微带功分器作业-1

微波实验报告之前⽹上下的学长学姐的报告有很多不靠谱,但是调谐都要调到中⼼频率上,否则都不对,还有⽼师验收的时候如果⾃⼰⼼情很不好,只要她发现⼀点错误就会坚定的认为不是⾃⼰做的,所以⼀定要确保没有错误,原理⼀定要弄清楚.愿后来⼈好运~~~实验2 微带分⽀线匹配器⼀．实验⽬的：1．熟悉⽀节匹配的匹配原理2．了解微带线的⼯作原理和实际应⽤3．掌握Smith图解法设计微带线匹配⽹络⼆．实验原理：1.⽀节匹配器随着⼯作频率的提⾼及相应波长的减⼩，分⽴元件的寄⽣参数效应就变得更加明显，当波长变得明显⼩于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分⽴元件⽽得到⼴泛应⽤。

因此，在频率⾼达GHz以上时，在负载和传输线之间并联或串联分⽀短截线，代替分⽴的电抗元件，实现阻抗匹配⽹络。

常⽤的匹配电路有：⽀节匹配器，四分之⼀波长阻抗变换器，指数线匹配器等。

⽀节匹配器分单⽀节、双⽀节和三⽀节匹配。

这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（或串联适当的电抗），⽤附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的⽬的。

此电纳或电抗元件常⽤⼀终端短路或开路段构成。

本次实验主要是研究了微带分⽀线匹配器中的单⽀节匹配器和双⽀节匹配器，我都采⽤了短路模型，这类匹配器主要是在主传输线上并联上适当的电纳，⽤附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波。

单⽀节调谐时，其中有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。

匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+JB形式。

然后，此短截线的电纳选择为-JB，然后利⽤Smith圆图和Txline，根据该电纳值确定分⽀短截线的长度，这样就达到匹配条件。

双⽀节匹配器，⽐单⽀节匹配器增加了⼀⽀节，改进了单⽀节匹配器需要调节⽀节位置的不⾜，只需调节两个分⽀线长度，就能够达到匹配，但需要注意的是，由于双⽀节匹配器不是对任意负载阻抗都能匹配，所以不能在匹配禁区内。

2.微带线从微波制造的观点看，这种调谐电路是⽅便的，因为不需要集总元件，⽽且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。

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。

功分器工作原理(图文)功分器是一种常见的电子器件，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。

它能够将输入信号分成多个不同频率的输出信号，具有重要的信号处理功能。

本文将详细介绍功分器的工作原理，并通过图文的方式进行解析。

一、功分器的基本概念功分器，全称为功率分配器，是一种被动器件，用于将输入信号按照一定的比例分配到多个输出端口上。

它通常由微带线、耦合器、隔离器等组成，具有低损耗、高隔离度等特点。

1.1 微带线功分器中的微带线是一种常用的传输线，由导体和绝缘层组成。

它的特点是结构简单、成本低廉，能够在高频率范围内传输信号。

微带线的宽度、长度和介质常数等参数会影响功分器的性能。

1.2 耦合器功分器中的耦合器用于将输入信号分配到不同的输出端口上。

常见的耦合器有平面耦合器、同轴耦合器等。

耦合器的设计需要考虑耦合度、带宽和插入损耗等因素。

1.3 隔离器功分器中的隔离器用于隔离不同的输出端口，防止信号之间的相互干扰。

隔离器通常由衰减器、隔离阻抗等组成。

隔离器的设计需要考虑隔离度、带宽和插入损耗等因素。

二、功分器的工作原理功分器的工作原理基于电磁场的相互作用和传输线的特性。

当输入信号进入功分器时，经过微带线、耦合器和隔离器等组件的作用，信号被分配到不同的输出端口上。

2.1 输入信号的传输输入信号首先通过微带线传输，微带线的特性阻抗和传输损耗会对信号产生影响。

通过合理设计微带线的宽度、长度和介质常数等参数，可以实现对输入信号的传输。

2.2 信号的分配经过微带线后，输入信号进入耦合器，耦合器将信号按照一定的比例分配到不同的输出端口上。

耦合器的设计需要考虑耦合度和插入损耗等因素，以实现对信号的精确分配。

2.3 信号的隔离分配到不同输出端口上的信号经过隔离器的作用，实现信号之间的隔离。

隔离器的设计需要考虑隔离度和插入损耗等因素，以实现对信号的有效隔离。

三、功分器的应用领域功分器作为一种重要的信号处理器件，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。

实验 设计仿真微带功分器一、 实验目的：１． 掌握微带功分器的原理；２．掌握用VOLTAIRE 仿真、优化线性电路；二、 实验原理：功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。

在电路中常用到微带功分器，其基本原理和设计公式如下：页 1图2.1 二路功分器的原理图图2.1是二路功分器的原理图。

图中输入线的特性组抗为0Z ,两路分支线的特性阻抗分别为Z 02和Z 03，线长为0e λ/4 , 0e λ/4为中心频率时的带内波长。

图中2,3R R 为负载阻抗，R 为隔离阻抗。

对功分器的要求是：两输出口2和3的功率按一定比例分配，并且两口之间相互隔离，当两口接匹配负载时，1口无反射。

下面根据上述要求，确定Z 02 、Z 03、R 2、R 3及R 的计算公式。

设2口、3口的输出功率分别为P2、P3 ，对应的电压为V2、V3 .根据对功分器的要求，则有： P 3=K 2P 2|V 3|2/R 3=K 2|V 2|2/R 2式中K 为比例系数。

为了使在正常工作时，隔离电阻R 上不流过电流，则应 V 3=V 2 于是得 R 2=K 2R 3 若取 R 2=KZ 0 则 R 3=Z 0/K因为分支线长为λe0/4，故在1口处的输入阻抗为： Z in2=Z 022/R 2 Z in3=Z 032/R 3为使1口无反射，则两分支线在1处的总输入阻抗应等于引出线的0Z ，即 Y 0=1/Z 0=R 2/Z 022+R 3/Z 032 若电路无损耗，则|V 1|2/Z in3=k 2|V 1|2/Z in2 式中V1为1口处的电压 所以 Z in =K 2Z 03Z 02=Z 0[(1+K 2)/K 3]0.5 Z 03=Z 0[(1+K 2)K]0.5下面确定隔离电阻R 的计算式。

跨接在端口2、3间的电阻R ，是为了得到2、3口之间互相隔离得作用。

当信号1口输入，2、3口接负载电阻 时，2、3两口等电位，故电阻R 没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2口或3口得外接负载不等于R2或R3时，负载有反射，这时为使2、3两端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R=Z 0(1+K 2)/K 。

微波电路导论作业（电路仿真报告3）
院系：电子工程学院
班级：020613
姓名：张章浙
学号：02061265
功率分配器
一．实验目的：
设计一个三端口等功率分配器，采用微带结构。

已知输入阻抗Z0=50Ω,工作频率f0=3GHz；微带线基片εr=9.8，h=1000um，T=1um。

测量特性指标S11，S21，S23（单位dB）与频率（0.5f0-1.5f0）的关系曲线。

调节微带线的尺寸，使功分器的性能达到最佳。

实验原理图如下：
二．实验步骤：
1.计算阻值及微带线尺寸
启动microwave office，从主菜单选择Window\Txline（传输线计算器），选择Microstrip页，将各参数分别代入公式计算，得到不同阻抗对应的微带线实际尺寸。

原理图中，Z02、Z03的长度均为λp0/4。

计算：Z02=Z03=20.5Z0；Z04=Z05=Z0；r=2Z0，计算结果如下：
2.电路设计
创建原理图。

所需元件：MTRACE，MTEE$，MLIN，TFR，PORT，MSUB。

依次设置单位、工作频率（1.5-4.5GHz，阶长0.01）、画电路图、添加图表、添加测量项。

全部完成后，分析电路，观察所得曲线。

3.调节电路
要求：调节电阻r（即元件TFR）的长度、宽度，使得在f0处，S11、S23尽可能的小，S21尽可能的接近-3dB。

三．实验结果：
测量图如下：。

实验 设计仿真微带功分器一、 实验目的：１． 掌握微带功分器的原理；２．掌握用VOLTAIRE 仿真、优化线性电路；二、 实验原理：功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。

在电路中常用到微带功分器，其基本原理和设计公式如下：页 1图2.1 二路功分器的原理图图2.1是二路功分器的原理图。

图中输入线的特性组抗为0Z ,两路分支线的特性阻抗分别为Z 02和Z 03，线长为0e λ/4 , 0e λ/4为中心频率时的带内波长。

图中2,3R R 为负载阻抗，R 为隔离阻抗。

对功分器的要求是：两输出口2和3的功率按一定比例分配，并且两口之间相互隔离，当两口接匹配负载时，1口无反射。

下面根据上述要求，确定Z 02 、Z 03、R 2、R 3及R 的计算公式。

设2口、3口的输出功率分别为P2、P3 ，对应的电压为V2、V3 .根据对功分器的要求，则有： P 3=K 2P 2|V 3|2/R 3=K 2|V 2|2/R 2式中K 为比例系数。

为了使在正常工作时，隔离电阻R 上不流过电流，则应 V 3=V 2 于是得 R 2=K 2R 3 若取 R 2=KZ 0 则 R 3=Z 0/K因为分支线长为λe0/4，故在1口处的输入阻抗为： Z in2=Z 022/R 2 Z in3=Z 032/R 3为使1口无反射，则两分支线在1处的总输入阻抗应等于引出线的0Z ，即 Y 0=1/Z 0=R 2/Z 022+R 3/Z 032 若电路无损耗，则|V 1|2/Z in3=k 2|V 1|2/Z in2 式中V1为1口处的电压 所以 Z in =K 2Z 03Z 02=Z 0[(1+K 2)/K 3]0.5 Z 03=Z 0[(1+K 2)K]0.5下面确定隔离电阻R 的计算式。

跨接在端口2、3间的电阻R ，是为了得到2、3口之间互相隔离得作用。

当信号1口输入，2、3口接负载电阻 时，2、3两口等电位，故电阻R 没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2口或3口得外接负载不等于R2或R3时，负载有反射，这时为使2、3两端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R=Z 0(1+K 2)/K 。

微带功分器的原理应用1. 什么是微带功分器？微带功分器是一种用于微波频段下信号功分的器件，广泛应用于通信系统、雷达系统、卫星通信等领域。

微带功分器由微带线和紧密耦合线构成，可以将输入信号按照一定比例分配到多个输出端口。

2. 微带功分器的工作原理微带功分器的工作原理基于微带线的特性和微带线之间的耦合效应。

微带线是一种将导体线路置于介质表面的结构，具有较低的传输损耗、较高的集成度和易于制造等优点。

微带功分器一般由一条主微带线和多条分支微带线组成。

主微带线通过一定的结构设计和匹配网络，将输入信号按照设定的功分比例分配到各个分支微带线上。

分支微带线之间通过紧密耦合线相连，实现信号的耦合和功分。

3. 微带功分器的应用微带功分器在通信系统、雷达系统和卫星通信等领域有广泛的应用。

下面列举几个常见的应用场景：•天线阵列：微带功分器可以用于天线阵列中，将输入的无线信号按照一定比例分配到各个天线单元上，实现波束形成和方向控制。

•分集系统：微带功分器可以用于通信系统中的分集系统，将输入信号复制到多个接收路径中，提高系统的可靠性和鲁棒性。

•功率分配：微带功分器可以实现信号的功率分配，将输入信号按照一定比例分配到不同的功率放大器中，实现功率的均衡。

•多馈线系统：微带功分器可以用于多馈线系统中，将输入信号按照一定比例分配到多个馈线上，实现信号的分配和功分。

4. 微带功分器的特点微带功分器具有以下几个特点：•小型化：由于采用了微带线技术，微带功分器体积小、重量轻，方便集成和安装。

•低损耗：微带功分器的损耗较低，能够实现高效的信号功分，并减少系统的传输损耗。

•宽带性：微带功分器可以在宽带内工作，满足多种频段的信号功分需求。

•可靠性高：由于采用了微带线和紧密耦合线的设计，微带功分器具有较高的可靠性和抗干扰能力。

5. 微带功分器的制造工艺微带功分器的制造工艺相对较为复杂，一般包括以下几个步骤：•基板选择：选择合适的介质基板，如FR-4、PTFE等，用于制造微带线和耦合结构。

n母微带功分器-回复什么是n母微带功分器？n母微带功分器（n-way power divider）是一种用于将输入信号均匀分配到n个输出端口的微带器件。

它通常被广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信和微波系统中，用于分配信号、增强通信传输效果等。

n母微带功分器的工作原理如下：输入信号通过微带线传输到负载端口，在传输过程中，微带线会通过一系列设计好的参数和结构来将信号分配到各个输出端口。

这些参数和结构的优化可以使得信号在分配过程中尽可能保持等幅度、等相位和阻抗匹配，以达到最佳的功分效果。

n母微带功分器的设计步骤：1. 确定分配方式：首先需要确定n母微带功分器的分配方式，常见的有等分比例分配和非等分比例分配。

等分比例分配即将输入信号均匀分配到所有输出端口，而非等分比例分配则可以按照需要将输入信号进行不同程度的分配。

2. 确定分配比例：根据实际需求，确定每个输出端口的分配比例。

分配比例通常可以用功分比（Power Split Ratio）来表示，即每个输出端口所得到的功率与输入功率的比值。

分配比例的选择应综合考虑系统的要求和各个端口的功率需求，需根据实际情况进行权衡。

3. 设计微带线参数：根据分配方式和分配比例，设计微带线的材料、宽度、长度、间距等参数。

这些参数的选择和优化可以影响信号的传输特性，如阻抗匹配、信号损耗、相位稳定性等。

在设计微带线时，通常需要借助微带线设计软件进行仿真和优化，以获得最佳的设计结果。

4. 优化功分效果：完成微带线参数设计后，需要进行功分效果的优化。

这包括调整微带线的长度、宽度、间距等参数，以实现更好的功分平衡、阻抗匹配和相位稳定性。

优化的目标是使得每个输出端口的信号尽可能保持等幅度、等相位和阻抗匹配，以达到最佳的功分效果。

5. 制作和测试：完成设计和优化后，使用微带线制作工艺将设计好的n 母微带功分器制作出来。

制作过程中需要注意材料选取、加工工艺和工艺控制，以获得满足设计要求的器件。

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。