微波电路西电雷振亚老师的课件5章功率分配器合成器市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

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第1页;第2页;3;4;第5章功率分派器/合成器;5.1功率分派器基本原理; (2)承受功率。在大功率分派器/合成器中,电路元件所能承受最大功率是关键指标,它决定了采用什么形式传播线才干实现设计任务。普通地,传播线承受功率由小到大顺序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线,要依据设计任务来选择用何种传播线。

(3)分派损耗。主路到支路分派损耗实质上与功率分派器功率分派比相关。如两等分功率分派器分派损耗是3dB,四等分功率分派器分派损耗是6dB。定义

; 式中

(4)插入损耗。输入输出间插入损耗是由于传播线(如微带线)介质或导体不抱负等原因,考虑输入端驻波比所带来损耗。定义

 Ai=A-Ad

? 其中,A是实际测量值。在其它支路端口接匹配负载,测量主路到某一支路间传播损耗。

能够想象,A抱负值就是Ad。在功率分派器实际工作中,几乎都是用A作为研究对象。; (5)隔离度。支路端口间隔离度是功率分派器另一个主要指标。假如从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出,而不应当从其它支路输出,这就要求支路之间有足够隔离度。在主路和其它支路都接匹配负载情况下,i口和j口隔离度定义为





隔离度测量也可按照这个定义进行。

(6)驻波比。每个端口电压驻波比越小越好。

; 5.1.2功率分派器原理

一分为二功率分派器是三端口网络结构,如图5-1所表示。信号输入端功率为P1,而其它两个输出端口功率分别为P2和P3。由能量守恒定律可知P1=P2+P3。

假如P2(dBm)=P3(dBm),三端功率间关系可写成

 P2(dBm)=P3(dBm)

=Pin(dBm)-3dB(5-1)

当然,P2并不一定要等于P3,只是相等情况在实际电路中最惯用。因此,功率分派器可分为等分型(P2=P3)和百分比型(P2=kP3)两种类型。;图5-1功率分派器示意图;5.2集总参数功率分派器;图5-2△形和Y形电阻式功率分派器; 图5-2中Z0是电路特性阻抗,在高频电路中,不同使用频段,电路中特性阻抗是不相同,这里以50Ω为例。这种电路优点是频宽敞,布线面积小,设计简朴;缺点是功率衰减较大(6dB)。以Y形电阻式二等分功??分派器为例(见图5-3),计算以下:

;图5-3Y形电阻式二等分功率分派器; 2.L-C式

这种电路利用电感及电容进行设计。按结构可分成高通型和低通型,如图5-4(a)、(b)所表示。下面分别给出其设计公式。

;图5-4L-C式集总参数功率分派器; 1)低通型

2)高通型

; 5.2.2百分比型功率分派器

百分比型功率分派器两个输出口功率不相等。假定一个支路端口与主路端口功率比为k,可按照下面公式设计图5-4(a)所表示低通式L-C式集总参数百分比功率分派器。

;(5-5); 5.2.3集总参数功率分派器设计办法

集总参数功率分派器设计就是要计算出各个电感、电容或电阻值。能够使用现成软件MicrowaveOffice或Mathcad。也能够查手册或手工解析计算。下面给出使用Mathcad计算结果和MicrowaveOffice仿真结果。

;图5-5低通L-C式功率分派器; 设工作频率为f0=750MHz,特性阻抗为Z0=50Ω,功率百分比为k=0.1,且要求在750±50MHz范围内S11≤-10dB,S21≥-4dB,S31≥-4dB。

? 在电路实现上采用如图5-5所表示结构。

将公式(5-5)写入Mathcad,计算可得

Zr=47.4Ω→Lr=10.065nH选定Lr=10nH

 Zp=150Ω→Cp=1.415pF选定Cp=1.4pF

? 采用MicrowaveOffice进行仿真,电路图如图5-6所表示。;图5-6功率分派器电路图; 仿真结果如图5-7所表示。;5.3分布参数功率分派器;图5-8威尔金森功率分派器; 若端口2或端口3有失配,则反射功率通过度支叉口和电阻两路到达另一支路电压等幅反相而抵消,在此点没有输出,从而可确保两输出端有良好隔离。

考虑普通情况(百分比分派输入功率),设端口3和端口2输出功率比为k2,即

; 由于端口1到端口2与端口1到端口3线长度相等,故端口2电压U2与端口3电压U3相等,即U2=U3。端口2和端口3输出功率与电压关系为

将上式代入式(5-6),得

; 即

 Z2=k2Z3(5

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