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《射频微波电路导论 课件(西电版)第5章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第5章功率分配器/合成器5.1功率分配器的基本原理5.2集总参数功率分配器5.3分布参数功率分配器5.1功率分配器的基本原理5.1.1功率分配器的技术指标频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。(1)频率范围。(2)承受功率。在大功率分配器/合成器中，最大功率是核心指标，它决定采用什么形式的传输线。一般传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线。(3)分配损耗。主路到支路的分配损耗实质上与功率分配器的功率分配比有关。如两等分功率分配器的分配损耗是3dB,四等分功率分配器的分配损耗是6d
2、B。定义(4)插入损耗。输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理想等因素,考虑输入端的驻波比所带来的损耗。令Ai=A-AdA是实际测量值。在其他支路端口接匹配负载,测量主路到某一支路间的传输损耗。A的理想值就是Ad。在功率分配器的实际工作中,几乎都是用A作为研究对象。(5)隔离度。支路端口间的隔离度是功率分配器的另一个重要指标。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出,而不应该从其他支路输出,这就要求支路之间有足够的隔离度。在主路和其他支路都接匹配负载的情况下，(6)驻波比。每个端口的电压驻波比越小越好。5.1.2功率分配器的原理一分为二功率分配器是三端口网络结
3、构。信号输入端的功率为P1,而其他两个输出端口的功率分别为P2和P3。P1=P2+P3。如果P2（dBm）=P3（dBm），则P2(dBm)=P3(dBm)=Pin(dBm)-3dB功率分配器可分为等分型（P2=P3）和比例型（P2=kP3）两种类型。图5-1功率分配器示意图5.2集总参数功率分配器5.2.1等分型功率分配器根据电路使用元件的不同,可分为电阻式和L-C式两种情况。1.电阻式电阻式电路仅利用电阻设计,按结构可分成△形和Y形。图5-2△形和Y形电阻式功率分配器Z0是电路特性阻抗。这种电路的优点是频宽大，布线面积小，设计简单；缺点是功率衰减较大（6dB）。对于Y形电阻式二等分
4、功率分配器：(5-2)图5-3Y形电阻式二等分功率分配器例：假定所有端口都端接特征阻抗Z0，向着后面接有输出线的Z0/3电阻看去的阻抗Z是S21=S31=S23=1/2，低于输入功率电平6dB；网络互易，散射矩阵对称2.L-C式利用电感及电容进行设计。按结构可分成高通型和低通型。图5-4L-C式集总参数功率分配器1)低通型2)高通型(5-3)(5-4)5.2.2比例型功率分配器比例型功率分配器的两个输出口的功率不相等。假定一个支路端口与主路端口的功率比为k，可按照下面公式设计图5-4（a）所示低通式L-C式集总参数比例功率分配器。(5-5)5.2.3集总参数功率分配器的设计方法集总参数
5、功率分配器的设计就是要计算出各个电感、电容或电阻的值。图5-5低通L-C式功率分配器设f0=750MHz，Z0=50Ω，k=0.1，要求在750±50MHz的范围内S11≤-10dB，S21≥-4dB,S31≥-4dB。在电路实现上采用如图5-5所示结构。应用公式（5-5），计算可得Zr=47.4Ω→Lr=10.065nH，选定Lr=10nHZp=150Ω→Cp=1.415pF，选定Cp=1.4pF图5-6功率分配器电路图图5-7功率分配器电路仿真结果5.3分布参数功率分配器5.3.1微带线功率分配器功率分配器/合成器有两路和多路情况。1.两路功率分配器下图是两路微带线威尔金森功率分配
6、器示意图，这是一个功率等分器，R是隔离电阻。当信号从端口1输入时,功率从端口2和端口3等功率输出。如果有必要,输出功率可按一定比例分配,并保持电压同相,电阻R上无电流,不吸收功率。图5-8威尔金森功率分配器与其他功分器相比，Wilkinson功分器做到输出端口都匹配且无耗若端口2或端口3有失配,则反射功率通过分支叉口和电阻两路到达另一支路的电压等幅反相而抵消,在此点没有输出,从而可保证两输出端有良好的隔离。考虑一般情况(比例分配输入功率),设端口3和端口2的输出功率比为，即（5-6）端口2的电压U2与端口3的电压U3相等,即U2=U3。端口2和端口3的输出功率与电压的关系为Z2、Z3为
7、端口2和端口3的输入阻抗，若则可满足式（5-9）。为保证端口1匹配,应有（5-10）（5-11）同时由于则所以（5-12）为了实现端口2和端口3隔离,可选在等功率分配的情况下,即P2=P3,k=1,于是微带线功率分配器的实际结构可以是圆环形,便于加工和隔离电阻的安装。（5-13）图5-9微带线功率分配器设计实例：设工作频率为f0=750MHz,特性阻抗为Z0=50Ω，功率比例为k=1,且要求在750±50MHz的范围内S11≤-20dB，S
