功分器的设计.doc

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1、功分器现在有如下几种系列[11]：1、400MHz-500MHz频率段二、三功分器，应用于常规无线电通讯、铁路通信以及450MHz无线本地环路系统。2、800MHz-2500MHz频率段二、三、四微带系列功分器，应用于GSM／CDMA/PHS/WLAN室内覆盖工程。3、800MHz-2500MHz频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于GSM／CDMA/PHS/WLAN室内覆盖工程。4、1700MHz-2500MHz频率段二、三、四腔体系列功分器，应用于PHS/WLAN室内覆盖工程。5、800MHz-1200

2、MHz/1600MHz-2000MHz频率段小体积设备内使用的微带二、三功分器。这里介绍几种常见的功分器：一、威尔金森功分器我们将两分支线长度由原来的变为，这样使分支线长度变长，但作用效果与线相同。在两分支线之间留出电阻尺寸大小的缝隙，做成如图1-1所示结构。图1-1威尔金森功分器二、变形威尔金森功分器将威尔金森功分器进行变形，做成如图1-2所示结构。两圆弧长度由原来的变为，且将圆伸展开形成一个近似的半圆。每个支路通过传输线与隔离电阻相连，这样做虽然会减小电路的工作带宽，但使输出耦合问题得到了解决，而且可以

3、用于不对称，功分比高的电路，隔离电阻的放置更加容易，且两支路间的距离足够大，在输出口可直接接芯片。第19页共21页图1-2变形威尔金森功分器三、混合环混合环又称为环形桥路，它也可作为一种功率分配器使用。早期的混合环是由矩形波导及其4个E-T分支构成的，由于体积庞大已被微带或带状线环形桥路所取代。图1-3为制作在介质基片上的微带混合环的几何图形，环的平均周长为，环上有四个输出端口，四个端口的中心间距均为。环路各段归一化特性导纳分别为a,b,c，四个分支特性导纳均为。这种形式的功率分配器具有较宽的带宽，低的驻波

4、比和高的输出功率。理论上来说，它的带宽可以同威尔金森功分器相比。混合环功分器相对威尔金森功分器的优点在于，在实际应用中它在高频率上的性能更好一些。图1-3混合环对比以上三种功分器，首先对比威尔金森功分器及变形威尔金森功分器，变形威尔金森功分器性能与仿真结果相差较大，其原因可能有以下几点：加入两个波长微带线，引入了T型接头，使微带线产生不连续性；为了保证两波长微带线之间的距离正好可以焊接电阻，两微带线均倾斜，使焊接电阻处微带不均匀，另外电阻焊接的非对称性影响了功分器输出两端的功分比[9]。威尔金森功分器和混合

5、环的插损性能较好，可以满足一般功率合成的要求。在隔离方面，威尔金森功分器隔离较好，混合环的隔离要稍差。从上述三种功分器分析可以得出：要获得具有良好性能的微波毫米波功分器，需保证一定的加工精度，对加隔离电阻的功分器，要特别注意选择尺寸较小的电阻，焊接时要求电阻两端对称，且从电阻反面焊接，也可以考虑使用薄膜电阻来实现。这三种功分器都可以串联用作多路功率分配/合成器。1.3本课题研究内容第19页共21页本文主要是对微带功分器的研究,给出了功分器的设计实例,并且运用工具软件进行仿真与优化，得到最优结果。本课题的具体

6、内容是采用微带平面电路结构设计一个工作在C波段、频率：3--4GHz、驻波：〈1.2、传输损耗：<5.5dB、隔离：>20dB、带内波动：〈0.5dB的一分三功分器，并作出版图。2.功率分配器基本理论2.1功率分配器的分类情况a、按路数分为：2路、3路和4路及通过级联形成的多路功率分配器。b、按结构分为：微带功率分配器及腔体功率分配器。c、根据电路形式可分为：微带线、带状线、同轴腔功率分配器。d、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。2.2常用的功率分配器间的区别常用的功率分配器都是等功率分

7、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：a、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。b、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[1]。2.3功分器的基本原理2.3.1四分之一波长变换器微带功分器的分支电路通常是用

8、四分之一波长阻抗变换器，它是一种有用而实际的阻抗匹配电路。阻抗匹配的基本思想如图2-1所示，它将匹配网络放在负载和传输线之间。理想的匹配网络是无耗的，而且通常设计成向匹配网络看去输入阻抗为。虽然在匹配网络和负载之间有很多次反射，但是在匹配网络左侧传输线上的反射被消除了。这个过程也被认为是调谐。阻抗匹配或调谐的原因是很重要的，原因如下所述：（1）当负载与传输线匹配时（假设信号源是匹配的），可传送最大功率，并且在馈线