射频技术-功率分配器及定向耦合器.ppt

例： 混合环基片选定为FR4, 厚度1mm， 工作中心频率2GHz, 设计完成混合环。端口特征阻抗50Ω. 解： 仿真结果 按幅度-1dB定义的相对带宽为38%，按隔离度优于-20dB定义的相对带宽31.5% 按相位变化180±10 °定义的相对带宽为37%。与此相对应，微带移相器在相同带宽内（1.65~2.39GHz）移相为148~214 °. 非理想负载条件下的功率分配响应 非理想负载：50Ω负载并联0.53pF电容。 180 °混合环 T形结+180 °微带移相 课堂作业 设计Wilkinson功率分配器，工作中心频率5GHz。p16 课后作业 1.设计2路均匀分配微带功率分配器。输入输出特征阻抗均为50Ω。要求带宽（S11-10dB) 大于10%，选择恰当的基片，计算出所有微带线几何参数，画出详细结构图。并指出两路相位差分别为0，90，180度时应采用何种分配电路。 * * 作业： 已知晶体管小信号散射参数如下。分别用集总参数和微带线对晶体管输入端匹配（暂不考虑输入输出的相互影响），工作中心频率0.9GHz，基片类型FR4，厚度1.5mm。每总匹配电路给出至少两种不同结构，并说明各种电路的特点。 参考阻抗与匹配p7 功率分配器和定向耦合器 功率分配在电路中的应用： 功率分配和功率混合。 常用实现技术 微带、波导等。 一、T形结功率分配器 微带电路结构 等效电路 原理 为了保证输入匹配，必须有 上式中，jB是由结的不连续性引入的电纳。通常通过补偿办法可以减小到忽略。所以匹配条件为： 典型实例：功率平均分配。设输入50Ω，则输出 微带线为100Ω。 例： 设计一个无耗T形结功率分配器。源阻抗50Ω，输出功率分配比为2:1，求输出微带线的特特征阻抗。 解： 设在结处的电压为V0，则输入功率为 按要求输出功率分别应为 由此有 由输入端看进去匹配。 T形结的一些特点 I） 宽带 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 场图 * 偏置电路中的分支结构 偏置电路中的交直流分路 IN OUT IN OUT λ/4 λ/4 一种常用偏置扼流电路结构 短截线分别为角宽66.5°、22.5°、扇面和λ/4时微带的S21和S11 短截线为角宽22.5°扇面的输入阻抗。 多节 基片RT/D 6010, 相对介电常数10.8, 厚度1.27mm 二、Wilkinson功率分配器 Wilkinson的特点 三端口同时匹配；分支隔离；三端口匹配时无耗； Wilkinson的电路形式（等分） 奇耦模式分析方法 归一化和完全对称条件下的等效电路 (a)偶模等效电路 (b)奇模等效电路 (a)偶模等效电路 从右往左看 ，电路匹配。 (b)奇模等效电路 从右往左看 ，电路匹配。 (C)端口1的匹配 从左往右看，电阻等效于两标准阻抗经λ/4阻抗变换后的两阻抗并联 完全匹配。 Wilkinson电路设计 不等分Wilkinson功率分配器* 电路形式 重要计算公式 *《微波电路》p277, 《微波固态电路设计》p164 实例* *微波固态电路设计》p165 三、正交（90 °）混合网络（混合接头，Hybrid) 结构与性能特点 Port 1 Port 4 Port 2 Port 3 （输入） （输出） （输出） （隔离） λ/4 λ/4 幅度(-3dB) 相位(90°) 隔离 (隔离度） 损耗 (插入损耗) 描述与分析方法 I)散射参数 II)奇偶模分析 线性互易网络，可以利用叠加原理。将工作模式分解为奇、偶两种模式。任何模式都是奇偶模式的线性叠加。 奇偶模等效电路分解示意图 以输入和隔离端作为一对端口区分奇偶模式。 根据上述等效电路，所有支路出射波幅分别为： 现在需要找到所有反射参数Г和传输参数T。利用ABCD矩阵。以下面偶模等效电路为例 λ/8 λ/8 λ/4 并联终端开路λ/8线 串联λ/4线 并联终端开路λ/8线 由散射参数和ABCD参数的关系即可求得 同理可求得奇模的ABCD距阵并求得反射参数和传输参数 由此各支路出射波幅分别求得为 与理想S参数距阵一致，从而证明了电路分析的正确性。其它各行可通过互换位置得到。 例： 电路仿真结果 按幅度-1dB定义的相对带宽为26%，按隔离度优于-20dB定义的相对带宽10% 按相位变化90±5 °定义的相对带宽为32.5%。与此相对应，微带移相器在相同带宽内（1.65~2.3GHz）移相为75~105 °. 四、 180 °混合网络（混合环，鼠笼式混合接头) 电路结构 λ/4 λ/4 λ/4 3λ/4 散射参数 ①（Σ） ② ③ ④(△) 混合环的奇偶模式分