微带功分器作业-1
微波实验报告
微波实验报告之前⽹上下的学长学姐的报告有很多不靠谱,但是调谐都要调到中⼼频率上,否则都不对,还有⽼师验收的时候如果⾃⼰⼼情很不好,只要她发现⼀点错误就会坚定的认为不是⾃⼰做的,所以⼀定要确保没有错误,原理⼀定要弄清楚.愿后来⼈好运~~~实验2 微带分⽀线匹配器⼀．实验⽬的：1．熟悉⽀节匹配的匹配原理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⼆．实验原理：1.⽀节匹配器随着⼯作频率的提⾼及相应波长的减⼩，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GHz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，实现阻抗匹配⽹络。
常⽤的匹配电路有：⽀节匹配器，四分之⼀波长阻抗变换器，指数线匹配器等。
⽀节匹配器分单⽀节、双⽀节和三⽀节匹配。
这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（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。
本次实验主要是研究了微带分⽀线匹配器中的单⽀节匹配器和双⽀节匹配器，我都采⽤了短路模型，这类匹配器主要是在主传输线上并联上适当的电纳，⽤附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波。
单⽀节调谐时，其中有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。
匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载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，然后利⽤Smith圆图和Txline，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。
双⽀节匹配器，⽐单⽀节匹配器增加了⼀⽀节，改进了单⽀节匹配器需要调节⽀节位置的不⾜，只需调节两个分⽀线长度，就能够达到匹配，但需要注意的是，由于双⽀节匹配器不是对任意负载阻抗都能匹配，所以不能在匹配禁区内。
2.微带线从微波制造的观点看，这种调谐电路是⽅便的，因为不需要集总元件，⽽且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。
一种s波段微带型wilkinson功分器的设计
电子技术• Electronic Technology一种S 波段微带型Wilkinson 功分器的设计文/艾伟利摘要本文设计了一种工作于2.7 GHz ~ 2. 9GHz 的 Wilkison 功 分 器，使用仿真软件ADS 和HFSS 进 行了仿真验证和参数调整。
针对 Wilkison 功分器输入端连接点不 连续性造成的阻抗不匹配问题， 设计了在连接点处增加矩形导带 的优化方法，输入端的回波损耗 降低了 3dB 以上。
仿真结果表明， 设计的功分器达到了设计要求。
表1：功分器仿真得到的数据参数名称主传输线宽度W1V4支臂宽度W2X/4支臂长度1数值2.30mm1.435mm 20.27mm图1： Wilkinson 功分器结构示意图、端口2.图2： Wilkinson 功分器原理图【关键词［Wilkinson 功分器S 波段回波损 耗隔离度1引言目前工作频率在4GHz 以下的全固态雷达发射机如雨后春笋般地涌现出来，大量地替换原有电子管雷达发射机。
与大型真空电子管相 比，固态放大管具有尺寸小、可靠性高、寿命长、工作电压低等许多优点，但受到固态器件 增益较低的制约，固态放大管的峰值功率大约 从几十瓦至一千瓦。
在固态雷达发射机中，需要几十个至几百个固态放大管并联工作，然后进行功率合成以提高输出功率。
因此，设计合 理的功率合成器和功率分配器（简称功分器）成为固态雷达发射机的必然要求。
本文设计了一种应用于S 波段固态雷达 发射模块中的微带型Wilkinson 功分器，频率 为2.7GHz 〜2.9GHzo 传统的Wilkinson 功分器，在其输入端和两24并联支臂的连接处，由于 连接点的不连续性，其阻抗并不能达到理想的 完全匹配。
为了减小不匹配带来的指标恶化，本文提出了一种在Wilkinson 功分器输入端和两A/4并联支臂的连接处加上一块矩形导带的 方法。
与未经优化的Wilkinson 功分器相比，从HFSS 软件版图仿真结果看，输入端口回波损耗S （l,l ）提高了 3dB 以上，输出端口的隔 离度也有提高。
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。
设计仿真微带功分器
实验 设计仿真微带功分器一、 实验目的：１． 掌握微带功分器的原理；２．掌握用VOLTAIRE 仿真、优化线性电路；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，其基本原理和设计公式如下：页 1图2.1 二路功分器的原理图图2.1是二路功分器的原理图。
图中输入线的特性组抗为0Z ,两路分支线的特性阻抗分别为Z 02和Z 03，线长为0e λ/4 , 0e λ/4为中心频率时的带内波长。
图中2,3R R 为负载阻抗，R 为隔离阻抗。
对功分器的要求是：两输出口2和3的功率按一定比例分配，并且两口之间相互隔离，当两口接匹配负载时，1口无反射。
下面根据上述要求，确定Z 02 、Z 03、R 2、R 3及R 的计算公式。
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： P 3=K 2P 2|V 3|2/R 3=K 2|V 2|2/R 2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 V 3=V 2 于是得 R 2=K 2R 3 若取 R 2=KZ 0 则 R 3=Z 0/K因为分支线长为λe0/4，故在1口处的输入阻抗为： Z in2=Z 022/R 2 Z in3=Z 032/R 3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0Z ，即 Y 0=1/Z 0=R 2/Z 022+R 3/Z 032 若电路无损耗，则|V 1|2/Z in3=k 2|V 1|2/Z in2 式中V1为1口处的电压 所以 Z in =K 2Z 03Z 02=Z 0[(1+K 2)/K 3]0.5 Z 03=Z 0[(1+K 2)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口之间互相隔离得作用。
当信号1口输入，2、3口接负载电阻 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口得外接负载不等于R2或R3时，负载有反射，这时为使2、3两端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R=Z 0(1+K 2)/K 。
功分器
微波电路导论作业（电路仿真报告3）
院系：电子工程学院
班级：020613
姓名：张章浙
学号：02061265
功率分配器
一．实验目的：
设计一个三端口等功率分配器，采用微带结构。
已知输入阻抗Z0=50Ω,工作频率f0=3GHz；微带线基片εr=9.8，h=1000um，T=1um。
测量特性指标S11，S21，S23（单位dB）与频率（0.5f0-1.5f0）的关系曲线。
调节微带线的尺寸，使功分器的性能达到最佳。
实验原理图如下：
二．实验步骤：
1.计算阻值及微带线尺寸
启动microwave office，从主菜单选择Window\Txline（传输线计算器），选择Microstrip页，将各参数分别代入公式计算，得到不同阻抗对应的微带线实际尺寸。
原理图中，Z02、Z03的长度均为λp0/4。
计算：Z02=Z03=20.5Z0；Z04=Z05=Z0；r=2Z0，计算结果如下：
2.电路设计
创建原理图。
所需元件：MTRACE，MTEE$，MLIN，TFR，PORT，MSUB。
依次设置单位、工作频率（1.5-4.5GHz，阶长0.01）、画电路图、添加图表、添加测量项。
全部完成后，分析电路，观察所得曲线。
3.调节电路
要求：调节电阻r（即元件TFR）的长度、宽度，使得在f0处，S11、S23尽可能的小，S21尽可能的接近-3dB。
三．实验结果：
测量图如下：。
实验二微波功分器
MLIN TL4 Subst="MSub1" W=w1 mm L=1 mm
MCURVE Curve3 Subst="MSub1" W=w1 mm Angle=90 Radius=2.5 mm
MLIN TL9 Subst="MSub1" W=w2 mm L=10 mm
MLIN TL11 Subst="MSub1" W=w2 mm L=9 mm
成都信息工程学院电子工程系
微波电路EDA
第四章 单端口网络和多端口网络
10
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设置长度单位为毫米
成都信息工程学院电子工程系
微波电路EDA
第四章 单端口网络和多端口网络
MLIN TL6 Subst="MSub1" W=w1 mm L=5 mm MLIN TL13 Subst="MSub1" W=w1 mm L=10 mm
Term Term2 Num=2 Z=50 Ohm
MLIN TL8 Subst="MSub1" W=w2 mm L=10 mm
MTEE_ADS Tee2 Subst="MSub1" W1=w2 mm W2=w2 mm W3=w1 mm TFR R2 Subst="MSub1" W=w2 mm L=(2-w2) mm Rs=100 Ohm Freq=0 Hz
MSub
MSUB MSub1 H=1 mm Er=4.8 Mur=1 Cond=5.88E+7 Hu=1.0e+033 mm T =0.03 mm T anD=1e-4 Rough=0 mm
设计仿真微带功分器
实验 设计仿真微带功分器一、 实验目的：１． 掌握微带功分器的原理；２．掌握用VOLTAIRE 仿真、优化线性电路；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，其基本原理和设计公式如下：页 1图2.1 二路功分器的原理图图2.1是二路功分器的原理图。
图中输入线的特性组抗为0Z ,两路分支线的特性阻抗分别为Z 02和Z 03，线长为0e λ/4 , 0e λ/4为中心频率时的带内波长。
图中2,3R R 为负载阻抗，R 为隔离阻抗。
对功分器的要求是：两输出口2和3的功率按一定比例分配，并且两口之间相互隔离，当两口接匹配负载时，1口无反射。
下面根据上述要求，确定Z 02 、Z 03、R 2、R 3及R 的计算公式。
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： P 3=K 2P 2|V 3|2/R 3=K 2|V 2|2/R 2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 V 3=V 2 于是得 R 2=K 2R 3 若取 R 2=KZ 0 则 R 3=Z 0/K因为分支线长为λe0/4，故在1口处的输入阻抗为： Z in2=Z 022/R 2 Z in3=Z 032/R 3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0Z ，即 Y 0=1/Z 0=R 2/Z 022+R 3/Z 032 若电路无损耗，则|V 1|2/Z in3=k 2|V 1|2/Z in2 式中V1为1口处的电压 所以 Z in =K 2Z 03Z 02=Z 0[(1+K 2)/K 3]0.5 Z 03=Z 0[(1+K 2)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口之间互相隔离得作用。
当信号1口输入，2、3口接负载电阻 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口得外接负载不等于R2或R3时，负载有反射，这时为使2、3两端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R=Z 0(1+K 2)/K 。
微带功分器的原理应用
微带功分器的原理应用1. 什么是微带功分器？微带功分器是一种用于微波频段下信号功分的器件，广泛应用于通信系统、雷达系统、卫星通信等领域。
微带功分器由微带线和紧密耦合线构成，可以将输入信号按照一定比例分配到多个输出端口。
2. 微带功分器的工作原理微带功分器的工作原理基于微带线的特性和微带线之间的耦合效应。
微带线是一种将导体线路置于介质表面的结构，具有较低的传输损耗、较高的集成度和易于制造等优点。
微带功分器一般由一条主微带线和多条分支微带线组成。
主微带线通过一定的结构设计和匹配网络，将输入信号按照设定的功分比例分配到各个分支微带线上。
分支微带线之间通过紧密耦合线相连，实现信号的耦合和功分。
3. 微带功分器的应用微带功分器在通信系统、雷达系统和卫星通信等领域有广泛的应用。
下面列举几个常见的应用场景：•天线阵列：微带功分器可以用于天线阵列中，将输入的无线信号按照一定比例分配到各个天线单元上，实现波束形成和方向控制。
•分集系统：微带功分器可以用于通信系统中的分集系统，将输入信号复制到多个接收路径中，提高系统的可靠性和鲁棒性。
•功率分配：微带功分器可以实现信号的功率分配，将输入信号按照一定比例分配到不同的功率放大器中，实现功率的均衡。
•多馈线系统：微带功分器可以用于多馈线系统中，将输入信号按照一定比例分配到多个馈线上，实现信号的分配和功分。
4. 微带功分器的特点微带功分器具有以下几个特点：•小型化：由于采用了微带线技术，微带功分器体积小、重量轻，方便集成和安装。
•低损耗：微带功分器的损耗较低，能够实现高效的信号功分，并减少系统的传输损耗。
•宽带性：微带功分器可以在宽带内工作，满足多种频段的信号功分需求。
•可靠性高：由于采用了微带线和紧密耦合线的设计，微带功分器具有较高的可靠性和抗干扰能力。
5. 微带功分器的制造工艺微带功分器的制造工艺相对较为复杂，一般包括以下几个步骤：•基板选择：选择合适的介质基板，如FR-4、PTFE等，用于制造微带线和耦合结构。
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功率分配器的设计与仿真
1.功率分配器定义
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。
功率分配器的技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出间的插入损耗。
支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。
（1）频率范围。
这是各种射频/微波电路的工作前提，功率分配器的设计结构与工作频率密切相关。
必须首先明确分配器的工作频率，才能进行下面的设计。
（2）承受功率。
在大功率分配器/合成器中，电路元件所能承受的最大功率是核心指标，它决定了采用什么形式的传输线才能实现设计任务。
一般地，传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线，要根据设计任务来选择用何种传输线。
（3）分配损耗。
主路到支路的分配损耗实质上与功率分配器的功率分配比
有关。
如两等分功率分配器的分配损耗是3dB ，四等分功率分配器的分配损耗是6dB 。
定义：
10lg
in d out
P A P = （2-13）
式中
in out P kP = （2-14）
（4）插入损耗。
输入输出间的插入损耗是由于传输线（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。
定义
i d
A A A =- （2-15）
其中，A 是实际测量值。
在其他支路端口接入匹配负载，测量主路到某一支路间的传输损耗。
可以想象，A 是理想值就是A d 。
在功率分配器的实际工作中，几乎都是用A 作为研究对象。
（5）隔离度。
支路端口间的隔离度是功率分配器的另一个重要指标。
如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，这就要求支路之间有足够的隔离度。
在主路和其他支路都接匹配负载的情况下，i 口和j 口的隔离度定义为
10lg
in
ij out P A P = （2-16）
隔离度的测量也可按照这个定义进行。
（6）驻波比。
每个端口的电压驻波比越小越好。
2.功率分配器原理
正交混合电桥是一种直通臂②和耦合臂③输出功率平分并有90°相位差的3dB 定向耦合器。
微带双分支定向耦合器
其特性是当所有端口匹配时，由端口①输入的功率：110S =
直通臂②：一路经/4g λ、另一路经3/4g λ（不幅度反相）在②口相减输出,输出相位比①口输入的相位滞后/2π,
21S =- 耦合臂③：一路经/2g λ、另一路经/2g λ（等幅同相）在③口输出，输出相位比①口输入的相位滞后π,
31S =
隔离口④：一路经/4g λ、另一路经3/4g λ（等幅反相）在④口输出，④无输出。
410S =
3.实验仿真结果
3.1功分器的具体尺寸如下图所示，单位为mm 。
仿真的三维立体图：
3.2 S参数曲线图。