Wilkinson功分器设计与仿真

题目双频带Wilkinson功分器的仿真设计学生姓名张鹏飞学号 1213014143所在学院陕西理工学院专业班级电子信息工程1205 指导教师贾建科完成地点博远楼实验室2016 年 5 月 29 日双频带Wilkinson功分器的仿真设计张鹏飞（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业 12级5班陕西汉中 723000）指导教师：贾建科【摘要】本文主要研究的是等分的双频Wilkinson功率分配器的设计及其仿真，设计的双频Wilkinson功分器的工作频率在1.5GHz和3.0GHz，要求插入损耗小于3.8dB，隔离度大于20dB。

使用了奇偶模分析方法，降低了两个支路的耦合，提高了设计精度和电路性能，并且采用了双节传输线实现阻抗变换，有效的增加了工作带宽。

利用了ADS2011仿真软件进行设计和仿真，刚开始使用的原理图微带线尺寸是根据理想模型图参数计算的，仿真的结果不能满足设计要求，因此进一步对电路原理图进行了优化，后来针对版图的生成又对电路微带的长度进行了调整。

从优化后电路原理图仿真的曲线图可以看到，隔离度大于20dB，插入损耗小于3.8dB,工作带宽为200MHz，因此本次设计完全达到了设计标准。

关键词：双频Wilkinson功分器、ADS2011、奇偶模、仿真Simulation design of dual band Wilkinson power dividerZhangpengfei(Grade 12,Class 5，Major of Electronic and Information Engineering，School of Physics and Telecommunication Engineering，Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000，Shaanxi)Tutor: Jia JiankeAbstract: The main research of this report is the design and Simulation of dual band Wilkinson power divider. The operating frequency of this dual band Wilkinson power divider is 1.5GHz and 3.0GHz,which requires the insertion loss less than 3.8dB and the isolation is more than 20dB.Analysis method of odd-even model is used in this design,in order to reduce the coupling of two branches,improving the accuracy of the design and performance of the circuit, and a double transmission line is used to realize the impedance converter, effectively increasing the bandwidth. The ADS2011 simulation software is used for the design and simulation. Using the principle diagram of the microstrip line size is calculated according to the ideal model parameters ,in the beginning. The simulation results can not meet the design requirements. Therefore, the circuit principle diagram is optimized further. The length of the microstrip circuit is adjusted for the formation of landscapelater later. From the result of optimized simulation ,the isolation is greater than 20dB, the insertion loss is less than 3.8dB, the operating bandwidth is 200MHz. So, this design has reached the design indicators.Key words:Dual frequency Wilkinson power divider, ADS2011, even and odd mode, simulation目录1.引言 (1)1.1 研究的背景 (1)1.2 研究的意义 (1)2.威尔金森功分器的基本理论和工作原理 (2)2.1 传统的Wilkinson功分器 (2)2.2 Wilkinson功分器的工作原理 (2)3.威尔金森功分器的设计实例及过程 (3)3.1功分器的设计指标要求 (3)3.2 Wilkinson功分器的设计思路 (4)3.3奇偶模分析 (4)3.3.1奇模分析，根据电路的对称性 (4)3.3.2偶模分析 (5)3.4双频分析 (7)3.5 原理图的仿真与优化 (7)3.5.1 理想模型的建立 (7)3.5.4 版图的生成 (17)3.5.5 版图的仿真 (18)3.5.5 联合仿真 (20)4.宽带的双频Wilkinson功分器的研究 (22)4.1偶模的分析 (23)4.2奇模分析 (25)4.3理想模型图的建立 (26)4.3.1 理想模型图参数的确定 (26)4.3.2 理想模型图设计 (26)4.3.3 理想模型图的仿真结果 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录A 外文文献 (30)附录B 外文文献翻译 (42)1.引言在电子学理论中，电流流过导体的时候，在导体的周围会形成磁场，如过电流是交变的电流，则导体周围就会形成交变的电磁场，我们把它称为电磁波。

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。

电子技术• Electronic Technology一种S 波段微带型Wilkinson 功分器的设计文/艾伟利摘要本文设计了一种工作于2.7 GHz ~ 2. 9GHz 的 Wilkison 功 分 器，使用仿真软件ADS 和HFSS 进 行了仿真验证和参数调整。

针对 Wilkison 功分器输入端连接点不 连续性造成的阻抗不匹配问题， 设计了在连接点处增加矩形导带 的优化方法，输入端的回波损耗 降低了 3dB 以上。

仿真结果表明， 设计的功分器达到了设计要求。

表1：功分器仿真得到的数据参数名称主传输线宽度W1V4支臂宽度W2X/4支臂长度1数值2.30mm1.435mm 20.27mm图1： Wilkinson 功分器结构示意图、端口2.图2： Wilkinson 功分器原理图【关键词［Wilkinson 功分器S 波段回波损 耗隔离度1引言目前工作频率在4GHz 以下的全固态雷达发射机如雨后春笋般地涌现出来，大量地替换原有电子管雷达发射机。

与大型真空电子管相 比，固态放大管具有尺寸小、可靠性高、寿命长、工作电压低等许多优点，但受到固态器件 增益较低的制约，固态放大管的峰值功率大约 从几十瓦至一千瓦。

在固态雷达发射机中，需要几十个至几百个固态放大管并联工作，然后进行功率合成以提高输出功率。

因此，设计合 理的功率合成器和功率分配器（简称功分器）成为固态雷达发射机的必然要求。

本文设计了一种应用于S 波段固态雷达 发射模块中的微带型Wilkinson 功分器，频率 为2.7GHz 〜2.9GHzo 传统的Wilkinson 功分器，在其输入端和两24并联支臂的连接处，由于 连接点的不连续性，其阻抗并不能达到理想的 完全匹配。

为了减小不匹配带来的指标恶化，本文提出了一种在Wilkinson 功分器输入端和两A/4并联支臂的连接处加上一块矩形导带的 方法。

与未经优化的Wilkinson 功分器相比，从HFSS 软件版图仿真结果看，输入端口回波损耗S （l,l ）提高了 3dB 以上，输出端口的隔 离度也有提高。

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。

实验一Wilkinson 功率分配器的仿真2013级电信2班20131305047 王庭哲一、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HFSS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、实验原理在微波电路中，为了将功率按一定比例分成两路或多路，通常使用功率分配器。

图1即为一个典型的带有负载是一分二微带型功率分配器电路图。

图1 微带功分器电路图当信号从端口1输入时，功率从端口2和端口3输出，只要设计恰当，输出可按一定比例分配，并保持电压同相，电阻R上无电流，不吸收功率。

若端口2或端口3稍有失配，则有功率反射回来，为电阻所吸收。

从而保证两输出端有良好的隔离，并改善输出端的匹配。

设端口3和端口2的输出功率比为k2，即同时由于端口1到端口2与端口1到端口3的线长度相等，故端口2的电压V2与端口3的电压V3相等，即V2=V3。

又因为端口2和端口3的输出功率与电压的关系为将式(2)代入式(1)中，得式中：Z2和Z3为端口2和端口3的输出阻抗，若选择可满足式(3)，为了保证端口1匹配，应有同时，考虑到则所以为了端口2与端口3隔离，即端口2或端口3的反射波不会进入端口3或端口2，可选在实际情况下，输出端口的阻抗也是Z0，因此，采用四分之一波长阻抗变换器，在端口2和端口3各加一段传输线，特性阻抗分别为如果是等功率分配器，则P2=P3，k=1，于是有三、实验步骤（一）HFSS建模过程1.新建工程power divider并设立参数2.绘出底板参数如图3.绘出地板4.在底板上添加微带线5.添加隔离电阻隔离电阻参数6.添加端口7.添加空气盒子盒子参数隔离电阻微带线地板空气盒子端口（从上至下分别为1,2,3）仿真设置四、实验结果及分析1.由一图可以看出曲线S(2,1)接近3dB，即S（2,1）基本满足要求2.由图二可知三个端口的匹配状况S(1,1) S(2,2) S(3,3)在理想状况下反射系数应为0即负无穷dB。

不等分威尔金森功分器设计不等分威尔金森功分器是一种常见的无源射频（RF）器件，广泛应用于无线通信系统中。

它能够将一个信号分配到多个输出端口上，并且在不同端口上能够按照预先设定的比例对信号进行分配。

在通信系统中的分配系统中有非常重要的应用，能够保证信号在各个分支上的功率匹配，实现信号的有效分配和整合。

本文将深入探讨不等分威尔金森功分器的设计原理、工作原理、应用范围以及相关的技术特点和发展趋势。

一、不等分威尔金森功分器的设计原理不等分威尔金森功分器的设计基于经典的威尔金森功分器，它是一种结构简单、性能可靠的功分器。

在一个不等分的威尔金森功分器中，每个输出端口相对于输入端口的功率分配比例可以不相同，同时保持每个输出端口的相位均匀。

这样能够满足不同应用场景下对功率匹配和相位匹配的需求。

不等分威尔金森功分器的设计原理主要基于传输线理论和耦合器的设计原理。

通过在传输线和耦合器中合理设计参数和结构，能够实现对输入信号的不同分配，保证在每个输出端口上的功率分布符合设计要求。

二、不等分威尔金森功分器的工作原理不等分威尔金森功分器的工作原理可以简单分为两个方面：功率分配和相位匹配。

1. 功率分配：通过在耦合器中设计不同的传输线长度和阻抗匹配，可以实现对输入信号的不等分配。

这需要在设计中根据具体的功率分配比例来确定传输线长度和耦合器的参数，从而实现对输入信号的分配。

2. 相位匹配：为了确保在各个输出端口上的信号相位一致，不等分威尔金森功分器需要通过合理的传输线长度和相位匹配设计来实现。

这能够保证在各个输出端口上的信号相位差尽可能地小，从而满足信号的相位匹配需求。

三、不等分威尔金森功分器的应用范围不等分威尔金森功分器在无线通信系统中有着广泛的应用，尤其是在基站天线系统、分布式天线系统、射频信号分配系统等领域中。

它能够满足不同场景下对信号功率和相位的要求，保证系统的性能和稳定性。

在基站天线系统中，不等分威尔金森功分器可以用于将射频信号分配到不同的天线单元上，实现多天线系统的功率和相位匹配。

微带wilkinson功分器的仿真设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月21日一、实验目的● 了解功率分配器电路的原理及设计方法。

● 学习使用ADS 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，功分比为1:1。

● 通带内个端口反射系数小于-20dB 。

● 两个输出端口的隔离度小于-20dB 。

● 传输损耗小于3.1dB 。

三、设计思路图一：设计思路示意图四、理论分析设计1. 基本工作原理分析理论学习尺寸计算绘制ADS 原理图原理图仿真优化设计版图仿真功率分配器是三端口电路结构，其信号输入端的输入功率为P1，而其它两个输出端的输出功率分别为P2和P3。

理论上，由能量守恒定律可知：P1=P2+P3。

端口特性为：(1) 端口1无反射(2) 端口2和端口3输出电压相等且相同(3) 端口2、端口3输出功率比值为任意指定值1/由这些条件可以确定Z o2、Z o3以及R2、R3的值。

2.功分器技术指标计算(1)输入端口回波损耗输入端口1的回波损耗根据输入端口1的反射功率和输入功率之比来计算(2)插入损耗输入端口1的回波损耗根据输出端口的输出功率和输入端口1的输入功率之比来计算(3)输出端口间的隔离度输出端口2和输出端口3间的隔离度可以根据输出端口2和输出端口3的输出功率比来计算(4)功分比当其它端口没有反射时，功分比根据输出端口3和输出端口4的输出功率比来计算(5)相位平滑度在做功率分配器时，输出端口的平滑度直接影响功率合成效率。

五、尺寸计算使用ADS软件自带的计算工具计算出微带线的尺寸。

图5.1 50Ω的微带线宽度计算图5.2 75Ω的微带线宽度计算输入Z0=50Ohm,可以算出微带线的宽度为1.52mm。

填入ZO=70.7Ohm和E_Eff=90deg，可以算出微带线的线宽为0.79mm和长度42.9mm。

传统wilkinson功分器设计与仿真汪学明(华东交通大学南昌330013)【摘要】随着通信技术的加速发展，传统的Wilkinson功分器已经无法满足多频及宽带的技术需求。

基于ADS仿真设计软件，根据传统的功分器原理和结构，设计了一款谐振频率在4.9GHz附近的标准Wilkinson功分器。

【关键词】Wilkinson功分器微带ADS1 引言功分器主要用于功率分配，将一路输入信号分成两路或多路较小的输出功率信号，功分器在微波射频通信电路中有着广泛的应用。

Wilkinson功分器是射频通信系统的关键组成部件之一，近年来随着通信技术的加速发展，传统的Wilkinson功分器已经无法再满足其要求，因为其无法满足多频及宽带的技术需求。

本文设计了一款传统的工作频率在 4.9Hz的Wilkinson功分器。

众所周知，4.9GHz是未来5G网络中心频段，设计这款功分器也是为了能更好地迎合未来的技术需求。

2功分器工作原理微带型功分器的电路结构如图1所示。

图1 功分器电路结构其中，输入端口特性阻抗为Z0；两段分支微带线电长度为λ/4，特性阻抗分别为Z02和Z03，终端分别接负载R2和R3。

功分器各个端口特性如下：◆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1/K²故有：1 Z in2+1Z in3=1Z0(1)K2=P3P2,P2=12∗U22R2, P3=12∗U32R3(2)U2= U3(3)由四分之一波长传输线阻抗变换理论得：Z in2∗ R2=Z02,2 Z in3∗ R3=Z032(4)设R2=KZ0，则Z02、Z03、R3为：Z02=Z0√K(1+K2)Z03=Z0√(1+K2)K3,R3=Z0K(5)为了增加隔离度，在端口2和端口3之间再增加一个电阻R，隔离电阻R的阻值为：R=Z0(K+1K)(6)当k=1时，上面的结果化简为功率等分情况。

另外，输出线是与阻抗R2=kZ0和R3=Z0/k匹配的，而不与阻抗Z0匹配。

Wilkinson 功率分配器的设计一、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，提高动手设计能力。

二、实验仪器微波无源试验箱一台、矢量网络分析仪一台、电脑一台、ADS 软件 1套 微波软件三、实验过程及仿真结果1. 创建项目和原理图，并修改相关参数。

使Start=0.6GHz;Stop=1.4GHz;中心频率=1GHz（1）在原理图设计窗口元件面板中选择“TLines-Microstrip ”元件库，选择MSub,并修改它的参数。

（2）选择变量插件VAR ，设置变量W50=8.2、W70=4.6、L1=11、L2=12、L3=4、L4=13、Lx=5。

（3）在“TLines-Microstrip ”选择MLIN 和MTEE,加入MSOBND,并设置数值，连接电路。

2. 原理图优化及仿真（1）选择S 参数仿真元件面板“Simulation-S_Param ”，选择负载终端Term ，Term1为输入端口，Term2、Term3为输出端口，连入功分器。

选择仿真控件SP ，设置参数：Sweep Type 为Linear ；Start=0.6GHz;Stop=1.4GHz;Step-size=0.005GHz.（2）双击VAR，对L1、L2优化（3）选择原理图元件面板的“Optim/Stat/Yield/DOE”,选择Optim、Goal,优化4个目标控件，设置相关数值。

（4）仿真，查看原理图仿真数据。

3.版图生成去掉Term和“接地”及优化控件；选择原理图的“Layout”>“Generate/Update Layout”,默认其设置。

弹出“Status of Layout Generation”,将窗口内容与原理图比较，确认后“OK”，完成版图。

四、实物制作与测试将功分器的版图打印出来，利用刀和尺切割铜箔，切割完后将其黏贴在微波板的相应位置，最后将隔离电阻焊接在功分器的隔离位置处。

实验七、等分威尔金森功分器的设计一、设计目标任务一：等分威尔金森功分器的设计的ADS仿真。

等分威尔金森功分器的设计的设计指标：（1）、频带范围：0.9-1.1GHz；（2）、频带内输入端口的回波损耗：C11>20dB；（3）、频带内的插入损耗：C12﹤3.3dB,C13﹤3.3dB；（4）、两个输入端口间的隔离度：C23>25dB。

二、设计步骤任务一：1.新建工程原理图：新建工程名为equal_divider，并设置如下：新建原理图名为equal_divider_norminal，并画出如下图的电路图：输入端口电路：阻抗变换电路：输出端口电路：完成后如图：2.参数设置：MSub控件参数：H=0.8mm：表示微带线介质基片厚度为0.8mm；Er=4.3:表示微带线介质基片的相对介电常数为4.3；Mur=1:表示微带线介质基片的相对磁导率为1；Cond=5.88E+7:表示微带金属片的电导率为5.88E+7；Hu=1.0e+033mm:表示微带电路的封装高度为1.0e+033mm;T=0.03mm:表示微带金属片的厚度为0.03mm；TanD=1e-4：表示微带线的损耗角正切为1e-4；Rough=0mm:表示微带线的表面粗糙度为0mm。

用微带线计算工具计算功分器各段微带线理论尺寸：Tools】→【LineCalc】→【StartLineCalc】，弹出如下图所示所示的“LineCalc”窗口。

在“Substrate Parameters”栏中填入上图所示的MSub控件的基本参数。

在“Component Parameters”栏的“Freq”项中输入功分器的中心频率为1GHz。

在“Electrical”栏的传输线特性阻抗“Z0”项中输入50Ω，如下图所示：插入V AR控件，设置变量，w1=1.52”、“w2=0.79”、“l=10”。

将原理图中参数更新：3.功分器原理图仿真：原理图中加入S参数，TERM，地，S参数如图：其他设置地方如图：仿真如图：从上面的仿真结果可知，两个端口间的隔离度（要求C23>25dB）明显不满足设计要求。

综合课程设计实验报告课程名称：综合课程设计（微波组）实验名称：威尔金森功分器的设计院（系）：信息科学与工程学院2020 年6月12 日一、实验目的1. 了解功分器电路的原理和设计方法；2. 学习使用Microwave office 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、实验原理Wilkinson 功率分配器根据微波网络理论，对于三端口网络，匹配、互易、无耗三者中，只能有两个同时满足。

Wilkinson 功率分配器是一个有耗的三端口网络（如图1.1所示），它通过在输出端之间引入特性阻抗为2Z 0的电阻，实现了理想的功率分配与功率合成。

用于功率分配时，端口1是输入端，端口2和端口3是输出端；用于功率合成时，端口2和端口3是输入端，端口1是输出端。

可以制成任意功率分配比的Wilkinson 功率分配器，本实验只考虑等分（3dB ）的情况，其结构如图1.2所示。

由两段微带线与输出端之间的电阻构成，两段微带线是对称的，其特性阻抗为02Z ，长度为/4g ，并联电阻值为2Z 0。

图1.1 Wilkinson 功分器示意图图1.2 微带线形式的等分Wilkinson 功分器三、实验内容和设计指标实验内容1. 了解Wilkinson功分器的工作原理；2.根据指标要求，使用Microwave office软件设计一个Wilkinson功分器，并对其参数进行优化、仿真。

设计指标在介电常数为4.5，厚度为1mm的FR4基片上（T取0.036mm，Loss tangent取0.02），设计一个中心频率为f=3.2GHz、带宽为200MHz，用于50欧姆系统阻抗的3dB微带功分器。

要求：工作频带内各端口的反射系数小于-20dB，两输出端口间的隔离度大于25dB，传输损耗小于3.5dB。

功分器的参考结构如1.3图所示。

在设计时要保证两个输出端口之间的距离大于10mm，以便于安装测试接头；同时为了便于焊接电阻，d要为2.54mm左右。

宽带Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器的设计与仿真作者：张中雷张任来源：《中国教育技术装备》2009年第15期摘要介绍宽带功分器的设计方法，设计工作频带在1 GHz～3 GHz的微带线功分器，并使用Agilent公司的ADS软件进行仿真，得到理想的结果。

关键词微波器件；微带线；Wilkinson功分器；宽带中图分类号：TN626 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2009）15-0091-02Design and Simulation of Broadband Wilkinson Power Divider//Zhang Zhonglei, Zhang RenAbstract In this paper, the authors demonstrate the method of design a broadband power divider, and devise a microstrip power divider that works in a frequency range from 1 GHz to 3 GHz, moreover, utilize ADS of Agilent Technologies to simulate, obtain a series of ideal results.Key words microwave device；microstrip；Wilkinson power divider；broadband Author’s address No.722 Research Institution of CSIC, Wu han 4300791 前言在微波系统中，功分器是将输入功率分成等分或不等分的多路功率输出的一种多端口微波器件，将发射功率按一定的比例分配到各发射单元，因此功分器在微波系统中有着广泛的应用[1]。

它的性能好坏直接影响到整个系统能量的分配、合成效率。

等分威尔金森功分器的设计威尔金森功分器（Wilkinson power divider）是一种常用的无源微波分路器，可以将输入信号等分为三个输出信号。

它广泛应用于无线通信系统、天线阵列、雷达系统等领域。

在设计威尔金森功分器时，需要考虑频率响应、插入损耗、功分精度等因素。

```________[3dB]_________输入---威尔金森功分输出1--输出2--________[3dB]________```为了实现等分，威尔金森功分器需要满足以下条件：1.输入和输出之间的相位差为0度，即输入和输出之间的信号相位一致。

2.输入和输出之间的功率比为1：2，即输出1和输出2之间功率比为1：13.输入和输出之间的波阻抗匹配，即输入和输出之间的阻抗一致。

威尔金森功分器的设计可以分为两个主要步骤：计算和布局。

1.计算：根据所需的频率范围，计算威尔金森功分器的参数。

首先，选择合适的传输线类型（如微带线、同轴线等）和介质材料，确定传输线的特性阻抗。

然后，根据所需的频率范围和功分精度，计算传输线的长度和宽度。

最后，根据所选的耦合器类型，计算其特性阻抗和尺寸。

2.布局：根据计算得到的参数，进行电路布局。

首先，绘制输入和输出传输线的布局，保证它们的长度和宽度符合计算结果。

然后，将耦合器和传输线连接起来，确保它们的相互作用符合设计要求。

最后，进行电路的布线和布局优化，减少传输线之间的串扰和损耗。

在威尔金森功分器的设计中，还需要考虑一些其他因素，如插入损耗、功分精度和频率响应等。

为了减小插入损耗，可以选择低损耗的传输线材料和合适的耦合器类型。

为了提高功分精度，可以采用精确的计算方法和优化的布局。

为了获得平坦的频率响应，可以采用宽带的传输线和耦合器。

总之，威尔金森功分器的设计是一个综合考虑多个因素的过程，需要进行计算、布局和优化。

通过合理选择参数和优化布局，可以实现性能良好的威尔金森功分器，满足不同应用的需求。

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。