第12讲-功分器ppt课件.ppt

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1、功率分配器及分析李秀萍北京邮电大学2021/9/161Outline基本特性三端口网络T型结功率分配器无耗分配器电阻性分配器Wilkinson功率分配器2021/9/162分配器和耦合器的基本特性定义无源微波器件，用于功率分配或功率组合（a）功率分配（b）功率组合2021/9/163分配器和耦合器的基本特性特性三端口网络采用T型结和其他功分器形式，二四端口网络采用定向耦合器和混合网络形式。功分器经常是等分（3dB）也有不相等的功分比。定向耦合器可以设计成任意功率分配比，而混合结一般是等功率分配。混合结在输出端口之间有（正

2、交）或（魔T）相移2021/9/164三端口网络（T型结）功分器最简单的类型，具有一个输入和两个输出的三端口网络。其散射矩阵有9个独立的矩阵元：若所有端口是匹配的，则，并且若网络是互易的，则2021/9/165三端口网络（T型结）若网络是无耗的，则矩阵必定是幺正的，这蕴含着下列条件：2021/9/166三端口网络（T型结）这些方程能用下面两种方法之一来满足。即或上述结果表明对于，有，这意味着该器件必定是非互易的。212021/9/167三端口网络（T型结）其解的矩阵表示形式如图2所示。图2两种类型的环形器及其矩阵(端口的

3、相位参考点是任意的)分析：这两者的区别仅在于各端口间功率流的方向，（a）只允许功率流从端口1到端口2，或从端口2到端口3，或从端口3到端口1，而（b）则有相反的功率流方向。（a）顺时针环形器（b）逆时针环形器2021/9/168三端口网络（T型结）若无耗互易三端口网络只有两个端口是匹配的，则在实际中可以实现。假设端口1和端口2是匹配端口，则矩阵表示为：2021/9/169三端口网络（T型结）因为是无耗的，所以幺正条件满足：得出：，则2021/9/1610三端口网络（T型结）该网络的散射矩阵和对应的信号流图如图3所示，可以

4、看出改网络实际上由两个分开的器件组成，一个是匹配的二端口传输线，另一个是完全失配的一端口网络。图3在端口1和端口2匹配的互易、无耗三端口网络2021/9/1611T型结功率分配器定义：简单的三端口网络，用于功率分配或功率组合。可用任意类型的传输线制作。注意：这种结不能同时在全部端口匹配。此处讨论的结是不存在传输线损耗的无耗结。2021/9/1612各种T型结功率分配器图5（a）E平面波导T型结；（b）H平面波导T型结；（C）微带T型结2021/9/1613无耗分配器各个无耗T型结全部能模型化成三条传输线的结。图6无耗T型

5、结的传输线模型2021/9/1614无耗分配器为了使分配器与特性阻抗为的传输线匹配，必须有（B表示集总电纳）假定传输线是无耗的（或低损耗），则特性阻抗是实数。假定B=0，则2021/9/1615总结：可以选择输出传输线特性阻抗和，以提供所需要的的各种功率分配比。所以，对于50的输入传输线，3dB（等分）功率分配器能选用两个100的输出传输线。如有必要，可用四分之一波长变换器将输出传输线的阻抗变换到所希望的值。若二输出传输线是匹配的，则输入传输线也是匹配的。两个输出端口没有隔离，且从输出端口看是匹配的。2021/9/161

6、6例1.考虑一个无耗T型结功率分配器，其源阻抗为50。求出使输入功率分配比为2：1的输出特性阻抗。计算从输入端往里看的反射系数。2021/9/1617解：假定在结处电压是，如图所示，输入到匹配的分配器的功率比是：而输出功率是：2021/9/1618这些结果给出的特性阻抗为：于是结的输入阻抗是：所以：输入与50的源是匹配的。2021/9/1619从150输出传输线往里看，我们看到阻抗为，而在75输出传输线看到阻抗为，所以从这两个输出端口往里看的反射系数是：2021/9/1620电阻性分配器三端口分配器包含有损耗元件，则它可

7、制成全部端口都匹配。2021/9/1621电阻性分配器假定所有端口都端接特性阻抗，向着后接有输出线的电阻看去的阻抗值是而分配器的输入阻抗是：结论：输入对馈线是匹配的。因为网络从全部三个端口看都是对称的，因而输出端也是匹配的。所以2021/9/1622电阻性分配器假如在端口1的电压是，则通过分压后在结的中心处的电压V是：再通过分压，输出电压是：2021/9/1623电阻性分配器于是，这低于输入功率电平-6dB。这个网络是互易的，所以散射矩阵是对阵的，可表示为：容易证明此矩阵不是幺正举证。2021/9/1624电阻性分配器传

8、送到分配器的输入功率是而输出功率为：这表示供给功率一半消耗在电阻上。2021/9/1625Wilkinson功率分配器定义：当输出端口都匹配时，它仍然具有无耗的有用特性，它只是耗散了反射功率。可以制成任意功率分配比的Wilkinson功率分配器，首先考虑等分（3dB）情况。通常制成微带或带状线形式。偶-奇模分析技术2