宽带一分三功分器的设计

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1、宽带一分三功分器的设计冯文文李磊（中国电子科技集团公司第38研究所合肥230031）摘要：本文介绍了一种宽带一分三威尔金森功分器的设计方法，讨论了该功分器在工程实现中的设计考虑，给出了样件的测试结果，实现了0.8GHz～3.2GHz内反射损耗大于13dB，相邻端口的隔离度大于18dB。通过对比发现，该网络的测试曲线与理论曲线符合很好。关键词：威尔金森功分器，宽带，阻抗匹配DesignofWidebandOne-ThreePowerDividerFENGWen-wen,LILei(38thResearc

2、hInstituteofChinaElectronicTechnologyCorporation,Hefei230031,China)Abstract:Inthisarticleamethodisdescribedfordesigningawidebandone-threeWilkinsonpowerdivider.Thedesignconsiderationsinengineeringrealizationarediscussedandthetestingresultsoftheexperiment

3、aldevicesaregiven.From0.8GHzto3.2GHz,thereturnlossismorethan13dB,insulationofoutputportsismorethan18dB.Comparingofresultsindicatesthatthetestingcurveiswellconsistentwiththetheoreticalone.Keywords:Wilkinsonpowerdivider,Wideband,Impedancematch3.2GHz，相对带宽达

4、120%；（2）功率容量高：工作1引言峰值功率1KW，平均功率100W。为了满足以上两个特点我们选用五节切比雪夫阻抗匹配以展宽频在现代通信系统中,无源器件以其环保无污染、带，选择空气板线结构形式以增大功率容量。低功耗和可靠性高而被广泛使用。威尔金森功分器因具有良好的幅度相位特性，设计简便，被广泛应2.1切比雪夫阻抗变换器用于功率合成器、混频器等微波电路中。随着宽带天线研制技术的发展，对馈电网络的宽带特性提出切比雪夫阻抗匹配是以通带内的波纹为代价而了更高的要求。常规的威尔金森功分器工作频带较得到最佳带宽

5、的，对于给定节数N的切比雪夫变换窄，无法满足宽带的馈电使用，为了进一步加宽工器，有式：作频带，可以通过阻抗匹配技术展宽功分器的频带。−jNθΓ()θθ=2eNN[Γcos+Γcos(−2)θ+⋅⋅⋅+Γcos(N−2)nθ+⋅⋅⋅]01n在参考文献[1]中，提出了多路等功分的功分器的设（1）计原理。参考文献[2]中给出了多节切比雪夫阻抗变Γ=()θAe−jNθT(seccos)θθNm（2）换的设计方法。本文综合两种参考文献的技术设计Z−Znn+1出了五节一分三的威尔金森功分器。Γ=n（3）Z+Znn

6、+1Γ由（1）式可以确定n，然后利用（2）2仿真设计T(secθcos)θ式展开切比雪夫多项式Nm，并令cos(N−2)nθ本文需要设计的一分三威尔金森功分器具有以（1）（2）两式中同样的项相等，就可下特点：（1）工作频带宽：实际工作频带为0.8GHz～[3]以根据式（3）计算出各节的特征阻抗。对于一分·1001·三的威尔金森功分器而言，各枝节阻抗需要匹配System——ADS)软件是国内各大学和研究所在微波150Ω的负载到50Ω的传输线。由上式可以计算出五电路和通信系统仿真方面使用最多的软件之一。本

7、节切比雪夫变换器由150Ω到50Ω的阻抗分别为文利用ADS仿真软件对整个电路进行了仿真和优125.37Ω，105.49Ω，82.44Ω，64.42Ω，54.21Ω。化。由于阻抗变换器第一节的特征阻抗太高，在保证加工精度的基础上，我们选用腔高为10mm，内导2.2隔离电阻的选取体厚度为2mm的空气板线形式。同时为了保证加工出来的内导体方便焊接隔离电阻，在第一节阻抗变对于隔离电阻，由于节数的增多其数值不容易换处打了一个U小弯，使三个枝节的阻抗变换台阶通过严格的综合方法求出，但仍可以仿照阻抗变换在同一条线上

8、。用ADS仿真软件对的电路图进行仿器的分析方法，求出包括隔离电阻的影响在内的输[4]真和优化如图1所示，其得到的S参数曲线如图2。入口反射系数。利用经验公式，反复逼近计算并对从仿真曲线可以看出，该功分器在频率为所得隔离电阻阻值进行优化选取（使电路各分端口0.8GHz～2.8GHz时幅度起伏小于±0.2dB，但是在的隔离尽可能大，同时电阻的规格要在优选的电阻2.8GHz～3.2GHz幅度有明显下降的趋势致使整个频范围之内），最终选择各隔离电阻的阻值为：40