功分器的设计制作与调试

Wilkinson功率分配器的设计、仿真、加工、和测试一.实验目的:1.掌握功分器的原理及基本设计方法2.学会使用仿真软件ADS对功分器进行仿真3.掌握功分器的实际制作和测试方法,提高动手能力力二.实验内容:1设计一中心频率为1Ghz,工作频带0.9Ghz--1.1GHZ的3dB单节Wilkinson 功分器;2 指标要求:带内匹配S11≤-15dB, 功分-3.5dB≤S21≤-2.5Db, 隔离S23≤-15dB;3 微带线基板的相对节点常数ε=2.65,微带线基板的厚度h=3mm,损耗角正切0.003三.实验仪器微波无源试验箱一台,矢量网络分析仪一台,TXLine2001,ADS软件;四.实验过程Ⅰ.原理图设计a、根据实验的指标要求计算微带的尺寸,计算得50Ω的微带线宽度为8.195mm,四分之一波长为50.748mm。

b、打开ADS软件,创建项目,在元件库选择元器件MSUB、V AR、MLIN、MTEE、MSOBND和电阻R=100Ω。

搭建如下图所示的原理图并输入参数:Ⅱ.功分器仿真:a、选择S参数仿真元件面板,设置参数,起始频率0.6GHZ,频率扫描终止值1.4GHZ,步长为0.005GHZ。

b、插入优化控件Optim和4个目标控件Goal,修改其参数如图1;c、进行仿真,单击Simulate图标,进行仿真,在数据显示窗用矩形表示S 参数曲线图表示,如下图d、生成版图,先将原理图中的TERM、电阻和接地以及优化控件去掉,生成版图后按其实际的大小打印,如下图:Ⅳ.实物制作将打印的功分器版图贴在铜箔上,用刀切割铜箔,切割完成后,将铜箔粘到实验板上,如下图1.粘贴铜箔时要整齐,可先用粘性不太大的胶带粘在刚切好的铜箔上,让后再贴在实验板上;2.粘贴铜箔时要平整,在用万用表的欧姆档进行验证。

有响声表示短路则说明连接好了;Ⅴ. 实物测试及结果。

威尔金森功分器设计与仿真威尔金森功分器（Wilkinson Power Divider）是一种常用的微波功分器，广泛应用于无线通信和雷达系统中。

它能将输入信号均匀地分配到两个输出端口，并且具有较宽的工作频率范围和较低的插入损耗。

本文将介绍威尔金森功分器的设计原理和仿真方法。

1.威尔金森功分器的设计原理```┌─Z1─┐RF in ─┤ ├─ Z2 ─ RF out1├─Z0─┤└─Z3─┘RF out2```其中，RF in为输入端口，RF out1和RF out2为输出端口，Z0为特征阻抗，Z1和Z2为等效阻抗，Z3为耦合阻抗。

在设计过程中，首先需要确定特征阻抗Z0的数值，一般为50欧姆。

然后，根据所需的功分比例，计算等效阻抗Z1和Z2的数值。

最后，选择合适的耦合阻抗Z3，使得整个电路达到最佳的工作性能。

2.威尔金森功分器的仿真方法首先，打开ADS软件并创建一个新的工程。

然后，在工程中添加一个新的设计，选择“Schematic”类型。

在Schematic设计界面中，依次添加所需的元件，包括传输线、阻抗匹配器和耦合器。

其中，传输线用于连接输入端口和输出端口，阻抗匹配器用于实现输入和输出的阻抗匹配，耦合器用于实现信号的均匀分配。

接下来，设置传输线的特性阻抗和长度，以及阻抗匹配器和耦合器的阻抗数值。

通过调整这些参数，可以实现所需的功分比例和工作频率范围。

完成电路设计后，可以进行仿真和优化。

选择“Simulation”菜单，设置仿真参数，如频率范围和步长。

然后，运行仿真并得到结果。

根据仿真结果，可以评估电路的性能，并进行优化。

如果需要改变功分比例或工作频率范围，可以调整各个元件的数值，并重新运行仿真。

最后，完成电路设计和优化后，可以进行PCB布局和封装设计。

根据实际需求，选择合适的材料和尺寸，并进行布局和封装设计。

总结：本文介绍了威尔金森功分器的设计原理和仿真方法。

通过合理选择和调整各个元件的数值，可以实现所需的功分比例和工作频率范围。

Wilkinson功分器设计与仿真Wilkinson功分器是一种常用的微波功分器，广泛应用于射频和微波领域。

它可以将一个输入信号分成两个相等的输出信号，同时提供良好的功率分配和隔离性能。

在本文中，将对Wilkinson功分器的设计和仿真进行详细讨论。

首先，我们需要了解Wilkinson功分器的基本原理。

它由三个端口构成：一个输入端口和两个输出端口。

输入信号通过一个负载阻抗为Z0的电阻网络分成两个输出信号。

这个电阻网络由两个相等的阻抗为Z0/2的电阻和一个相等于Z0/√2的电容组成。

通过适当的设计和匹配，可以实现功率分配和隔离性能的最佳效果。

接下来，我们将讨论Wilkinson功分器的设计步骤。

首先，确定输入和输出的工作频率范围。

然后，选择合适的电阻和电容值，以满足所需的功率分配和隔离性能。

一般来说，电阻的阻值应为Z0/2，而电容的容值应为Z0/√2在设计过程中，需要进行一些计算和优化。

首先，计算输入和输出端口的阻抗匹配。

使用S参数和阻抗转换公式，可以得到所需的电阻和电容值。

然后，使用电磁仿真软件，如ADS或CST，对设计进行仿真和优化。

通过调整电阻和电容的值，可以获得最佳的功分和隔离性能。

在进行仿真时，需要考虑一些关键参数。

首先是功率分配性能，即两个输出端口的功率是否相等。

通常，我们希望它们的功率差异尽可能小。

其次是隔离性能，即两个输出端口之间的信号隔离程度。

我们希望它们之间的隔离尽可能高。

最后是带宽，即功分器在工作频率范围内的性能稳定性。

我们希望功分器在整个频率范围内都能提供稳定的功分和隔离性能。

在完成设计和仿真后，可以进行实际制作和测试。

制作功分器时，需要使用合适的材料和工艺。

常用的材料包括微波陶瓷、FR-4等。

制作完成后，需要使用网络分析仪等测试设备对功分器进行性能测试。

测试中需要关注功率分配、隔离和带宽等参数，以验证设计的正确性。

综上所述，Wilkinson功分器是一种重要的微波功分器，具有良好的功分和隔离性能。

功分器的设计制作与调试原功分器是一种用于分配输入功率到多个输出端口的无源器件。

它广泛应用于无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域。

1.需求分析：初步确定功分器的频率范围、输入功率和输出端口数目等参数。

根据实际需求，选择合适的设计方案。

2.设计理论：根据功分器的工作原理，通过理论计算和仿真，确定功分器的主要设计参数，如输入阻抗、输出阻抗、功分比等。

3.组件选取：根据设计理论确定的参数，选取合适的器件和元件，如功分器结构中的耦合器、衰减器、隔离器等。

4.布局设计：根据选取的器件和元件规格，进行功分器的布局设计。

在设计过程中要考虑排布的紧凑性、尽量减小端口之间的串扰和互相影响。

5.制作工艺：将布局设计图转化为PCB板图，并进行PCB板的制作。

在制作过程中，要保证板厚、质量符合要求，并注意PCB板的阻抗匹配和分布电容等问题。

6.组件安装：将设计好的器件和元件按照布局图的要求进行精确安装。

安装过程中要注意焊接质量和对器件的保护。

7.调试测试：完成功分器的制作后，需要进行调试测试。

通过网络分析仪等测试仪器，检测功分器的各个指标是否符合设计要求，如S参数、功率分配准确性、隔离度等。

8.故障排除：如果在调试测试中发现功分器存在问题，需要对问题进行分析和定位，进一步调整和优化。

可以采取改变元件参数、考虑布局优化或增加衰减器等措施。

9.性能评估：最后对完成的功分器进行性能评估，比较实际测试结果与设计指标的偏差，评估功分器的性能优劣。

需要注意的是，功分器的设计制作和调试是一个复杂的过程，需要掌握电磁场理论、微波传输线理论、PCB设计和封装、RF测试等知识和技能。

此外，对于高频、高功率的功分器设计，还需要特别注意功率损耗、温度和稳定性等问题，以保证功分器的可靠性和稳定性。

在实际的设计制作和调试过程中，还需要结合实际情况灵活调整，并进行各种验证和验证。

该过程需要良好的设计能力、实践经验和耐心。

功率分配器的设计与仿真学院：物理与电子工程学院专业：通信工程功分器设计实验报告一、实验目的通过设计功分器结构，了解功率分配器电路的原理及设计方法，学习使用软件进行微波电路的设计，优化，仿真。

掌握功率分配器的制作及调试方法。

二设计要求指标通带范围0.9-1.1GHZ。

双端输出，功分比1:1.。

通带内个端口反射系数小于-20dB。

俩个输出端口隔离度小于-20dB。

传输损耗小于3.1dB.三：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。

由能量守恒定律可知：P1=P2+P3。

如果P2(dBm)=P3(dBm),三端口功率间的关系可写成：P2(dBm)=P3(dBm)=(dBm)-3dB。

当然，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。

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、I/O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。

1）频率范围：这是各种射频/微波电路的工作前提，功分器的设计结构与工作频率密切相关。

必须首先明确功分器的工作频率，才能进行下面的设计。

2）承受功率：在功分器/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。

一股地，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。

3〕分配损耗：主路到支路的分配损耗实质上与功分器的主路分配比，Ad有关。

其定义为，式子中：Pin=kPout，例如：两等分功分器的分配损耗是3dB，四等分功分器的分配损耗是6dB。

4）插入损耗：1/0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产生的。

考虑输入端的驻波比所带来的损耗，插入损耗，Ai定义为：Ai=A-Ad。