微带不等分功分器设计与仿真
一种微带结构的新型不等分功分器设计
一种微带结构的新型不等分功分器设计作者：傅世强周阳房少军来源：《现代电子技术》2013年第04期摘要：为了满足天线阵波束赋形对各单元天线输入功率不等分配的要求，基于Wilkinson 功率分配器设计理论，详细推导并给出了任意功分比情况下隔离电阻的计算公式，补充了目前参考资料中对于直接多路输出功分器的设计指导。
通过引入二分之一波长微带传输线，提出了一种微带结构的新型不等分功率分配器的设计方法。
基于此方法，实现了一款应用于海事卫星通信天线阵馈电网络的功分比为1∶2∶1的三路不等分功分器。
仿真和实测结果表明，功分器在工作频带范围内具有良好的性能指标。
关键词：不等分功分器；隔离电阻；天线阵波束赋形；海事卫星通信中图分类号： TN626⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）04⁃0154⁃030 引言在无线通信系统中，功率分配器（简称功分器）有着非常广泛的应用，例如它是相控阵雷达天线中的一个重要组件[1]。
近年来，对功分器的研究不断深入，尤其对等功分的研究较多[2⁃4]。
随着技术的发展，对不等分功分器的研究也凸显意义，尤其对天线阵波束赋形，不等功分馈电可以有效抑制天线副瓣电平过大。
目前，不等分功分器两路输出的设计居多[5]，而对于多路输出的设计，参考文献较少且大部分是基于两路结构。
文献[6]介绍了一种树状拓扑结构的设计方法，利用Wilkinson功分器将输入信号等分，然后将等分的信号分别再次等分，形成4路等幅同相的信号，最后将分属不同组的相邻两路信号合并，实现了1∶2∶1的功率分配。
这种设计原理简单，但是电路结构尺寸较大，不够紧凑。
文献[7]虽然实现了直接多路输出，但考虑到物理结构的可实现性，只焊接了两个贴片电阻，导致无法完全实现各支路间的两两隔离，存在其中的两条支路隔离度差的问题。
另外，对于直接任意比例多路输出的功分器，目前的参考资料[5，8]没有给出详细的设计指导，比如无法找到隔离电阻的计算公式。
功分器的设计与仿真
功分器的设计与仿真功分器（power divider）是一种将输入功率均匀分配到多个输出端口上的无源微波器件，广泛应用于无线通信系统和射频设备中。
功分器的设计与仿真是功分器研发过程中非常重要的一步，本文将详细介绍功分器的设计与仿真方法。
首先，功分器的设计需要满足一定的性能指标，如插入损耗、驻波比、功率均衡性等。
根据设计需求选择适当的功分器结构，常见的功分器结构有平面波导功分器和微带功分器。
下面以微带功分器为例，介绍功分器的设计与仿真过程。
Microstrip功分器是一种非常常见的功分器结构，它由一个输入端口和多个输出端口组成，通过微带线和分支线来实现功率的分配。
设计过程分为以下几个步骤：1.确定设计频率和阻抗：根据设计要求选择合适的工作频率和阻抗。
常见的阻抗有50Ω和75Ω，具体选择根据实际需求决定。
2.计算微带线参数：根据设计频率和阻抗，计算微带线的宽度和介质常数。
可以使用常见的微带线宽度计算公式或者专业的仿真工具进行计算。
3.确定功分比：根据需要将输入功率按照一定比例分到输出端口上，可根据功分比公式计算各个输出端口的阻抗和长度。
4.布局设计：根据计算得到的微带线参数和分支线长度，将功分器的布局设计在PCB板上。
5. 仿真验证：使用仿真软件（如ADS、Sonnet、HFSS等）对功分器进行仿真验证。
在仿真过程中，需要注意保持各个端口的阻抗匹配、避免驻波比过大等问题。
6.优化调整：根据仿真结果对功分器进行优化调整，如调整微带线的长度、宽度等。
7.PCB制作和测试：完成优化后的功分器设计后，进行PCB制作，并通过测试验证其性能指标是否符合设计要求。
以上就是功分器的设计与仿真过程。
在实际的设计过程中，需要结合具体的设计要求和目标来进行设计。
同时，合理选择仿真软件和工具也是非常重要的，能够帮助设计人员更准确地分析和优化功分器的性能。
总结起来，功分器的设计与仿真是功分器研发过程中的关键一环。
准确的设计和合理的仿真能够帮助设计人员更好地理解和优化功分器的性能，最终得到满足需求的功分器产品。
Wilkinson功率分配器的设计、仿真、加工、和测试
Wilkinson功率分配器的设计、仿真、加工、和测试一.实验目的:1.掌握功分器的原理及基本设计方法2.学会使用仿真软件ADS对功分器进行仿真3.掌握功分器的实际制作和测试方法,提高动手能力力二.实验内容:1设计一中心频率为1Ghz,工作频带0.9Ghz--1.1GHZ的3dB单节Wilkinson 功分器;2 指标要求:带内匹配S11≤-15dB, 功分-3.5dB≤S21≤-2.5Db, 隔离S23≤-15dB;3 微带线基板的相对节点常数ε=2.65,微带线基板的厚度h=3mm,损耗角正切0.003三.实验仪器微波无源试验箱一台,矢量网络分析仪一台,TXLine2001,ADS软件;四.实验过程Ⅰ.原理图设计a、根据实验的指标要求计算微带的尺寸,计算得50Ω的微带线宽度为8.195mm,四分之一波长为50.748mm。
b、打开ADS软件,创建项目,在元件库选择元器件MSUB、V AR、MLIN、MTEE、MSOBND和电阻R=100Ω。
搭建如下图所示的原理图并输入参数:Ⅱ.功分器仿真:a、选择S参数仿真元件面板,设置参数,起始频率0.6GHZ,频率扫描终止值1.4GHZ,步长为0.005GHZ。
b、插入优化控件Optim和4个目标控件Goal,修改其参数如图1;c、进行仿真,单击Simulate图标,进行仿真,在数据显示窗用矩形表示S 参数曲线图表示,如下图d、生成版图,先将原理图中的TERM、电阻和接地以及优化控件去掉,生成版图后按其实际的大小打印,如下图:Ⅳ.实物制作将打印的功分器版图贴在铜箔上,用刀切割铜箔,切割完成后,将铜箔粘到实验板上,如下图1.粘贴铜箔时要整齐,可先用粘性不太大的胶带粘在刚切好的铜箔上,让后再贴在实验板上;2.粘贴铜箔时要平整,在用万用表的欧姆档进行验证。
有响声表示短路则说明连接好了;Ⅴ. 实物测试及结果。
CH6微带无源器件设计与仿真
1 R V2 1 V3 R
0 0 j 1 2Z 0 j 2Z0 V3 0 I 3''
②
V2
'' I2
V3
③
(2)传输线支路传输矩阵：
j 2Z 0 1 1 0 Z0
三、Wilkinson功分器设计与仿真
EM Setup
三、Wilkinson功分器设计与仿真
Set substrate: Use defined or create new
Set freq. following introductions!
三、Wilkinson功分器设计与仿真
Simulate:
二、Wilkinson功分器的基本特性
等效传输线电路：
② ①
②
③
① ③
（忽略了T接头影响）
目的：分析计算散射矩阵，由散射矩阵得到其特性。 分析方法：直接分析方法
奇偶模分析方法【Pozar,pp.274-277,自学】
1.直接分析--- ①输入时
V2
要求1：①输入,②③接匹配时 ② ①匹配,功率平分,无耗。
2Z 0
/4
Z0
2Z 0
/4
1.直接分析--- ②输入时
I2
V2
②
Zin 2
①
V3
I 2 I 2'
2Z 0
1 V2 Z0 V 2 Z0 I2
②匹配
S22 0
③
I 3' I 3
'' I3
I3 0
③电流为零，隔离。
S32 0
根据互易对称性： ③
应用ADA进行微带功分器的仿真设计
废粥科学SI L I C O NL L E Y一缓应用A D S进行微带功分器的仿真设计钟福如田敏李栓明张卫东(石河子大学信息科学与技术学院新疆石河子832003)[摘要]介绍微带功率分配器的基本设计理论和AD S的使用方法，并给出一个810--990M H z---路功分器的计算机仿真验证步骤．仿真结果说明应用A D S进行设计有效性和可行性。
[关键词]微带功率分配器A D S软件中图分类号：T N454文献标识码：A文章编号：1671--7597(2008)1020136一01一、引膏在射频微波电路和测量系统中，如混频器、功率放大器电路中的功率分配与耦含元件的性能将影响整个系统的通讯质量。
现在的许多产品设计都可能在设计中期修改指标或增加功能等，这就要求我们的设计更加灵活。
自从20世纪40年代M i T辐射实验室发明和甥造了种类繁多的波导型功分器和耦合器后，在20世纪50年代中期和60年代又发明了多种采用带状线或微带技术的耦合器[1]。
其分析设计方法到六十年代中期为止，都主要以手工计算为基础。
对特定的微波网络模型，逐步从数学上来阐明其性质，但是由于没有微波网络的分析模型，设计人员一般采_}}j烦琐的试凑法。
可以想象，每一次的参数优化都需要在实验室由实际的模型来完成，整个过程漫长复杂。
20世纪70年代开始计算机的普及和仿真软件的出现。
使得模型的设计町由专门的厂家来和设计公司完成。
这样，在预估计电路性能方面，即使只是基本熟悉计算机使用的工厂技术人员也可以准确而迅速地获得微波电路的优化设计参数，这却是那些只熟悉电路理论而不懂得借助于计算机进行试验设计的人员办不到的[2]。
所以当今的微波平面结构元件和集成电路设计已经很少求助于电磁场分析，而使用微波C A D和网络分析仪[1]。
在微波设计软件中最为出名的就是A D S，A D S(A dva nc ed D es i gn S yst em)是美国安捷伦公司所拥有的电子设计自动化软件；A D S功能十分强大，包含时域电路仿真(S PICE一1i ke S i m ul a t i on)、频域电路仿真(H ar m oni c B al a nce S i m ul at i on)、三维电磁仿真(E M Si m ul at i on)、通讯系统仿真(C om m uni cat i on S ys t em S i m ul a t i on)和数字信号处理仿真设计(D SP)；支持射频和系统设计工程师所开发的所有类型的R F设计。
不等分微带功分器设计
本科毕业设计（2011届）题目不等分微带功分器设计学院电子信息学院专业电子科学与技术班级学号学生姓名指导教师完成日期2011年3月诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《不等分微带功分器设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。
承诺人（签名）：年月日摘要在无线通讯射频电路中经常会遇到要求射频功率不平衡分配的情况，因此不等分功分器在实际射频电路中有着重要的应用价值。
微带线具有体积小、易加工、易集成等优点，而被广泛应用于射频微波集成电路中。
因此本毕业设计主要是针对微带线型不等分功分器的研究而展开的。
不等分微带功分器相对于等分微带功分器而言，设计难度要更为复杂一点，需要考虑的影响因素要更多一些。
本次设计中，通过对Wilkinson微带功分器的研究，提出了不等分微带功分器的设计理论。
在此理论基础上，利用Advance Design System射频微波电路仿真软件，设计了两款一分二不等分的微带型功率分配器（功分比例分别为1:2，3:4）。
实验和仿真结果一致，并满足设计指标要求，从而论证了不等分微带型功率分配器设计理论的正确性。
关键词：不等分；微带；功分器；ADS软件；射频ABSTRACTRF circuits in wireless communications requirements often encountered in the power imbalance in the distribution of radio frequency, ranging from sub-splitters so the actual RF circuit has important application value.Microstrip line is small, easy processing, easy integration, etc., which are widely used in microwave integrated circuits in RF.Therefore, this graduation design mainly for microstrip line power splitter sub-ranging research undertaken. Ranging from sub-microstrip power divider relative to the attainment of microstrip power divider, the design is difficult to be more complex, factors to be considered to be more of them.The design, by microstrip Wilkinson power divider on the research,proposed ranging from sub-microstrip power splitter design theory. Based on this theory, the use of Advance Design System RF and microwave circuit simulation software, designed two points of a sub-second range Microstrip power splitter (power divider ratio was1:2,3:4).Experimental and simulation results are consistent and meet the design requirements, which demonstrates the range Microstrip power splitter sub-design theory is correct.Key words: unequal; microstrip; power divider; advance design system software; RF目录1 引言-------------------------------------------------------------------------------------------12 概述--------------------------------------------------------------------------------42.1 不等分功分器中的微带线-------------------------------------------------------42.1.1 微带线的定义----------------------------------------------------------------------42.1.2 微带线的结构----------------------------------------------------------------------42.1.3微带线计算-------------------------------------------------------------------------52.1.5微带线常用材料-------------------------------------------------------------------62.2 功分器------------------------------------------------------------------72.2.1 功率分配器定义-------------------------------------------------------------------72.2.2 功率分配器的工作原理----------------------------------------------------------82.2.3 微带线功率分配器----------------------------------------------------------------93 总体设计---------------------------------------------------------------------------------124 软件设计--------------------------------------------------------------------------------134.1 ADS软件--------------------------------------------------------------------134.1.1 ADS软件介绍---------------------------------------------------------------------134.1.2 ADS仿真分析---------------------------------------------------------------------134.2 总体方案-----------------------------------------------------------------------------154.3 程序流程--------------------------------------------------------------------------165 制作与调试--------------------------------------------------------------------------------275.1 硬件电路--------------------------------------------------------------------------275.2 调试--------------------------------------------------------------------------------27结论----------------------------------------------------------------------------------------------31致谢----------------------------------------------------------------------------------------------32参考文献----------------------------------------------------------------------------------------331 引言功分器是将输入信号功分器分成相等或者不相等的几路功率输出的一种多端口网络，广泛应用于雷达系统及天线的馈电系统中。
功分器的设计与仿真
U D C：D10621-408-（2015）0544-0 编 号：2011022006
成 都 信 息 工 程 大 学 学 位 论 文
宽带 Wilkinson 功分器的设计
论文作者姓名： 申请学位专业： 申请学位类别： 指导教师姓名 （职称） ： 论文提交日期：
叶建梅 电子信息科学与技术 工学学士 夏运强 2015 年 5 月 22 日
关键词：宽带, Wilkinson 功分器, 奇偶模，仿真
I
The Design of the Broadband Wilkinson Power Dividers
ABSTRACT
Power divider divide one power into two or multiple branches .Traditional Wilkinson power divider bandwidth is very narrow,and often can not meet the application broadband systems.In order to improve the above problems, the article describe wideband power divider’s design. This article aims to research and analysis related components and working principle of power dividers. It describes the use of odd-mode analysis method of a Wilkinson N-way power divider .This Wilkinson power divider’s design have a wideband of 0.8 ~ 2.5GHz.The power divider requires its insertion loss less than 1dB, isolation greater than 20dB and the voltage standing wave ratio (VSWR) less than 1.5.It focuses on the power divider’s design parameters calculation and optimization process.Then using ADS software principle and HFSS simulation of electromagnetic obtained debugging parameters , finally made the PCB in CAD and processed into a kind. In terms of software simulation results under ideal conditions on the test results or physical design diagram show the power divider met the target requirements.Since the required operating frequency is within ISM band, it can be used for wireless LAN, Bluetooth, ZigBee and other wireless networks.
功分器的设计与仿真
功分器的设计与仿真功分器是一种被广泛应用于射频和微波通信系统中的无源分配器件。
它能够将输入功率平均分配到多个输出端口上，同时保持较高的功率分配均匀度和良好的阻抗匹配特性。
功分器的设计与仿真是确保其性能和可靠性的关键步骤。
下面将介绍功分器的设计过程以及在仿真中所需要考虑的内容。
1.功分器设计的基本原理功分器的基本原理是将输入功率平均分配到多个输出端口上。
常见的功分器结构包括两分、三分和四分结构。
其中，两分结构包含一个输入端口和两个输出端口；三分结构包含一个输入端口和三个输出端口；四分结构包含一个输入端口和四个输出端口。
功分器的设计要满足以下几个基本要求：-分配均匀度：要求各输出端口上的功率分配尽可能均衡。
-阻抗匹配：要求输入端口和各输出端口的阻抗匹配，以减小功分器对系统整体的影响。
-衰减损耗：要求功分器的损耗尽可能小，以确保输入功率能够尽量传递给输出端口。
2.功分器设计的流程-确定工作频率：确定功分器所工作的频率范围。
-选择功分器结构：根据应用需求和系统限制选择合适的功分器结构，比如决定是采用两分、三分还是四分结构。
-确定端口阻抗：根据系统要求和端口特性，确定功分器的输入端口和输出端口的特性阻抗。
-计算功分器的设计参数：通过理论计算和仿真工具，计算出功分器的长度和宽度等关键参数。
-优化和调整参数：根据仿真结果，优化和调整功分器的设计参数，以满足系统要求。
-确定材料和工艺：根据功分器的设计参数和要求，选择合适的材料和工艺。
-制备并测试样品：根据设计要求制备功分器样品，并进行实验测试，优化设计。
3.功分器的仿真内容功分器的仿真是设计过程中十分重要的一步，可以通过仿真工具来验证设计效果和参数。
在功分器的仿真中，需要考虑以下内容：-功分器的S参数：通过仿真计算和分析功分器的S参数，包括S11、S21等参数，以评估功分器的性能和阻抗匹配特性。
-功分器的功率分配均匀度：通过仿真计算和分析各输出端口上的功率分配均匀度，以评估功分器的性能。
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微带不等分功分器设计与仿真一、摘要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。
二、设计目的和意义三、设计原理功分器全称功率分配器，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。
功分器也叫过流分配器,分有源,无源两种,可平均分配一路信号变为几路输出,一般每分一路都有几dB的衰减,信号频率不同,分配器不同衰减也不同,为了补偿衰减,在其中加了放大器后做出了无源功分器。
功分器的功能是将一路输入的卫星中频信号均等的分成几路输出，通常有二功分、四功分、六功分等等。
功分器的工作频率是950MHz－2150MHz，卫视烧友想必对功分器是再熟悉不过了。
以上三个器件的用途和性能是完全不同的，但在日常使用中往往容易把名称混淆了，使得人们在使用中容易产生困惑.*接收系统中的多台卫星接收机，共用一面天线，几面天线共用一台卫星接收机，以及两台以上卫星接收机和两面以上天线共用，它们之间的连接除了依靠电缆之外，主要是靠切换器的组合编程来实现的。
功分器是接多个卫星接收机用的.如果一套天线要接多个卫星接收机就要用功分器.根据所接接收机的多少选用功分器.如果接两接收机就用二功分器.接四接收机就用四功分器。
功率分配器可以采用定向耦合器和分路器两种方法实现。
但定向耦合器的结构较复杂 , 其功率分配的比值又往往与频率有关 , 无法满足宽带功率分配的要求。
因此 , 在宽带电路中 , 往往采用结构比较简单 , 实现较容易 , 且带宽又较宽的分路器来实现功率分配的功能。
本次设计就是采用分路器的方法 , 一路输入分为两路输出。
和其他微带电路元件一样 , 分路器也有一定的频率响应特性。
当频带边缘频率之比 f 2 / f 1 = 1. 44时 , 输入驻波比∀ < 1. 22, 能基本满足输出两口隔离度 > 20 dB 的指标要求。
但当 = 2 时 , 其各部分的指标开始下降 , 隔离度只有 14. 7 dB , 输入驻波比也达到 1. 42. 。
为了进一步加宽工作带宽 , 可以用多节的宽频带分功率分配器 , 即和其他一些宽频带器件一样 , 可以增加节数 , 即增加 # g / 4 线段和相应的隔离电阻 R 的数目。
分析结果表明 , 即使节数增加不多 , 各指标会有较大的改善 , 工作频带也有较大的展宽。
例如 , 当n= 2, 即二节的二等分分功率器 , 当f 2 / f 1 = 2 时 , 驻波比∀ < 1. 11, 隔离度 > 27 dB 。
当 n = 4, f 2 / f 1 = 4 时 , 驻波比∀ < 1. 10, 隔离度 > 26 dB 。
f 2 / f 1 = 10 时 , 驻波比∀ < 1. 21, 隔离度 > 19 dB 。
N 节宽频带二等分功分器的一般形式 , 如图 2 所示。
因为是二等分 , 所以上、下两部分的电路参量相等 , 因此用奇、偶模分析法很方便。
功分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，功分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。
在大功分器/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线。
3、分配损耗。
主路到支路的分配损耗实质上与功分器的功率分配比有关。
如两等分功分器的分配损耗是3dB，四等分功分器的分配损耗是6dB。
理想分配损耗（dB）= 10Log（1 / N） N为功分器路数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。
5、隔离度。
支路端口间的隔离度是功分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。
6、驻波比。
每个端口的电压驻波比越小越好。
四、详细设计步骤设计原理：传输线结构的功率分配器[如图 1( a)所示,输入端口特性阻抗为 Z 0 ,两段分支微带线电长度为 / 4,特性阻抗特性阻抗为 Z 0 ,两段分支微带线电长度为 / 4,特性阻抗分别为 Z02和 Z03 ,终端分别接负载 R 2和 R3。
首先做以下 3条假设:( 1) Port 1无反射( 2) Port 2, 3输出电压相等且同相;( 3) Port 2, 3输出功率比值为任意指定值 1/ k 2。
根据上面 3条可得：由传输线理论有:设 R 2 = kZ 0 ,则 Z02 , Z03 , R3的计算公式为:取 k = 1 ,即得到 3 dB Wilkin son功分器的各参数值为: R2 = R3 = Z0 , Z02 = Z03 =2 Z0 ,为了增加隔离度在Port 2, 3之间添加了一个电阻 R = 2Z0 ,其结构如图 1 ( b)所示。
通过上述分析得到 3 dB Wilk inson功分器的所有元件的参数值,接着就可以进行设计了。
2、Wi lkinson功分器的设计本文使用 A gilen t公司的 ADS软件进行功分器的设计、仿真和优化获得参数性能较好的尺寸结构,通过 Pro tel软件画出 PCB图并制作实验板用于测试,最后制作的功分器结构如图 2所示。
图 1 传输线结构的功分器图 2 功分器结构(1）、Wilkinson 功分器的指标参数：描述 3 dB Wilk inson功分器的关键指标有 3个( 1) Port 1的回波损耗:RL 1 = - 20log | S11 |( 2) Port 1和 Port 2之间的耦合度:CP 12 = - 20log | S 21 |( 3) Port 2和 Port 3之间的隔离度:IL 23 = - 20log | S 23 |由对称关系可知,端口 1, 3间的耦合度等于端口 1, 2间的耦合度。
在理想情况下,中心频率处的回波损耗和隔离度应该接近负无穷大,耦合度应该尽量接近 3 dB。
本文设计的功分器工作在 0. 9 ~ 1. 1 GH z频段,中心频率1. 0 GHz,采用双面敷铜的 FR-4介质板,相对介电常数r= 4. 3 ,厚度 h = 1. 5mm,要求通带内各端口反射系数小于- 20 dB,端口 2和端口 3之间的隔离度小于- 20 dB,端口 1和端口 2之间的耦合度小于 3. 5 dB。
(2)、Wilkinson 功分器的仿真与优化根据文献[ 3]中传输线特性阻抗计算方法,可以得到特性阻抗为 Z0 = 50的传输线宽度 W 1 3 mm, Z02 = Z03 =70. 7的传输线宽度 W 2 1. 52 mm, 1/ 4的 70. 7传输线长度 L 41. 28 mm。
得到上面这些初始值后就可以开始进行下一步的软件仿真,在 ADS的软件环境中选取各种需要的微带线工具,根据上面获得的数据设置好各个元件的初值。
将 1/ 4的传输线长度 L和他的宽度W 2设置为变量,将 S 11 , S21 , S 23作为优化指标,然后不断进行迭代运算和优化,最后得到 W 2 = 1. 8 mm, L = 42. 35 mm ,仿真得到 S 11 , S 21 , S 23的值分别如图 3中的实线所示。
图3 仿真图（3）、测试结果功分器各性能指标的测量采用 Agilent公司的E5071B网络分析仪,测试时 3个端口的其中之一接 50匹配负载, S 11 , S21 , S 23的测试值与仿真值的比较如图 3所示,从测试结果可见,中心频率有很小的偏移, S 21产生一定误差,这是由于实验采用的双面敷铜介质板本身功率损fr-4耗较大且实际介电常数有偏差的原因。
其余各指标均达到设计目标,且测试与仿真值整体上吻合较好。
五、设计结果和分析威尔金森设计向导 S参数：优化后的S参数：Ads 设计向导设计不等分功分器原理图：微带功分器原理图：设计微带功分器的原理图的S参数：六、总结实际应用中 , 常需要将某一输出功率按一定的比例分配到各分支电路中 , 例如 : 在相控雷达系统中 , 要将发射机功率分配到各个发射单元中去 ; 在 GSM 通信系统中 , 从锁相环到接收、发射端 , 都需要用到功率分配器 ; RF ID 电路中 , 也需要将特定的功率均等地分配到不同的端口去 ; 在微波毫米波系统中广泛应用功率分配器将输入功率分配到各个支路中 ,功分器作为一种低耗的无源器件已经必不可少。
将探讨在射频带上实现等比功分器的方法 , 并用 ADS 软件来实现微带线形式功分器的设计和仿真。
七、体会对于微带功率分配器我们常用的是功率等分的功率分配器，有很多软件对于功率分配器的仿真都是可以的，常用的有ESSOF，ADS，Microwave Office等，由于软件仿真的结果是理想化的，所以插入损耗与实际的差别由于电阻接头等引的误差是不可避免的，一般情况是由实际材料等决定的。
而对于各个端口的回波损耗及隔离度，ESSOF，Microwave Office的仿真结果很接近，与实验结果相比较而言，一般仿真结果需要达到28dB实验出来的才能达到21dB，但仿真结果超过28dB后实验的结果变化并不大，这可能与电缆、接头等的回波损耗有关系的。
如果采用的是ADS，由于建模更接近真实，考虑到拐角等，一般情况下回波损耗及隔离度仿真结果与实验结果相差3~4dB左右，也就是说仿真是24dB而实际只能做到21dB。
以上只是根据一些实验情况总结出来的，而实际设计过程中要考虑到加工误差、材料误差等各种情况，根据实际情况进行分析。
八、参考文献[1] Reinhold Ludwig , Pavel Bretchko .射频电路设计应用[ M ] .王子宇,译.北京:电子工业出版社, 2002.[ 2]刘学观,郭辉萍.微波技术与天线[ M ] .西安:西安电子科技大学出版社, 2004.[3] Kai Chang. R F and M icrow ave Wireless Sy stems[ M ] . John.wiley&Sons, Inc, 2000.。