功分器的主要功能是将一个输入信号分成两个或多个输出信号,这些输出信号可以是相等的,也可以是不相等的。在无线通信系统中,功分器通常用于将天线接收到的信号分配给多个接收机,或者将一个发射机的信号分配给多个天线。
目前,最常用的功分器是威尔金森形式的功分器,其设计简单、易于实现,并且输出端口可以实现较高隔离。然而,随着工作频率的升高,威尔金森功分器的电路尺寸将会缩小,电路布局受到限制,并且两个输出端口之间存在强烈的互耦,这会恶化功分器的整体性能。
为了解决这些问题,本文提出了一种改良型的威尔金森功分器。该功分器在威尔金森功分器的基础上,通过在隔离电阻两侧和两输出支路上引入电长度180°的微带传输线,实现了更高的电路布局灵活性,并减小了两个输出端口之间的相互干扰。
此外,本文还介绍了一种新型双频功分器的设计,该功分器采用了平面结构,可以直接多路输出。同时,本文还提供了直接多路输出威尔金森功分器的计算公式,进一步完善了该功分器的设计指导。
在实际应用中,功分器的设计和制造需要考虑许多因素,如工作频率、功率分配、隔离度、驻波比等。通过使用ADS等仿真软件,可以对功分器进行仿真设计,并进行实物加工和测试。
总之,功分器在无线通信系统中发挥着重要作用,其设计和发展对提高无线通信系统的性能具有重要意义。随着科技的不断发展,功分器的设计和制造技术将会不断提高,以满足无线通信系统日益增长的需求。
功分器是无线通信系统中的一种非常重要的微波无源器件,在天线阵馈电系统、功率放大器和无线局域网中都有着广泛的应用。
目前应用最多的微波功率分配器多 为威尔金森(Wilkinson)形式的功分器,其优点在于设计方法较简单、易于实现,输出端口可以实现较高隔离。近年来,功分器的研究已经越来越成熟, 也越来越深入在传统Wilkinson功分器的输出端添加短路枝节的方法实现了宽带功分器;文芦状的多节阻抗变换器Wilkinson 功分器结构,显着展宽了功分器的工作带宽;
一款平面结构的新型双频功分器;直接多路输出Wilkinson 功分器的计算公式,进一步完善了该功分器的设计指导。然而,当工作频率升高以后,制作器件的实际尺寸将会缩小,由于隔离电阻的 存在,使得两个输出支路的电路布局存在限制,尤其在不等功率分配,两个输出端口存在强烈互耦而恶化功分器的整体性能。设计了改良型的Wilkinson功 分器,该功分器工作在无线局域网S频段2.4~2.483 5 GHz频率范围内,从而增加了其实用价值。利用ADS 软件进行了仿真设计,并进行了实物加工和测试。
1 功分器设计
对于基本的Wilkinson功分器,其输入/输出端口特性阻抗为Z0,两段分支微带线的电长度均 为λg 4 .实现等功分3 dB设计的Wilkinson功分器,基本原理与设计公式在参考文献[7]中已经做了详细介绍,其电路结构示意图如图1所示。然而传统的 Wilkinson功分器在工作于频率较高的情况下,电路尺寸将会缩小,电路布局受到限制,并且两输出端口互耦严重进而影响其性能。
为了解决这些问题,本文通过在隔离电阻两侧和两输出支路上引入电长度180°( λ 2)微带传输线,将图1所示的功分器结构改进为图2所示。
改进型Wilkinson 电路结构,通过引入λ 2 长度的传输线后,大大提高了电路布局的灵活性。由传输线理论可知,中心频率处隔离电路部分的矩阵A 为:
由矩阵A 可知,两输出支路之间的隔离电路部分仍等效为一个串联电阻,两段λ/2长度传输线的引入,不但没有改变电路的性能,而且增加了两输出端口微带线间的距离,从而减小了相互干扰。