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  • 很多书里都有功分器的介绍,个人十分推崇由清华大学主编的《微带电路》书,读此书可以感觉到老辈微波电路的拓荒前辈们严谨的作风,该书理论联系实际,讲解详实但又浅显易懂,对提升微波电路设计的感觉十分有用。...
  • 功分器

    千次阅读 2019-09-04 21:25:02
    功分器也即分路器,它可以将一路信号均分或差分为两路以上的信号,在通信中是种常用的器件,它的基本结构为威尔金森结构,设计该类功分器时,通常会在功分端之间添加吸收电阻以提高端口隔离度,两路功分所添加的...

    功分器也即分路器,它可以将一路信号均分或差分为两路以上的信号,在通信中是一种常用的器件,它的基本结构为威尔金森结构,设计该类功分器时,通常会在功分端之间添加吸收电阻以提高端口隔离度,两路功分所添加的电阻阻值为100欧姆,功分器的形式有波导类、微带线类、集总参数类,这三种形式中波导对应的是大功率应用,因其为空气耦合,损耗小、承受功率大,但体积也较大且接口不便连接,微带线与集总参数类适合中小功率,大功率也有应用但限制较多,主要是器件承受能力引起。仅供参考!

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  • 功分器原理详解

    千次阅读 多人点赞 2019-09-18 22:25:25
    一、什么是功分器  功分器全称功率分配器,...功分器按输出通常分为一分二(一个输入两个输出)、一分三(一个输入三个输出)等。功分器的主要技术参数有功率损耗(包括插入损耗、分配损耗和反射损耗)、各端口...

    一、什么是功分器

      功分器全称功率分配器,英文名Power divider,是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件,也可反过来将多路信号能量合成一路输出,此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器按输出通常分为一分二(一个输入两个输出)、一分三(一个输入三个输出)等。功分器的主要技术参数有功率损耗(包括插入损耗、分配损耗和反射损耗)、各端口的电压驻波比,功率分配端口间的隔离度、幅度平衡度,相位平衡度,功率容量和频带宽度等。

      1、功分器从结构上分为两大类:

     

      (一)无源功分器,它的主要特点是:工作稳定,结构简单,基本上无噪声;而它的主要缺点是接入损耗太大。

      (二)有源功分器由放大器组成,它的主要特点是:有增益,隔离度较高,而它的主要缺点是有噪声,结构相对复杂一些,工作稳定性相对较差。功分器输出的端口有二功分,三功分,四功分,六功分,八功分,十二功分。

      2、下面对几种常见的微带功分器进行分析与对比:

      1)、微带分支线定向耦合器

      微带分支线定向耦合器的结构如图1所示,它由两根平行导带组成,通过两条分支导带实现耦合,分支导带的长度及其间隔均为四分之一线上波长。理想情况下端口1输入无反射,输入的功率由2、3端口输出,端口4无输出,即1、4端口相互隔离。由微波理论中的奇偶模分析法可以计算出,对于功率平分的情况,分支导带的特性阻抗与输入输出线相同,而平行导带的特性阻抗为输入输出线的1/,S12与S13有π/2的相位差。微带分支线电桥主要用作微带平衡混频器,由于端口1和4相互隔离,故本振和信号互不影响,同时由微带线的平面特性,混频晶体很容易连接在端口上,电路结构既简单又紧凑。

      什么是功分器_功分器原理详解

      图1 微带分支线定向耦合器

      2)、Wilkinson功分器

      Wilkinson功分器的结构如图2所示,其输入线和输出线的特性阻抗都是。对于功率平分的情况,输入和输出口间的分支线特性阻抗=,线长为四分之一线上波长,在分支线末端跨接一个电阻R,其值为2。由微波理论可以证明,这种功分器当2、3口接匹配负载时,1口的输入无反射,反过来对2、3口也如此。由端口1输入的功率被平分到端口2和3,且2、3端口间相互隔离。

      什么是功分器_功分器原理详解

      图2 Wilkinson功率二分器

      3)、双线二分器

      双线二分器的结构如图3所示,它的结构很简单,而且能够根据给定的输入阻抗灵活地调整分支线的特性阻抗以达到良好的匹配,因此在天线的馈电网络设计中得到了广泛应用,但它的缺点在于输出端之间没有很好的隔离。

      什么是功分器_功分器原理详解

      图3 双线二分器

      对上述几种功分器的性能作对比如下:

      什么是功分器_功分器原理详解

      二、功分器原理详解

      功率分配器是个三端口电路结构(3 Port network),如图所示,其输出端口之间的相移为零。这种三端口装置是可逆的,它既能以功率分配的形式又能以功率合成的形式应用。其信号输入端的输入功率为P1,而其它两个输出端的输出功率分别为P2及P3。理论上,以能量守恒定律可知P1=P2+P3。

      什么是功分器_功分器原理详解

      若P2=P3并以毫瓦分贝(dBm)来表示三端口网络功率间的关系,则可写成:P2(dBm)=P3(dBm)=Pin(dBm)-3dB。 当然P2并不一定要等于P3,只是相等的情况最常被使用于实际电路中。因此,功率分配器大致上可分为等分型(P2=P3)及比例型什么是功分器_功分器原理详解两种类型。其设计原理依序说明如下: 下图是微带三端口功分器原理图,它是在微带T形接头的基础上发展起来的,其结构较简单。信号由端口“1”输入(所接传输线的特性阻抗为Z0)分别经特性阻抗为Z02,Z03的两分支微带线从端口“2“,“3”输出,负载电阻分别为R2,R3。两分支间无耦合,各自在中心频率时的电长度均为θ=pi/2。

      什么是功分器_功分器原理详解

      功率分配器应满足下列条件:

      ① 端口”2”与端口”3“的输出功率比可为任意指定值;

      ② 输入端口“1”无反射;

      ③ 端口”2”与端口”3”的输出电压等幅、同相。

      由这些条件可确定Z02,Z03及R2,R3的值。

      由于端口“2”,“3”的输出功率与输出电压的关系为:

      什么是功分器_功分器原理详解

      什么是功分器_功分器原理详解

      什么是功分器_功分器原理详解

      什么是功分器_功分器原理详解

      什么是功分器_功分器原理详解

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  • 功分器微带阻抗计算

    千次阅读 2017-01-21 20:44:49
    功分器中的微带分支阻抗简易计算公式:分支阻抗等于端口特征阻抗的两倍除以根号分支端口数,如端口计算结果大约是57.8欧姆,四端口约等于50欧姆,得出阻抗后可使用相应软件计算对应工作频率的微带线宽度。...
    功分器中的微带分支阻抗简易计算公式:分支阻抗等于端口特征阻抗的两倍除以根号分支端口数,如三端口计算结果大约是57.8欧姆,四端口约等于50欧姆,得出阻抗后可使用相应软件计算对应工作频率的微带线宽度。仅供参考,欢迎交流!
    
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  • 浅谈功分器

    千次阅读 2020-12-24 20:58:06
    功分器种常见的射频器件,属端口器件,简单的概括来讲:就是可以将功率等分为2,也可以将两路“同频”或者“非同频”的信号进行合成。 但是 功分器里面的“坑”你真的知道吗? 先提两个问题,读者可先在心中...

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    功分器是一种常见的射频器件,属三端口器件,简单的概括来讲:就是可以将功率等分为2,也可以将两路“同频”或者“非同频”的信号进行合成

    但是 功分器里面的“”你真的知道吗?

    先提两个问题,读者可先在心中作答~

    1、是不是2个 0dBm的两个同频输入信号经过功分器之后,就能输出3 dBm?

    2、若灌入f0=900MHz & f1=1GHz的 0dBm 信号经过功分器合成,输出频谱是什么样子的?是不是 0dBm@900MHz + 0dBm@1GHz的信号吗?

    在下面的分析中,主要从网络的角度谈谈对功分器的理解,以及如何从S参数矩阵一眼就看出功分器的特性。实际上,在功分器的分析中,还会用到奇偶模理论,阻抗变换理论等,这里不细说。如果感兴趣,可以查阅《微波工程》一书。(还请大家一定要感兴趣,去看看:)hhh

    1、 定理

    对于一个三端口网络,不可能同时满足“无耗”、“互易”、“全部端口匹配”这三个条件。(反证法证明)
    (1)放宽“互易”条件,该三端口是环形器;
    (2)放宽“无耗”条件,可构成wilkison功分器、电阻性功分器;
    (3)放宽“全部端口匹配”条件,可构成T形结功率分配器

    接下来介绍一下功分器的分类

    2、T型结功率分配器

    长这个样子!!是不是看起来像一把鱼叉?
    在这里插入图片描述
    对传输线的特性阻抗进行抽象后,长这个样子!
    在这里插入图片描述
    以下是我仿真时,简单搭建的模型。由TL1,TL3,TL4构成。
     ADS仿真建模原理图
    大家可以想想为什么TL3 TL4的阻抗是70.7ohm呢??

    接下来我直接给出其S参数矩阵了:
    在这里插入图片描述
    注:θ与TL1的电长度有关;

    T型结功率分配器的特点:

    1、网络是互易的,Sij=Sji
    2、网络是无耗的:S•S*=E
    3、port1是匹配的,但是port2和port3没有匹配;因为S22≠0,S33≠0
    4、port2与port3隔离度仅6dB;(很差的隔离度)

    以上还是比较抽象,我们举栗子进行说明。

    1、如果port1 输入0dBm功率,port2 和port3均可得到 -3dBm的同频信号;(这点很符合我们对功分器的想象)

    2、如果port2输入0dBm功率,port3接50ohm匹配负载,port1只能得到 -3dBm的信号,注意不是0dBm哦,既然网络无耗,那么还有一半的功率去哪儿了?

    答:-6dBm的信号被port2反射,-6dBm的信号流入了port3.

    对于T形结功分器,无耗特性我们很喜欢,但是端口失配、较差的隔离度是我们很不希望看见的。

    3、电阻型功率分配器

    电阻型功分器就很简单了,由三个电阻构成,长这个样子!!

    在这里插入图片描述
    S参数矩阵:

    在这里插入图片描述
    电阻型功率分配器的特点:

    1、网络是互易的,Sij=Sji
    2、网络是有耗的:
    在这里插入图片描述
    有耗”体现在:如果从port1入射的功率是P0,那么到达port2和port3的功率仅有各1/4P0,有一般的功率消耗在电阻

    3、3个端口均匹配;
    4、port2与port3隔离度仅6dB;

    4、wilkson功率分配器

    wilkison功分器大概是最常见的一种功分器了,先来看看长什么样子?

    在这里插入图片描述
    是不是和T型结功分器很像?只不过多了一个2*Z0的电阻;那么多了这个电阻会带来什么优点和缺点呢?

    还是来先看看S矩阵:
    在这里插入图片描述
    wilkson功率分配器的特点:
    1、网络是互易的;
    2、网络是有耗的;
    3、端口均匹配;
    4、理想条件下,在port1匹配时,port2和port3端口的隔离度为 ∞;在这里强调一点如果port1 完全失配,port2和port3端口的隔离度为退化为 6dB,在使用时需得注意!!!

    所以说,我们以“有耗”条件换取了“端口匹配”与“更好的隔离度”,所以说,有所得,必有所失!

    那么回归我们最初的两个问题,在这里我们以表格的形式给出答案:

    在这里插入图片描述

    1、并不是 2个 0dBm的两个同频输入信号经过功分器之后,就能输出3 dBm,要求相位严格同相!
    2、若同时灌入2个非同频信号,其输出频谱中,每个频率分量均会衰减3dB(这在测试中需要注意!)
    所以功分器并不是简单的频率合成哦,因为网络是有耗的!那么功率损失在哪里呢??
    答:2*Z0的电阻上!!这就是wilkson功分器与T型结功分器的区别。

    如果大家还有什么想法,欢迎评论区见!

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    万次阅读 2016-11-08 00:21:56
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空空如也

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一分三功分器