功分器的设计原理
功分器的设计制作与调试

功分器的设计制作与调试一、设计制作功分器的原理功分器,也称为功率分配器,是一种用来分配输入功率到多个输出端口的无源器件。
在无源器件中,当我们需要将输入功率按照一定比例分配到多个输出端口时,功分器就可以起到很好的作用。
标准的功分器是一个三端口元件,包括一个输入端口和两个输出端口。
功分器的输入功率将被均匀地分配到两个输出端口上,且输出端口之间相互隔离,不会有能量交流。
设计制作功分器的步骤如下:1.确定功分器的工作频率范围:功分器的设计需要根据具体的应用需求来确定工作频率范围。
功分器的频率范围可以从几百兆赫兹到几十吉赫兹不等。
2.选择功分器的阻抗:功分器的阻抗需要与输入输出系统的阻抗相匹配,通常选用50欧姆。
3.设计功分器的结构:功分器的结构大致可以分为两种,一是二分支结构,二是平衡树状结构。
a.二分支结构是指将输入驻波器通过阻抗转换,分为两个并行的输出通路,使得输入功率均匀地分配到两个输出端口。
b.平衡树状结构则是通过铁氧体等元件来实现功分,具有更高的功分精度和更宽的工作频率范围。
4.确定工艺流程:根据功分器的结构和应用需求,确定制作工艺,如集成电路制作技术或者微带线技术等。
5.制作功分器:根据确定的工艺流程,进行制作。
制作功分器的材料通常采用高频电路工艺中的常见材料,如铝、金、铜等。
6.调试功分器:将制作好的功分器与测试仪器连接,通过测试仪器测量功分器的性能指标,如功分精度、输入输出阻抗等。
调试功分器的步骤如下:1.通过测试仪器测量功分器的插入损耗:将功分器的输入和输出端口连接到测试仪器上,通过测试仪器测量功分器的插入损耗,即输入功率与输出功率之间的损耗。
2.测量功分器的测量精度:通过测试仪器测量功分器的功分精度,即两个输出端口之间的功分误差。
3.测量功分器的输入输出阻抗:通过测试仪器测量功分器的输入输出阻抗,保证功分器的阻抗与输入输出系统的阻抗相匹配。
4.优化功分器的性能:根据测试结果,对功分器的结构和参数进行优化,以提高功分器的性能指标。
功分器工作原理

功分器工作原理
功分器,又称功率分配器或功率分配器,是一种用于将输入功率(通常是射频或微波功率)分配给多个输出端口的无源器件。
功分器工作原理主要通过设计特定的传输线结构和耦合方式来实现。
一般而言,功分器由输电线和匹配结构组成。
输电线通常是以微带线、同轴线或波导的形式存在。
当输入信号通过输电线进入功分器时,其将根据特定的设计要求,在不同的输出端口上分配相应的功率。
在功分器内部,通过设计合适的耦合结构,比如电容、电感或实现特定的电磁场耦合来实现功率的分配。
这些耦合结构可以通过设计合适的电路连接或引入衬底模式(substrate mode)
实现功率的分配。
具体来说,功分器的设计通常基于电气长度(electrical length)的原理。
电气长度是一个表示输电线上电磁波传播的概念,与物理长度不完全一致。
通过控制输电线和相应的耦合结构的长度和尺寸,可以实现不同的功率分配比例。
功分器工作原理的关键在于实现输入和输出端口之间的功率匹配。
为了确保功分器在不同端口上有相似的输出,需要通过合适的匹配电路来提供有效的匹配网络。
总之,功分器通过合理设计输电线、耦合结构和匹配网络,实现了输入功率在多个输出端口间的均匀分配。
这使得功分器成
为射频和微波系统中的重要器件,常被应用于无线通信系统、雷达系统和卫星通信等领域。
功分器原理

功分器原理功分器是一种可以将输入功率均匀分配到多个输出端口的无源器件。
它通常由微带线、耦合间隙和集电极等组成。
功分器的原理可以通过分析其结构和工作过程来理解。
下面将详细介绍功分器的原理。
功分器的主要结构包括输入传输线、输出传输线和耦合间隙。
输入传输线是将输入功率引入功分器内部的通路,输出传输线则是将功分器内部的功率引出的通路。
而耦合间隙则充当了传输线之间的耦合元件,通过它实现多个输出端口的功率分配。
功分器的工作原理可以分为两个步骤:功率输入和功率分配。
首先是功率输入。
当输入功率通过输入传输线进入功分器时,其会在输入传输线上形成一个电磁波。
这个电磁波沿着传输线前进,并在耦合间隙处发生耦合。
耦合间隙的设计使得耦合程度较高,从而能够有效地将这个电磁波分配到多个输出传输线上。
接下来是功率分配。
当电磁波进入耦合间隙后,它会被分为两部分。
一部分沿着输入传输线继续前进,成为主模式;另一部分则通过耦合间隙进入输出传输线,成为耦合模式。
主模式在继续往前传播的过程中,会逐渐减弱,同时在耦合间隙处发生反射。
这部分被反射的功率会沿着输入传输线返回,最终在功分器的输入端被耗散。
耦合模式则会继续沿着输出传输线传播,将分配到的功率引出功分器。
根据耦合间隙的设计和布局,这些耦合模式的功率可以按照预定的比例分配到多个输出端口上。
值得注意的是,功分器的功率分配是根据耦合间隙的特性来实现的。
通过调整耦合间隙的宽度、长度以及两传输线之间的距离,可以改变功分器的功率分配比例。
因此,在设计功分器时需要根据具体的应用需求来确定功率分配比例,并进行精确的耦合间隙设计。
总之,功分器通过输入传输线引入输入功率,并利用耦合间隙将输入功率分配到多个输出传输线上。
通过调整耦合间隙的设计,可以实现不同的功率分配比例。
这使得功分器在无线通信、微波雷达等领域中有着广泛的应用。
功分器的工作原理

功分器的工作原理
功分器是一种被广泛应用于无线通信和微波电路中的被动器件,其作用是将输入的电能分为多个输出通道中,各个通道的功率相对均匀。
功分器的工作原理如下:
1. 原理简述
功分器的工作原理基于电磁场的相互作用和电路的分配逻辑。
当输入信号进入功分器时,其通过特定的设计结构,如微带线、耦合结构等,使得输入信号能够被分配到不同的输出通道中,而各个输出通道之间的信号功率相对均匀。
具体的工作原理如下所述。
2. 能量分配
输入信号由功分器的输入端进入,首先经过一个能量分配网络。
这个网络通常由微带线、耦合结构或互联结构等组成。
这些结构会在不同的路径上分割和分配电磁能量,使得能量能够被分配到不同的路径和输出通道中。
3. 能量耦合
分配到不同路径中的电磁能量会进一步通过耦合结构或其他特定设计逻辑进行耦合和分离。
这些结构能够控制不同路径上的电磁能量的移动和传播,以及对不同路径上的信号进行耦合和分离,使得能量能够被均匀地分配到不同的输出通道中。
4. 输出通道
最终,经过能量耦合和分离后的电磁能量将通过功分器的输出端传送至不同的输出通道中。
每个输出通道中的功率相对均匀,
这通过设计时对能量分配和耦合结构的优化来实现。
可以通过调整功分器的结构参数、路径长度、微带线宽度等来实现不同的功分比和频率响应。
5. 特性与应用
功分器可实现多种功分比,如等功分、对数倍功分等,具体通过功分器的设计参数和耦合结构的调整来实现。
功分器广泛应用于无线通信系统、射频系统、卫星通信等领域,作为信号分配和扩展的重要器件。
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。
功分器设计原理

功分器设计原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊功分器设计原理这档子事儿。
你说这功分器啊,就好比是一个神奇的分配大师。
想象一下,有一股力量,就像水流一样,要被均匀地分到不同的地方去,这就是功分器要干的活儿。
它是咋做到的呢?其实啊,就跟咱分东西一样。
比如说有一堆糖果,要分给几个小朋友,得保证每个小朋友都能拿到差不多的糖果数量,不能这个多那个少,对吧?功分器也是这样,要把输入的信号能量,合理地分配到各个输出端口。
这其中的关键就在于它的内部结构啦。
它就像是一个精心设计的迷宫,信号在里面走来走去,最后就被准确地分开啦。
这里面的线路啊、元件啊,都得搭配得恰到好处,就像拼图一样,缺了一块儿都不行。
而且哦,这功分器还得很稳定可靠呢!不能今天分好啦,明天就出岔子。
就好比你给小朋友分糖果,今天分对了,明天就乱分一气,那怎么行呢?所以啊,在设计的时候就得考虑各种因素,什么温度啦、湿度啦,都不能影响它的正常工作。
你说要是功分器设计得不好会咋样?哎呀,那可就麻烦啦!信号可能就不能准确地到达该去的地方,就像送快递送错了地址一样,那后果可不堪设想啊!再说说这功分器的种类吧,那也是五花八门的。
有等分的,有不等分的,就像分糖果,有的是平均分,有的是按需分配。
每种都有它自己的用处和特点,得根据实际情况来选择。
咱平时生活里不是也经常会遇到要分配东西的情况吗?这和功分器的原理其实差不多呢!只不过功分器是在信号的世界里工作罢了。
总之啊,功分器设计原理可真是个有意思的东西,它虽然看不见摸不着,但却在各种电子设备里默默地发挥着重要作用呢!没有它,好多设备可就没法正常工作啦。
所以啊,可别小看了这个小小的功分器,它可是电子世界里的大功臣呢!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
设计资料项目名称:微带功率分配器设计方法拟制:审核:会签:批准:二00六年一月微带功率分配器设计方法1. 功率分配器论述:1.1定义:功率分配器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路信号能量输出的器件,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。
1.2分类:1.2.1功率分配器按路数分为:2路、3路和4路及通过它们级联形成的多路功率分配器。
1.2.2功率分配器按结构分为:微带功率分配器及腔体功率分配器。
1.2.2根据能量的分配分为:等分功率分配器及不等分功率分配器。
1.2.3根据电路形式可分为:微带线、带状线、同轴腔功率分配器。
1.3概述:常用的功率分配器都是等功率分配,从电路形式上来分,主要有微带线、带状线、同轴腔功率分配器,几者间的区别如下:(1)同轴腔功分器优点是承受功率大,插损小,缺点是输出端驻波比大,而且输出端口间无任何隔离。
微带线、带状线功分器优点是价格便宜,输出端口间有很好的隔离,缺点是插损大,承受功率小。
(2)微带线、带状线和同轴腔的实现形式也有所不同:同轴腔功分器是在要求设计的带宽下先对输入端进行匹配,到输出端进行分路;而微带功分器先进行分路,然后对输入端和输出端进行匹配。
下面对微带线、带状线功率分配器的原理及设计方法进行分析。
2.设计原理:2.1分配原理:微带线、带状线的功分器设计原理是相同的,只是带状线的采用的是对称性空气填充或介质板填充,而微带线的主要采用的是非对称性部分介质填充和部分空气填充。
下面我们以一分二微带线功率分配的设计为例进行分析。
传输线的结构如下图所示,它是通过阻抗变换来实现的功率的分配。
图1:一分二功分器示意图在现有的通信系统中,终端负载均为50Ω,也就是说在分支处的阻抗并联后到阻抗结处应为50Ω。
如上图匹配网络,从输入端口看Ω==500Z Z in ,而Ω==50//21in in in Z Z Z ,且是等分的,所以1in Z =2in Z ,①处1in Z 、②处2in Z 的输入阻抗应为100Ω,这样由①、②处到输出终端50Ω需要通过阻抗变换来实现匹配。
2.2阶梯阻抗变换:在微波电路中,为了解决阻抗不同的元件、器件相互连接而又不使其各自的性能受到严重的影响,常用各种形式的阻抗变换器。
其中最简单又最常用的四分之一波长传输线阶梯阻抗变换器(图2)。
它的特性阻抗Z1为待匹配的阻抗。
Z2Z1Z0图2:λ/4阻抗变器示意图根据特性阻抗匹配原理:Lin R Z Z 201=,其中in Z 为匹配后的输入阻抗,01Z 为四分之一波长传输线特性阻抗,L R 为负载阻抗,则201Z Z Z ⨯=,其长度L 为中心频率导引波长的1/4,即L=λg/4。
相当于电长度θ为θ=π/2。
这种变换器的显著特点就是简单,用任一种形式的传输线均能实现,但当频率偏离中心时,其电长度不再是π/2,变换特性也随之恶化。
它对频率的敏感,使它仅适合于窄带运用。
在需要宽带匹配的场合,应采用多节阶梯阻抗变换器或各种渐变线变换器。
我们常用的通信频率范围较宽,所以经常采用多节来实现,下面对多节阻抗变化器进行分析。
在多节阶梯阻抗变换器中,各阻抗阶梯所产生的反射波彼此抵消,于是匹配的频带得以展宽。
多节阶梯阻抗变换器中最常用的是每节长度为1/4波长变换器(图3)。
图3:多节λ/4阻抗变器示意图对于阻抗变化器,衡量其性能与设计所根据的指标,通常是:匹配带宽、带内最大电压驻波比以及插入损耗等。
同样,一个功分器也是一个阻抗变换器,也是从这几个方面来考虑设计的。
多节阶梯阻抗变化器带内的电压驻波比响应特性常用的是最平坦响应和切比雪夫响应两种,但与带通滤波器不同的是它对带外抑制没什么要求。
参考图3,设待匹配的阻抗值为Z0和Zn+1,其设Zn+1>Z0。
为了设计计算方便,我们把阻抗值对Z0进行归一化。
这样,待匹配的阻抗值就分别为1和R= Zn+1/Z0,R 也称为阻抗变换比。
如图1,从100Ω到50Ω的阻抗变换比R=100/50=2 。
我们知道,对于单节的1/4波长阻抗匹配,201R Z Z ⨯=(Z0=R2=50Ω)所以502201⨯=⨯=R Z Z Ω=70.7Ω。
对于多节的,计算原理同单节的,每一节的阻抗都等于前后阻抗的几何平均值,即11+-⨯=n n n Z Z Z 。
无耗传输线构成的四分之一波长阶梯阻抗变换器,一般设计的主要依据是许可的最大电压驻波比ρm ,和所需的带宽Δ。
Δ=2(λg1-λg2)/(λg1+λg2)=2(f2-f1)/(f2+f1) λg1和λg2分别为实际频带的下限和上限频率的导引波长,即f1、f2分别为下限和上限频率,根据ρm 和Δ可以确定所需要的节数。
进行完阻抗变换后,如果一个功分器各输出路之间没有隔离,信号就会相互干扰,无法实现功分,那么下面我们将对如何实现隔离进行分析。
2.2隔离原理:上面运用阶梯阻抗变换器原理仅仅对功分器的传输进行了匹配,而每个输出端口间并没有进行匹配,所以端口间没有隔离。
为了实现隔离可以通过输出路与路间的阻抗匹配(常称为隔离电阻)达到要求,那么下面采用奇、偶模法来进行分析。
图4:激励响应示意图如上图,当输出端加激励U 时,可等效为偶模激励和奇模激励的叠加 。
图5:偶模电压激励等效图如图5,当偶模电压激励时,两路的相位相同,则信号沿阶梯阻抗变换器传输,理论上隔离电阻上是没信号的,前面已经分析这个电路是完全匹配的。
图6:奇模电压激励等效图如图6,当奇模电压激励时,两路的相位相差180度,则信号沿隔离电阻传输,要达到匹配,则需对隔离电阻进行分析。
当节数m=1时,在分配原理中已经进行了分析,如图6,此时0Z + V/2-λ41 R 02Z 0Z + V/2 -开路 λ41 开路 R1/4波长阻抗为100Ω,则R//100Ω= 0Z =50Ω,隔离电阻R=100Ω。
当m=2时,隔离电阻的计算公式如下:图7:两节二功分器示意图 ()()Φ-+=21221212cot 2Z Z Z Z Z Z R()()2212212122Z Z Z R Z Z R R -++= ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=Φ1121121212f f f f π. 当m ≥3时,我们可以运用二端口网络进行分析,只是隔离电阻的计算相当繁琐,可以查附表Ⅱ,阻抗分别为0Z 归一化值。
还给出了输入和输出端口的最大电压驻波比ρ0,ρ2,ρ3。
3.设计步骤:功分器的设计可以分为以下几个步骤来进行。
3.1确定相对带宽:根据频率范围,确定中心频率:2b f a f m f += (b a f f ,分别为下,上限频率),主通带的相对带宽:ma b f f f -=ϖ。
3.2确定各个端口的波纹系数:输入端口:ρ0(max)=设计频带内波纹大小ρm输出端口:ρ2(max)=ρ3(max)≈1+0.2(ρm -1)输出端口最小隔离度近似为:I (min)≈20log135.2-m ρ dB 3.3确定T 型节处的阻抗变换比:根据上面分配原理可知,对于公分器在T 型节处,阻抗比为: 一分二:R=2 一分三:R=3 一分四:R=43.4确定1/4波长阻抗变换器的节数:根据ϖ、ρ查表(见附录),可以确定采用四分之一波长的节数m ,一般也可以根据m=f2/f1(f2为终止频率,f1为起始频率)来确定。
3.5计算每一级1/4波长的阻抗(对输入输出端驻波进行匹配): 根据上述阶梯阻抗原理对每一级1/4波长进行匹配,确定每一级的阻抗,从而根据线路板的厚度及介电常数确定好传输线的宽度,传输线的长度是中心频率的1/4导波长。
3.6计算每一级的隔离电阻(对输出端间进行匹配):根据上述隔离原理可以通过阻抗变换对输出端口间进行匹配,从而使设计满足需要的隔离。
3.7插入损耗分析:插入损耗主要指理论损耗与附加损耗,理论损耗指理论上即存在的,是不可以消除的,这从能量守恒原理可知,对于功分器理论损耗为: 理想分配损耗(dB )=10log(1/N) N 为功分器路数。
设计时一定要考虑如何尽量减小由接头、线路板、电阻等引起的附加损耗,这就要求对材料进行分析,选择合适的材料也是很重要的。
表Ⅰ:常见功分器的理论损耗3.8功分器功率分析:我们知道,当从功率分配器的输入端加一功率,由于每一路间的信号是同幅同相的,而且理论上电路是完全匹配的,所以隔离电阻上无功率通过,也就是说不承受功率,所以功分器的功率容量主要根据插入损耗计算出在传输线上损耗的能量,从而计算出能够承受的最大功率即可。
当功分器作为合路器使用时我们可以根据以上隔离电阻原理进行分析,计算出隔离电阻上所承受的功率。
下面以一分二功分器作为合路器,以10W功率输入为例:(1) 当一输出端输入10W,其它端口接负载时,输入端输出的功率为5W,另一端口输出功率为0,隔离电阻消耗功率为5W。
(2)当功分器两输出端输入同幅同相10W功率信号,输入端输出功率为20W,隔离电阻不消耗功率。
(3)功分器两输出端输入同幅反相10W功率信号,输入端输出功率为0,隔离电阻消耗功率为20W。
4、设计实例:以0.8G-2.5G微带一分二的设计为例:4.1计算节数:①要实现两路功分,两路输入阻抗应为100Ω,并联后为50Ω②这样从输入端到输出端要实现匹配的阻抗比R=100Ω/50Ω=2,③要实现的带宽为0.8G-2.5G.中心频率为1.65GHz,相对带宽△=(2.5GHz-0.8GHz)/1.65GHz=1.03由以上条件可以查表,我们知道,频带要做的越宽,所需四分之一波长的节数也越多,但有个制约条节,如果节数多了 ,那样引起的插损也就越大,所以在做到带宽的同时,应尽量减少节数。
另外,要根据指标,查到相应的节数,在附表中查到的△=1.2,R=2的最大电压驻波比VSWR=1.2,最少用三节,理论能做到1.2的驻波比,但实际中还是很难做到驻波比1.2的指标,在设计时采用了四节,在表中查到△=1.2,R=2时最大电压驻波比VSWR=1.1。
4.2计算每节归一化阻抗:要查到每一节的阻抗及其长度,阻抗是用来确定微带线的宽度,依据表格可以查到每节的归一化阻抗(设计都是对50Ω阻抗进行归一化):08829.11=Z29123.12=Z54891.113==Z RZ 83775.124==Z R Z4.3算出每节的阻抗值:Ω=Ω⨯=41.545008829.11ZΩ=Ω⨯=56.645029123.12ZΩ=Ω⨯=45.775054891.13ZΩ=Ω⨯=89.915083775.14Z4.4依据阻抗值和每节四分之一波长,算出每节的长度和宽度(可以利用微带线计算软件),线路板厚0.8mm,介电常数2.45。
mm W 97.11= mm L 94.311= ① mm W 48.12= mm L 25.322= ② mm W 06.13= mm L 6.323= ③mm W 74.04= mm L 94.324= ④4.5计算隔离电阻:通过表Ⅱ可知,对于上面的0825一分二功分器,有四个隔离电阻,R4=2.06*50Ω≈100Ω,R3=3.45*50Ω≈170Ω,R2=5.83*50Ω≈290Ω,R3=9.64*50Ω≈480Ω。