微波功分器的设计及测试35页PPT
功分器的设计制作与调试42页PPT
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
功分器的设计制作与调试
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
微波功率分配器的原理与设计
微波功率分配器的原理与设计微波功率分配器的原理与设计微波功率分配器的原理与设计一、实验目的1．了解功率分配器的原理；2．学习功率分配器的设计方法；3．利用实验模块进行实际测量，以掌握功率分配器的特性。
二、实验原理功率分配器的原理：功分器是三端口网络结构（3-port network），如图10-1所示。
信号输入端（Port-1）的功率为P1，而其他两个输出端（Port-2及Port-3）的功率分别为P2及P3。
由能量守恒定律可知P1=P2 + P3。
若P2=P3并以毫瓦分贝（dBm）来表示三端功率间的关系，则可写成：P2(dBm) = P3(dBm) = Pin(dBm) – 3dB 图10-1 功率分配器方框图(输出比输入衰减了3dB,输出是输入的一半) 当然P2并不一定要等于P3，只是相等的情况在实际电路中最常用。
因此，功分器在大致上可分为等分型（P2=P3）及比例型（P2=k·P3）两种类型。
其设计方法说明如下：(一) 等分型：根据电路使用元件的不同，可分为电阻式、L-C式及传输线式。
A. 电阻式：此类电路仅利用电阻设计。
按结构可分成Δ形,Y形，如图10-2(a)(b)所示。
图10-2(a)Δ形电阻式等功分器图（b）Y形电阻式等功分器其中Zo就是电路特性阻抗，在高频电路中，在不同的使用频段，电路中的特性阻抗不相同。
在本实验中，皆以50Ω为例。
此型电路的优点是频宽大、布线面积小、及设计简单，而缺点是功率衰减较大（6dB）。
B. L-C式此类电路可利用电感及电容进行设计。
按结构可分成高通型和低通型，如图10-3(a)(b)所示。
其设计公式分别为：a. 低通型：其中fo——操作频率Zo——电路特性阻抗Ls——串联电感Cp——并联电容b. 高通型：其中fo——操作频率Zo——电路特性阻抗Lp——并联电感Cs——串联电容图10-3(a) 低通L-C式等功分器; (b) 高通L-C式等功分器C . 传输线式此种电路按结构可分为威尔金森型和支线型，如图10-4(a)(b)所示。
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优化目标的设置（续）
这里总共设置了四个优化目标，由于 电路的对称性，S31和S33不用设置优 化。S11和S22分别用来设定输入输出 端口的反射系数，S21用来设定功分 器通带内的衰减情况，S23用来设定 两个输出端口的隔离度。
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优化目标的设置（续）
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进行参数优化
设置完优化目标后最好先把原理图存储一下，然后就可 以进行参数优化了。
创建新的工程文件（续）
同时原理图设计窗口打开
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功分器的设计
下图是一个等功率分配器，它由两段不同特性阻 抗的微带线组成，两臂是对称的。我们以这种结 构的功分器为例，介绍一下设计的过程。
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功分器的设计（续）
设计指标：通带0.9－1.1GHz，功分比为1：1， 带内各端口反射系数小于-20dB ，两输出端隔 离度小于-25dB，传输损耗小于3.1dB。
选择微带线
以及
控件MSUB 分别放置在绘图区中
选择画线工具 将电路连接好，
连接方式见下页图（本图只是提
供参考，还有其它形式可供选择。）
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功分器的原理图示例
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设置微带电路的基本参数
双击图上的控件MSUB设置微带线参数
H:基板厚度(0.8 mm) Er:基板相对介电常数(4.3) Mur:磁导率(1) Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm)
在进行设计时，主要是以功分器的S参数作为 优化目标进行优化仿真。S21、 S31是传输参数， 反映传输损耗；S11、 S22、 S33分别是输入输 出端口的反射系数。S23反映了两个输出端口 之间的隔离度。
功分器的设计
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-1200MHz/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4λ变为43λ，这样使分支线长度变长，但作用效果与4λ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4λ变为43λ，且将圆伸展开形成一个近似的半圆。
每个支路通过2λ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。
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 23g λ，环上有四个输出端口，四个端口的中心间距均为4g λ。
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0Y 。
这种形式的功率分配器具有较宽的带宽，低的驻波比和高的输出功率。
微波功分器
用于生成版图的原理图
原理图生成的功分器版图
观察仿真曲线
结论
经过数据分析，发现参数均能ห้องสมุดไป่ตู้足设计要求，性能指
标基本合格，实验比较成功。 通过本次实验，在老师的指导之下，使我们基本了解 了功分器的设计思路，夯实了与功分器有关的专业基 本知识，进一步掌握了ADS软件的仿真及优化方法， 对微波器件的设计及制作有了初步的认识，实现了学 习毕业设计的目的。
功分器实物图：
功分器的技术指标
通带内各端口回波损耗
通带内两输出端口间的隔离度
通带内传输损耗 通带内功分比
功分器电路结构图
功分器的设计
本节内容是介绍使用ADS软件设计功分器的方法：包
括原理图绘制，电路参数的优化、仿真，版图的仿真 等 下面开始按顺序详细介绍对一分二微波功分器的设计 的步骤
功分器的设计
设计指标：通带内频率范围0.9－1.1GHz，通带内各
端口回波损耗小于-20dB ，两输出端口隔离度小于25dB，传输损耗小于3.1dB。 在进行设计时，主要是以功分器的S参数作为优化目 标进行优化仿真。S21、 S31是传输参数，反映传输 损耗；S11、 S22、 S33分别是输入输出端口的回波 损耗。S23反映了两个输出端口之间的隔离度。
专业： 班级： 学号： 指导老师： 学生：
主要内容
功分器概述
功分器的技术指标
功分器的设计 结论
功分器的概述
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。功率 分配器又可以逆向使用 作为功率合成器，因此 有时又称为功率分配/合 成器 。
微波功分器.ppt
设置微带器件的参数
双击每个微带线设置参数，W、L分别设为相应 的变量或常量，单位mm，注意上下两臂的对称 性。
添加变量
单击工具栏上的VAR 图标，把变量控 件VAR放置在原理图上，双击该图标弹 出变量设置窗口，依次添加W，L参数。 中间微带线的长度大约为四分之一波长 (根据中心频率用微带线计算工具算出)， 各个线宽的初始值可以用微带线计算工 具算出，微带线的宽度最窄只能取0.2 mm(最好取0.5 mm以上)。
设计指标：通带0.9－1.1GHz，功分比为1：1，带 内各端口反射系数小于-20dB ，两输出端隔离度 小于-25dB，传输损耗小于3.1dB。 在进行设计时，主要是以功分器的S参数作为优化 目标进行优化仿真。S21、 S31是传输参数，反映 传输损耗；S11、 S22、 S33分别是输入输出端口的 反射系数。S23反映了两个输出端口之间的隔离度。
S参数仿真电路设置
在原理图设计窗口中选择S参数仿真的工具栏 选择Term 放置在功分器三个端口上，用来定 义端口1、2和3，点击 图标，放置三个地，并 按照下页图连接好电路。 选择S参数扫描控件 放置在原理图中，并设置 扫描的频率范围和步长，频率范围根据功分器的 指标确定。 可以利用Template工具，添加S参数仿真控件。
பைடு நூலகம்
在原理图设计窗口中选择优化 工具栏 选择优化设置控件 放置在 原理图中，双击该控件设置优 化方法及优化次数。
常用的优化方法有Random(随 机)、Gradient(梯度)等。 随机法通常用于大范围搜索，梯 度法则用于局部收敛
分配器，分支器和功分器的区别 分配器是有线电视传输系统中分配网络里最常用的器 件。工作的频率范围5MHz－870MHz；有线电视网络 中射频的各种接口阻抗均为75Ω，为实现阻抗匹配， 因此分配器输入端和输出端阻抗均为75欧。 分支器的功能是从所传输的有线电视信号中取出一部 分馈送给支线或用户终端，其余大部分信号则仍按原 方向继续传输。 功分器的功能是将一路输入的卫星中频信号均等的分 成几路输出。功分器的工作频率是950MHz－ 2150MHz。
微波功分器设计及测试
Wilkinson功分器基本原理
0 1 s 2 1 2 1 2 0 0 1 2 0 0
端口2和端口3之 间相位差为0度。
信号从端口1输入，分成两路分别从端口2和端口3输出。
Wilkinson功分器原理
Wilkinson功分器的计算公式：
同样方法设置ih变量（12—22）
（7）设置优化方式和优化目标 • 在元件库立标中选择“Optim/Stat/Yield/DOE”，将优化设置控件 “Optim” 和优化目标控件“Goal”共需四个）插入原理图中。
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（8）优化仿真 • 优化完成后，需要执行菜单命令[Simulate]->[Update Optimization Values],以保存优化后的变量值。
微波功分器测试
主要内容
微带功分器介绍 Wilkinson功分器ADS仿真 微波功分器的测试
功率分配器
微波功分器在现代微波通信系统中的作用
功率分配器（简称功分器）和耦合器是无源微波部件，是现代微波 集成电路中一类不可缺少的无源元件，用以完成功率分配或功率组合。
微波功分器在现代微波通信系统中的作用
微带结构
波导结构 集总参数结构
功率分配器技术指标
1 P1 2 P2 3 P3
功分器
频率范围：分配器的工作频率 承受功率：分配器/合成器所能承受的最大功率 功率分配比：主路到支路的功率分配比
插入损耗：输入输出间由于传输线（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 驻波比：每个端口的电压驻波比 隔离度：支路端口间的隔离程度
版图仿真结果
作业：
设计一微带结构的威尔金森功分器，指标要求： 中心频率：2.45GHz 带宽：60MHz 频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB，S22<-20dB 频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB 隔离度：S32<-25dB 板材参数： H:基板厚度(1.5 mm)， Er:基板相对介电常数(2.65) Mur:磁导率(1)， Cond:金属电导率 (5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm) TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm) 报告要求： （1）叙述威尔金森功分器原理； （2）给出功分器的原理图和版图； （3）给出原理图和版图仿真结果，并对其结果进行分析。
微波电路综合实验 ppt课件
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直流偏置电路的设计
ppt课件
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低噪声放大器的调试
对照设计版图检查加工好的微波电路板，并按 照所用的电路元件表准备元器件。
按照电路原理图进行焊接，首先焊接放大器的 供电部分，通电检查电压正确后再焊接其他无 源器件，最后将晶体管按正确方式焊接。 在检查焊接无误后，将电路板安装到测试架上， 接通直流电源测量放大器的直流工作点，并进 行调整，使其满足设计要求。
ppt课件
14
微波滤波器的分类
根据功率衰减的频率特性来分类，微波滤波 器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。 随着频率的的提高，滤波器不能再用集总参 数的电感和电容元件来组成，需要采用各类 传输线为主体的分布参数结构。根据所用的 传输线类型来分类，微波滤波器可分为波导、 同轴线、微带线滤波器等等。
ppt课件 2
微波电路的实例
下图是一个无线通信系统中接收机和发射 机的系统框图
中频 振荡器
射频 振荡器 馈线
发射 天线1
基带调制信号
中频 BPSK 调制器
中频 中频 滤波器 滤波器
上变频器
射频 滤波器1
功率 放大器
功分器 发射 天线2 馈线
ppt课件
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课程目的
了解典型微波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。 掌握微波电路的制作及调试方法。
ppt课件 26
观察仿真曲线
ppt课件
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微带滤波器的设计
版图的仿真
版图的仿真是采用矩量法直接对电磁场进行 计算，其结果比在原理图中仿真要准确，但 是它的计算比较复杂，一般作为对原理图设 计的验证。