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1、微帶功分器的設(shè)計(jì)時(shí)間:2015-08-16來源:天線設(shè)計(jì)網(wǎng)作者:admin TAGS威爾金森功率分配器無源器件wilki nson功率分配器是將輸入信號(hào)功率分成相等或不相等的幾路功率輸出的一種多端口微波網(wǎng)絡(luò)。功率分配器是無源微波器件,反過來就是功率合成器。 功率分配器有多種形式,其中最常用的是g/4功率分配器,這種功率分配器稱為威爾金森(wilk in son )功率分配器。威爾金森功率分配器由三端口網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。在近代射頻和微波電路中廣泛地使用著功率分配器。瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)是一種簡(jiǎn)單而緊湊的接收機(jī),能覆蓋很寬的射頻頻帶。實(shí)際的IFM接收機(jī)是由若干個(gè)簡(jiǎn)單的瞬時(shí)測(cè)頻(IFM)接收機(jī)并行組成。這就需要使
2、用一分八功分器進(jìn)行4個(gè)通道的信號(hào)分配。一分八功分器可以由幾個(gè)一分二的功分器級(jí)聯(lián)而成。天線設(shè)計(jì)網(wǎng)這就對(duì)一分二功分器在體積、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性以及輸出端口之間的相位一致性提出了更高的要求。本文用多節(jié)阻抗變換器級(jí)聯(lián)的方式來實(shí)現(xiàn)寬頻帶和低損耗,使用 ADS軟件設(shè)計(jì)并仿真工作頻帶在 618GHZ勺寬帶微帶線功分器。功分器的設(shè)計(jì)指標(biāo)功分器的技術(shù)指標(biāo)包括:(1) 頻率范圍:618Ghz;(2) 插入損耗:W4 dB;(3) 駐波比:W2;(4) 隔離度:18 dB;(5) 相位一致性:W5。功分器的設(shè)計(jì)威爾金森功率分配器由三端口網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,由于單節(jié)入/4阻抗變換器工作帶寬為窄帶,不能實(shí)現(xiàn)寬帶功分器,因此需要采用多節(jié)
3、阻抗變換器相級(jí)聯(lián)的方式來展寬工作頻帶。本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)工作頻帶在618GHz,功分比為1:1的二路帶狀線型Wilkinson 功分器。帶寬為3個(gè)倍頻層,結(jié)合多節(jié)入/4阻抗變換器天線設(shè)計(jì)網(wǎng)相級(jí)連的形式,阻抗變換器為3節(jié)。由于本功分器對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸和相位一致性要求較高,在此選用介電常數(shù)為2.2、層壓板厚度為0.254mmRoger5880高頻層壓材料。結(jié)構(gòu)上采用葫蘆狀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)(工 作頻段、輸入輸出端口的駐波、輸出端口間的隔離度)要求,由寬帶功分器設(shè)計(jì)理論確定功分器具體尺寸,計(jì)算出各段入/4阻抗變換器的特性阻抗,如表1所示,并計(jì)算出隔離電阻的阻值如表2所示。實(shí)現(xiàn)方法及仿真設(shè)計(jì)高級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)
4、(ADS軟件由美國安捷倫公司開發(fā),是當(dāng)前射頻和微波電路設(shè)計(jì)的首選工程 軟件。該軟件功能強(qiáng)大,仿真手段豐富多樣,可實(shí)現(xiàn)包括域和頻域、數(shù)字和模擬、線性和非 線性、電磁和數(shù)字處理等多種仿真手段,天線設(shè)計(jì)網(wǎng)并可以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行成品率分析和優(yōu)化,從而大大提高了復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)效率。本設(shè)計(jì)就采用了ADS軟件仿真設(shè)計(jì)。用 ADS軟件linecalc 計(jì)算出對(duì)應(yīng)特性阻抗的微帶線寬度,以及對(duì)應(yīng)于中心頻率12GHZ勺入/4微帶線寬度。理論值如表3所示。首先用ADS軟件設(shè)計(jì)出電路原理圖, 并進(jìn)行仿真和優(yōu)化, 得到最終的原理圖如圖1所示。然后將電路原理圖轉(zhuǎn)化為版圖進(jìn)行電磁仿真,轉(zhuǎn)化后的版圖如圖2所示。S21如圖4所示。
5、版圖仿真結(jié)果一端口的駐波S11如圖3所示,插入損耗測(cè)試結(jié)果實(shí)際做出的產(chǎn)品實(shí)物如圖所示,該功分器的外部尺寸為2 4mmX2 6mmX10mmo測(cè)試系統(tǒng)為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。如下圖所示,功分器輸入駐波在整個(gè)頻段內(nèi)小于1.4,實(shí)測(cè)的2路傳輸損耗均小于4dE( 路為3.5dB,路為3.6dB) , 2個(gè)端口之間的相位差在18GHZ時(shí)為3.210 。采用多節(jié)入/4阻抗變換器設(shè)計(jì)工作頻帶在618GHZ的寬帶wilkinson 功分器,并利用ADS軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真,結(jié)果表明,采用多節(jié)入/4阻抗變換器相級(jí)聯(lián)來展寬工作頻帶是有效的 方法。在極大展寬頻帶的同時(shí),功分器的傳輸損耗、隔離度、駐波等指標(biāo)可以完全達(dá)到要求。 所制作出的實(shí)物功分器符合小型化要求,應(yīng)用在一分四或一分八功分器上,這種葫蘆狀的功分器結(jié)構(gòu)更加緊湊,在體積上更有優(yōu)勢(shì),完全滿足設(shè)計(jì)指
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