射频技术功率分配器与定向耦合器.ppt

1、作业：,已知晶体管小信号散射参数如下。分别用集总参数和微带线对晶体管输入端匹配（暂不考虑输入输出的相互影响），工作中心频率0.9GHz，基片类型FR4，厚度1.5mm。每总匹配电路给出至少两种不同结构，并说明各种电路的特点。,参考阻抗与匹配p7,功率分配器和定向耦合器,功率分配在电路中的应用： 功率分配和功率混合。 常用实现技术 微带、波导等。,一、T形结功率分配器,微带电路结构,等效电路,原理,为了保证输入匹配，必须有,上式中，jB是由结的不连续性引入的电纳。通常通过补偿办法可以减小到忽略。所以匹配条件为：,典型实例：功率平均分配。设输入50，则输出 微带线为100。,例：,设计一个无耗T形

2、结功率分配器。源阻抗50，输出功率分配比为2:1，求输出微带线的特特征阻抗。,解：,设在结处的电压为V0，则输入功率为,按要求输出功率分别应为,由此有,由输入端看进去匹配。,T形结的一些特点,I） 宽带,II） 功率分配中的幅度相位,III）功率合成中的幅度相位,IV） 效率,场图,* 偏置电路中的分支结构,偏置电路中的交直流分路,一种常用偏置扼流电路结构,短截线分别为角宽66.5、22.5、扇面和/4时微带的S21和S11,短截线为角宽22.5扇面的输入阻抗。,多节,基片RT/D 6010, 相对介电常数10.8, 厚度1.27mm,二、Wilkinson功率分配器,Wilkinson的特点

3、,三端口同时匹配；分支隔离；三端口匹配时无耗；,Wilkinson的电路形式（等分）,奇耦模式分析方法,归一化和完全对称条件下的等效电路,(a)偶模等效电路,(b)奇模等效电路,(a)偶模等效电路,从右往左看 ，电路匹配。,(b)奇模等效电路,从右往左看 ，电路匹配。,(C)端口1的匹配,从左往右看，电阻等效于两标准阻抗经/4阻抗变换后的两阻抗并联,完全匹配。,Wilkinson电路设计,不等分Wilkinson功率分配器*,电路形式,重要计算公式,*微波电路p277, 微波固态电路设计p164,实例*,*微波固态电路设计p165,三、正交（90 ）混合网络（混合接头，Hybrid),结构与性

4、能特点,幅度(-3dB) 相位(90) 隔离 (隔离度） 损耗 (插入损耗),描述与分析方法,I)散射参数,II)奇偶模分析,线性互易网络，可以利用叠加原理。将工作模式分解为奇、偶两种模式。任何模式都是奇偶模式的线性叠加。,奇偶模等效电路分解示意图,以输入和隔离端作为一对端口区分奇偶模式。,根据上述等效电路，所有支路出射波幅分别为：,现在需要找到所有反射参数和传输参数T。利用ABCD矩阵。以下面偶模等效电路为例,并联终端开路/8线,串联/4线,并联终端开路/8线,由散射参数和ABCD参数的关系即可求得,同理可求得奇模的ABCD距阵并求得反射参数和传输参数,由此各支路出射波幅分别求得为,与理想S

5、参数距阵一致，从而证明了电路分析的正确性。其它各行可通过互换位置得到。,例：,电路仿真结果,按幅度-1dB定义的相对带宽为26%，按隔离度优于-20dB定义的相对带宽10%,按相位变化905 定义的相对带宽为32.5%。与此相对应，微带移相器在相同带宽内（1.652.3GHz）移相为75105 .,四、 180 混合网络（混合环，鼠笼式混合接头),电路结构,/4,/4,/4,3/4,散射参数,（）,(),混合环的奇偶模式分析,分析方法与90混合接头相同。可以逐个端口求解得散射参数距阵。设计则仅需按结构图计算出微带的宽度和长度即可完成设计。,（端口激励时奇偶模电路等效）,例：,混合环基片选定为FR4, 厚度1mm， 工作中心频率2GHz, 设计完成混合环。端口特征阻抗50.,解：,仿真结果,按幅度-1dB定义的相对带宽为38%，按隔离度优于-20dB定义的相对带宽31.5%,按相位变化18010 定义的相对带宽为37%。与此相对应，微带移相器在相同带宽内（1.652.39GHz）移相为148214 .,非理想负载条件下的功率分配响应,非理想负载：50负载并联0.53pF电容。,180 混合环,T形结+180 微带移相,课堂作业 设计Wilkinson功率分配器，工作中心频率5GHz。p16,课后作业,1.设计2路均匀分配微带功率分配器。输入