功分器
功分器基础知识课件
(3) 分配损耗－也叫作功分器的理论损耗。 Ad ＝10log (1/N ) 。(4) 插入损耗－由于传输线的介质或导体不理想等因素，由各种非理想状态引入 的损耗。 ( IL)IL ＝A－ Ad (A－实际测量值； Ad －分配损耗值)损耗－输出端与输入端功率比(＝ 10lg(pout/pin )。是分配损耗与插入损耗之 和，也就是测试时直接从仪器上读出的S21值。常用单位： dB测试方法： 使用矢量网络分析仪直接测试。测试时将产品输入端与被测试的 输出端分别与仪器两个通道相连，其余端口端接50欧姆匹配负载。此时，测试 出的是产品损耗值，要得到插入损耗值，还需减去产品的分配损耗值(即理论损 耗)。备注： 不等分功分器一般不使用插入损耗的概念，往往使用与标称 分配值之间的误差来确定，其损耗应严格按总输出功率与总输入功率获 得比值进行。
1. MHz、GHz (Hz、KHz)描述频率的单位。2 . dB (dBm、dBc)在射频、微波电路中用波的概念来描述能量的传递，用功率而不用电 压或电流。dB － 比值。描述衰减或增益。 dB＝10lg(p2/p1)。dBm － 比值。功率单位。 dBm ＝ 10lg(p/ 1 mw)。dBc － 比值。功率的相对大小。dBc＝ 10lg(po/pi) ＝po(dBm)- pi(dBm)3 . W功率单位。4 . 。描述相位的单位。
功分器等器件的介绍
功分器等器件的介绍功分器（Power Divider）是一种微波器件，用于将输入功率分成两个或多个等分的输出功率。
功分器通常用于无线通信系统中的功率分配和功率合成方面。
在无线通信系统中，通常需要将输入功率分配给多个天线或系统，而功分器则可以实现这一功能。
功分器的工作原理基于电磁场的耦合效应。
它通常由三端口或四端口的传输线型结构组成，其中一个端口是输入端口，而其他端口是输出端口。
当输入功率进入功分器时，它将通过不同的传输线路径被分配到各个输出端口，从而实现功率的分配。
功分器有许多不同的结构和类型，包括平衡型和不平衡型功分器。
平衡型功分器是指输出端口的特性阻抗相等，而不平衡型功分器的输出端口特性阻抗不相等。
根据功分器的结构，还可以分为微带线功分器、负载电阻功分器、同轴线功分器等。
微带线功分器是一种常用的功分器结构，它采用微带线传输线作为分配器和耦合器。
它的主要特点是结构简单、尺寸小、适应频率范围广。
微带线功分器通常由微带线传输线、耦合孔和负载电阻组成。
通过调整微带线的宽度和长度，可以实现不同的功分比。
负载电阻功分器是一种简单的功分器结构，它通过将输入功率分配到一系列负载电阻上来实现功分。
负载电阻功分器的特点是结构简单、性能稳定，适用于低功率和宽频带应用。
同轴线功分器是一种可以在相同频率下对功率进行分配的功分器。
它由同轴线组成，内部采用隔离隔板将输入功率分配到输出端口。
同轴线功分器通常具有较高的功率承受能力和较好的隔离度，适用于高功率应用。
功分器在无线通信系统中起着重要的作用。
它可以实现对多个天线或系统的功率分配，从而提高系统性能和覆盖范围。
此外，功分器还可以用于功率合成和功率调节等应用。
功分器的性能参数主要包括分配均匀度、插入损耗、隔离度、回波损耗等。
在选择功分器时，需要根据具体应用需求来确定合适的类型和参数。
总之，功分器是一种重要的微波器件，用于将输入功率分配给多个输出端口，实现功率的分配。
它具有多种结构和类型，可适应不同的应用需求。
功分器
90°功率分配/合成器性能特点● 最大输入功率2W（连续波）● 低插损、高隔离● 良好的幅/相平衡性● 驻波系数小● 50Ω阻抗匹配，电性能稳定可靠● 多种标准封装形式可选● 满足军用工作环境要求：-55℃～+85℃极限参数● 最大输入功率：2W● 工作温度范围：-55℃～+85℃● 储存温度范围：-65℃～+125℃使用说明● 电路输入输出用50Ω微带线连接，要求二路输出微带线电长度一致● 大功率应用时应采用散热措施，以确保散热良好安装时要求管壳底部与地紧密接触，保证接地良好功分器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等，或不相等能量的器件。
也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。
一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。
功分器通常为能量的等值分配，通过阻抗变换线的级联与隔离电阻的搭配，具有很宽的频带特性。
技术指标说明插入损耗器件的直通损耗，其计算公式为所有路的输出功率之和与输入功率的比值。
或者单路的实际直通损耗减去理想的分配损耗。
（理想分配损耗=10log(1/N) N为功分器路数）隔离度当主路接匹配负载时，各分配支路之间的衰减量。
幅度平衡频带内所有输出端口之间的幅度误差最大值。
相位平衡频带内所有输出端口之间相对于输入端口相移量起伏程度。
180°功率分配/合成器性能特点最大输入功率2W（连续波）低插损、高隔离良好的幅/相平衡性驻波系数小50Ω阻抗匹配，电性能稳定可靠多种标准封装形式可选满足军用工作环境要求：-55℃～+85℃极限参数最大输入功率：2W工作温度范围：-55℃～+85℃储存温度范围：-65℃～+125℃使用说明电路输入输出用50Ω微带线连接，要求二路输出微带线电长度一致大功率应用时应采用散热措施，以确保散热良好功分器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等，或不相等能量的器件。
也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。
功分器和耦合器以及合路器的区别
功分器和耦合器以及合路器的区别功分器：功率分配器,将一个端口的信号功率等分给输出端口；合路器：功率合成,将两路或多路信号相加到一个端口；耦合器：将信号按照比例耦合到耦合端口.功分器反过来用,就是合路器.耦合器可以认为是功分器的一种,只不过不是等分.1、功分器：功率分配器，将一个端口的信号功率等分给输出端口；2、合路器：功率合成，将两路或多路信号相加到一个端口；3、耦合器：将信号按照比例耦合到耦合端口。
功分器反过来用，就是合路器。
耦合器可以认为是功分器的一种，只不过不是等分。
2、耦合器：是把一路输入信号按比例分配多路输出；例如10db耦合器，输入信号为50db，则输出信号分别为直接输出和耦合输出，分别为50db-插入损耗，40db-插入损耗。
合路器：是把多路输入信号合成一路输入；1. 在移动通信中，由于多信道的共用，为避免不同信道间的射频耦合引起的互调干扰，并考虑经济、技术及架设场地的因素，发射应使用天线共用器。
2. 合路器由空腔谐振器及环行器组成，空腔谐振器是一个高Q值的、低插损的带通滤波器。
环行器是一个正向损耗小（0.8dB）反向损耗大（20dB）三断口器件。
3. 为增强合路器工作的稳定性，现在一般采用内匹配技术既腔体之间不用软电缆连接。
为减小体积，一般采用方腔结构合路器主要技术指标:1. 插入损耗，4信道通常小于3.6dB， 8信道通常小于4.0dB；2. 信道间隔离度，通常要大于80dB；3. 输出与输入端口隔离度，通常要大于80dB；4. 频率漂移，通常经过一年老化不应超过3ppm;5. 输入驻波比，小于1.5dB合路器测试:1. 插入损耗测试；2. 信道间隔离度测试；3. 输入驻波比测试；4. 以上测量网络分析仪的测试线要做校正。
合路器也分为同频合成器和异频段合路器两种。
对同频段信号的合路（合成），由于信道间隔很小（250KHz），无法采用谐振腔选频方式来合路，常见的是采用3dB电桥。
功分器工作原理(图文)
功分器工作原理(图文)引言概述：功分器是一种常用的无线通信设备，它在无线通信系统中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍功分器的工作原理，并通过图文方式进行解释，以帮助读者更好地理解功分器的工作原理。
一、功分器的基本概念1.1 功分器的定义功分器，全称功率分配器，是一种用于将输入功率分配到多个输出端口的无源器件。
它通常由一组耦合的传输线构成，能够实现输入功率的平均分配或者按照一定的比例分配到各个输出端口。
1.2 功分器的分类功分器可以根据其工作原理和结构特点进行分类。
常见的功分器包括等分功分器、反射式功分器和混合式功分器。
等分功分器将输入功率平均分配到各个输出端口，反射式功分器则根据输入功率的幅度和相位进行分配，而混合式功分器则结合了等分功分器和反射式功分器的特点。
1.3 功分器的应用功分器广泛应用于无线通信系统中，特别是在天线系统和射频前端模块中。
它可以用于实现天线的多路复用、功率控制、信号分配等功能，为无线通信系统的正常运行提供了重要的支持。
二、等分功分器的工作原理2.1 等分功分器的结构等分功分器通常由一组等长度的传输线组成，每个传输线都与输入端口和输出端口相连。
这些传输线之间通过耦合结构相互连接，形成一个平衡的功分网络。
2.2 等分功分器的工作原理当输入功率进入等分功分器时，它会被传输线平均分配到各个输出端口。
这是因为等分功分器的传输线长度相等，导致输入信号的传播时间相同，从而实现了功率的等分。
2.3 等分功分器的特点等分功分器具有功率分配均匀、频率响应平坦、插入损耗低等特点。
它可以满足无线通信系统对功率分配的要求，提高系统的性能和可靠性。
三、反射式功分器的工作原理3.1 反射式功分器的结构反射式功分器通常由一组耦合的传输线和反射器组成。
传输线连接输入端口和输出端口，而反射器则用于根据输入功率的幅度和相位进行功率分配。
3.2 反射式功分器的工作原理当输入功率进入反射式功分器时，它会被传输线分配到不同的反射器。
功分器标准
功分器标准功分器是一种用于将一路信号能量分成两路或多路输出的电子设备，广泛应用于通信、雷达、电子对抗等领域。
为了确保功分器的性能和质量，需要遵循一定的标准。
以下是对功分器标准的概述。
一、性能指标1.插入损耗：功分器的插入损耗是指由于功分器的存在而引入的信号能量损失。
插入损耗越小，功分器的性能越好。
一般要求插入损耗在分配能量的5%以内。
2.端口隔离度：功分器的端口隔离度是指各输出端口之间的隔离程度。
端口隔离度越高，各输出端口之间的相互干扰越小。
一般要求端口隔离度在-20dB以上。
3.电压驻波比：功分器的电压驻波比是指输入信号反射系数与输出信号反射系数的比值。
电压驻波比越小，表示功分器对信号的匹配程度越好。
一般要求电压驻波比在1.1以下。
4.频率范围：功分器的频率范围是指其能够处理的信号频率范围。
频率范围越宽，功分器的应用范围越广。
一般要求频率范围在2GHz到40GHz之间。
5.功率容量：功分器的功率容量是指其能够承受的最大输入功率。
功率容量越大，功分器能够承受的信号能量越大。
一般要求功率容量在1W以上。
二、结构与外观设计1.结构稳定性：功分器的结构应稳定可靠，能够承受一定的机械压力和温度变化。
2.外观简洁美观：功分器的外观设计应简洁美观，方便安装和使用。
3.接口兼容性：功分器的接口应符合相关标准，能够与各种不同的设备相连接。
4.标识清晰：功分器上应标明型号、规格、生产厂家等信息，方便识别和使用。
三、材料与工艺1.材料质量：功分器所使用的材料应具有高质量和可靠性，如优质的陶瓷、金属等材料。
2.制造工艺：功分器的制造工艺应先进、稳定，能够保证产品的质量和稳定性。
3.检验与测试：功分器在出厂前应进行严格的检验和测试，确保其性能和质量符合要求。
四、安全性1.绝缘电阻：功分器的绝缘电阻应符合相关标准，确保使用安全。
2.耐压性能：功分器的耐压性能应符合相关标准，能够承受一定的电压冲击。
3.过载保护：功分器应具备过载保护功能，防止因过载而造成损坏或危险。
功分器等器件的介绍
功分器等器件的介绍功分器（Power Divider）是一种被广泛应用于射频和微波电子领域的器件，用于将输入信号分成两个或多个相等的输出功率信号。
功分器在微波通信、天线阵列、雷达系统、卫星通信等应用中起到了至关重要的作用。
本文将介绍功分器的原理、类型以及各种器件的特点和应用。
1.功分器的原理功分器的基本原理是基于能量守恒和电磁场理论。
当输入信号进入功分器时，通过内部结构的分配器，将输入信号均匀地分配给各个输出端口。
这样，输出端口上的功率信号相等，并且相位差相等。
功分器的设计是根据不同的频率范围、功率需求和电路参数进行的。
2.功分器的类型根据功分器的结构和工作方式，可以将功分器分为以下几种类型：-微带线功分器：采用微带线技术制造的功分器，常用于高频段的设计。
它的结构简单，尺寸较小，并且容易集成到射频集成电路中。
-变压器功分器：利用变压器的原理，通过改变匝数比来实现功率分配。
它的结构简单，频率范围广，并且具有良好的电磁隔离性能。
-耦合器功分器：通过耦合器的相互耦合作用来实现功率分配。
耦合器功分器具有较宽的工作频带，但相对复杂一些。
-分配器功分器：采用多个功分器级联的方式，将输入功率均匀地分配给各个输出端口。
分配器功分器具有较高的功率承受能力和较好的隔离性能。
3.常见的功分器器件除了以上几种功分器类型，还有一些特殊应用场景下使用的功分器器件。
以下是其中一些常见的器件的介绍：- 集成插入式功分器（Integrated Wilkinson Power Divider）：它是一种采用微带线技术和变压器结构相结合的功分器。
具有减小尺寸、提高隔离度和降低损耗的特点。
常用于射频和微波集成电路的设计。
- 平衡功分器（Balanced Power Divider）：平衡功分器基于差模传输线的特性工作，具有减小传输线长度、提高功率功率承受能力和隔离度的特点。
广泛应用于射频天线阵列和双极化天线。
- 3dB 功分器（3dB Power Divider）：3dB 功分器是一种将输入功率均分成两个输出功率的器件。
功分器工作原理(图文)
功分器工作原理(图文)功分器是一种常见的电子器件，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
它能够将输入信号分成多个不同频率的输出信号，具有重要的信号处理功能。
本文将详细介绍功分器的工作原理，并通过图文的方式进行解析。
一、功分器的基本概念功分器，全称为功率分配器，是一种被动器件，用于将输入信号按照一定的比例分配到多个输出端口上。
它通常由微带线、耦合器、隔离器等组成，具有低损耗、高隔离度等特点。
1.1 微带线功分器中的微带线是一种常用的传输线，由导体和绝缘层组成。
它的特点是结构简单、成本低廉，能够在高频率范围内传输信号。
微带线的宽度、长度和介质常数等参数会影响功分器的性能。
1.2 耦合器功分器中的耦合器用于将输入信号分配到不同的输出端口上。
常见的耦合器有平面耦合器、同轴耦合器等。
耦合器的设计需要考虑耦合度、带宽和插入损耗等因素。
1.3 隔离器功分器中的隔离器用于隔离不同的输出端口，防止信号之间的相互干扰。
隔离器通常由衰减器、隔离阻抗等组成。
隔离器的设计需要考虑隔离度、带宽和插入损耗等因素。
二、功分器的工作原理功分器的工作原理基于电磁场的相互作用和传输线的特性。
当输入信号进入功分器时，经过微带线、耦合器和隔离器等组件的作用，信号被分配到不同的输出端口上。
2.1 输入信号的传输输入信号首先通过微带线传输，微带线的特性阻抗和传输损耗会对信号产生影响。
通过合理设计微带线的宽度、长度和介质常数等参数，可以实现对输入信号的传输。
2.2 信号的分配经过微带线后，输入信号进入耦合器，耦合器将信号按照一定的比例分配到不同的输出端口上。
耦合器的设计需要考虑耦合度和插入损耗等因素，以实现对信号的精确分配。
2.3 信号的隔离分配到不同输出端口上的信号经过隔离器的作用，实现信号之间的隔离。
隔离器的设计需要考虑隔离度和插入损耗等因素，以实现对信号的有效隔离。
三、功分器的应用领域功分器作为一种重要的信号处理器件，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
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前言
研究的背景与意义
人类进入二十世纪以来，随着现代电子和通信技术的飞速发展，信息交流越发频繁，各种各样的电子电汽设备已经大大影响到各个领域企业及家庭。
无论哪个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件，既有如电容、电感、电阻、功分器等无源器件，以实现信号匹配、分配、滤波等；又有有源器件共同作用。
微波系统不例外地有各种无源、有源器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换。
现代无源器件中，微带功分器从质量及重量上都日显重要。
功分器的产生与发展
在微波电路中，为了将功率按一定的比例分成两路或者多路，需要使用功率分配器。
功率分配器反过来使用就是功率合成器，所以通常功率分配/合成器简称为功分器。
在近代微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用着功率分配器，而且功率分配器常是成对的使用，先将功率分成若干份，然后分别放大，再合成输出。
1960年，Ernest J. Wilkinson发表了名为An N-way Hybird Power Divede的论文中介绍了一种在所有端口均匹配、低损耗、高隔离度、同相的N端口功分器。
以后的研究人员便称这种类型的功分器为威尔金森功分器。
最初它的原始模型是同轴形式，此后在微带和带状线结构上得到了广泛地应用和发展，工程中大量使用的是微带线形式，大功率情况下也会用到空气带状线或空气同轴线形式。
和其他的微带电路元件一样，功率分配器也有一定的频率特性。
当频带边缘频率之比f1/f2=1.44时，输入驻波比（VSWR）<1.22时，输入驻波比（VSWR）下降到1.42，两端口隔离度只有14.7dB。
威尔金森功分器的狭窄带宽限制了其在宽带系统中的应用。
为了进一步加宽工作带宽，可以用多节的宽频功率分配器，即增加λg/4线段和相应的隔离电阻R的数目。
目前常见的微波功分器是采用微带线或腔体波导等结构的分布参数功分器。
腔体波导功分器插损小、平衡度好，但隔离度较差，制作工艺较复杂，微带功分器制作简单，但相对带宽较小。
而且以上分布参数功分器仅限于微波波段的窄频带应用，在微波频段以下，小型化、宽带功分器的制作比较困难。
国内研究进展
我国对于微带功分器方面的技术研究报道还比较少，钟哲夫曾在空间合
成高功率微波方面做了一些深入探讨，提出每支常规大功率管子供给一个输出喇叭、多支喇叭组成阵列,使辐射场在空间合成高功率微波束，重点研究了各种馈源输出喇叭阵列合成性能。
汪海洋曾对高功率合成的关键技术，如锁相源、高功率移相器、功率合成器进行了讨论分析。
并结合实验室实际情况，提出了以三端口输出相对论磁控管作为相干高功率微波源进行高功率合成技术研究的方案。
理论计算和三维电磁仿真软件HFSS结合，设计了一种高功率微波介质移相器和波导型功率合成器，给出了具体设计参数。
国内其他学者对功率合成技术也进行了相关研究。
功分器的理论
功分器全称功率分配器，英文名Power divider，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。
一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。
功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损耗和反射损耗）、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。
不同的频率段功分器分成不同的系列：
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。
功分器的分类
一、Wilkinson功分器
简单的二等功分器属于三端口网络。
由于普通的无耗互易三端口网络不可能达到完全匹配，且输出端口间无隔离。
而工程上对信号之间的隔离要求很高，因此需采用混合型的功率分配器，即威尔金森型功率分配器。
Wilkinson的理论主要是在简单功分器中引入了隔离电阻，从而实现信号链路的匹配和高度隔离。
它的原理在于引入隔离电阻后，功分器变为有耗的三端口网络。
从三端口网络的基
本性质可知，有耗三端口网络可以做到完全匹配且输出端口之间具有隔离，从而改善了普通功分器的不足。
同样，该类型的功分器可以实现任意的功率分配比，且可方便地用微带线或带状线来实现。
结构示意图：
二、二分功分器
图1是一个最简单的热分期的电路结构。
信号从端口1输入，分成两路分别从端口2和端口3输出。
为了使功分器从输入到负载匹配，再每路功率臂上设置了一段四分之一的波长阻抗变换器，使特性阻抗分别为Zc2和Zc3电阻R成为隔离电阻，起作用是保证两输出断隔离，若端口2或端口3出现失配，就将有电流流过R，其功率消耗在R上，而不会影响到另一端口的输出
结构示意图：
这种功分器的计算公式：
（1）式中P2，P3分贝为端口2和端口3的输出功率，k2为功率分配比，若k=1，p2=p3，功率分配等分，则有:
功分器的设计方法
设置厚度：1.5mm
介电常数4.4
金属层厚度0.035mm
画出原理图：
1.用微带线计算工具计算得到宽度W=
2.823850
长度L=31.635900
2.修改对应的数值
3.增加变量
4.设置S参数仿真电路，如图：
测试功分器
设置优化目标并且完成优化，如图得出仿真曲线：
总结
功分器由于拥有众多的优点，具有很好的功率合成性能，愈来愈受到人们的重视。
随着研究的深入，功分器在电子系统领域中展现了广阔的应用前景。
近年来人们对微波和毫米波功率源的合成方法及其发展表现出极大的兴趣。
随着可靠的固态功率源的出现，人们更加重视对功率合成方法的研究。
在本文中，利用了ADS软件设计了功分器并进行了仿真测试。
通过上述工作，使我对整个电路有了更进一步的认识，为我以后的工作和学习打下了良好的基础。