微波工程威尔金森功率分配器
微带威尔金森超宽带功分器研究的开题报告
微带威尔金森超宽带功分器研究的开题报告简介微带威尔金森超宽带功分器是一种广泛应用于超宽带无线通信系统中的微带功分器。
它可以对电信号进行宽带分配，并且具有小尺寸、低成本、高性能等特点。
因此，该功分器逐渐得到了越来越多的关注和研究。
本文将就微带威尔金森超宽带功分器的研究进行讨论，主要包括研究背景、研究目的、研究内容、研究方法、预期成果等方面内容。
通过本篇开题报告，旨在为我们后续研究的开展提供指导和帮助。
背景超宽带通信是新一代无线通信技术，以其巨大的信息传输容量和良好的抗干扰能力，已经广泛地应用于通信、雷达、医疗和军事等领域。
而功分器作为超宽带通信系统中的重要元器件，其性能对通信系统的有效性和可靠性起到了至关重要的作用。
微带威尔金森功分器是一种可实现超宽带频段的微带功分器，通过对电信号的频段进行分配，实现对信号的处理。
同时，该功分器具有小尺寸、低成本、高性能等特点，因此受到了广泛的研究和应用。
研究目的本文旨在通过对微带威尔金森超宽带功分器的研究，探究该功分器在超宽带通信系统中的应用，研究其性能和特点，提高其性能和稳定性，为超宽带通信系统的发展提供有力保障。
研究内容1.综述微带威尔金森功分器的发展历程和现状，对国内外研究现状进行调研。
2.设计符合超宽带频段的微带威尔金森功分器，研究其电路结构、参数和功能。
3.基于ADS软件对所设计的功分器进行仿真分析，考察其性能和稳定性。
4.采用微波实验平台对设计好的功分器进行实验，验证仿真结果，分析实验结果。
5.分析研究结果，总结微带威尔金森超宽带功分器在超宽带通信系统中的应用前景和发展趋势。
研究方法本文采用的研究方法主要包括文献调研、仿真分析、实验验证等方法。
通过对微带威尔金森超宽带功分器相关文献的调研和分析，明确功分器的特点和发展趋势。
仿真模拟则是通过ADS软件对所设计的功分器进行模拟，评估其性能和稳定性。
实验验证则是用微波实验平台对所设计好的功分器进行实验，验证仿真结果。
威尔金森功分器
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。
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。
微波射频学习笔记11.Wilkinson功率分配器
威尔金森功分器一、3dB功分器的结构组成3dB即等分一分二功分器；其电路结构如下图：①输入线，阻抗Z0；②两路阻抗√2*Z0的1/4波长阻抗变换线；③2*Z0隔离电阻；④两路输出线，阻抗Z0。
（3dB代表功率降低一半，参考前面博客内容）比如阻抗Z0=50Ω：1.输入输出阻抗Z0均为50Ω，与外接设备均匹配；2.1/4波长变换线阻抗70.7Ω；3.隔离电阻R=100Ω；4.从输出端口往输入端口看，依然是匹配的，所以此功分可作为合路器使用。
注：为什么1/4波长线阻抗√2*Z0?为什么隔离电阻2*Z0，为什么有隔离电阻？搜奇偶模分析，朕看不懂，遂pass。
只知道：①输出匹配时，没有功率消耗在电阻上（隔离电阻两端信号等幅等相，无压差，不过信号）；②输出匹配时，输出端口反射的功率会消耗在电阻上，所以输出端口是相互隔离的。
总结：Wilkinson功分器多为微带线和带状线结构，它解决了T型结功分器不能全端口匹配和没有隔离的缺点，但是因为隔离电阻承受功率受限；同时单节功分器带宽不宽，一般采用多节结构。
二、不等分2路功分器若输入端口功率为P1，输出端口功率分别为P2、P3，设P3/P2=K2。
Z3 = Z0*√（（1+K2）/K3）Z2 = K2*Z3 = Z0*√K（1+K2）R=Z0（K+1/K）三、多路Wilkinson功分器当N≥3时，隔离电阻需要跨接，制作比较困难，如下图：①所以一般多路功分器是在一分二的基础上在分二等等...②另外一分三，可以在不等分一分二的基础上，在等分二；③还有当所需路数为奇数时，也可以选择偶数路然后负载堵上一路，懂我意思吧?...四、多节Wilkinson二功分器根据通带起始频率f1和终止频率f2，查表得各节阻抗和隔离电阻值，如下：将上图翻译成人话，就是这个：二等分多节功分器阻抗值和隔离电阻值表其中，特征阻抗值和隔离电阻值为解除归一化处理的实际值，取到小数点后两位；隔离电阻值取整数，因为贴片电阻值都有固定值，所以仿真时，需要就近选择，市面上不需要定制的阻值如下：1 , 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.5 , 1.6 ，1.8 ，2，2.2 ，2.4，2.7 ，3，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1。
1-3ghz超宽带一分四威尔金森功分器设计的
1-3ghz超宽带一分四威尔金森功分器设计的英文版Design of a 1-3 GHz Ultra-Wideband 1-to-4 Wilkinson Power DividerIn the realm of microwave and millimeter-wave systems, the Wilkinson power divider is a crucial component that enables the efficient distribution of power among multiple ports. This article presents the design of a 1-to-4 Wilkinson power divider operating within the ultra-wideband frequency range of 1-3 GHz.Design Considerations:Bandwidth: The design must exhibit a wideband performance, covering frequencies from 1 GHz to 3 GHz.Isolation: High isolation between output ports is essential to minimize cross-talk and maximize power transfer efficiency.Insertion Loss: Minimizing insertion loss is crucial to maintain high power handling capability.Matching: Good impedance matching is necessary to avoid reflections and maximize power transfer.Design Approach:The Wilkinson power divider is based on the concept of quarter-wavelength transformers, which are used to match impedances and provide isolation between ports. The design involves careful consideration of the transformer's impedance, physical dimensions, and material selection.The transformer's impedance is chosen to match the characteristic impedance of the transmission line, ensuring maximum power transfer. The physical dimensions of the transformer are optimized for the desired frequency range, ensuring broadband performance. The selection of high-quality microwave materials, such as low-loss dielectrics and conductors, is essential to minimize insertion loss and maximize power handling.Results:The designed 1-to-4 Wilkinson power divider exhibits excellent performance within the 1-3 GHz frequency range. It demonstrates high isolation between output ports, low insertion loss, and good impedance matching. This design is suitable for use in microwave and millimeter-wave systems requiring efficient power distribution over a wideband frequency range.中文版1-3 GHz超宽带一分四威尔金森功分器设计在微波和毫米波系统中，威尔金森功分器是一个关键组件，它能够将功率有效地分配给多个端口。
威尔金森功分器设计与仿真
威尔金森功分器设计与仿真威尔金森功分器（Wilkinson Power Divider）是一种常用的微波功分器，广泛应用于无线通信和雷达系统中。
它能将输入信号均匀地分配到两个输出端口，并且具有较宽的工作频率范围和较低的插入损耗。
本文将介绍威尔金森功分器的设计原理和仿真方法。
1.威尔金森功分器的设计原理```┌─Z1─┐RF in ─┤ ├─ Z2 ─ RF out1├─Z0─┤└─Z3─┘RF out2```其中，RF in为输入端口，RF out1和RF out2为输出端口，Z0为特征阻抗，Z1和Z2为等效阻抗，Z3为耦合阻抗。
在设计过程中，首先需要确定特征阻抗Z0的数值，一般为50欧姆。
然后，根据所需的功分比例，计算等效阻抗Z1和Z2的数值。
最后，选择合适的耦合阻抗Z3，使得整个电路达到最佳的工作性能。
2.威尔金森功分器的仿真方法首先，打开ADS软件并创建一个新的工程。
然后，在工程中添加一个新的设计，选择“Schematic”类型。
在Schematic设计界面中，依次添加所需的元件，包括传输线、阻抗匹配器和耦合器。
其中，传输线用于连接输入端口和输出端口，阻抗匹配器用于实现输入和输出的阻抗匹配，耦合器用于实现信号的均匀分配。
接下来，设置传输线的特性阻抗和长度，以及阻抗匹配器和耦合器的阻抗数值。
通过调整这些参数，可以实现所需的功分比例和工作频率范围。
完成电路设计后，可以进行仿真和优化。
选择“Simulation”菜单，设置仿真参数，如频率范围和步长。
然后，运行仿真并得到结果。
根据仿真结果，可以评估电路的性能，并进行优化。
如果需要改变功分比例或工作频率范围，可以调整各个元件的数值，并重新运行仿真。
最后，完成电路设计和优化后，可以进行PCB布局和封装设计。
根据实际需求，选择合适的材料和尺寸，并进行布局和封装设计。
总结：本文介绍了威尔金森功分器的设计原理和仿真方法。
通过合理选择和调整各个元件的数值，可以实现所需的功分比例和工作频率范围。
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。
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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。
一.三波段功率分配器设计
问题： 因为1/4入传输线结构会使得电路尺寸过 大 解决办法： 采用慢波结构，结构如图所示，慢 波结构依赖于一种周期性的微型化 的传输线路，它可以降低传播波的 相速度;因此，更小的物理尺寸就 可以达到同样的电尺寸，从而减小 了电路尺寸。
设计参量： d、Cp、l
据其他论文研究分析：一个单级的功率 分配器足以提供在1.25到2.6GHZ之间 的带宽的。
THANK YOU
二.基于QWOS的三波段带通滤波器
并发的三波段带通滤波器原理图如图所示 ，由三个QWOS结构组成，分别用来匹配 三个工作频率。
QWOS：1/4入开路支节，根据设计需要可 计算出准确位置，在所需的三个频段表现为 高阻抗并且在不同的频段之间频率点上引入 了0传输从而起到了隔离频带的效果。
为了使电路设计紧凑，应达到匹配，故 当传输线特性阻抗为50欧姆时，此处设 计Zi的特性阻抗为100欧姆，QWOS的 尺寸设计为相应通带频率点的 入gi/4,而QWOS结构的位置沿着主传输 线依次排开，精确位置由以下公式得出： 另：L1=入g1/4
多波段无线应用的新型三波段威尔 金森功率分配器
A Novel Tri-Band Wilkinson Power Divider for Multiband Wireless Applications
一.实现功能
目录
CONTENTS
二.器件设计 三.仿真结果 四.结论
01
实现功能
• 原理图如图所示，三个Z0分别是一个输入端口 ，两个输出端口要实现在1.5、1.9、2.35GHZ 三个频率点上的功率等分功能。 即：使S21、S31=3DB
期望结果
1. 以二端口为例，他的传播参数S21应该如 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， 2. 且有每个工作频率点上都要有较大的带宽。 3. 两个输出端口之间有较高隔离度。
02
器件设计
• 由功率分配器和滤波器组成
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。
合，周期长度的“d” 应该足够大。事实上，周期长度应该大于3h，其中 “h”是截止底板的厚度。N为周期结构数目，选 择N=6。
负载电容Cp 和 开路支节长度lstub：
设计结果
慢波结构的电路参数如图所示，与传 统线路相比，通过慢波结构的这种应 用设计，使传输线路长度减少了近2 4.1%
• 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