微波_功分器实验报告
实验2功分器的设计制作与调试
未来发展趋势预测
1 2
高性能需求
随着无线通信技术的不断发展，对功分器等射频 器件的性能要求将不断提高，如更低的插入损耗、 更高的隔离度等。
集成化与小型化
为了满足现代通信设备对体积和重量的要求，功 分器将朝着集成化和小型化的方向发展。
3
多功能融合
未来功分器可能不仅具备功率分配功能，还将融 合其他射频处理功能，如滤波、放大等，实现多 功能一体化。
03 设计制作步骤
设计方案选择
定向耦合器型功分器
采用定向耦合器结构，实现输入信号的等分或不等分分配，具有 较宽的带宽和良好的幅度、相位平衡性能。
威尔金森功分器
基于四分之一波长变换器和隔离电阻的威尔金森功分器，实现输入 信号的等分分配，具有较高的端口隔离度和回波损耗。
Gysel功分器
采用带状线或微带线结构，实现输入信号的等分或不等分分配，具 有良好的宽带性能和较高的功率容量。
问题2ห้องสมุดไป่ตู้
功分器输出相位偏差较大。
解决方案
检查功分器的传输线长度和布局，确保传输线对称且长 度一致。如有需要，可微调传输线长度以减小相位偏差 。
问题3
功分器插入损耗较大。
解决方案
检查功分器的接口和连接线缆，确保连接紧固且接触良 好。如有需要，可更换低损耗的连接线缆以减小插入损 耗。
05 测试与结果分析
测试方案制定
测试目的
验证功分器的性能参数是否满足 设计要求，包括输入/输出阻抗、 插入损耗、分配损耗、隔离度等。
测试设备
网络分析仪、信号源、负载、同轴 电缆等。
测试步骤
搭建测试系统，连接信号源、功分 器和负载；设置网络分析仪参数， 进行S参数测量；记录并分析测试结 果。
近代微波测量实验报告2
近代微波测量实验报告一、实验名称：功分器散射参数的测量：功分器散射参数的测量 二、实验目的1、了解：微波矢量网络分析仪的组成、构造和工作原理、了解：微波矢量网络分析仪的组成、构造和工作原理2、掌握：、掌握：• 微波矢量网络分析仪的正确使用方法微波矢量网络分析仪的正确使用方法• 利用微波矢量网络分析仪测试微波网利用微波矢量网络分析仪测试微波网 络散射参数的方法络散射参数的方法 三、实验器材矢量网络分析仪矢量网络分析仪1台 频谱仪频谱仪1台 功分器功分器1个 四、实验原理实验使用矢量网测试微波网络散射参数，其原理为：实验使用矢量网测试微波网络散射参数，其原理为：图1 两端口网络两端口网络两端口网络的四个散射参量测量两端口网络的四个散射参量测量： 两端口网络的电参数，一般用上述的插损与回损已足，回损已足，但对考究的场合会用到散射参量。
但对考究的场合会用到散射参量。
但对考究的场合会用到散射参量。
两端口网络的散射参量有两端口网络的散射参量有4个，个，即即S 11、S 21、S 12、S 22。
S 11与网络输出端接上匹配负载后的输入反射系数Г相当。
相当。
注意：注意：注意：它是网络的它是网络的失配，不是负载的失配。
负载不好测出的Γ，要经过修正才能得到S 11 。
S 21与网络输出端匹配时的电压和输入端电压比值相当，对于无源网络即传输系数T 或插损，对放大器即增益。
或插损，对放大器即增益。
S S 1111、、S 21两项是最常用的。
两项是最常用的。
S 12即网络输出端对输入端的影响，对不可逆器件常称隔离度。
即网络输出端对输入端的影响，对不可逆器件常称隔离度。
S 22即由输出端向网络看的网络本身引入的反射系数。
即由输出端向网络看的网络本身引入的反射系数。
实验所用的矢网可以交替或同时显示经过全端口校正的四个参数。
实验所用的矢网可以交替或同时显示经过全端口校正的四个参数。
图2是失网测试微波网络散射参数的原理框图：是失网测试微波网络散射参数的原理框图：图2 矢网系统的原理框图矢网系统的原理框图五、实验内容实验使用矢量网络分析仪测试功分器的散射参数。
微波仿真实验报告
目录实验2 微带分支线匹配器 (3)✧实验目的 (3)✧实验原理 (3)✧实验内容 (3)✧实验步骤 (3)实验3 微带多节阻抗变换器 (9)✧实验目的 (9)✧实验原理 (9)✧实验步骤 (10)✧实验内容 (10)✧实验设计及结果 (10)实验4 微带功分器 (11)✧实验目的 (11)✧实验原理 (11)✧实验内容 (13)✧实验步骤 (13)实验心得与总结 (16)实验2 微带分支线匹配器✧ 实验目的1) 熟悉枝节匹配器的匹配原理2) 了解微带线的工作原理和实际应用3) 掌握Smith 图解法设计微带线匹配网络✧ 实验原理随着工作频率的提高及响应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。
因此，在频率高达一定数值以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现族抗匹配网络。
常用的匹配电路有：枝节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。
枝节匹配器分单枝节、双枝节和三支节匹配。
这类匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的，此电纳（或）电抗元件常用一终端短路或开路段构成。
单枝节匹配的基本思想是选择枝节到阻抗的距离d ，使其在距负载d 处向主线看去的导纳Y 是Y0+jB 形式。
然后，此短截线的电纳选择为-jB ，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。
双枝节匹配器，通过增加一枝节，改进了单枝节匹配器需要调节枝节位置的不足，只需调节两个分支线的长度就能达到匹配。
✧ 实验内容已知： 输入阻抗 Zin=75Ohm负载阻抗 Zl=（64+j35）Ohm特性阻抗 Z0=75 Ohm介质基片r ε=2.55，H=1mm假定负载在2GHz 时实现匹配，利用图解法设计微带线单枝节和双枝节匹配网络，假设双枝节网络分支线与负载的距离d1= 4/λ，两分支线之间的距离为d2= 8/λ。
功分器的设计与调试实验
4.6 微带线计算工具
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微带线计算工具(续)
单击Synthesize按钮，在LineCalc计算窗口中显示计算结果如下
W=0.48mm，微带线宽度 L=24.33mm，微带线长度
LineCalc计算窗口如图
同理，计算特性阻抗为 50Ω的微带线宽度，参 数设置为
Z0=50Ohm 其余与前面一样
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： 工作频率1.6GHz~2.0GHz 工作频率内S11小于-20dB 工作频率内S21大于-3.1dB 工作频率内S22和S23小于-10dB 微带线基板的厚度为0.5mm 微带线基板的相对介电常数为4.2 各个端口传输线的特性阻抗采用50Ω
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4.2 创建新的工程文件
点击File->New Project设置工程文件名称（本 例中为divider）及存储路径
点击Length Unit设置长度单位为millimet
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创建新的工程文件（续）
工程文件创建完毕后主窗口变为下图
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创建新的工程文件（续）
同时原理图设计窗口打开
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4.3 功分器的设计
设置界面及设置完成的SP控件如图
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4.9 优化目标的设置
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。
选择随机Random优化方法 （随机法通常用于大范围搜 索，梯度法则用于局部收敛）
优化次数选择50次 其余选项保持默认状态
观察仿真曲线（续）29 Nhomakorabea（五） 实验要求
微波实验实验报告
微波实验实验报告姓名：杜文涛班级：05116班学号：050489班内序号：08指导老师：徐林娟实验四微带功分器一、实验目的：1）掌握微波网络的S参数；2）熟悉微带功分器的工作原理及其特点；3）掌握微带功分器的设计与仿真。
二、实验原理：功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。
在电路中常用到微带功分器。
下图是二路功分器的原理图。
图中输入线的阻抗为Z0，两路分支线的特性阻抗分别为Z02 和Z03，线长为λg/4，λg/4 为中心频率时的带内波长。
图中R2 和R3 为负载阻抗，R为隔离电阻。
对功分器的要求是：两输入口2 和3 的功率按一定比例分配，并且两口之间互相隔离，当2，3 口接匹配负载时，1 口无反射。
下面根据上述要求，确定Z02, Z03,R2,R3 及R 的计算式。
设2 口，3 口的输出功率分别为P2，P3，对应的电压为V2，V3。
根据对功分器的要求,则有P3=k2P2|V3|2/R3=k2|V2|2/R2式中k 为比例系数。
为了使在正常工作时，隔离电阻R 上不流过电流，则应V3=V2于是得R2=k2R3若取R2=kZ0则R3=Z0/k因为分支线为λg/4，故在1 入口处的输入阻抗为：Z in2=Z022/R2Z in3=Z032/R3为使1 口无反射,则两分支线在1 处的总输入阻抗应等于引出线的Z0,即Y0=1/Z0= R2 /Z022 +R3 /Z032若电路无损耗,则|V1|2/ Z in3 =k2|V1|2 /Z in2式中V1 为1 口处的电压所以Z02 = k2 Z03Z03 =Z0[(1+ k2)/k3]0.5Z02=Z0[(1+ k2)k]0.5下面确定隔离电阻R 的计算式。
跨接在端口2，3 间的电阻R，是为了得到2，3 口之间互相隔离的作用。
当信号1 口输入，2,3 口接负载电阻R2 ,R3 时，2,3 两口等电位，故电阻R 没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2 口或3口的外接负载不等于R2 或R3 时，负载有反射，这时为使2,3 端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R= Z0(1+ k2)/k 图中两路带线之间的距离不宜过大,一般取2~3 带条宽度,这样可使跨接在两带线之间电阻的寄生效应尽量小.为了匹配需要在引出线Z0与2，3端口之间各加一段λg/4阻抗变换段。
实验三射频微波功率分配器合成器设计
二、基本理论
将一路微波功率按一定比例分成n路输出的功率元件称为功率 分配器。按输出功率比例不同, 可分为等功率分配器和不等功率分 配器。
① Z0
1 P1
Cp Z0
Z02 ② Rj
Z03 ③
④
Z04
Z0
Z05 g / 4
Z0 ⑤
Ls
2
1
P2
P1
Cp
Lp
Ls
3
P3
Z0
(a)
Cs
2
P2
Lp
Cs
3
P3
(b)
和
优化目标控件“Goal” （共需四个）插入原理图中
➢ 优化目标设置
Expr
SimInstanceName
IndepVar[1] LimitType[1] LimitMin[1] LimitMax[1] Indep1Min[1] Indep1Max[1]
优化目标1
dB(S(1,1)) SP1 freq <
1 P1
技术指标：
2
功分器
P2
3
P3
• 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
10. 功分器的版图仿真
➢ 执行菜单命令【Insert】【Pin】或单击 分别于端口1、端口2、端口3
，插入三个端口
➢ 菜单【EM】【Simulation Setup】或者 ，打开仿真设置窗口 ➢ 选中【Subtrate】和【Ports】检查设置是否正确 ➢ 选中【Frequency plan】设置仿真参数。然后仿真。
微带wilkinson功分器的仿真设计实验报告
微带wilkinson功分器的仿真设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月21日一、实验目的● 了解功率分配器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。
● 掌握功率分配器的制作及调试方法。
二、设计要求指标● 通带范围0.9 — 1.1GHz 。
● 双端输出，功分比为1:1。
● 通带内个端口反射系数小于-20dB 。
● 两个输出端口的隔离度小于-20dB 。
● 传输损耗小于3.1dB 。
三、设计思路图一：设计思路示意图四、理论分析设计1. 基本工作原理分析理论学习尺寸计算绘制ADS 原理图原理图仿真优化设计版图仿真功率分配器是三端口电路结构，其信号输入端的输入功率为P1，而其它两个输出端的输出功率分别为P2和P3。
理论上，由能量守恒定律可知：P1=P2+P3。
端口特性为：(1) 端口1无反射(2) 端口2和端口3输出电压相等且相同(3) 端口2、端口3输出功率比值为任意指定值1/由这些条件可以确定Z o2、Z o3以及R2、R3的值。
2.功分器技术指标计算(1)输入端口回波损耗输入端口1的回波损耗根据输入端口1的反射功率和输入功率之比来计算(2)插入损耗输入端口1的回波损耗根据输出端口的输出功率和输入端口1的输入功率之比来计算(3)输出端口间的隔离度输出端口2和输出端口3间的隔离度可以根据输出端口2和输出端口3的输出功率比来计算(4)功分比当其它端口没有反射时，功分比根据输出端口3和输出端口4的输出功率比来计算(5)相位平滑度在做功率分配器时，输出端口的平滑度直接影响功率合成效率。
五、尺寸计算使用ADS软件自带的计算工具计算出微带线的尺寸。
图5.1 50Ω的微带线宽度计算图5.2 75Ω的微带线宽度计算输入Z0=50Ohm,可以算出微带线的宽度为1.52mm。
填入ZO=70.7Ohm和E_Eff=90deg，可以算出微带线的线宽为0.79mm和长度42.9mm。
微波实验报告(20201003123833)
实验题目:电磁场与微波实验仿真部分级： _______ 名： _______ 号： _______ 期：_班姓学日目录实验一微带分支线匹配器.................................................... 1.一、实验目的 (1)二、实验原理 (1)1•支节匹配器 (1)2. ............................................................................................................................................... 微带线.. (1)三、实验内容 (2)四、实验步骤 (2)五、仿真过程 (2)1、单支节匹配22、双支节匹配53 •思考题 (9)五、结论与思考 (10)实验二微带多节阻抗变换器................................................. 1.2一、实验目的 (12)二、实验原理 (12)三、实验内容 (13)四、实验步骤 (13)五、实验过程 (14)1、纯电阻负载 (14)五、结论与思考 (24)实验三微带功分器 (26)一、实验目的 (26)二、实验原理 (26)1、散射矩阵262、功分器 (27)三、实验内容 (28)四、实验步骤 (28)五、实验过程 (28)1、计算功分器参数282、确定微带线尺寸 (29)3、绘制原理图 (29)4、仿真输出 (30)五、结论与思考 (34)附录：心得体会 (35)■5址宦写盘氏曹微波仿真实验•报告Di" NHD WTt ■!}**■」*实验一微带分支线匹配器一、实验目的1. 熟悉支节匹配器的匹配原理；2. 了解微带线的基本概念和元件模型；3. 掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。
二、实验原理1•支节匹配器随着工作频率的提高及响应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。
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微波_功分器实验报告
实验目的：
1.了解微波功分器的工作原理，掌握功分器的性能参数。
2.研究功分器的插入损耗、反射系数和隔离度等参数的测量方法，掌握相应的测量技术。
3.通过实验，掌握测量设备的使用方法，锻炼动手能力，提高实际操作技能。
4.对测量结果进行分析，探究实验误差的来源及对误差进行处理和评估。
实验原理：
功分器是微波电路中常用的无源器件之一，用来将输入信号分配到多个输出端口上。
功分器的基本结构如下图所示：
功分器的输入端口和输出端口都是50欧姆特性阻抗，一般有平衡和非平衡两种结构。
功分器在实际使用中的性能参数有：通带的插入损耗，反射系数和隔离度。
1.插入损耗是功分器的一个重要性能指标，它是指功分器在工作频率范围内，输人信
号与各个输出端口之间的实际损耗。
用dB表示。
2.反射系数是指功分器各个端口反射回来的电磁波与输入电磁波之间的幅度比值，反
射系数越小，功分器的性能越好。
3.隔离度是指在功分器输出端口之间的幅度相互影响的程度，没有相互影响的功分器，其隔离度应大于 20 dB。
用dB表示。
1.微波功分器XZ-3042
2. 微波定向耦合器K1C-063
3. 各种线缆、连接器和HPC卡
4. 网络分析仪E5100A
实验步骤：
1.将微波功分器与端口1连接。
使用E-5100A网络分析仪测量功分器的S参数。
2.用1端口连接K1C-063定向耦合器，定向耦合器的(C)端口接1端口。
调节定向耦合器的旋钮，得到输入端的测试点的S参数。
3.用网络分析仪分别测量功分器的各个端口的S参数，在频率范围内采集充分的数据集，以作后续分析和处理。
实验结果：
1.测量功分器的S参数，绘制功分器的频率响应曲线，得到功分器的通带和阻带频率。
计算出功分器的插入损耗。
2.用定向耦合器与功分器串联测量功分器的反射系数。
根据定向耦合器的公式计算反
射系数。
计算出反射系数。
3.使用网络分析仪测量功分器的隔离度。
计算出隔离度，并进行比较分析。
1.功分器工作频率范围为 7 - 11 GHz，低于7 GHz和高于112 GHz时，功分器通带效果被压制，且阻带效果不好。
2.功分器插入损耗在7～11 GHz范围内基本保持稳定，平均值在
3.5 dB左右。
4.功分器的隔离度在7～11 GHz的范围内基本保持稳定，隔离度平均值为25 dB左右，较好的超过了20 dB的认证。
而在7GHz以下和11GHz以上的频率范围内，其隔离度突然下降，甚至低于20 dB。
1.由于实验装置和测试设备存在误差，测量结果存在一定的误差。
2.处理误差的方法是，将实验数据与理论数据比较，寻找误差来源，并在实验过程中
即时调整和改善实验结果，提高结果的可靠性和准确性。
3.在测量结果不稳定或异常时，应重新测量或更换器件，保证实验结果正确和可靠。