第五章+功率分配器合成器分析.ppt

设计一个工作在C波段，频率：3--4GHz、驻波： 1.2、分配损耗：5.5dB、隔离：20dB、带内波动： 0.5dB的一分三功分器 作业： 1、按图5-4设计一个功分器，中心频率为2GHz，耦合度为-9dB 2、《微波固态电路设计》第5章习题 5.9， p175 * * * 端口2的电压U2与端口3的电压U3相等，即U2=U3。端口2和端口3的输出功率与电压的关系为  Z2、Z3为端口2和端口3的输入阻抗，若 则可满足式（5-9）。为保证端口1匹配，应有 （5-10） （5-11） （5-9） 同时由于 则 所以 ? （5-12） 为了实现端口2和端口3隔离，可选 若P2=P3， k=1， 则 （5-13） 图 5-9 微带线功率分配器 微带功分器可以是圆环形，便于加工和安装。 设计实例： 设工作频率为f0=750MHz，特性阻抗为Z0=50Ω，功率比例为k=1，且要求在750±50MHz的范围内S11≤-20dB， S21≥-4dB，S31≥-4dB。 由式（5-13）知Z02=Z03=70.7Ω，R=2Z0=100Ω。 功率分配器有一定的频率特性。当频带边缘频率之比增加时，输入驻波比下降，隔离度也变差。为了加宽工作频带，可以用多节的宽频带功率分配器，即可以增加节数，即增加λg/4线段和相应的隔离电阻R的数目。 即使节数增加不多，各指标也可有较大改善，工作频带有较大的展宽。多节宽带功率分配器的极限情况是渐变线形，如图5-11（b），隔离电阻用扇型薄膜结构。 图 5-11 宽频带功率分配器 （a） 多节功率分配器; （b） 渐变线功率分配器 功率分配器的设计是在假定支路口负载等于传输线特性阻抗的前提下进行的。如果负载阻抗不是这样，必须增加阻抗匹配元件。这一点直接影响功率分配器的效率。  两节： 多节功率分配器的设计方法：  图 5-12 N路功率分配器 2. 多路功率分配器/合成器 N路功率分配器要满足条件：输入端口匹配无反射；各路输出功率之比已知，P1∶P2∶P3∶…∶Pn=k1∶k2∶k3∶…∶kn； 各路输出电压U1、U2、U3、…、Un等幅同相。 取各路负载阻值为 (5-14) 从而，可得各路的特性阻抗为 (5-15) 多路功率分配器实际中常用的方法是采用两路功率分配器的级联，即一分为二，二分为四，四分为八等。 级联的设计方法有两种，区别在于微带线段的特性阻抗和隔离电阻值，由设计任务的尺寸等因素决定采用哪个方法。 图 5-13 一分为四的两种形式 如果要设计输出端口为奇数的功率分配器，也可利用2n功率分配器方案进行设计。在级联的上一级做不等分，将少部分功率直接输出，大部分功率再做等分。合理调整分配比，可实现任意奇数个分配口输出。 三等分功率分配器可以采用图5-14所示结构。输入信号为中心点，可以用微带地板穿孔的方法实现，输入端与三个输出端的平面垂直。 图 5-14 三等分功率分配器 5.3.2 其他分布参数功率分配器 其他分布参数功率分配器的基本结构包括带状线、波导、同轴结构。空气带状线是大功率微波频率低端常用结构，原理与微带线威尔金森功率分配器相同，只是每段传输线的特性阻抗的实现要用到带状线计算公式。（承受大功率需加大各个结构尺寸）微波高端常用到波导T形接头。同轴结构加工困难，尽可能少用。 E-T分支 H-T分支 E—T接头 1、?口输入，?、?等幅反相输出 2、?、?等幅同相输入，?口无输出 3、?、?等幅反相输入，?口有输出 根据前述特性， 的第一行乘以 即 又由 的第一列，得 为任意相角，取决于端口1和3参考面的位置 的第三行乘以 所以 设 的第三列，得 为任意相角，取决于端口1和2参考面的位置， 适当选择参考面，可使 的第三行乘以 由前述，可得 设 的第一列，得 在这组特定的参考面下， E－T分支的 用类似的方法可求得 H－T分支的 H—T接头 1、③口输入，?、?等幅同相输出 2、?、?等幅同相输入， ③口有输出 3、?、?等幅反相输入， ③口无输出 RFMW  第5章 功率分配器/合成器 5.1 功率分配器的基本原理 5.2 集总参数功率分配器 5.3 分布参数功率分配器 5.1 功率分配器的基本原理 5.1.1 功率分配器的技术指标 频率范围、功率容量、分配损耗