功分器原理(最新整理)

1、231 基本理论分析功率分配器是个三端口电路结构(3 port network)，如图所示，其输出端口之间的相移为零。这种三端口装置是可逆的，它既能以功率分配的形式又能以功率合成的形式应用。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 及 p3。理论上，以能量守恒定律可知 p1=p2+p3。若 p2=p3 并 以 毫 瓦 分 贝 (dbm)来 表 示 三 端 口 网 络 功 率 间 的 关 系 ， 则 可 写 成 ：p2(dbm)=p3(dbm)=pin(dbm)-3db。当然 p2 并不一定要等于 p3，只是相等的情况最常被使用于实际电路中。因此，功率分配器大致上可

2、分为等分型(p2=p3)及比例型(p2 = 1/2p3)两种类型。其设计原理依序说明如下：下图是微带三端口功分器原理图，它是在微带 t 形接头的基础上发展起来的，其结构较简单。信号由端口“1”输入(所接传输线的特性阻抗为0)分别经特性阻抗为02，03的两分支微带线从端口“2，“3输出，负载电阻分别为 r2，r3。两分支间无耦合，各自在中心频率时的电长度均为 = 2。z02(2)r2=kz0z0(1)u2u3z03(3)r3=z0/kr功率分配器应满足下列条件： 端口”2”与端口”3的输出功率比可为任意指定值； 输入端口“1”无反射； 端口”2与端口”3”的输出电压等幅、同相。由这些条件可确定z

3、02，z03及 r2，r3 的值。由于端口“2”，“3”的输出功率与输出电压的关系为：如由条件要求输出功率比为:22p2 = 2r2 ,p223p3 = 2r31p3 = 2则由条件 3 中的2 = 3，由上式可得222 =2r2232r3r2 = 2r3若取r2 = 0则0r3 = 0203由条件 2，端口“1”无反射，即要求in2与in3并联形成的总输入阻抗等于0。由于在中心频率处 = 2，则in2= 2r2 , in3= 2r3 ，均为纯电阻，所以1r2r30 = 0 = 2 + 2如以输入电阻表示功率比，则p2in3020303 2 r2102p3 = in2 = r3 2 = 2联立

4、上述 3 式可解得(1 + 2)02 = 0， 03 = 01 + 23由于改与以等幅、同相，故在端口“2”，“3”间跨接一电阻，并不会影响功分器的性能。但当”2”，”3两端口外接负载不等于r2，r3时，来自负载的反射波功率便分别由”2，”3两端口输入，此时该三端口网络变为一功率合成器。为使”2，”3两端口彼此隔离，须在其间加一吸收电阻，起隔离作用。隔离电阻 r 的数值，可由下图所示的等效电路分析求得。ui1(2)(3)z02uiui(1)z03u3i3u2i21/2pi1/2pir2=kz0z0r3=z0/kr由上图分析上支路可得：分析下支路(由 abcd 矩阵)得：(1 + 2)r3 +

5、1 = 3 = 0323 = 2/03(2)(3)(1)由(2)至(7)式化简可得 = 3 = 3 + 3/0u = 03i = ju/02(4)(5)(6)(7)0(1 + 2)()2 + 0 1 + 2= (8)联立（1）式并令1 = 2(两支路电流抵消以实现隔离)可得：r = (k + 1/k)0隔离电阻 r 通常是用镍铬合金或电阻粉等材料制成的薄膜电阻。实际情况往往是输出端口“2”，“3”所接负载并不是电阻r2，r3，而是特性阻抗为z0的传输线，因此为要获得指定的功分比，需在其间各加 1/4 波长线段，作为阻抗变换器，如下图所示。z02(2)z04(4)z0(1)rz05z03z0(3

6、)(5)变换段的特性阻抗分别为z04和z05，其计算公式为：r2004 =r3005 =对于等功率分配器，则p2 = p3，k=1，于是有= 0= 0/r2 = r3 = 002 = 03 = 20 r = 20当两路功分器工作在中心频率时，它的特性是理想的，一旦频率偏移，不论是隔离度还是输入驻波比都将变差，故工作频带较窄。“”“”at the end, xiao bian gives you a passage. minand once said, people who learn to learn are very happy people. in every wonderful life

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