威尔金森功分器
威尔金森功分器原理
威尔金森功分器原理
威尔金森功分器原理是一种物理和电子学的理论，用于计算传输线段上的功率分配。
它由美国物理学家约翰·威尔金森（John Willison）在1885年提出，是一种常用的电线路分析方法。
它使电力系统设计者可以快速计算出电网中各个分支线的功率分布情况，从而实现对电力系统的有效管理。
威尔金森功分器原理是以网络中每一段线路的电阻为基础，建立起一个等效电路来模拟网络的分布状况，然后利用电路的电压和电流的知识，可以计算出每个分支线上功率的分配情况。
威尔金森功分器原理的大致流程是：首先，建立一个由各个支路和母线组成的等效电路，其次，根据电路的电压和电流特性，对该等效电路进行计算，最后，根据计算的结果，得出每个支路上功率的分配情况。
威尔金森功分器原理具有很多优点，比如，它可以提供精确的功率分配结果；它可以使设计者更好地控制电力系统的电压和电流；它可以减少电力系统中的损耗等。
威尔金森功分器原理的应用非常广泛，它可以用于计算电力系统中各个支路上功率的分配，从而实现电力系统的有效管理；它也可以用于解决其他电力系统中的问题，如故障诊断、电压调整等。
总之，威尔金森功分器原理是一种用于计算传输线段上功率分配的物理和电子学理论，它具有准确、可靠、灵活等特点，在电力系统设计和管理中具有重要作用。
分立器件威尔金森功分器
分立器件威尔金森功分器
威尔金森功分器是一种常用的射频器件，由射频工程师E.J. Wilkinson于1960年提出。
它可以将一路信号按照一
定的比例分成两路信号，或将两路信号组合成一路信号。
威尔金森功分器在端口2和端口3之间引入了一个电阻，从而实现了三个端口都匹配的问题。
威尔金森功分器的工作原理可以通过奇偶模分析法来
解释。
奇偶模分析法将电路激励分解为偶模和奇模的内叠加。
在偶模激励下，V2e=V3e，电阻r两端电压相等，没有电流
流过电阻r，因此端口1的两个传输线输入之间短路。
在奇
模激励下，V2o=-V3o，沿着归一化电路中线分开是电压零点，将电路分解成两个部分。
总之，威尔金森功分器是一种常用的射频器件，具有广泛的应用。
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。
威尔金森功分器和t型功分器
Wilkinson（威尔金森））功分器和T型功分器都是常用的功率分配器件，它们的设计目的都是将输入信号等分到两个输出端口，但是它们的结构和工作原理有所不同。
Wilkinson功分器是一种基于差分放大器的功率分配器件，它的输出端口之间有一定的隔离度，并且可以实现任意功率分配。
Wilkinson功分器由一个差分放大器和一个隔离电阻组成，其中隔离电阻用于将差分放大器的两个端口隔离开来，从而避免了信号的相互干扰。
Wilkinson功分器的设计要求差分放大器的带宽足够宽，以保证输出信号的频率响应良好。
T型功分器是一种简单的功率分配器件，它由三个电阻组成，其中两个电阻连接在一起作为输入端口，另一个电阻连接到输出端口。
T型功分器的输出端口之间没有隔离度，因此需要通过其他方式来实现隔离。
T型功分器的设计相对简单，但其带宽较窄，因此适用于低频信号的分配。
总的来说，Wilkinson功分器和T型功分器都有其适用的场景和优缺点。
在选择功率分配器件时，需要根据具体的应用场景和需求来选择最合适的器件。
无隔离电阻的威尔金森功分器
无隔离电阻的威尔金森功分器哎呀，今天咱们聊聊“无隔离电阻的威尔金森功分器”，这听起来是不是有点高大上？但其实它就像你家那种吃鸡游戏里的神级装备，表面看着复杂，其实用起来超简单。
想象一下，咱们在开派对，想把一个美味的披萨分享给朋友们，威尔金森功分器就是把那披萨均匀分成几块的好帮手，大家都能吃到，真是太棒了。
这个功分器最大的特点就是它的“无隔离电阻”。
什么？无隔离电阻？听起来像是天书，实际上，它就是为了避免信号损失而设计的。
简单来说，就是把信号像流水一样流畅地传递出去，绝不让你失望。
想象一下你在喝可乐，喝了一口却发现里面有个小石子，那感觉肯定不妙。
这个功分器就能保证你的信号干干净净，畅通无阻，真是如沐春风。
威尔金森功分器的设计也很巧妙。
它用的电路结构就像一根干净利落的直线，直直地把信号送到每一个端口。
大家都知道，电子设备的世界就像一个大餐厅，各种电路都在争着上菜。
而这个功分器就像个高效的服务员，把每道菜都精准送到，不会出现漏菜、错菜的情况。
电信号们有了它，就像得到了黄金通行证，随心所欲，飞速传输，真是美滋滋。
再说说它的应用，简直是无处不在！无论是通信基站、雷达系统，还是那种炫酷的卫星通信，哪里有信号的需要，哪里就有它的身影。
就像咱们生活中常见的高铁，信号得好才能跑得快。
这个功分器就是让信号跑得飞快的那股力量，真是好得不能再好了。
这个东西使用起来也不麻烦。
基本上，只要把信号输入到它的输入端，输出端就会自动分配信号，像把牛奶倒入几个杯子一样简单。
喝上一口，哇，都是香浓的奶味，谁还想跟你争呢？大家都能喝得开开心心，轻轻松松。
威尔金森功分器的耐用性也不容小觑。
就像你家的那把老式铁锤，用了好多年，依旧能砸出个三八九。
它在高频应用中表现得特别稳定，哪怕在恶劣的环境下，也能稳稳地工作。
真的是让人放心，谁用谁知道，绝对是个好帮手。
作为技术产品，威尔金森功分器也不是没有缺点。
比如说，虽然它的信号分配得很均匀，但在分配的过程中，多少会有一些信号损失。
二阶威尔金森功分器吸收电阻阻值
二阶威尔金森功分器是一种广泛应用于射频和微波领域的器件，其作用是将输入信号功率均匀地分配到多个输出端口。
在功分器中，吸收电阻是一项重要的参数，它对功分器的性能和工作稳定性起着关键作用。
合理选择和设计吸收电阻的阻值对功分器的实际应用至关重要。
一、二阶威尔金森功分器的基本原理1. 威尔金森功分器是一种基于传输线原理的微波功分器，常见的有一阶、二阶和三阶功分器。
二阶威尔金森功分器是指采用两个传输线和一个通过电阻相连的结构，其具有较好的功率均衡和相位平衡特性。
2. 二阶威尔金森功分器的结构简单清晰，具有较宽的工作带宽和较低的插入损耗，因此在许多射频系统中得到广泛应用。
其工作原理是通过精确设计传输线长度和衔接电阻值，使得输入功率能够均匀地分配到两个输出端口上。
二、吸收电阻在功分器中的作用1. 吸收电阻是一种用于将多余功率消耗掉的 passiv e 元件，在功分器中起着平衡功率分配和终止传输线的作用。
合理设计吸收电阻的阻值可以使功分器的性能达到最佳状态，如功率均衡、回波损耗等指标能得到优化。
2. 在二阶威尔金森功分器中，吸收电阻的阻值需要根据实际工作频率和功率分配比进行选择。
通常情况下，吸收电阻的阻值应该满足终止传输线的条件，同时能够帮助实现功率均衡。
三、吸收电阻阻值的选择方法1. 根据功率分配比确定吸收电阻的阻值。
在二阶威尔金森功分器中，输出端口的功率分配比决定了吸收电阻的阻值大小。
一般情况下，可以根据功率分配比来确定吸收电阻的阻值，使得输出功率的平衡达到最佳状态。
2. 结合实际工作频率确定吸收电阻的阻值。
射频系统工作频率的不同会影响传输线的特性阻抗和反射损耗，因此需要根据实际工作频率来确定吸收电阻的阻值，使其能够有效地终止传输线并吸收功率。
3. 通过仿真和实验验证选择的吸收电阻阻值。
在确定吸收电阻的阻值之后，需要进行仿真和实验验证，以确保功分器在实际工作中能够达到预期的性能指标。
通过仿真和实验可以进一步优化吸收电阻的阻值，使其更符合实际需求。
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。
威尔金森功分器原理
威尔金森功分器原理
威尔金森功分器是一种用于电力系统中的功率测量仪表。
它能够实时测量交流电路中的功率，并将功率分解成有功功率和无功功率。
威尔金森功分器的原理主要基于电流和电压信号进行精确的功率计算。
威尔金森功分器由威尔金森电桥、矢量分解器和功率计组成。
威尔金森电桥是一个用于计算有功功率的关键部件。
它由两个独立的电阻和两个测量电压的电压传感器组成。
其中一个电阻作为负载，一个电阻用于偏置电路。
当负载电阻和偏置电路电阻相等时，电桥的平衡状态。
此时，电桥的输出电压为零，能量不会从电桥流过。
当电桥不平衡时，输出电压非零，电桥中的能量将从负载电阻流过。
测量电压的电压传感器将电桥的输出电压分解成两个正交方向的信号，即直流和交流分量。
直流分量对应于电桥输入电压的相位，交流分量对应于电桥输入电压的频率。
这两个信号通过矢量分解器进一步处理。
矢量分解器主要用于将交流信号分解成正弦和余弦分量。
正弦分量对应于电桥输入电压的相位差，余弦分量对应于电桥输入电压的幅值。
通过这种方式，将输入电压分解成相位和幅值两个独立的量。
最后，功率计使用上述分解的相位和幅值信号来计算有功功率和无功功率。
有功功率是电压和电流的乘积的实部，无功功率是电压和电流的乘积的虚部。
功率计可以实时测量电路中的功率，并以数值形式显示结果。
总的来说，威尔金森功分器通过威尔金森电桥、矢量分解器和功率计的组合使用，能够实时测量电路中的功率，并将功率分解成有功功率和无功功率。
其原理基于电流和电压信号的精确计算，可以广泛应用于各种电力系统中的功率测量。
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威尔金森功分器
一、实验目的：
1、了解功率分配器电路的原理及设计方法。
2、学习使用ADS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、实验任务：
1、了解功分器的工作原理。
2、使用ADS软件设计一个功分器，并对其参数进行优化、仿真。
3、根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。
4、对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求。
三、实验内容、实验过程描述：
1、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。
2、用ADS软件设计
（1）、打开ADS软件
（2）、创建新的工程文件
（3）、打开原理图设计窗口
在原理图所设计窗口中选择微带电路的工具栏
选用微带线以及
连接好的原理图如下
（5）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(1 mm)
Er:基板相对介电常数(4.8)
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)
（6）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。
单击工具栏上的V AR 图标，把变量控件V AR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)。
（7）S参数仿真电路设计
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。
设置隔离电阻
隔离电阻要选用贴片薄膜电阻，其宽度和微带线一致。
要反复修正电路，让缝隙的宽度既能避免两支路间发生耦合，又能符合电阻尺寸的要求，同时要避免缝隙过小导致在电阻焊接时产生困难
优化目标的设置
在原理图设计窗口中选择优化工具栏
随机法通常用于大范围搜索，梯度法则用于局部收敛
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。
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。
点击工具栏中的Simulate 按钮就开始进行优化仿真了。
在优化过程中会打开一个状态窗口显示优化的结果(见下页图)，其中的CurrentEF表示与优化目标的偏差，数值越小表示越接近优化目标，0表示达到了优化目标，下面还列出了各优化变量的值，当优化结束时还会打开图形显示窗口。
在一次优化完成后，要点击原理图窗口菜单中的Simulate -> Update Optimization Values 保存优化后的变量值(在V AR控件上可以看到变量的当前值)，否则优化后的值将不保存。
（9）观察仿真曲线
优化完成后必须关掉优化控件，才能观察仿真的曲线。
方法是点击原理图工具栏中的
按钮，然后点击优化控件OPTIM，则控件上打了红叉表示已经被关掉。
要想使控件重新开启，只需点击工具栏中的按钮，然后点击要开启的控件，则控件上的红叉消失，功能也重新恢复了。
对于原理图上其他的部件，如果想使其关
闭或开启，也可以采取同样的方法。
点击工具栏中的Simulate 按钮进行仿真，
仿真结束后会出现图形显示窗口。
点击图形显示窗口左侧工具栏中的按钮，放置一个方框到图形窗口中，这时会弹出一个设置窗口(见下页图)，在窗口左侧的列表里选择S(1,1)即S11参数，点击Add按钮会弹出一个窗口设置单位(这里选择dB)，点击两次OK后，图形窗口中显示出S11随频率变化的曲线。
用同样的方法依次加入S22，S21，S23的曲线。
为了准确读出曲线上的值，可以添加Marker，方法是点击菜单中的Marker -> New，出现Instert Marker的窗口，接着点击要添加Marker的曲线，曲线上出现一个倒三角标志，点击拖动
此标志，可以看到曲线上各点的数值。
（10）基于版图的仿真
观察S参数曲线是否满足指标要求，如果已经达到指标要求，就可以进行版图的仿真了。
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，需要较长的时间，在此作为对原理图设计的验证。
点击菜单中的Layout -> Generate/Update Layout，弹出一个设置窗口，直接点OK，又出现一个窗口，再点OK，完成版图的生成，这时会打开一个显示版图的窗口，里面有刚生成的版图。
版图生成后先要设置微带电路的基本参数(即原理图中MSUB里的参数)，方法是点击版图窗口菜单中的Momentum -> Substrate -> Update From Schematic从原理图中获得这些参数，点击Momentum -> Substrate -> Create/Modify可
以修改这些参数。
点击Momentum -> Simulation -> S-parameter弹出仿真设置窗口，该窗口右侧的Sweep Type 选择Adaptive，起止频率设为与原理图中相同，采样点数限制取10 (因为仿真很慢，所以点数
不要取得太多)。
然后点击Update按钮，将设置填入左侧列表中，点击Simulate按钮开始进行
仿真。
仿真过程中会出现一个状态窗口显示仿真进程(见下页图)。
仿真运算要进行数分钟，仿真结束后将出现曲线显示窗口，观察S参数曲线，性能有不同程度的恶化。
如果版图仿真得到的曲线不满足指标要求，那么要重新回到原理图窗口进行优化仿真，可以改变优化变量的初值，也可根据曲线与指标的差别情况适当调整优化目标的参数，重新进行优化。
在返回原理图重新优化时，要先使刚才打红上叉的部件恢复有效，然后才能进行优化，之后重复前面所述的过程，直到版图仿真的结果达到要求为止。
实验小结
通过这次实验，我们小组学会了利用ADS软件设计传输线和传输器件，同时学会了如何仿真及优化，加深了对ADS软件的了解，熟练了如何操作ADS软件。