Wilkinson功率分配器的仿真要点.docx
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Wilkinson功率分配器的仿真要点
实验一Wilkinson功率分配器的仿真
2013级电信2班20131305047王庭哲
1、实验目的
1. 掌握功分器的原理及基本设计方法
2. 学会使用仿真软件HFSS对功分器进行仿真
3. 掌握功分器的实际制作和测试方法,提高动手能力力
2、实验原理
在微波电路中,为了将功率按一定比例分成两路或多路,通常使用功率分配器。
图1即为一个典型的带有负载是一分二微带型功率分配器电路图。
图1微带功分器电路图
当信号从端口1输入时,功率从端口2和端口3输出,只要设计恰当,输出可按一定比例分配,并保持电压同相,电阻R上无电流,不吸收功率。
若端口2或端口3稍有失配,则有功率反射回来,为电阻所吸收。
从而保证两输出端有良好的隔离,并改善输出端的匹配。
设端口3和端口2的输出功率比为k2,即
同时由于端口1到端口2与端口1到端口3的线长度相等,故端口2的电压V2与端口3的电压V3相等,即V2=V3。
又因为端口2和端口3的输出功率与电压的关系为
将式
(2)代入式
(1)中,得
式中:
Z2和Z3为端口2和端口3的输出阻抗,若选择
可满足式(3),为了保证端口1匹配,应有
同时,考虑到
则
所以
为了端口2与端口3隔离,即端口2或端口3的反射波不会进入端口3或端口2,可选
在实际情况下,输出端口的阻抗也是Z0,因此,采用四分之一波长阻抗变换器,在端口2和端口3各加一段传输线,特性阻抗分别为
如果是等功率分配器,则P2=P3,k=1,于是有
3、实验步骤
(一)HFSS建模过程
1.新建工程powerdivider并设立参数
2.绘出底板
参数如图
3.绘出地板
4.在底板上添加微带线
5.添加隔离电阻
隔离电阻参数
6.添加端口
7.添加空气盒子
盒子参数
(2)边界条件设置及仿真设置
隔离电阻
微带线
地板
空气盒子
端口(从上至下分别为1,2,3)
仿真设置
4、实验结果及分析
1.由一图可以看出曲线S(2,1)接近3dB,即S(2,1)基本满足要求
2.由图二可知三个端口的匹配状况S(1,1)S(2,2)S(3,3)在理想状况下反射系数应为0即负无穷dB。
而在实际中我们可以认为3条线都小于-23dB既可看做符合要求。
此时可以看出此功分器的工作频率约为2.29GHz即2.3GHz。
3.就隔离度来看,理想状态下S(2,3)=0时为完全隔离,而二图中2.3GHz下S(2,3)小于-23dB可以认为满足要求。
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