【原创】南京邮电大学 课程设计 Wilkinson(威尔金森)功分器的设计

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微波工程威尔金森功率分配器

微波工程威尔金森功率分配器

仿真结果
输入端口、输出端口的回波损耗在 三个频带内都优于13dB。
04
结论
慢波结构通过减小相位速度从而减小了 增加了电尺寸从而减小了电路尺寸;基 于QWOS的滤波器获得了三个工作频带。 通过使三个滤波器根据所需频率放置在 经过精确计算的50欧姆传输线上的不同 位置,来准确获得了三个通频带,同时 具有低插入损耗。与其他现有研究相比 较,除了有轻微的电路面积增加以外, 具有了40%、10.5%、17.9%的更宽的 相对带宽。
• 一个宽频带的和一个新型的基于QW OS的三频带带通滤波器
威尔金森功率分配器
由威尔金森1提出的匹配的对称双功率分 频器,是用于相同的幅值/相位功率划分 的拓扑结构之一。威尔金森提出了匹配的 双向功率分配器的基本配置,即 三个特性阻抗需满足关系1:1.414:2:1 ,同时在两个输出端口之间引入一个电阻, 从而增强了它们之间的隔离。由于威尔金 森的分频器利用一个四分之一波长的变压 器来将分割线与输入端口相匹配,变压器 的尺寸——特别是低频应用—— 的尺寸是无法接受的。使用传统的方法将 这种分频器的操作扩展到双/三波段,单/ 双阻抗变压器需要。因此,双/三带的功率 分器占据了更多的空间,增加了电路/芯片 的面积,特别是在使用低介电常数基板的
设计结果
经计算以及调试后的电路尺寸如图 所示,该设计达到了良好的性能, 获得了宽频带和低回波损耗的性能。
如左图所示,可以看出,在1.5、1.9、 2.35GHZ的三个中心频率上均有宽频 带,低损耗,插入损耗分别为0.009、 0.25、0.38db。
03
仿真结果
如图所示: 在1.5/1.9。2.35GHZ的三个频点上分别都 能实现接受到的功率为一端口输入功率的一 半,即S21=3db,且每个工作频率都有较 大带宽。在两个输出端口之间有大于15dB 的隔离度。

Wilkinson功率分配器设计报告

Wilkinson功率分配器设计报告

Wilkinson功率分配器设计报告1.引言在无线通信系统中,功率分配器是一种广泛使用的被动器件,用于将输入功率平均分配到多个输出端口上。

Wilkinson功率分配器是一种常见的功率分配器设计,具有简单的电路结构和良好的性能。

本报告将介绍Wilkinson功率分配器的设计原理、电路结构和性能评估。

2.设计原理Wilkinson功率分配器的设计原理基于3dB的功率分配和相位匹配。

它由一个输入端口和两个输出端口组成。

输入信号被分为两个等幅度的输出信号,并且相位差为180度。

这种相位差可以通过在输出端口之间插入一个相位延迟器来实现。

3.电路结构_______Input ----,,---- Output______________Input ----,,---- Output_______其中,R1和R2是电阻,L1和L2是电感,C1和C2是电容。

相位延迟器由一个电感和一个电容组成。

4.设计步骤(1)选择合适的工作频率和功率级别。

(2)计算电阻和电容的值。

根据设计要求和工作频率选择合适的电阻和电容值。

(3)计算电感的值。

根据电阻和电容的值,使用以下公式计算电感的值:L = 1 / (2 * π * fc * √(C1 * C2 * R1 * R2))其中,L为电感的值,fc为工作频率,C1和C2为电容的值,R1和R2为电阻的值。

(4)计算相位延迟器的电感和电容的值。

根据工作频率和相位差的要求,选择合适的电感和电容值。

(5)进行电路仿真和优化。

使用电路仿真工具,如ADS或CST,对设计的电路进行仿真和优化,以满足设计要求。

(6)制作和测试样品。

根据仿真结果,制作样品并进行测试,验证设计的性能。

5.性能评估对于Wilkinson功率分配器,性能评估主要包括以下几个方面:(1)功率分配性能:通过测量输出端口的功率,评估功率分配的均匀性和准确性。

(2)相位匹配性能:通过测量输出端口之间的相位差,评估相位匹配的准确性。

不等分威尔金森功分器设计

不等分威尔金森功分器设计

不等分威尔金森功分器设计1.引言1.1 概述威尔金森功分器是一种重要的电路结构,用于将输入功率分成多个相等的输出功率。

它由诺贝尔奖得主威尔金森于1960年提出,被广泛应用于通信系统、无线电频率合成器、功率放大器等领域。

在许多应用中,需要将输入功率均匀地分配到多个输出通路上,而又不影响整体的信号质量。

威尔金森功分器通过其特殊的电路结构和工作原理,实现了这一目标。

它以其无需外部控制信号即可实现等分功率的特点,被广泛应用于各种需要功率分配的场景。

威尔金森功分器的设计要求相对较高,需要考虑多个因素,如频率范围、带宽、功率损耗、相位平衡等。

设计人员需要根据具体的应用需求和实际情况,灵活选择电路元件和参数,以达到最佳的功分效果。

本文将对威尔金森功分器的原理和设计要点进行详细介绍。

在正文部分,我们将首先解析威尔金森功分器的工作原理,深入理解其基本原理和电路结构。

然后,我们将重点讨论威尔金森功分器设计的要点,包括电路参数的选择、信号的相位平衡等。

最后,我们将通过实例分析和实验结果,对威尔金森功分器的性能进行评估和总结。

通过本文的阅读,读者将能够全面了解威尔金森功分器的设计原理和要点,在实际应用中更好地应用该电路结构。

同时,本文还为威尔金森功分器的进一步改进和应用提供了一定的启示和参考。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:文章结构:本文将分为三个主要部分进行讨论。

首先,引言部分将对本文进行概述,介绍文章的结构和目的。

其次,正文部分将详细介绍威尔金森功分器的原理和设计要点。

最后,在结论部分对全文进行总结,并提出设计过程中所获得的启示。

引言部分将首先概述威尔金森功分器的设计背景和意义,介绍其在电子电路中的应用。

接着,文章结构部分将简要介绍本文的组织结构,为读者提供对全文主要内容的概括。

最后,明确本文的目的,即通过对威尔金森功分器的设计进行探讨,深入理解其原理和设计要点,并总结设计的心得与启示。

正文部分将分为两个主要小节进行阐述。

威尔金森功分器设计-毕业论文

威尔金森功分器设计-毕业论文

摘要摘要功率分配器简称功分器,在被用于功率分配时,一路输入信号被分成两路或多路较小的功率信号。

功率合成器与功率分配器属于互易结构,利用功率分配器与功率合成器可以进行功率合成。

功分器在相控阵雷达,大功率器件等微波射频电路中有着广泛的应用。

现在射频和微波系统的设计越来越复杂,对电路的指标要求也越来越高,电路的功能也越来越多,电路的尺寸越来越小,而设计周期越来越短,传统的设计方案已经不能满足微波电路设计的需求,使用微波软件工具进行微波系统的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。

小型低功耗器件是射频电路设计的研究热点,而微带技术具有小型化低功耗的优点,为此我学习了功分器的基本原理,结合当下的实际情况,设计了一个Wilkinson功分器,并使用基于矩量法的ADS软件设计、仿真和优化计算相关数据参数,进行参数的优化,并制作了一个性能良好的Wilkinson功分器。

关键词:功分器,ADS,优化参数IABSTRACTABSTRACTPower divider is referred to as power divider,in which the input signal is divided into two(or more)smaller power signals when the power distribution is used.Power synthesizer,and a power divider is reciprocity structure,power synthesis can be carried out using the power splitter and combiner.Power divider is widely used in phased array radar,high power devices and other microwave circuits.Now the design of RF and microwave system is more and more complex,the circuit requirements are also getting higher and higher,more and more functions of the circuit,the circuit size is getting smaller and smaller and design cycle becoming shorter and shorter,the traditional design scheme has been unable to meet the demand of microwave circuit design,using microwave software tools for the design of microwave system has become the inevitable trend of the microwave circuit design.small size and low power consumption devices is the focus of the research on the RF circuit design,and microstrip technology has the advantages of miniaturization and low power consumption.Therefore,I learned the basic principle of power divider,combined with the current actual situation,the design of the a Wilkinson power divider,and use based on method of moments of the ADS software to design,simulation and optimization calculation parameters,parameter optimization,and produced a good performance of Wilkinson power divider.Key words:power divider,ADS,optimization parametersII目录第1章引言 (1)1.1功分器的发展概况 (1)第2章研究理论基础 (2)2.1功分器的理论基础 (2)2.2功分器技术基础 (4)2.2.1什么是功分器 (4)2.2.2功分器的重要性 (4)2.2.3Wilkinson功分器的优点 (4)2.3wilkinson基本工作原理: (5)2.4Wilkinson功率功分器的基本指标 (6)2.4.1.输入端口的回波损耗 (6)2.4.2插入损耗 (7)2.4.3输入端口间的隔离度 (7)2.4.4功分比 (7)2.4.5相位平衡度 (7)第3章ADS的介绍 (8)3.1ADS趋势 (8)3.2线性分析 (9)3.3电磁反正分析 (10)3.4仿真向导 (10)第4章功分器的原理图设计仿真与优化 (12)4.1等分威尔金森功分器的设计指标 (12)4.2建立工程与设计原理图 (12)4.2.1建立工程 (12)4.2.2设计原理图: (13)4.2.3基板参数设置 (16)4.2.4基板参数输入 (18)4.2.5插入VAR (19)4.2.6VAR参数设置 (19)4.2.7VAR微带线 (19)4.3功分器原理图优化仿真 (21)4.4功分器优化版图生成 (24)4.5功分器优化 (24)4.6功分器的版图生成与仿真 (31)第5章结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)外文资料原文 (39)译文 (41)第1章引言第1章引言1.1功分器的发展概况功率分配器是将输入信号功率分成相等或不相等的几路输出的一种多端口的微波网络,广泛应用于雷达,多路中继通信机等大功率器件等微波射频电路中。

威尔金森(wilkinson)功分器设计

威尔金森(wilkinson)功分器设计

此功分器比较简单。

如果只是做仿真,ADS较为方便,如果要做实物或产品的话,HFSS比较可靠。

本人亲测HFSS仿真结果和实物基本一致,ADS差别不一。

多节功分器原理和单节一样,网上有多节等分功分器归一化数据表格,按照表格中的值球的传输线阻抗得到的功分器只需要少许优化即可。

接下来以双节8-11G功分器大致介绍一下设计流程。

如图所示,L0和L3都是Z0阻抗的传输线,一般选择为50Ω,在ADS中可以算出现款和线长,线的长度L0和L3对功分器没太大影响,所以在做的时候可以根据要求增加或减少。

因为是8-11G的,f2/f1<1.5,所以双节的都满足要求,可以用频带宽度比为1.5的功分器,这样的话隔离度更好。

查表得到L1L2归一化阻抗分别是1.1998和1.6070归一化电阻为5.3163和1.8643,得到阻抗和电阻值分别是60、80.33和93、265,注意的是电阻顺序是倒过来的这样分别用微带线计算软件算得两段线的带宽和π/4线长,分别是0.324/6.28和0.653/6.15,这样在HFSS中九可以建立模型仿真,在建模的时候做成参数模型,这样可以调节和优化,电阻直接在合适的地方画一个矩形,右键lumped RLC可以设置。

模型可以做成实际的0.035mm的铜,也可以设置成perfect E,大致都差不多,我做过一个,实测和仿真基本上一致,损耗都在3.2左右,隔离倒是有点差,差了约5db。

有些做成弧形,原理都是一样,个人觉得倒是美观很多。

弧形这个是我对上面功分器改变形状得来的,出来的效果只是差了一点点。

对了,基片背面需要铺地,否则仿真时可能有问题,本人也是兴趣自己做着玩的,不是专业的,有错请指正,有需要模型或交流的可以联系我,最后总结一下。

1、建模的时候最好建立参数模型,可调可优化;2、基板背面最好铺地;3、在仿真的时候波端口向量应该向接地(向下);4、归一化电阻值顺序和归一化阻抗是相反的;5、输入端的驻波比要好好仿真,容易变差;。

不等分威尔金森功分器设计

不等分威尔金森功分器设计

不等分威尔金森功分器设计不等分威尔金森功分器是一种常见的无源射频(RF)器件,广泛应用于无线通信系统中。

它能够将一个信号分配到多个输出端口上,并且在不同端口上能够按照预先设定的比例对信号进行分配。

在通信系统中的分配系统中有非常重要的应用,能够保证信号在各个分支上的功率匹配,实现信号的有效分配和整合。

本文将深入探讨不等分威尔金森功分器的设计原理、工作原理、应用范围以及相关的技术特点和发展趋势。

一、不等分威尔金森功分器的设计原理不等分威尔金森功分器的设计基于经典的威尔金森功分器,它是一种结构简单、性能可靠的功分器。

在一个不等分的威尔金森功分器中,每个输出端口相对于输入端口的功率分配比例可以不相同,同时保持每个输出端口的相位均匀。

这样能够满足不同应用场景下对功率匹配和相位匹配的需求。

不等分威尔金森功分器的设计原理主要基于传输线理论和耦合器的设计原理。

通过在传输线和耦合器中合理设计参数和结构,能够实现对输入信号的不同分配,保证在每个输出端口上的功率分布符合设计要求。

二、不等分威尔金森功分器的工作原理不等分威尔金森功分器的工作原理可以简单分为两个方面:功率分配和相位匹配。

1. 功率分配:通过在耦合器中设计不同的传输线长度和阻抗匹配,可以实现对输入信号的不等分配。

这需要在设计中根据具体的功率分配比例来确定传输线长度和耦合器的参数,从而实现对输入信号的分配。

2. 相位匹配:为了确保在各个输出端口上的信号相位一致,不等分威尔金森功分器需要通过合理的传输线长度和相位匹配设计来实现。

这能够保证在各个输出端口上的信号相位差尽可能地小,从而满足信号的相位匹配需求。

三、不等分威尔金森功分器的应用范围不等分威尔金森功分器在无线通信系统中有着广泛的应用,尤其是在基站天线系统、分布式天线系统、射频信号分配系统等领域中。

它能够满足不同场景下对信号功率和相位的要求,保证系统的性能和稳定性。

在基站天线系统中,不等分威尔金森功分器可以用于将射频信号分配到不同的天线单元上,实现多天线系统的功率和相位匹配。

微带wilkinson功分器的仿真设计实验报告

微带wilkinson功分器的仿真设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月21日一、实验目的● 了解功率分配器电路的原理及设计方法。

● 学习使用ADS 软件进行微波电路的设计,优化,仿真。

● 掌握功率分配器的制作及调试方法。

二、设计要求指标● 通带范围0.9 — 1.1GHz 。

● 双端输出,功分比为1:1。

● 通带内个端口反射系数小于-20dB 。

● 两个输出端口的隔离度小于-20dB 。

● 传输损耗小于3.1dB 。

三、设计思路图一:设计思路示意图四、理论分析设计1. 基本工作原理分析理论学习尺寸计算绘制ADS 原理图原理图仿真优化设计版图仿真功率分配器是三端口电路结构,其信号输入端的输入功率为P1,而其它两个输出端的输出功率分别为P2和P3。

理论上,由能量守恒定律可知:P1=P2+P3。

端口特性为:(1) 端口1无反射(2) 端口2和端口3输出电压相等且相同(3) 端口2、端口3输出功率比值为任意指定值1/由这些条件可以确定Z o2、Z o3以及R2、R3的值。

2.功分器技术指标计算(1)输入端口回波损耗输入端口1的回波损耗根据输入端口1的反射功率和输入功率之比来计算(2)插入损耗输入端口1的回波损耗根据输出端口的输出功率和输入端口1的输入功率之比来计算(3)输出端口间的隔离度输出端口2和输出端口3间的隔离度可以根据输出端口2和输出端口3的输出功率比来计算(4)功分比当其它端口没有反射时,功分比根据输出端口3和输出端口4的输出功率比来计算(5)相位平滑度在做功率分配器时,输出端口的平滑度直接影响功率合成效率。

五、尺寸计算使用ADS软件自带的计算工具计算出微带线的尺寸。

图5.1 50Ω的微带线宽度计算图5.2 75Ω的微带线宽度计算输入Z0=50Ohm,可以算出微带线的宽度为1.52mm。

填入ZO=70.7Ohm和E_Eff=90deg,可以算出微带线的线宽为0.79mm和长度42.9mm。

Wilkinson 功率分配器的设计

Wilkinson 功率分配器的设计一、实验目的1. 掌握功分器的原理及基本设计方法。

2. 学会使用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、实验仪器微波无源试验箱一台、矢量网络分析仪一台、电脑一台、ADS 软件 1套 微波软件三、实验过程及仿真结果1. 创建项目和原理图,并修改相关参数。

使Start=0.6GHz;Stop=1.4GHz;中心频率=1GHz(1)在原理图设计窗口元件面板中选择“TLines-Microstrip ”元件库,选择MSub,并修改它的参数。

(2)选择变量插件VAR ,设置变量W50=8.2、W70=4.6、L1=11、L2=12、L3=4、L4=13、Lx=5。

(3)在“TLines-Microstrip ”选择MLIN 和MTEE,加入MSOBND,并设置数值,连接电路。

2. 原理图优化及仿真(1)选择S 参数仿真元件面板“Simulation-S_Param ”,选择负载终端Term ,Term1为输入端口,Term2、Term3为输出端口,连入功分器。

选择仿真控件SP ,设置参数:Sweep Type 为Linear ;Start=0.6GHz;Stop=1.4GHz;Step-size=0.005GHz.(2)双击VAR,对L1、L2优化(3)选择原理图元件面板的“Optim/Stat/Yield/DOE”,选择Optim、Goal,优化4个目标控件,设置相关数值。

(4)仿真,查看原理图仿真数据。

3.版图生成去掉Term和“接地”及优化控件;选择原理图的“Layout”>“Generate/Update Layout”,默认其设置。

弹出“Status of Layout Generation”,将窗口内容与原理图比较,确认后“OK”,完成版图。

四、实物制作与测试将功分器的版图打印出来,利用刀和尺切割铜箔,切割完后将其黏贴在微波板的相应位置,最后将隔离电阻焊接在功分器的隔离位置处。

一种改进型Wilkinson 功分器的设计方案

一种改进型Wilkinson 功分器的设计方案0 引言功分器是无线通信系统中的一种非常重要的微波无源器件,在天线阵馈电系统、功率放大器和无线局域网中都有着广泛的应用。

目前应用最多的微波功率分配器多为威尔金森(Wilkinson)形式的功分器,其优点在于设计方法较简单、易于实现,输出端口可以实现较高隔离。

近年来,功分器的研究已经越来越成熟,也越来越深入在传统Wilkinson 功分器的输出端添加短路枝节的方法实现了宽带功分器;文芦状的多节阻抗变换器Wilkinson 功分器结构,显着展宽了功分器的工作带宽;一款平面结构的新型双频功分器;直接多路输出Wilkinson 功分器的计算公式,进一步完善了该功分器的设计指导。

然而,当工作频率升高以后,制作器件的实际尺寸将会缩小,由于隔离电阻的存在,使得两个输出支路的电路布局存在限制,尤其在不等功率分配,两个输出端口存在强烈互耦而恶化功分器的整体性能。

设计了改良型的Wilkinson 功分器,该功分器工作在无线局域网S 频段2.4~2.483 5 GHz 频率范围内,从而增加了其实用价值。

利用ADS 软件进行了仿真设计,并进行了实物加工和测试。

1 功分器设计对于基本的Wilkinson 功分器,其输入/输出端口特性阻抗为Z0,两段分支微带线的电长度均为&lambda;g 4 .实现等功分3 dB 设计的Wilkinson 功分器,基本原理与设计公式在参考文献[7]中已经做了详细介绍,其电路结构示意图如图1 所示。

然而传统的Wilkinson 功分器在工作于频率较高的情况下,电路尺寸将会缩小,电路布局受到限制,并且两输出端口互耦严重进而影响其性能。

为了解决这些问题,本文通过在隔离电阻两侧和两输出支路上引入电长度180&deg;( &lambda; 2)微带传输线,将图1 所示的功分器结构改进为图2 所示。

改进型Wilkinson 电路结构,通过引入&lambda; 2 长度的传输线后,大大提高了电路布局的灵活性。

威尔金森功分器的设计

综合课程设计实验报告课程名称:综合课程设计(微波组)实验名称:威尔金森功分器的设计院(系):信息科学与工程学院2020 年6月12 日一、实验目的1. 了解功分器电路的原理和设计方法;2. 学习使用Microwave office 软件进行微波电路的设计、优化、仿真;3. 掌握功率分配器的制作及调试方法。

二、实验原理Wilkinson 功率分配器根据微波网络理论,对于三端口网络,匹配、互易、无耗三者中,只能有两个同时满足。

Wilkinson 功率分配器是一个有耗的三端口网络(如图1.1所示),它通过在输出端之间引入特性阻抗为2Z 0的电阻,实现了理想的功率分配与功率合成。

用于功率分配时,端口1是输入端,端口2和端口3是输出端;用于功率合成时,端口2和端口3是输入端,端口1是输出端。

可以制成任意功率分配比的Wilkinson 功率分配器,本实验只考虑等分(3dB )的情况,其结构如图1.2所示。

由两段微带线与输出端之间的电阻构成,两段微带线是对称的,其特性阻抗为02Z ,长度为/4g ,并联电阻值为2Z 0。

图1.1 Wilkinson 功分器示意图图1.2 微带线形式的等分Wilkinson 功分器三、实验内容和设计指标实验内容1. 了解Wilkinson功分器的工作原理;2.根据指标要求,使用Microwave office软件设计一个Wilkinson功分器,并对其参数进行优化、仿真。

设计指标在介电常数为4.5,厚度为1mm的FR4基片上(T取0.036mm,Loss tangent取0.02),设计一个中心频率为f=3.2GHz、带宽为200MHz,用于50欧姆系统阻抗的3dB微带功分器。

要求:工作频带内各端口的反射系数小于-20dB,两输出端口间的隔离度大于25dB,传输损耗小于3.5dB。

功分器的参考结构如1.3图所示。

在设计时要保证两个输出端口之间的距离大于10mm,以便于安装测试接头;同时为了便于焊接电阻,d要为2.54mm左右。

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南京邮电大学电子科学与工程学院电磁场与无线技术Wilkinson功分器
课题报告
课题名称 Wilkinson功分器
学院电子科学与工程学院
专业电磁场与无线技术
班级
组长
组员
开课时间 2012/2013学年第一学期
一、课题名称
Wilkinson(威尔金森)功分器的设计
二、课题任务
运用功分器设计原理,利用HFSS软件设计一个Wilkinson功分器,中心工作频率3.0GHz。

⏹基本要求
实现一个单阶Wilkinson等功分设计,带内匹配≤-10dB,输出端口隔离≤-10dB,任选一种微波传输线结构实现。

⏹进阶要求
多阶(N≥2),匹配良好(S11≤-15dB),不等分,带阻抗变换器(输出端口阻抗
不为50Ω),多种传输线实现。

三、实现方式
自选一种或者多种传输线实现,如微带线,同轴线,带状线等,要求输入输出端口阻抗为50Ω,要求有隔离电阻(通过添加额外的端口实现)
四、具体过程
1.计算基本参数
通过ADS Tool中的Linecalc这个软件来进行初步的计算。

在HFSS中选定版型为Rogers RT/duroid 5880 (tm),如具体参数下图
50Ω微带线计算
得到选取微带线宽度约为0.67mm。

70.7Ω微带线计算
得到选取微带线宽度约为0.34mm,由于微带线电长度与其宽度没有必然联系,所以两个分支微带线的长度根据具体情况进行更改。

2.绘制仿真模型
微带单阶功分器
◆微带参数:w50:阻抗为50Ω的微带线宽度;w2:两分支线宽度;
l1,l2,l3,l4:各部分微带线长度;
rad1,rad2:各部分分支线长度(即半环半径)
◆在本例中,需要调整的调整关键参数为w2,rad1,空气腔参数随关键参数相应调
整即可。

◆根据计算,此处的吸收电阻值应该为100Ω,但是在实际情况中,选取97Ω。

微带多阶功分器
◆微带参数:w50:阻抗为50Ω的微带线宽度;w2:两分支线宽度;
l1,l2,l3,l4:各部分微带线长度;
rad1,rad2:各部分分支线长度(即半环半径)
◆在本例中,需要调整的调整关键参数为w2,rad1,微调参数为w50,rad2,空气
腔参数随关键参数相应调整即可。

◆根据计算,第一个吸收电阻选为100Ω,第二个选为:210Ω。

3.仿真获取数据
◆对各个部分的微带线设置边界条件:微带主体:Pefect E;吸收电阻:Lumped RLC。

◆设置激励源:分别选择微带线各个端口,设置为Wave Port。

◆分别对单阶以及多阶Wilkinson功分器进行离散方式扫频,频率范围取
0.001-6GHz,等间隔获取40-60个点的数据进行逐一扫频,连接各独立点绘制曲
微带单阶功分器
微带多阶功分器
五、数据分析
1.微带单阶功分器
微带单阶功分器2.5-3.5GHz S11参数曲线
微带单阶功分器2.5-3.5GHz S21、S31参数曲线
微带单阶功分器2.5-3.5GHz S参数曲线
数据分析:如上图所示,通过HFSS 设计仿真的微带单阶功分器中心频点处在3.0Ghz,S11参数衰减高达近-13dB,S21,S31衰减接近于-3 dB,匹配良好,S23达到接近-11.5dB,隔离度较好,所有指标均达到。

⏹参数检验
微带分支线长度对频率的影响
将微带分支线长度度缩小1mm,观察S参数曲线
更改分支线长度后的功分器模型
更改分支线长度后的功分器S参数曲线
由上图可得,当微带分支线的长度变化时,其中心频点也会随之变化。

经过理论以及实验验证,微带功分器分支线越长,中心频点越低;反之,微带功分器分支线越短,中心频点越高。

微带分之前宽度对频率的影响
将微带分支线宽度缩小0.1mm,观察S参数曲线
更改分支线长度后的功分器S参数
由上图可得,当微带分支线的宽度变化时,其中心频点也会随之微小变化。

但是经过理论以及实验验证,微带功分器分支宽度与中心频点没有直接关系,其宽度的改变只是改变微带线的特征阻抗,进而间接地影响中心频点以及各S参量的变化。

隔离电阻对微带的影响
去除微带分支线隔离电阻,观察S参数的变化
去掉分支线隔离电阻后的功分器模型
去掉分支线隔离电阻后的功分器S参数
由上图可得,当微带分支线的隔离电阻去除时,各项参数中S23参数变化显著,这说明隔离电阻对整个功分器两输出端口的隔离度具有一定的作用。

2.微带多阶功分器
宽频域范围0-6GHz
0-6Ghz S11参数扫频曲线
0-6Ghz S21 S31参数扫频曲线
0-6Ghz S23参数扫频曲线
0-6Ghz S11 S21 S23 S31参数扫频曲线
窄频域范围测试2.5-3.5GHz
2.5-
3.5Ghz S11参数扫频曲线
2.5-
3.5Ghz S21 S31参数扫频曲线
2.5-
3.5Ghz S23参数扫频曲线
2.5-
3.5Ghz S参数扫频曲线
数据分析:如上图所示,通过HFSS 设计仿真的微带单阶功分器中心频点处在3.0Ghz,S11参数衰减高达近-30dB,S21,S31衰减接近于-3.04dB,匹配良好,S23高达-18.5dB,隔离度良好,所有指标均达到。

六、学习体会
1.模仿阶段
在最初的模仿阶段,通过对参考资料上面的示例进行模仿从而获取对Wilkinson 功分器感性的认识。

通过按部就班完成示例,我们慢慢学会逐步使用HFSS仿真软件,虽然参考资料之中的参数设计有所谬误,但是通过不断地尝试与修正,最终完成实现了Wilkinson功分器的初步设计。

2.修正阶段
通过前期的设计,我们认识到通过修正微带线的长度可以实现选择频率的特性,通过修正微带线的宽度则可以改变其端口的阻抗。

为了将原来的示例设计中的
12.5GHz的中心频点修改至3GHz,我们一方面修改为微带的宽度,以适应新的频率
点,另一方面最重要的是加长两条分支微带的长度,从而降低频点。

在这一阶段中我们的尝试是最多的,不仅尝试修改微带的长、宽,更是试图通过修改底板的厚度、格力电阻的阻值来影响参数。

但是理论与实践均证明:还是通过修改微带的长、宽这两个参数来实现微调是最好的。

3.自行设计
最后的这个自行设计阶段则完全是通过总结之前的模仿、修正两个阶段的经验来进行的。

虽然威尔金森功分器只是非常基本的一种微波器件,但是当需要自行设计的时候还是在借鉴前人的基础之上完成的。

通过此次的课程设计,我感受到了理论与实际之间的差距。

虽然只是在仿真阶段,但是在此就充分显示出自身的设计经验不足等缺点。

相信通过不断的自身的学习与改进,最终能够将本次的课题做到尽善尽美。

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