大连海事大学射频电路设计威尔金森功分器设计实验报告

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1、实验二：wilkinson功分器设计报告一、实验目标1.掌握功分器的原理及基本设计方法。2.学会使用电磁仿真软件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，提高动手设计能力。二、实验要求1.充分做好实验前的准备工作，认真学习电磁仿真软件ADS。2.掌握微波器件和微波测试仪器的使用方法，以免损坏器件和仪器。3.分析仿真结果与测试结果，记录必要数据。三、设计思路理论设计ADS软件仿真加工制作实验测试调试修正四、理论设计：Wilkinson功率分配器有三端口网络构成，如下图，信号由端口1输入，端口2和端口3输出。理想3dB微带w

2、ilkinson功率分配器的散射参量为S=-1/因为S11=S22=S33=0，所以理想状态下在中心频率，三个端口是完全匹配的。因为S21=S31=-j/，所以在端口1有输入而其他端口匹配时，端口2和端口3有等幅同相的输出，并且都比输入信号之后90度，这说明这是一个功分比为1的3dB功率分配器。因为S23=S32=0,所以这个功率分配器两个支路是完全隔离的。因为有段，所以这个功率分配器不是带宽器件。功分器的技术指标主要包括频率范围、端口电压驻波比或回波损耗、输入输出间的传输损耗、输出端口间的隔离度。1.频率范围频率范围是各种射频和微波电路

3、工作的前提，功率分配器的设计结构和尺寸大小与工作频率有密切关系，必须首先明确功分器的工作频率，才能进行具体的设计工作。本实验取，中心频率f0=1GHz带宽BW：0.9GHz—1.1GHz。2.端口的电压驻波比（回波损耗）端口的电压驻波比或反射系数是射频和微波电路的一个重要指标，它反映了端口的匹配状况。端口1，端口2和端口3的电压驻波比或反射系数，分别有散射参量S11，S22，S33决定。其中端口1的电压驻波比为用同样方法可以测得端口2和端口3的电压驻波比和回波损耗。3.输入输出时间的传输损耗定义为输出端口2（端口3）的输出功率P2(P3)

4、和输入端口1的输入功率P1之比，记为输入输出时间的传输损耗是由于传输线的介质或者导体不理想等原因导致的，介质的损耗角正切和导体的电导率是形成损耗的原因。4.输出端口间的隔离度端口2和端口3互为隔离端口，在理想状态下，隔离端口间没有互相输出的功率，但由于设计及制作精度的限制，使隔离端口间尚有一些功率输出，端口2端口3的隔离度定义为当功率分配器两个支路的结构完全对称时，散射参量S23=S32。五、技术指标及尺寸计算技术指标1.中心频率f0=1GHz2.带宽BW：0.9GHz—1.1GHz3.各端口匹配：Vswr<1.5(s11,)4.工作频带

5、内输入端口的回波损耗：S11<-18dB5.工作频带内的传输损耗：-3.4dB<=S21<=-2.6dB6.两个输出端口间的隔离度S23<=-20dB尺寸计算使用ADS仿真软件自带工具计算微带线尺寸。六、实验步骤（一）ADS软件仿真创建项目和原理图n点击File->NewProject设置工程文件名称（本例中为divider）及存储路径n点击LengthUnit设置长度单位为毫米n点击NewProject对话中的OK键，命名为divider，并保存。原理图建模在divider的原理图上，搭建原理图电路并设置参数。1.将MUSB插入原理图的

6、画图区，在画图去双击MUSB，弹出设置对话框，对微带线觉得参数设置如下：lH=3mm微带线基板厚度lEr=2.65微带线基板相对介电常数lMur=1:微带线的磁导率lCond=1.0e+50微带线导体的电导率lHu=1.0e+0.33m微带线的封装厚度(1.0e+33mm)lT=0.005mm微带线的导体层厚度lTanD=0.0003微带线的损耗角正切lRoungh=0mm微带线表面粗糙度1.在菜单中选择变量VAR空间，插入到原理图的画图区，双击空间VAR，分别设置四个变量W50,W70，L1，L2，L3，L4，Lx，分别赋值为8.2，4

7、.6，11，12，4，13，5。2.在Tlines-Microstrip元件库中，选择MLIN和MTEE，插入原理图的画图区，搭建输入端口。双击MLIN，在弹出的设置窗口中设置W=W50，L=10mm。双击MTEE，在弹出的设置窗口中设置W1=W70,W2=W70，W3=W50。3.再一次选择4个MLIN和2个MSOBND，插入到原理图的画图区，构成功率分配器的两个输出端口。4.按照下图连线并设置参数。（二）根据微波试验班进行建模和仿真建模根据（一）中设计的功分器主体，参照附录三中所示微波实验板上的端口F和端口4分别作为功分器的输入和输出

8、端口，因此我们只要控制功分器的长度L2和L4就可以使功分器的输出端口和微带基板上的端口对齐。原理图的优化和仿真1.选择S参数仿真元件面板【Simulation-Param】，在元件面板上选择负