功分器設(shè)計(jì)基本理論ppt課件

1、功分器設(shè)計(jì)波導(dǎo)功分器，即波導(dǎo)功分器，即T T形分支形分支(E-T(E-T、H-T)H-T)微帶功分器，即微帶功分器，即WilkinsonWilkinson功分器功分器sH表示共軛轉(zhuǎn)置3個(gè)元素1、等功分情況微帶功分器可以進(jìn)展恣意比例的功率分配，下面思索等功分3dB情況，構(gòu)造及等效電路見(jiàn)以下圖。圖5-36 Wilkinson功分器1端口2端口3端口參考接地線 奇-偶模分析為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，將一切阻抗對(duì)特性阻抗Z0歸一化，湊成對(duì)稱電路構(gòu)造，輸出端具有的信號(hào)源如圖5-37。該網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于中間平面是對(duì)稱的，歸一化值為1的電阻代表匹配源阻抗，1端源電阻為兩個(gè)歸一化值2的并聯(lián)組合，隔離電阻以兩個(gè)r/2的串聯(lián)組合。/

2、4線具有的歸一化特性阻抗為z，并聯(lián)電阻具有歸一化值為r。下面證明對(duì)等分功分器，這些值應(yīng)為 和r = 2。圖5-37 歸一化、對(duì)稱方式的Wilkinson功分器2z如今對(duì)圖5-37的電路定義兩個(gè)獨(dú)立的鼓勵(lì)方式：偶模Vg2 = Vg3 = 1V，奇偶Vg2 = Vg3 = 1V。然后，將這兩種方式相疊加，其有效鼓勵(lì)為Vg2 = 2V，Vg3 = 0，由此，可獲得此網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)。下面我們分別討論這兩種方式鼓勵(lì)的情況。它歸結(jié)為兩個(gè)簡(jiǎn)單電路之和，在輸出端分別用對(duì)稱和反對(duì)稱源來(lái)鼓勵(lì)并進(jìn)展分析。1偶模 對(duì)偶模鼓勵(lì)，Vg2 = Vg3 = 1V，所以V2 = V3，沒(méi)有電流流過(guò)r/2電阻或端口1兩根傳輸線入口

3、之間銜接處。因此，我們可將圖5-37的網(wǎng)絡(luò)對(duì)分，在這些點(diǎn)具有開(kāi)路終端，以得出圖5-38a的電路/4線的接地邊沒(méi)有示出。這時(shí)，從端口2看入得到的阻抗為：Z0 = Z2 / 2因此，從傳輸線看上去，好像一個(gè)/4變換器。因此，假設(shè) ，端口2是匹配的，全部功率將傳到接在端口1的負(fù)載，S22=0。為了求S參量S12，需求電壓V1，它可由傳輸線方程求得。如讓端口2處x = 0，端口1處x = /4，從端口2指向端口1為正方向，那么線上電壓可寫(xiě)為在端口1處看向歸一化值為2的電阻上的反射系數(shù)為和S12=V1/V2 ，因此S12=-j0.707由對(duì)稱性，我們亦有S33 = 0和S13 = j0.707 1/11

4、4/21jVjVVV22222121jVV2z)1 ()0()()(2180VVVeeeVxVxjjxj2奇模 奇模鼓勵(lì)時(shí)，Vg2 = Vg3 = 1V，所以V2 = V3，在圖5-37電路的中間有電壓零點(diǎn)。因此，我們可以用一個(gè)接地平面來(lái)切開(kāi)此電路，給出圖5-38b的網(wǎng)絡(luò)。向端口2看去的阻抗為r/2，假設(shè)r/2=1,那么匹配S22=0。由于平行銜接傳輸線長(zhǎng)為/4，而且在端口1處短路，所以看上去在端口2為開(kāi)路點(diǎn)，沒(méi)有功率送到端口1，S12=0。由對(duì)稱性有S33=0，S13=0。(3) 奇偶模相加 這樣，總結(jié)一下，我們已導(dǎo)出以下S參量：S22 = S33 = 0因?qū)煞N方式鼓勵(lì)時(shí)，端口2和3都是匹

5、配的；S12 = S21 = j0.707因互易網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性；S13 = S31 = j0.707因互易網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱性；S23 = S32 = 0因?qū)ΨQ等分面上為開(kāi)路或短路。結(jié)果意味著：端口2和端口3是匹配的、功分特性、端口2和3之間是隔離的。(4) 最后求S11 最后，我們還必需求出S11，用來(lái)確定當(dāng)端口2和3為匹配負(fù)載時(shí)，微帶功分器在端口1的輸入阻抗。電路圖如圖5-39所示，從圖上可見(jiàn)它與偶模鼓勵(lì)V2 = V3時(shí)情況類(lèi)似。因此，沒(méi)有電流流過(guò)歸一化值為2的電阻，它可以取走，剩下的電路如圖5-39b所示。如今，有兩個(gè)/4波長(zhǎng)變換器的并聯(lián)銜接，終端接在歸一化負(fù)載上。故輸入阻抗為而S11=0，這樣加

6、上前面的奇偶模，就求出了全部的S參數(shù)。圖5-39 用于導(dǎo)出S11的微帶功分器分析留意：當(dāng)功分器在端口留意：當(dāng)功分器在端口1鼓勵(lì)，且負(fù)載匹配時(shí)，電阻上沒(méi)有功率損耗。因此，當(dāng)鼓勵(lì)，且負(fù)載匹配時(shí)，電阻上沒(méi)有功率損耗。因此，當(dāng)輸出匹配時(shí)，功分器是無(wú)損耗的；只需從端口輸出匹配時(shí)，功分器是無(wú)損耗的；只需從端口2和和3來(lái)的反射功率耗費(fèi)在那電阻上。來(lái)的反射功率耗費(fèi)在那電阻上。設(shè)計(jì)一個(gè)頻率為f0、用于50系統(tǒng)阻抗的等分微帶功分器，并且繪出回波損耗S11、插入損耗S21 = S31和隔離度S23 = S32與頻率從0.5f0到1.5f0的關(guān)系曲線。解：由圖5-36和上述的推導(dǎo)，功分器中的/4傳輸線應(yīng)具有的特性阻抗

7、為并聯(lián)電阻為R = 2Z0 = 100在頻率f0傳輸線長(zhǎng)為/4。采用微波電路分析中的機(jī)輔設(shè)計(jì)程序，可算出S參量幅度，并且繪在圖5-40上。 圖5-40 等分微帶功分器的頻響 7 .7020ZZ2功率不等分微帶型功分器亦可做勝利率不等分的，如端口3和2之間的功率比為K2，即 P3/P2= K2 ，那么可運(yùn)用以下設(shè)計(jì)方程：如K = 1，那么上述結(jié)果歸結(jié)為等分情況。另外還見(jiàn)到，輸出線被匹配到阻抗R2 = Z0K和R3 = Z0/K，而不是阻抗Z0，可用阻抗變換器來(lái)變換這些輸出阻抗。320032003202/11 KKZZKKZZKZKZRKZRKKZR/103020圖5-41 用微帶方式的功率不等分功分器3. N路功分器和多節(jié)階梯變換如以下圖5-42所示，這電路可使一切端口匹配，且使一切端口隔離。但是，缺陷