2 模块划分.....................................................................................3软件实现 (1) 3.1界面设计 (1) 3.2均衡器模块的实现 (1) 3.3Filter函数································································错误！未定义书签。
功率分配器设计 功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损耗和反射损耗）、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。 功分器通常为能量的等值分配，通过阻抗变换线的级联与隔离电阻的搭配，具有很宽的频带特性。 一、滤波器的数学原理 理想功率分配器具有以下3个特点： ●端口1无反射 ●端口2.3输出电压U2和U3幅度和相位相等 ●端口2.3输出功率比值为任意给定值1/k2 根据上面条件，可以得到（11.1）式子： 由传输线理论中提到的四分之一波长传输线阻抗变换理论，可以得到功率分配器两端分支线的特性阻抗为输入端传输线特性阻抗与负载阻抗的几何平均值，它们由式子（11.2）表示：
假设R2=kZ0，代入到（11.1）和（11.2）中，可以得到其他3个参量的值，得到（11.3）： 根据上式（11.3）可以计算出两段分支线的特性阻抗和输出端口的负载阻抗分别为： 通过计算，可以得到输入端口的匹配条件，输出端口的匹配条件以及输入输出端口完全隔离的条件，当这些条件同时满足时，隔离电阻和支线的特性阻抗的关系应为： 二、功率分配器的主要技术参数 ●通带内各端口反射系数 ●通带内量输出端口间的隔离度 ●通带内传输损耗 ●通带内功分比 ●通带内相位平衡度 本设计将一个频率功分器，它的设计指标如下所示。
●工作频率0.9-1.1GHz； ●中心频率1GHz； ●通带内端口反射系数小于-10db； ●端口2和端口3之间的隔离度小于-10db； ●端口1和端口2的传输损耗小于3.1db； 三、设计原理图 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TFR，如下图所示。
T型功分器的设计与仿真 1.改进型威尔金森功分器的工作原理 功率分配器属于无源微波器件，它的作用是将一个输入信号分成两个(或多个)较小功率的信号，工程上常用的功分器有T型结和威尔金森功分器。 威尔金森功分器是最常用的一种功率分配器。图1所示的为标准的二路威尔 金森等功率分配器。从合路端口输入的射频信号被分成幅度和相位都相等的两路信号，分别经过传输线Bl和BZ，到达隔离电阻两端，然后从两个分路端口输出，离电阻R两端的信号幅度和相位都相等，R上不存在差模信号，所以它不会消耗功率，如果我们不考虑传输线的损耗，则每路分路端口将输出二分之一功率的信号。 图1威尔金森功分器 但是这种经典威尔金森等功率分配器有几个缺点: 1、大功率应用的时候，要求隔离电阻的耗散功率大因此电阻的体积也会比较大 2、如果功分器应用于较高的频段，波长就会与大功率电阻的尺寸相比拟，这样就需要考虑电阻的分布参数。 3、为了提高功分器性能，就要尽量减小Bl和BZ这两段传输线之间的藕合，因此在实际设计时，要求四分之一波长传输线Bl、BZ之间的距离较大，在低频应用时，由于四分之一波长较长，占用面积还是太大了，此外，四分之一波长传输线Bl、BZ的阻抗较高，因此线宽较细，制板的相对误差更大[24]。为克服这些缺点，本文采用了一种改进型的威尔金森等功率分配器，如图2所示
图2 改进型威尔金森功分器 可以看到，它仅由四段传输线组成，没有隔离电阻。传输线A 、Cl 、CZ 的特 征阻抗均为Z0。传输线B 位于A 和Cl 、CZ 之间，它的电长度为四分之一波长， 特征阻抗为Z0/2。从合路端输入的信号，通过传输线B ，被分成幅度和相位相等的的两路信号，分别经过传输线Cl 和C2到达分路端口一和二，在整个结构中，传输线B 起到了阻抗变换的作用。从传输线A 、B 相接处向左看，输入阻抗为Z0。从传输线B 与C1、C2相接处向右看，输入阻抗为Z0/2。利用四分之一阻抗变换器的原理我们知道，传输线的特征阻抗为2/00Z Z ?，即Z0/2。因此，整个电路处于功率分配与合成时，在中心频点处，三个端口都能匹配良好，没有反射。这种改进型的结构克服了标准威尔金森功分器的一系列缺点，同时由于省略了隔离电阻，所以成本降低，也不存在电阻分布参数的问题，与传统威尔金森功分器相比，减少了一段四分之一波长传输线，另外，构成变换器的四分之一波长传输线B 的特征阻抗较低，线宽较宽，能有效降低制板误差。 2功分器的设计与仿真 通过前面的分析，我们知道改进型威尔金森功分器四段传输线特征阻抗之间 的比例关系。由此可得，传输线A 、C1和C2的特征阻抗均为50Ω，而传输线B 的特征阻抗为352/0=Z Ω 为了实现右旋圆极化，经过C2输出的信号要比经过Cl 的相位超前?90，即Cl 要比C2长λ4/1g (λg 为中心频率所对应的介质波长)。设计的功率分配器 如图3所示，传输线段B 的长度约为λ4/1g ，起阻抗变换的作用。传输线段
南京邮电大学电子科学与工程学院电磁场与无线技术Wilkinson功分器 课题报告 课题名称 Wilkinson功分器 学院电子科学与工程学院 专业电磁场与无线技术 班级 组长 组员 开课时间 2012/2013学年第一学期
一、课题名称 Wilkinson（威尔金森）功分器的设计 二、课题任务 运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个Wilkinson功分器，中心工作频率3.0GHz。 ?基本要求 实现一个单阶Wilkinson等功分设计，带内匹配≤-10dB，输出端口隔离≤-10dB，任选一种微波传输线结构实现。 ?进阶要求 多阶（N≥2），匹配良好（S11≤-15dB），不等分，带阻抗变换器（输出端口阻抗 不为50Ω），多种传输线实现。 三、实现方式 自选一种或者多种传输线实现，如微带线，同轴线，带状线等，要求输入输出端口阻抗为50Ω，要求有隔离电阻（通过添加额外的端口实现） 四、具体过程 1.计算基本参数 通过ADS Tool中的Linecalc这个软件来进行初步的计算。 在HFSS中选定版型为Rogers RT/duroid 5880 (tm)，如具体参数下图
50Ω微带线计算 得到选取微带线宽度约为0.67mm。 70.7Ω微带线计算 得到选取微带线宽度约为0.34mm，由于微带线电长度与其宽度没有必然联系，所以两个分支微带线的长度根据具体情况进行更改。
2.绘制仿真模型 微带单阶功分器
◆微带参数：w50：阻抗为50Ω的微带线宽度；w2：两分支线宽度； l1，l2，l3，l4：各部分微带线长度； rad1，rad2：各部分分支线长度（即半环半径） ◆在本例中，需要调整的调整关键参数为w2，rad1，空气腔参数随关键参数相应调 整即可。 ◆根据计算，此处的吸收电阻值应该为100Ω，但是在实际情况中，选取97Ω。 微带多阶功分器
数字信号处理课程设计报告 题目： 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 年月日
摘要 数字信号处理(Digital Signal Processing)技术，从20世纪60年代以来，随着计算机科学和信息科学发展，数字处理技术应运而生并得以快速发展。 均衡器（Equalizer），是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备，通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷，补偿和修饰各种声源及其它特殊作用，一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。 MATLAB语言具备高效、可及推理能力强等特点,是目前工程界流行最广泛的科学计算语言。MATLAB强大的运算和图形显示功能，可使信号与系统上机实验效率大大提高。特别是它的频谱分析和滤波器分析与设计功能很强，使数字信号处理工作变得十分简单，直观。本实验就是运用MATLAB设计均衡器。 关键词 MATLAB语言原型滤波器均匀滤波器组均衡器
目录 一设计目的......................... 错误！未定义书签。二设计要求 (1) 三设计原理及方案 (1) 3.1设计原理 (1) 3.2设计方案及函数调用 (2) 四软件流程 (2) 4.1设计的总体方案图 (3) 4.2程序流程图 (4) 五调试分析 (4) 5.1均衡器频率响应分析 (4) 5.2均衡前后的信号对比分析 (6) 六心得体会 (7)
一、设计目的 理解混音效果和均衡器的原理，综合运用数字信号处理的理论知识进行回声信号产生器设计，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现。 二、设计要求 设计均衡器，使得得不同频率的混合音频信号，通过一个均衡器后，增强或削减某些频率区域，以便修正低频和高频信号之间的关系。 三、设计原理及方案 3.1 设计原理 均衡器本质上是一个滤波器组，即多个滤波器的叠加。通过改变每个滤波器的增益，可以增强或削弱某一特定的频率成分，从而达到均衡的目的。 本次设计采用一个均匀滤波器组的结构来实现均衡器，如下图所示： H0(z)为原型滤波器，将它在频域上移动kw0可以派生出一系列频率响应形状相同但中心频率不同的滤波器，这些滤波器组合在一起就是一个均匀的滤波器组。所以任一滤波器的频率响应为 H k(e jw) = H0(e j(w-k*w0)) 总的频率响应为 H(e jw) =∑H k(e jw) = ∑H0(e j(w-kw0)) 在时域上，频域的移动相当于时域的冲激响应乘以因子，即
第9章 功率分配器的设计与仿真 章
在射频/微波电路中， 为了将功率按一定比例分成两路或多路， 需要使用功率分配器 （简 称功分器）。反过来使用的功率分配器是功率合成器。在近代射频/微波大功率固态发射源 的功率放大器中广泛地使用功分器，而且通常功分器是成对使用，先将功率分成若干份， 然后分别放大，再合成输出。 在20世纪40年代，MIT辐射实验室（Radiation Laboratory）发明和制造了种类繁多的 波导型功分器。它们包括E和H平面波导T型结、波导魔T和使用同轴探针的各种类型的功 分器。在20世纪50年代中期到60年代，又发明了多种采用带状线或微波技术的功分器。平 面型传输线应用的增加，也导致了新型功分器的开发，诸如Wilkinson分配器、分支线混合 网络等。 本章分析功分器的设计方法，并利用ADS2009设计中心频率为750MHz的集总参数比 例型功分器和中心频率为1GHz的集总参数等分型功分器，进而给出中心频率为1GHz分布 参数（Wilkinson）功分器的电路和版图设计实例。 【本章重点】 ? 功分器的原理及技术指标 ? 集总参数功分器的设计及仿真 ? Wilkinson 功分器的设计及仿真
9.1 功分器的基本原理
一分为二功分器是三端口网络结构，如图 9-1 所示。信号输入端的功率为 P1，而其他 两个端口的功率分别为 P2 和 P3。由能量守恒定律 2 可知 1 功分器 P2 P 1= P 2+ P 3 （9-1） 3 P1 如果 P2（dBm）=P3(dBm)，三端口功率间的 P3 关系可写成 图 9-1 功分器示意图 P2（dBm）=P3(dBm)= P1（dBm）-3dB 当然，P2 并不一定要等于 P3，只是相等的情 况在实际电路中最常用。因此，功分器可分为等分型（P2=P3）和比例型（P2=kP3）两种类 型。
9.1.1 主要技术指标
功分器的主要技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出 间的插入损耗、支路端口间的隔离带、每个端口的电压驻波比等。
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微带功率分配器设计 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．相关技术指标： 2.1 概述： 功率分配器的技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。 2.2 频率范围： 频率范围各种射频/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。 2.3 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线。 2.4 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。如理想的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6dB，常以S参数S21的dB值表示。 2.5插入损耗： 输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理想等因素，及端口不是理想匹配所造成的功率反射损耗，常以S参数S21的dB 值表示。 2.6 隔离度： 支路端口间的隔离度是功分器的另一个重要指标。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，这就要求支路之间有足够的隔离度，如两支路端口2和3的隔离度用S23或S32的dB值表示。 2.7 驻波比: 在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的声压幅值Vmax与波节处的声压Vmin幅值之比。驻波比是表示两端口合理匹配的重要指标，因此每个端口的电压驻波比越小越好。 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
南京理工大学 毕业设计(论文)外文资料翻译 学院（系）：国际教育学院 专业：通信工程 姓名：张庆越 学号： 0958220101 外文出处 A BROADBAND MICROWAVE (用外文写) GAIN EQUALIZER
H. Wang*, B. Yan, Z. Wang, and R. Xu 基础科学在EHF实验室, 中国电子科技大学, 成都,四川611731,中国。 文摘-在本文，我们提出一种新的宽带微波增益均衡器在微带电路。均衡器使用开放阶梯阻抗谐振器(SIRs)增加调整参数,方程曲线可以更加灵活。增益均衡器的拓扑的简化用于使匹配网络更容易。在每个电阻的功率分配进行了分析和误差分析的阻力值完成。最后我们设计和制造一个增益均衡器,实测结果表明,该均衡曲线符合要求,证明该结构是实用和有效的。 1.介绍 增益均衡器是一个重要的部分在微波功率模块(MPM),用于输出增益的平行波管(TWT)。如今,MPM被广泛用于许多潜在的系统应用,如雷达、通信、飞机和电子战[1 - 4],它使一个更高的需求在均衡器的数量和重量。微型化的它成为研究的一个焦点。 增益均衡器用于由波导和同轴与电磁波吸收体在其空腔谐振器[5-8].然而,这个结构是大型和不方便的整合。由于微带电路很容易过程与小尺寸,这是非常有用的在制作增益均衡器。传统的微带增益均衡器包含几个谐振树枝和电阻连接分支主要传输电线路。然而,这些共振分支只有两个参数来调整,宽度和长度。这限制了它的控制能力均衡曲线[9 -12]。解决这一问题,增益均衡器实现开放阶梯阻抗谐振器(SIRs)与薄膜电阻集成。另一个重要增益均衡器的参数是返回损失在I / O端口。幸运的是有许多研究关于如何获得一个好的搭配在宽频带,这可能会给我们很多的参考文献[13 - 18]。在本文中,我们提出一个简单的拓扑得到I / O端口匹配。通过这种方式,设计参数减少很多, 和搭配过程变得更方便。 2. 增益均衡器的设计方法。 2.1 均衡器的拓扑。 我们开始分析增益均衡器通过研究单个谐振器。有一个简单的谐振器由电阻、电感和电容(见图1)。 输入阻抗和导纳被定义为Z,可以，被表达如下:
07级毕业论文开题报告 学院专业 毕业论文题目 学生姓名 班级 指导教师 日期年月日
论文题目：基于FPGA的均衡器的设计 一、选题的依据及课题的意义 FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 FPGA的基本特点 1）采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。 4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM 进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA 芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA 的编程无须专用的FPGA编辑器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。 在移动通信和高速无线数据通信中，多径效应和信道带宽的有限性以及信道特性的不完善性导致数据传输时不可避免的产生码间干扰，成为影响通信质量的主要因素，而信道的均衡技术可以消除码间干扰和噪声，并减少误码率。其中判决反馈均衡器
威尔金森功分器 一、实验目的： 1、了解功率分配器电路的原理及设计方法。 2、学习使用ADS软件进行微波电路的设计，优化，仿真。 3、掌握功率分配器的制作及调试方法。 二、实验任务： 1、了解功分器的工作原理。 2、使用ADS软件设计一个功分器，并对其参数进行优化、仿真。 3、根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。 4、对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。 三、实验内容、实验过程描述： 1、设计指标：通带0.9－1.1GHz，功分比为1：1，带内各端口反射系数小于-20dB ，两输出端隔离度小于-25dB，传输损耗小于3.1dB。 在进行设计时，主要是以功分器的S参数作为优化目标进行优化仿真。S21、S31是传输参数，反映传输损耗；S11、S22、S33分别是输入输出端口的反射系数。S23反映了两个输出端口之间的隔离度。2、用ADS软件设计 （1）、打开ADS软件 （2）、创建新的工程文件
（3）、打开原理图设计窗口
在原理图所设计窗口中选择微带电路的工具栏 选用微带线以及 连接好的原理图如下
（5）设置微带电路的基本参数 双击图上的控件MSUB设置微带线参数 H:基板厚度(1 mm) Er:基板相对介电常数(4.8) Mur:磁导率(1) Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm) （6）设置微带器件的参数 双击每个微带线设置参数，W、L分别设为相应的变量或常量，单位mm，注意上下两臂的对称性。 单击工具栏上的V AR 图标，把变量控件V AR放置在原理图上，双击该图标弹出变量设置窗口，依次添加W，L参数。 中间微带线的长度大约为四分之一波长(根据中心频率用微带线计算工具算出)，各个线宽的初始值可以用微带线计算工具算出，微带线的宽度最窄只能取0.2 mm(最好取0.5 mm以上)。 （7）S参数仿真电路设计 在原理图设计窗口中选择S参数仿真的工具栏
真空电子技术VA CU U M EL ECT RONIC S #工艺与应用# 宽带功率均衡器的匹配电路设计 蔡鑫1,王忠勋2,贾宝富2,万德明2 (11海军91868部队78分队,海南572016;21电子科技大学应用物理研究所,四川成都610054) Design of Matching Networks for Broadband Equalizer CAI Xin1,WANG Zho ng-x un2,JIA Bao-fu2,WAN De-ming2 (1.P LA,N o.91868Par t78Unit,H ainan572016,China; 2.I nstitute of A p p lied Phy sics,UES T of China,Chengdu610054,China) Abstract:A sim ple analysis of br oadband m atching netw or ks am ong the reso nator cells of m icrow ave e-qualizer is presented in this paper.T he characteristics of reso nator cell with a thin film resistor loading are crucial for pow er equalizer,at the same tim e,the m atch netw o rks among import,export and the cells of an equalizer is necessar y,as the reso nator cell w ill br ing the mismatch.By analyzing the characteristics of re-sonato r cell,the metho ds of m atch and the co nstr aints of m atch netw orks,it w ill be easy to design an e-qualizer in short time.Base on these analyses,an equalizer o f6~18GH z ar e desig ned. Key words:Broadband equalizer;Resonant branch;M atching netw ork;Constraints of matching 摘要:将宽带匹配理论引入功率均衡器的分析,并基于分析设计了一个6~18GH z均衡器的匹配网络。电阻加载后的谐振枝节特性对均衡器很重要,也正由于该谐振枝节的引入,将引入失匹配,则要对谐振枝和输入输出端口进行匹配。基于对谐振枝节特性、枝节间匹配网络及匹配约束理论的分析,成功设计了一个频段为6~18GH z的微波均衡器。 关键词:宽带均衡器;谐振吸收枝节;匹配网络;匹配约束 中图分类号:TN722,TN751文献标识码:A文章编号:1002-8935(2009)02-0032-03 大功率微波管广泛应用于雷达、航天测控、卫星通讯等领域,是国防工业和军事电子装备的关键部件。作为大功率微波管的核心[1-2],行波管放大器(TW TA)的增益却存在功率波动过大、功率谱畸变、功率低的特性。而在实际的使用中,行波管放大器的增益需要趋于一致,则有必要在行波管输入端或输出端加均衡网络吸收多余的微波能量[3]。 在实现均衡网络时,常用由加载电阻后的谐振枝节构成的微带结构来实现宽带的功率均衡网络[2,4],这也引入阻抗失匹配,因此分析一个良好的匹配很有必要。通过大量对电阻加载的谐振枝节的特性和谐振枝节间的匹配结构及其匹配约束的仿真分析和实验[2],设计了基于微带结构,工作频率为6 ~18GH z的微波功率均衡器。测量结果表明,输入和输出端的匹配良好,同时,与T WT A配对使用时使行波管放大器的增益趋于线性,而且满足集成化的要求。1枝节特性及宽带匹配 加载电阻后的谐振枝节的特性对均衡网络的性能起决定性作用,为了功率良好的传输和器件的使用寿命考虑,输入、输出和各个谐振枝节之间有一个良好的匹配是非常有必要。匹配的理论只与匹配网络两端特性有关,为形象起见,在下面分析中,将重点关注加载电阻后谐振枝节的输入输出端的匹配问题。 111加载电阻枝节特性 由于理论分析与实际电路存有误差和有效介电常数的难于确定的问题,则可利用H FSS(H igh Frequency Structure Sim ulator)高频结果分析软件[5],对谐振枝节进行场分析,可以模拟一个实际的场求解。考虑到结构的紧凑性,开路枝节谐振器的窄边与微带传输线耦合成为首选。 图1为谐振单元在H FSS中的模型及其等效电路。当谐振器窄边与微带传输线电耦合时,在现有
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，此时也可将称为合路器。 分类： 功率分配器按照路数分为：2路、3路和4路及通过它们级联形成的多路功率分配器。 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。 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 根据电路形式可分为：微带线，带状线，同轴腔体分配器 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）：同轴腔体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。 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 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。 功分器功率分析： 我们知道，当从功率分配器的输入端加一功率，由于每一路间的信号是同幅同相的，而且理论上电路是完全匹配的，所以隔离电阻上无功率通过，也就是说不承受功率，所以功分器的功率容量主要根据插入损耗计算出在传输线上损耗的能量，从而计算出能够承受的最大功率即可。 当功分器作为合路器使用时我们可以根据以上隔离电阻原理进行分析，计算出隔离电阻上所承受的功率。 下面以一分二功分器作为合路器，以10W 功率输入为例： （1）：当一输出端输入10W,其它端口接负载时，输入端输出的功率为5W,另一端口输出功率为0，隔离电阻 消耗功率为5W 。 （2）：当功分器两输出端输入同幅同相10W 功率信号，输入端输出功率为20W,隔离电阻不消耗功率。
设计资料 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
F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50 Q,也就是说在分支处 的阻抗并联后到阻抗结处应为50Q。如上图匹配网络，从输入端口 看Z in 二Z o =50"，而Z in 二Z ini〃Z in2 =50^，且是等分的，所以Z ini = Z jn2 , ①处Z ini、②处Z. 2的输入阻抗应为100Q，这样由①、②处到输出终端50Q 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 的特性阻抗Z1为待匹配的阻抗 \—Z0 Z1 Z2 ________________ I \
智能功率分配器原理 平均户型面积为100m2 ，电力外网设计时平均每户设计标准为6KW，按照建筑物节能率为65%标准，电工暖热负荷不超过34W，耗热指标不超过15W，但为提升温度,实际安装按50W/m2 进行。每户电供暖总负荷为5000W，电视、冰箱、照明小负荷设备，即长时间运行设备总负荷约800W，合计为5800W，未超过每户住宅6KW标准。 智能功率分配器通过实时监控电力负荷，合理分配电流输出，由智能功率分配器中的智能程序启动和停止电供暖负荷。当家用电器达到用电高峰时，电采暖低负荷运行。当家用电器负荷低谷时，电采暖自动开启投入运行。一般住户用电高峰为早、中、晚、三个时间段，时间不超过一天的三分之一，所以不影响电采暖正常使用
随着人们生活水平的提高，家庭中的家用电器越来越多，家庭使用电力负荷也越来越大。在冬季使用电采暖系统时，所有家用电器的实时总负荷将大于电力系统给每户额定输入功率，总负荷增大后，用户的电力系统部安全因素将增加或者不能正常供电。智能功率分配器通过实时监控进户电网功率，根据不同时间与不同用户要求，使用优先方式、分时方式、均分方式合理的分配主功率与电采暖功率的大小，避免了用户实际使用负荷过大问题，使供电电网更加安全。
A：检测进户主负载功率，根据时间与用户要求自动分配电采暖输出功率。 B：检测供电电压，当电压过大时自动保护旁路中的电热线缆。C：三路电采暖负载输出，每一路独立输出最大功率为2KW。D：自动保护电采暖输出回路，电采暖输出回路出现短路、断路时，自动关闭当前电采暖输出回路。 E：实时显示主回路与电采暖回路功率。 F：每天电采暖工作时间不小于16小时，在最低温度下完全满足任何用户的采暖量。 G：完善的故障保护，故障警告。 H：结构尺寸小巧，可以直接安装在用户的进户配电箱中。
威尔金森功分器 一、3dB功分器的结构组成 3dB即等分一分二功分器；其电路结构如下图：①输入线，阻抗Z0；②两路阻抗√2*Z0的1/4波长阻抗变换线；③2*Z0隔离电阻；④两路输出线，阻抗Z0。（3dB代表功率降低一半，参考前面博客内容） 比如阻抗Z0=50Ω： 1.输入输出阻抗Z0均为50Ω，与外接设备均匹配； 2.1/4波长变换线阻抗70.7Ω； 3.隔离电阻R=100Ω； 4.从输出端口往输入端口看，依然是匹配的，所以此功分可作为合路器使用。注：为什么1/4波长线阻抗√2*Z0?为什么隔离电阻2*Z0，为什么有隔离电阻？搜奇偶模分析，朕看不懂，遂pass。 只知道： ①输出匹配时，没有功率消耗在电阻上（隔离电阻两端信号等幅等相，无压差，不过信号）； ②输出匹配时，输出端口反射的功率会消耗在电阻上，所以输出端口是相互隔离的。 总结：Wilkinson功分器多为微带线和带状线结构，它解决了T型结功分器不能全端口匹配和没有隔离的缺点，但是因为隔离电阻承受功率受限；同时单节功分器带宽不宽，一般采用多节结构。 二、不等分2路功分器 若输入端口功率为P1，输出端口功率分别为P2、P3，设P3/P2=K2。 Z3 = Z0*√（（1+K2）/K3）
Z2 = K2*Z3 = Z0*√K（1+K2） R=Z0（K+1/K） 三、多路Wilkinson功分器 当N≥3时，隔离电阻需要跨接，制作比较困难，如下图： ①所以一般多路功分器是在一分二的基础上在分二等等... ②另外一分三，可以在不等分一分二的基础上，在等分二； ③还有当所需路数为奇数时，也可以选择偶数路然后负载堵上一路，懂我意思吧?... 四、多节Wilkinson二功分器 根据通带起始频率f1和终止频率f2，查表得各节阻抗和隔离电阻值，如下：
ANSYS 2011中国用户大会优秀论文 1GHz~2GHz宽带小功率幅度均衡器 [巫良君] [四川九立微波有限公司，成都611731] [ 摘要 ] 本文给出了一种宽带小功率幅度均衡器的设计方法。分析了现阶段微波设备对输出幅度的需求，并在设计中采用了电阻加载的方式，调整谐振单元的品质因素。使用Asoft Designer仿真 软件对级联均衡网络进行优化，极大地提高了设计不同均衡要求的幅度均衡器的速度。本文设 计了一款1GHz~2GHz的宽带小功率幅度均衡器。 [ 关键词]幅度均衡器；宽带；品质因素；电阻加载；平坦度 1GHz~2GHz Board-band Low-power Amplitude Equalizer [WuLiang-jun] [Sichuan JIULI Microwave Coporation,ChengDu 611731] [ Abstract ] This paper presents a board-band low-power amplitude equalizer design methods. Analysis of the magnitude of the output stage of microwave equipment needs, and in the design of a resistance loading, adjusting the resonance quality factor unit. Use Asoft Designer simulation software to optimize the cascaded balanced networks, which greatly improved the design efficiency of a balanced range of different equalizer. This paper designed a 1GHz ~ 2GHz wideband low-power amplitude equalizer. [ Keyword ] power equalizer,board-band,quality factor,resistor loading 1前言 随着通讯电子系统的迅速发展，通信带宽不断提高。现在微电子生产厂商所设计的放大器等器件已覆盖了UHF至S波段。这些器件具有尺寸小、成本低的优点，但器件几乎都有一共同特点，存在幅度随频率的增高而减小的弊端。在一个系统中所有器件的幅频特性叠加后高频段和低频段的幅度可能差10dB以上。