射頻技術(shù)功率分配器與定向耦合器

射頻技術(shù)功率分配器與定向耦合器第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二功率分配器和定向耦合器功率分配在電路中的應(yīng)用：

功率分配和功率混合。常用實現(xiàn)技術(shù)

微帶、波導(dǎo)等。第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二一、T形結(jié)功率分配器微帶電路結(jié)構(gòu)等效電路第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二原理為了保證輸入匹配，必須有上式中，jB是由結(jié)的不連續(xù)性引入的電納。通常通過補(bǔ)償辦法可以減小到忽略。所以匹配條件為：典型實例：功率平均分配。設(shè)輸入50Ω，則輸出微帶線為100Ω。第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二例：設(shè)計一個無耗T形結(jié)功率分配器。源阻抗50Ω，輸出功率分配比為2:1，求輸出微帶線的特特征阻抗。解：設(shè)在結(jié)處的電壓為V0，則輸入功率為按要求輸出功率分別應(yīng)為第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二由此有由輸入端看進(jìn)去匹配。第六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二T形結(jié)的一些特點I）寬帶II）功率分配中的幅度相位III）功率合成中的幅度相位IV）效率場圖第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二*偏置電路中的分支結(jié)構(gòu)偏置電路中的交直流分路INOUTINOUTλ/4λ/4第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二一種常用偏置扼流電路結(jié)構(gòu)第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二短截線分別為角寬66.5°、22.5°、扇面和λ/4時微帶的S21和S11短截線為角寬22.5°扇面的輸入阻抗。第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二多節(jié)基片RT/D6010,相對介電常數(shù)10.8,厚度1.27mm第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二二、Wilkinson功率分配器Wilkinson的特點三端口同時匹配；分支隔離；三端口匹配時無耗；Wilkinson的電路形式（等分）第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二奇耦模式分析方法歸一化和完全對稱條件下的等效電路(a)偶模等效電路(b)奇模等效電路第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二(a)偶模等效電路從右往左看，電路匹配。(b)奇模等效電路從右往左看，電路匹配。(C)端口1的匹配從左往右看，電阻等效于兩標(biāo)準(zhǔn)阻抗經(jīng)λ/4阻抗變換后的兩阻抗并聯(lián)完全匹配。第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二Wilkinson電路設(shè)計第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二不等分Wilkinson功率分配器*電路形式重要計算公式*《微波電路》p277,《微波固態(tài)電路設(shè)計》p164第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二實例**微波固態(tài)電路設(shè)計》p165第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二三、正交（90°）混合網(wǎng)絡(luò)（混合接頭，Hybrid)結(jié)構(gòu)與性能特點Port1Port4Port2Port3（輸入）（輸出）（輸出）（隔離）λ/4λ/4幅度(-3dB)相位(90°)隔離(隔離度）損耗(插入損耗)第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二描述與分析方法I)散射參數(shù)II)奇偶模分析線性互易網(wǎng)絡(luò)，可以利用疊加原理。將工作模式分解為奇、偶兩種模式。任何模式都是奇偶模式的線性疊加。第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二奇偶模等效電路分解示意圖以輸入和隔離端作為一對端口區(qū)分奇偶模式。第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二根據(jù)上述等效電路，所有支路出射波幅分別為：現(xiàn)在需要找到所有反射參數(shù)Г和傳輸參數(shù)T。利用ABCD矩陣。以下面偶模等效電路為例λ/8λ/8λ/4第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二并聯(lián)終端開路λ/8線串聯(lián)λ/4線并聯(lián)終端開路λ/8線由散射參數(shù)和ABCD參數(shù)的關(guān)系即可求得第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二同理可求得奇模的ABCD距陣并求得反射參數(shù)和傳輸參數(shù)由此各支路出射波幅分別求得為與理想S參數(shù)距陣一致，從而證明了電路分析的正確性。其它各行可通過互換位置得到。第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二例：第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二電路仿真結(jié)果按幅度-1dB定義的相對帶寬為26%，按隔離度優(yōu)于-20dB定義的相對帶寬10%按相位變化90±5°定義的相對帶寬為32.5%。與此相對應(yīng)，微帶移相器在相同帶寬內(nèi)（1.65~2.3GHz）移相為75~105°.第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二四、180°混合網(wǎng)絡(luò)（混合環(huán)，鼠籠式混合接頭)電路結(jié)構(gòu)λ/4λ/4λ/43λ/4散射參數(shù)①（Σ）②③④(△)第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二混合環(huán)的奇偶模式分析分析方法與90°混合接頭相同?？梢灾饌€端口求解得散射參數(shù)距陣。設(shè)計則僅需按結(jié)構(gòu)圖計算出微帶的寬度和長度即可完成設(shè)計。（端口①激勵時奇偶模電路等效）第二十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二例：混合環(huán)基片選定為FR4,厚度1mm，

工作中心頻率2GHz,設(shè)計完成混合環(huán)。端口特征阻抗50Ω.解：第三十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二仿真結(jié)果按幅度-1dB定義的相對帶寬為38%，按隔離度優(yōu)于-20dB定義的相對帶寬31.5%按相位變化180±10°定義的相對帶寬為37%。與此相對應(yīng)，微帶移相器在相同帶寬內(nèi)（1.65~2.39GHz）移相為148~214°.第三十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二非理想負(fù)載條件下的功率分配響應(yīng)非理想負(fù)載：50Ω負(fù)載并聯(lián)0.53pF電容。180°混合環(huán)T形結(jié)+180°微帶移相第三十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二課堂作業(yè)設(shè)計Wilkinson功率分配器，工作中心頻率5GHz。p16課后作業(yè)1.設(shè)計2路