宽带功分器设计
超宽带微波功分器的研制
超宽带微波功分器的研制超宽带微波功分器是一种关键的微波器件，主要用于超宽带信号的分配和传输。
由于超宽带信号具有宽带宽、高速度和低延迟等特点，因此在通信、雷达、电子对抗等领域具有广泛的应用前景。
本文将围绕超宽带微波功分器的研制展开讨论，介绍相关的理论知识和技术，并探讨实验设计和数据分析。
超宽带微波功分器的基本原理和相关技术超宽带微波功分器的主要原理是利用微波传输线、微波元件和波导等元件，将输入的超宽带信号分成多个输出信号，并对输出信号进行相位和振幅的调整，以保证输出信号的质量和稳定性。
超宽带微波功分器的主要技术包括微波理论、功率谱密度分析、计算机辅助设计等。
微波理论是研究超宽带微波功分器的基础，通过对微波传输线、微波元件和波导等元件的电磁场分布和传输特性进行研究，可以更好地了解超宽带微波功分器的性能。
功率谱密度分析技术则可以对超宽带信号的频谱分布进行分析，以便更好地了解信号的特性和进行信号处理。
计算机辅助设计技术可以借助计算机软件对超宽带微波功分器进行设计和优化，提高设计效率和准确性。
超宽带微波功分器的实验设计与数据分析实验设计：确定实验目标：本实验主要目标是研制一款超宽带微波功分器，要求其具有宽带宽、高功率、低损耗等优点，并能够实现多种输出信号形式的灵活转换。
选择实验材料：根据实验目标，选用合适的微波传输线、微波元件和波导等元件，并借助计算机辅助设计软件进行设计和优化。
设计实验方案：根据实验目标，制定详细的实验方案，包括实验步骤、操作流程和数据采集与分析方法等。
同时，对实验过程中可能出现的各种问题进行预测和解决方案的制定。
数据分析：数据处理：对实验过程中采集到的各种数据进行处理和分析，包括数据的清洗、整理、归纳和可视化等，以便更好地了解超宽带微波功分器的性能和特性。
结果分析：根据处理后的数据，对超宽带微波功分器的性能进行评估和分析，包括相位精度、振幅稳定性、频率带宽、插入损耗等方面的评估。
同时，对实验过程中出现的问题进行分析和总结，提出改进措施和方案。
P波段宽带功分器设计
本 文 所 设 计 的 宽 带 功 分 器 是 应 用 于 某 型 号 固 态
３ 功 分 器 仿 真 结 果
ＡＤ 中 的 仿 真 结 果 如 图 ５图 ８所 示 。 Ｓ 一
发射 机 中 ， 指 标要 求 如下 ： 作 频 率 为 （ 。 ０ ） 其 工 ． 一１ ０ 厂
～
（ ＇ １ ０ Ｍ ＨＺ 相 对 带 宽 为 ３ ； 损 小 于 ０ ３ Ｊ＋ ０） ｏ ； ７ 插 ．
ｉ ｉ ｅ ｔ ｈｅ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｐｅ ｉｉａ ｉ ｅ ｕｉｅ ｅ ． Ｔｈｉ ａ ｒ ｉ ｌ ｕ ｏ ｄｅ ｉ ｎ ｏｔ ｒ ｎｃｄ ｄ ｗｉｈ ｔ ｉ ｌ ｔｏｎ ａ ｄ ｍ ｅ ｓ ｔ ｅ ｓ ｃｆｃ ｔｏｎ ｒ ｑ ｒ ｍ ｎｔ ｓ ｐ ｐｅ ｓ ｈｅｐｆ ｌｔ ｓｇ ｈｅ
ｄ 输 出 端 口 的 隔 离 大 于 ２ Ｂ； 入 端 口 的 反 射 小 Ｂ； ０ｄ 输
于 ～ ２ Ｂ； 内 幅度 平 坦 性 小 于 ± ０ １ｄ ０ｄ 带 ． Ｂ。
其 是 对 于 二 阶宽 带 微 带 功 分 器 的设 计 提 供 了模 板 。
关 键 词 ： 分 器 ； 带 ； 率 合 成 功 宽 功
中 图分 类 号 ： Ｎ ２ Ｔ ６６
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ ２ ８ ３ （ ０ １ Ｏ 一Ｏ ３ —０ １０ － ９５ ２ １ ）１ Ｏ ０ ３
一种宽带一分三Wilkinson功分器设计
设计应用技术ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０５．０１４一种宽带一分三Wilkinson功分器设计樊帆，申靖轩，戴剑（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄050051）摘要：针对传统一分三Wilkinson功分器带宽较窄、占用面积较大的问题，基于70 μm GaAs工艺，研制了一种混合π型等效电路和微带线结构宽带一分三Wilkinson功分器。
该功分器的工作频率范围为5～18 GHz，电路尺寸为2 mm×1.3 mm，输入、输出端口的回波损耗均大于20 dB，插入损耗小于6.7 dB，隔离度大于20 dB，幅度不平衡度在±0.5 dB以内，相位不平衡度在±4°以内。
经仿真验证，该功分器性能指标优异，能被很好地应用在射频系统中。
关键词：一分三功分器；宽带Wilkinson功分器；π型等效电路A Wideband One Minute Three Wilkinson Power Divider DesignFAN Fan, SHEN Jingxuan, DAI Jian(The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050051, China)Abstract: In order to solve the problem of narrow bandwidth and large occupation area of traditional one-minute three-Wilkinson power divider, a hybrid π-type equivalent circuit and wideband one-minute three-Wilkinson power divider with microstrip line structure are developed based on 70μm GaAs process. The frequency range of the power divider is 5 to 18 GHz, the circuit size is 2 mm×1.3 mm, the return loss of the input and output ports is greater than 20 dB, the insertion loss is less than 6.7 dB, the isolation degree is greater than 20 dB, the amplitude unbalance is within ±0.5 dB, the phase unbalance is within ±4°. The simulation results show that the power divider has excellent performance and can be used well in radio frequency system.Keywords: one minute three power divider; wideband Wilkinson power divider; π-type equivalent circuit0 引 言功率分配器可以将输入信号的功率分配为多个信号输出，或者将多个射频信号功率进行合成，在射频系统中的应用十分广泛，常见于相控阵雷达和天线等设备中[1-4]。
带状线宽带Wilkinson一分四功分器的设计
Ｗ ｌｎ ｎ ｏｅＤｖ ｅ Ｊ．Ｅ ＥＴａｓ ｆｎｏ ｉｏ ａ ｈｏ ｉ ｉｏ ｗｒ ｉｄｒ ］ＩＥ ｒ ａｉ ｓ Ｍｃ ｗｖ Ｔｅ－ ｋ ｓ Ｐ ｉ ［ ｎ ｃｏ ｎ ｒ ｅ
ｒ ｎ ｅｈ ｉｕｓ２ ０ ，４（ ） ２ ８— ８ ． ｙａ ｄＴｃ ｎｑ ｅ，０ ６ ５ １ ：７ ２４
２ ２ 电路 的设计 ．
图 ３ 功分器实物
表 １ 功分器测试结果
本文设计的一分 四功分器要求能将输入功率四
测试指标 传输损耗
总 口驻波
测试结果
等分输出并且传输损耗尽可能小 ， 各输 出口间具有
较高隔离度， 同时各端 口须匹配至 ５１， ０ 其拓扑结构 １
如图 ２ 所示 ， 其基本结构单元为三个二等分 Ｗｉ ｉ ｌｎ ｋ． Ｓｌ Ｏ 功分器 ， ｉ 由于单节阻抗变换器 的工作带宽为窄
［ ］韩淑萍 ， ２ 李铭祥． 高隔离度 一分三功 分器的设 计［ ］ 上 海大学 Ｊ． 学报 ： 自然科学版 ， ０ （ ）５ ９ ５ ０ ２ ４６ ： —６． ０ ５ ［ ］Ｓ ｓ ｈ ， ｉ ｐ ｕ ， ａｄ ｄ ， ． ｕｌ ａｄ Ｂ ｈ ｅ ３ ｒａ ｉ Ｖｍｎｈ ｎ Ｂ ｎ ｕｅ Ｋ ｃａ Ａ Ｄ ａ ｂｎ ｄ ｒ ｉｔｔ Ｓ Ｓ ｊ ｔ １ ３ Ｔ ｅ
２ １ 牟第 ０ ０ １ １期
中图分类号 ：Ｎ ２ Ｔ ６６ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０９— ５２【０ １ １ ０ １ ０ １０ ２ ５ ２ １ ）０— ２４— ２
带状 线 宽 带 Ｗｉ ｉｓｎ一分 四功 分 器 的设计 ｌ ｎｏ ｋ
赵 超
（ 南京信息工程大学 电子与信息工 程学 院， 南京 ２０４ ） １０４
［］清华大学《 １ 微带 电路＞ 编写组． 微带电路 ［ ］ 北京 ： 民邮电出 Ｍ． 人
基于脊波导到同轴变换的宽带功分器设计
基于脊波导到同轴变换的宽带功分器设计介绍了一种宽带单脊波导功分器的设计方法，在实现脊波导到同轴变换的同时实现等功率分配。
设计基于脊波导到同轴变换，采用两级阻抗变换很好地改善了阻抗匹配，提高了传输特性。
仿真结果显示，单脊波导功分器在8.1GHz～13.6GHz频带范围内输入端口回波损耗小于-20dB，插入损耗小于-3.08dB。
标签：单脊波导；波导同轴变换；阻抗变换1 引言波导同轴变换器是各种雷达系统、精确制导系统和微波测试系统中的重要无源连接器件[1]，在微波系统中有着非常广泛的应用。
为了适应宽带应用的需求，宽带波导同轴变换也被广泛研究[2-3]。
相对于矩形波导来说，脊波导有着更宽的工作频带，适用于各种宽带系统中，因此宽带波导同轴变换通常在脊波导的基础上开展设计。
本文基于脊波导到同轴变换，设计了一种宽带单脊波导功分器，能在实现脊波导到同轴变换的同时实现等功率分配，采用两级阻抗变换技术对阻抗匹配进行了优化设计。
2 设计仿真设计选用24JD7500标准单脊波导，同轴部分为50Ω特性阻抗的SMA型同轴接头。
单脊波导功分器整体结构如图1所示，其中A为单脊波导，B为SMA 同轴接头，C为两级阻抗变换中的同轴阻抗变换部分，D为两级阻抗变换中的脊波导阻抗变换部分，E为与波导的脊相连接的同轴部分内导体。
而且SMA同轴接头为单脊波导功分器的输入端口1，单脊波导两个端面作为功分器的输出端口2和3。
结构模型中同轴部分内导体外的介质材料选用聚四氟乙烯。
同轴阻抗变换部分、脊波导阻抗变換部分的初始长度取四分之一波长，以此为基础仿真优化。
图2给出了功分器同轴输入端口1回波损耗的仿真结果，图中曲线从上到下依次为没有加载阻抗变换、仅加载脊波导一级阻抗变换、仅加载同轴一级阻抗变换和加载两级阻抗变换的回波损耗。
可见在8.1～13.6GHz频带内，两级阻抗变换后的回波损耗小于-20dB；而且在8.6～13.0GHz频带内，回波损耗小于-26dB，输入端口可获得良好的阻抗匹配。
阶梯阻抗变换宽带功分器设计 - - EEFOCUS
(6-b)
Amplitude (dB)
-10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45
1 2 3 4 5 6
S12 S13 S23
(6-c) (6-d)
7
8
9
10
Frequency (GHz)
A = tg 2θ k1 + tg 2θ k 2
B=
tg 2θ k1 =
图5
输入输出端口耦合参数以及输出端口 之间的隔离度曲线
π wq
tg 2θ k 2 =
8 −1 (3 − 2) cos 2 θ1
R为终端阻抗， 根据奇偶模分析法， 功分器中R 一般取值为2。 Tn 是n阶第一类多项式，其中
ε
式的 Tn (
2
r
=
( R − 1) 2 1 2 4 R Tn (1/ µ0 )
（3）
由上面公式，得出各节阻抗线的归一化阻抗值 为1.116， 1.296， 1.544， 1.793。 再根据微带线准TEM [4] 模综合方法 得出各节阻抗线宽度分别为0.56mm， 0.75mm，1.02mm，1.30mm，1/4波长阻抗线的长度 为11.1mm。
结论本文给出了采用契比雪夫原型的多级阻抗级联的宽带功分器的设计方法并给出了阻抗变换节数的计算公式最后对工程中常用28ghz的功分器进行仿真和加工测试结果表明能够很好的满足工程要求可以为工程上设计宽带功率分配器提供选择
阶梯阻抗变换宽带功分器设计
李庭 孙永志 王伟光
（南京电子设备研究所，南京 210007） 摘 要：本文介绍了采用 λ / 4 阶梯阻抗变换实现宽带功分器方法，在此基础上得出了四级阻抗变换器级联的各段阻抗的计 算公式。设计了 2-8GHz 一分二功率分配器，仿真结果和测试结果都能很好的满足设计要求。 关键词：阶梯阻抗，宽带功分器
4路宽带Wilkinson功分器设计
4路宽带Wilkinson功分器设计作者：孙利民潘成胜韩华珍来源：《数码设计》2017年第04期摘要：针对雷达和中继通信系统对宽带多路功分器的需求，本文在理论分析的基础上，利用ADS2016软件设计了一款应用于L波段的1分4路Wilkinson宽带功分器。
仿真和测试结果表明，该功分器具有隔离度大于20 dB，插入损耗小于6.2 dB，驻波比小于1.2的优良性能，为L波段功率放大器的大功率合成奠定了良好的设计基础。
关键词：功分器；宽带；Wilkinson；微波中图分类号：TN626 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2017）04-0011-04Design of Four Ways Broadband Wilkinson Power DividerSUN Limin1*， PAN Chengsheng2， HAN Huazhen1（1. Electronic information engineering college， Sichuan Institute of Industrial Technology，Sichuan Deyang， 621000， China； 2. Microwave Department Sichuan Jiuzhou Electric Group Co.，Ltd.， Sichuan Mianyang， 621000， China）Abstract：In view of the demand of radar and relay communication system for broadband Power Divider of multi-path， a four ways broadband power divider covering L-band has been designed by ADS2016 software based on the theoretical analysis. Simulation and test results show that the power divider has excellent performance with isolation degree of more than 20 dB， insertion loss of less than 0.2 dB and standing wave ratio of less than 1.2. The power divider provides a good design basis for high-power synthesis of L-band power amplifiers.Key words：Power Divider；wide Band；Wilkinson；microwave引用：孙利民，潘成胜，韩华珍. 4路宽带Wilkinson功分器设计[J]. 数码设计， 2017， 6（4）： 11-14.Cite：SUN Limin， PAN Chengsheng， HAN Huazhen. Design of Four Ways Broadband Wilkinson Power Divider[J]. Peak Data Science， 2017， 6（4）： 11-14.引言功分器是一种将一路输入信号分成功率相等的两路或多路输出信号的器件，也可反过来将多路信号功率合成一路输出，因此常称为分配＼合成器。
一种宽带功分器的设计
●
■
…
■
口
Ｆｒｕｑｕ￣ ￣‘ｑ 岫
图 ４：原理 图仿真结 果图
Ｚ０３＝ｚ０（（１＋ｋ２）／ｋ３） 由于 ｕ，与 ｕ 等 幅 ，同相 ，在 ②端 口和
③端 口间跨接 一只 电阻 ｒ，并不影响功分 器的 性 能。当② 、③端 口外接负载不等于 和 时 ，
第一节传 输线的特性 阻抗 Ｚ ＝５９．９９Ｄ，并
取 Ｒ２＝ｋＺ０，则 Ｒ３＝Ｚ 。
不论是 隔离度 还是输入驻波 比都将变差 ，故功 联 的隔离 电阻 Ｒ１＝２６５．８１５Ｑ
由 条件 （２）， 即① 端 口无 反 射， 所 以 分器 的工作 带宽比较 窄。为 了增宽频带可采用
第二节传 输线的特性 阻抗 Ｚ２＝８３．３５ｆ２，并
要 求 由 ｚ砬与 ｚ 并联 而 成 的 总 输入 阻抗 等 多节功分器相级联 。
联的隔离 电阻 Ｒ２＝９３．２１５Ｑ
于 Ｚ０。 由于 在 中 心频 率 ０－－￣／２，Ｚ。ｌｌ２＝Ｚ０２２ ，
以上是理论 分析，下 面介绍 用 ＭｗＯ伍ｃｅ
选择 Ｒ１＝２７０￣，Ｒ２＝１００Ｑ
ｚ ＝ｚ０３ ／Ｉ 为纯 电阻，则
ｚ ｎ２＝ＲＪＺｏ２＝．Ｚｏ３２／Ｒ３＝Ｉ／ｋ２
驻波 ＜１．３。
由 以上 二式可解 得 ｚ０２＝ （ｋ（１＋ｋ２）） ，
输入输 出端 口传 输线的特性阻抗 Ｚｏ＝５０１２
＜＜下转 ９４页
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 电子技术与软件工程 ·９３
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功分器设计步骤： 1、选好基片： FR-4，介电常数4.6，厚度0.8mm, 铜箔厚0.018mm
2、建立电路模型
90
0
2’、设计向导建立电路模型
仿真计算
m2 freq=1.800GHz dB(S(1,1))=-21.023
0 -10
dB(S(3,1)) dB(S(2,1)) dB(S(1,1))
4、印制板设计
5、测试和调试
1、注意正确装配； 2、重点调试输入输出端口的驻波； 3、注意适当改变输入输出端口的阻抗。
6、分析总结
1、设计结果与测试结果的差异； 2、分析主要原因；
3、提出改进意见。
3、功分器的应用： 相控阵雷达中、中继通信、信号检测等
4、功分器的基本要求
1）频率不变，按一定比例进行功率分配；
2）各输出端口要相互隔离； 3）各输入输出端口要完全匹配。
两等分功分器
单节两等分功分器
Z 50 Z1 2 Z 0
RAB 100
功分器技术指标
1、工作频率：1.5~2.5GHz 2、插损 ≤ 1 dB 3、隔离度≥ 20dB 4、幅度不平度≤ 1dB 5、相位不平度≤3° 6、输入输出驻波 ≤ 1.5 7、接头:SMA-50-K
m1 freq=2.000GHz dB(S(2,1))=-3.056 m1 m3 freq=2.200GHz dB(S(1,1))=-20.490 m3 m2
-20 -30 -40 -50 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
freq, GHz
优化仿真
3、电磁场仿真
题目二、宽带功分器设计
1、功分器：将某一输入功率按一定比例 分配到各支路中的微波器件。
P2=αP1 P3=(1-α)P1
P1
分配器 或耦合器
P1=P2+P3
分配器 或耦合器
P2 P3
2、功分器分类： 1）N功分器；（N=2,3,4……) 2）等分功分器与不等分功分器； 3）大功率功分器和小功率功分器。