功分器设计报告(1)

1、功 率 分配 器的 设 计 与 仿 真学院：物理与电子工程学院 专业：通信工程功分器设计实验报告一、实验目的通过设计功分器结构，了解功率分配器电路的原理及设计方法， 学习使用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1:1. o通带内个端口 反射系数小于-20dB。俩个输出端口隔离度小于-20dB。传输损耗 小于3.1dB.21 功分罂一一工 八一A.三：功分器的基本原理： 一分为二功分器是三端口 网络结构，如图9-1所示。图9-1功分器示意图端口功率间的关系可写成：信号输入端的功率为 P1, 而其他两个端

2、口的功率分 别为P2和P3。由能量守恒 定律可知： P1=P2+P3如 果 P2(dBm户P3(dBm),三P2(dBm尸P3(dBm)=(dBm)-3dB。当然，弁不一定要等于 P3,只是相等的情况在实际电路中最常用。因此，功分器可分为等分型( P2=P3)和比例型(P2=kP3)两 种类型。功分器的主要技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的 分配损耗、I/O间的插入损耗、支路端口间的隔离带、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。必须首先明确功分器的工作频率， 才能进行下面的设计。2）承受功率：在功分器/合成器中

3、，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。一股地，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分器的主路分配比，Ad有关。其je义为儿i,式子中：Pin=kPout ,例如：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。4）插入损耗：1/0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产生的。 考虑输入端的驻波比所带来的 损耗，插入损耗，Ai定义为：Ai=A-Ad。A是在其他支路端口接 匹配负载，主

4、路到某一支路间的传输损耗，为实测值。 A在理想 状态下为Ado在功分器的实际工作中，几乎都是用，A作为研究对象。5)隔离带：支路端口间的隔离带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。 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 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。四：设计背景：在射频/微波电路中，为了将功率按一定比例分成两路或多路， 需要使用功率分配器(简称功分器)。与之相反的是功率合成器。 在近代射频/微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使

5、用 功分器，而且通常功分器是成对使用的，先将功率分成若干份， 然后分别放大，再合成输出。在20世纪40年代,MIT辐射实验室(RadiationLaboratory) 发 明和制造了种类繁多的波导型功分器，包括E和H平面波导T形结、波导魔T,以及使用同轴探针的各种类型的功分器。在 20世 纪50年代中期到60年代，又发明了多种采用带状线或微波技术 的功分器。平面型传输线应用的增加，也导致了新型功分器的开发，诸如 Wilkinson分配器、分支线混合网络等。本章将分析功分器的设计方法，弁利用ADS200股计中心频率为 750MHzt勺集总参数比例型功分器和中心频率为 IGHz的集总参数等分型功分

6、器，进而给出中心频率为IGHz分布参数(Wilkinson )功分器的电路和版图设计实例五：设计设备：ADS_2011 DXP_2004六：设计仿真步骤1、启动ADSa件，创建新的项目。2、在ADS仿真软件中设计原理图文件，如图 1,放置基板参数 等相关控件进行优化仿真。图13、在数次优化之后，得到最优值参数，参数如图2,仿真曲线如图3。匿"R VAR1 1=0 844843 0 11=15 w2=1.52E4r-eq=1 3OOGH2 白白居注3 >-23 715opUtfrE*<3>生成layout版图文件如图4,版图仿真结果如图五。+十+十+4-+任+ +4_

7、JL.*+ + a+-+*+十*+#*#*+*十+妻*+*+4-+*+*+4-+-+*+十+*+*+七+*+*,+*+4-+4+4-+4-H-*+*+*+*+4+H-+斗斗+4-+4-*+*+中+*中+*+f+中+4-*+*卡+卡+¥+*+*+*+4-十+十,+*+十,14I，-1!III1口1F1算+卡+*+*+*+«+*+和+ + + + +1+* + +1+ I4 十如+4-+4-+ + + + + + +4-詈+4+* + +>号* + + + + + + + + + + + + + +4+ + + + + + + + + + + +* ,?+ + + + + + +1+ + + 4+ + + , 1 1 * * 1 1-JI-+t tr+tTF*十V+ + + + + +好+4+",+ + +- + + * *卜H+ + t + + +*+ + + + + + + + + + + + +=* + + + * + +卜+*+H+ + + + + + +4+1JFl出窜WlDwm FrequfenMBh1 - WfOifMMlOE -22 lIHTkHH语 F me<li.AiF8 or LiA» i-1CM-W U附蜕卅DlWSt ualKVCMwqri.MRnU