功率分配器合成器.pptxVIP

第1页/共59页功率分配器合成器第2页/共59页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、插入损耗、隔离度、驻波比、相位一致性等。 (1) 频率范围 (2) 功率容量：在大功率分配器/合成器中，最大功率是核心指标，它决定采用什么形式的传输线。一般传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线。第3页/共59页 (3) 分配损耗式中令Ai=A-Ad? A是实际测量值。在其他支路端口接匹配负载,测量主路到某一支路间的传输损耗。 A的理想值就是Ad。第4页/共59页 (4) 插入损耗。 输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理想等因素，考虑输入端的驻波比所带来的损耗。 (6) 驻波比。每个端口的电压驻波比越小越好。第5页/共59页 (5) 隔离度。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，这就要求支路之间有足够的隔离度。在主路和其他支路都接匹配负载的情况下， 第6页/共59页 5.1.2 功率分配器的原理图5-1 功率分配器示意图第7页/共59页5.2 集总参数功率分配器 5.2.1 等分型功率分配器 根据电路使用元件的不同，可分为电阻式和L-C式两种情况。 1. 电阻式 电阻式电路仅利用电阻设计， 按结构可分成△形和Y形。第8页/共59页图5-2 △形和Y形电阻式功率分配器第9页/共59页 Z0是电路特性阻抗。这种电路的优点是频宽大，布线面积小，设计简单；缺点是功率衰减较大（6dB）。对于Y形电阻式二等分功率分配器：(5-2) 第10页/共59页图5-3 Y形电阻式二等分功率分配器第11页/共59页 S21=S31=S23=1/2，低于输入功率电平6dB；网络互易，散射矩阵对称 第12页/共59页 2. L-C式 利用电感及电容进行设计。按结构可分成高通型和低通型。图 5-4 L-C式集总参数功率分配器第13页/共59页 1) 低通型 2) 高通型 (5-3)(5-4)第14页/共59页 5.2.2 比例型功率分配器 比例型功率分配器的两个输出口的功率不相等。假定一个支路端口与主路端口的功率比为k，可按照下面公式设计图5-4（a）所示低通式L-C式集总参数比例功率分配器。第15页/共59页(5-5)第16页/共59页 5.2.3 集总参数功率分配器的设计方法 集总参数功率分配器的设计即计算出各个电感、 电容或电阻的值。图5-5 低通L-C式功率分配器第17页/共59页 设f0=750MHz，Z0=50Ω，k=0.1，要求在750±50MHz的范围内S11≤-10dB，S21≥-4 dB,S31≥-12dB。? 在电路实现上采用如图 5-5 所示结构。 应用公式（5-5）， 计算可得Zr=47.4Ω→Lr=10.065nH，选定 Lr=10nHZp=150Ω→Cp=1.415 pF，选定 Cp=1.4pF 第18页/共59页5.3 分布参数功率分配器 5.3.1 微带线功率分配器 功率分配器/合成器有两路和多路情况。 1. 两路功率分配器 微带线威尔金森两路等分功率分配器：R是隔离电阻，输出功率也可按一定比例分配,并保持电压同相,电阻R上无电流,不吸收功率。第19页/共59页 与其他功分器相比，Wilkinson功分器做到输出端口都匹配且无耗图5- 8 威尔金森功率分配器第20页/共59页 若端口2或端口3有失配，则反射功率通过分支叉口和电阻两路到达另一支路的电压等幅反相而抵消，在此点没有输出，从而可保证两输出端有良好的隔离。 第21页/共59页 应用奇偶模分析法求S参数两路等分功分器的奇偶模分析（在输出端口用对称和反对称源驱动）：用Z0归一化所有阻抗第22页/共59页 偶模：Vg2＝Vg3＝2V0；奇模： Vg2＝－Vg3＝2V0，然后两模叠加，有效的激励是Vg2＝4V0， Vg3＝0，以此求出S参量第23页/共59页 偶模： 从端口2向左看： 令在端口1处x＝0，则端口2处x＝－λ/4 第24页/共59页传输线上的电压： 则在端口1，向着归一化值为2的电阻看，反射系数是和第25页/共59页 奇模： 从端口2向左看：第26页/共59页 端口2和3接匹配负载时，端口1处的输入阻抗： 第27页/共59页Wilkinson分配器的S参量确定如下： 端口1驱动且输出匹配时，分配器无耗；端口2和3隔离。 第28页/共59页 考虑一般情况(比例分配输入功率), 设端口3和端口2的输出功率比为 ，即（5-6）第29页/共59页 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第30页/共59页 