實(shí)驗(yàn)四：微波功分器設(shè)計(jì)與仿真

實(shí)驗(yàn)四：微波功分器設(shè)計(jì)與仿真第一頁(yè)，共19頁(yè)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解微帶功分器的工作原理及其特點(diǎn)；2、掌握微波網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)；3、掌握微帶功分器的設(shè)計(jì)和仿真。二、實(shí)驗(yàn)原理功分器是一種功率分配元件，它是將輸入功率分成相等或不相等的幾路功率，當(dāng)然也可以將幾路功率合成，而成為功率合成元件。在電路中常用到微帶功分器，結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。功分器各端口特性要求如下：⑴端口1無(wú)反射，即完全匹配。⑵端口2和端口3輸出電壓相等且同相。⑶端口2、端口3輸出功率比值為任意指定值1/k2第二頁(yè)，共19頁(yè)。T1T2T3Z0Z02Z03U2U3R2R3Zin2Zin3T1T2T3λ/4第三頁(yè)，共19頁(yè)。，

相關(guān)計(jì)算公式如下：R為2、3端口的隔離電阻相關(guān)功能指標(biāo)：⑴輸入端口的回波損耗，R值越大回波損耗越大，說(shuō)明端口反射越小。第四頁(yè)，共19頁(yè)。⑵插入損耗L，L值越大插入損耗越大，信號(hào)能量損失越多。⑶輸出端口間的隔離度D，D值越大隔離效果越好，兩端口互相干擾越小。⑷功分比k，一般都是k=1,即等分功分器或稱3dB功率分配器。第五頁(yè)，共19頁(yè)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)等分威爾金森功分器，要求：頻帶范圍：0.9~1.1GHz頻帶內(nèi)輸入端口回波損耗：R11>20dB頻帶內(nèi)的插入損耗：L12<3.1dB,L13<3.1dB兩個(gè)輸出口間的隔離度：D23>25dB四、實(shí)驗(yàn)仿真步驟1、新建工程“Equal_divider”，單位選擇mm,將電路圖命名為同樣的名字。2、在原理圖窗口中選擇元件列表”TLines-Microstrip”庫(kù)，從中可以選擇實(shí)驗(yàn)需要的各種類型的微帶傳輸線。第六頁(yè)，共19頁(yè)。一般微帶線弧形微帶線微帶T型結(jié)微帶基片薄膜電阻3、設(shè)計(jì)輸入電路，λ/4雙枝節(jié)和輸出的兩個(gè)對(duì)稱支路，如圖電路連接。第七頁(yè)，共19頁(yè)。同樣可以設(shè)計(jì)λ/4長(zhǎng)的兩個(gè)變換電路，加入薄膜電阻增加兩路支線的隔離度。第八頁(yè)，共19頁(yè)。第九頁(yè)，共19頁(yè)。設(shè)計(jì)輸出端口電路，兩輸出端口的電路為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，如圖。第十頁(yè)，共19頁(yè)。將整個(gè)電路連接起來(lái)，得到微帶威爾金森功分器原理圖整體構(gòu)建。第十一頁(yè)，共19頁(yè)。4、基板參數(shù)設(shè)置：將“MUSB”拖入面板中，雙擊“MUSB”控件設(shè)置所使用的微帶線相關(guān)參數(shù)（這里沒有給定W的大小，需下一步計(jì)算）。第十二頁(yè)，共19頁(yè)。5、執(zhí)行【Tool】→【LineCalc】→【StartLineCalc】，當(dāng)k=1情況下所需的輸入與輸出部分的微帶線設(shè)為Z0=50Ω可以計(jì)算對(duì)應(yīng)的W=1.521330mm(其中要設(shè)中心頻率為f=1GHz)，如圖。同樣將λ/4的兩個(gè)支路當(dāng)k=1時(shí)有Z0=70.70Ω(這時(shí)須將“E_Eff=90deg,表示λ/4長(zhǎng)度的傳輸線，可以計(jì)算W=0.788886mm。第十三頁(yè)，共19頁(yè)。第十四頁(yè)，共19頁(yè)。6、計(jì)算出功率分配器各段的理論尺寸后，為便于參數(shù)化需要，可以在原理圖中插入”VAR”控件，雙擊”VAR”控件，分別將w1、w2、lh設(shè)置為變量，根據(jù)上面計(jì)算的結(jié)果，分別設(shè)置為w1=1.52、w2=0.79、lh=16。第十五頁(yè)，共19頁(yè)。7、完成“VAR”設(shè)置后，依次雙擊原理圖中的各段微帶線，并將設(shè)置微帶線寬度W和長(zhǎng)度L，必須都有單位mm。第十六頁(yè)，共19頁(yè)。第十七頁(yè)，共19頁(yè)。8、功分器原理圖仿真：添加相應(yīng)的