微带线功率分配器.ppt

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1、3.5 微带线功率分配器,概述,功率分配器概念：,将输入信号分成相等或不等的多路功率输出网络,功率分配器应用,高功率合成MMIC PA；,功率分配,相控阵雷达将发射功率分配到各天线单元；共用同一本振的多通道收发系统,功率合成（功率合成器）,3.5 微带线功率分配器,概述,功率分配器主要技术指标：,支路数功率分配比隔离度损耗驻波功率容量,功率分配器类型,二进制树形，级联型，N-路型，等功率型，非等功率型隔离型，非隔离型波导型，同轴型，微带型,3.5 微带线功率分配器,Wilkinson N-way Hybrid power divider,A coaxial line in which the

2、hollow inner conductor has been split into n splines of length/4.A shorting plate connects the splines at the input end,and resistors are connected in a radial manner between each spline at the output end and a common junctionOutput connectors are shown connected to the splines in an“in line”manner,

3、3.5 微带线功率分配器,微带Wilkinson 功分器,3.5 微带线三端口功率分配器,微带线wilkinson 功率分配器结构与功能,平衡工作状态：通过选择不同Z02和Z03的g/4线，并配接合适的负载R2和R3，实现不同比例的功率分配/功率合成，并使(2)、(3)端口间无压差，电阻R上无电流,由T/Y型结，特性阻抗为Z02和Z03的g/4线、电阻R构成的三端口功率分配网络:(1)为输入端口，(2)、(3)为输出端口,非平衡工作状态：(2)、(3)端口间存在电压差，电阻R上有电流流过。由(2)口输入的信号分为两路达到(3)端口：一路Z02 g/4线Z03 g/4线，一路通过电阻R，并在(3

4、)端口实现相互抵消。即实现(2)-(3)端口隔离,隔离电阻,3.5 微带线三端口功率分配器,微带线wilkinson 功率分配器网络分析,功率分配比与支路阻抗的关系,设(2)、(3)端口功率分配比：,平衡工作状态，(2)、(3)端口无电压差：,Z2,Z3,V2,V3,V1,3.5 微带线功率分配器,Z2,Z3,V2,V3,V1,Zin3,Zin2,Zin2 和 Zin3为在(1)处分别向支路(1)-(2)和支路(1)-(3)的输入阻抗：,在(1)处分别流向支路(1)-(2)和支路(1)-(3)的功率比值：,功率分配比与支路阻抗的关系,功率分配比与支路阻抗的关系：,3.5 微带线三端口功率分配器

5、,微带线wilkinson 功率分配器,Z2,Z3,V2,V3,V1,Zin3,Zin2,输入端匹配要求,在输入端(1),支路(1)-(2)和支路(1)-(3)为并联关系：,Z0=Zin2/Zin3,3.5 微带线三端口功率分配器,微带线wilkinson 功率分配器,Z2,Z3,V2,V3,V1,Zin3,Zin2,阻抗关系确定,选择合适的Z2、Z3，根据要求的功率分配比为K2，可得到各分支路特性阻抗：,例如：3dB功分器（等功率分配），K=1，Z0=50欧姆，有：,3.5 微带线三端口功率分配器,微带线wilkinson 功率分配器,不等分功率分配器设计,K1，Z2 Z0，Z3 Z0,Z2

6、,Z3,采用/4阻抗变换段实现同一系统端口阻抗 Z0要求,3.5 微带线三端口功率分配器,微带线wilkinson 功率分配器,隔离电阻R,通过求解端口(2)-(3)之间的传输系数来确定电阻R的大小,并联二端口网络，采用导纳矩阵分析,i=0,us,3.5 微带线三端口功率分配器,(1)串联电阻y矩阵,(2)T形网络y矩阵,先求解级联A矩阵；再利用A-Y转换求解,3.5 微带线三端口功率分配器,(2-1)T形网络a矩阵,3.5 微带线三端口功率分配器,(2-2)T形网络a矩阵,(2-3)T形网络y矩阵,3.5 微带线三端口功率分配器,(3)并联二端口网络y矩阵,i=0,us,隔离电阻,3.5 微

7、带线三端口功率分配器,隔离电阻,Z2Z0,Z3Z0/K,3.5 微带线三端口功率分配器,微带线wilkinson 功率分配器,设计公式,Z2Z0,Z3Z0/K,例如：3dB功分器（等功率分配），K=1，Z0=50欧姆，有：,3.5 微带线三端口功率分配器,宽带微带线wilkinson 功率分配器,微带Wilkinson 功率分配器相于阻抗变换器,单级微带Wilkinson 功率分配器带宽一般为30%左右，可增加“阻抗变换级”段级数获得宽带性能,3.5微带线三端口功率分配器,宽带微带线wilkinson 功率分配器,增加“阻抗变换段”级数方法,N-节宽带功率分配器,输入端增加四分之一波长阻抗变换器,3.5 微带线三端口功率分配器,宽带微带线wilkinson 功率分配器,输入端增加“四分之一波长阻抗变换段”的方法,可看做两级四分之一波长阻抗变换器级联,Za,3.5 微带线三端口功率分配器,输入端增加“四分之一波长阻抗变换段”的宽带wilkinson功分器设计公式,3.5 微带线三端口功率分配器,作业：,采用输入端增加四分之一波长段的方式，设计一个宽带二等分功分器，f=10GHz，输入输出阻抗50，基片相对介电常数r=2.2，厚度为0.254mm，金属(Cu)层厚度为0.017mm，画出结构示意图，示意图中需简要考虑对不连续性的修正。,