射頻技術(shù)功率分配器與定向耦合器第1頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六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(shí)現(xiàn)技術(shù)

微帶、波導(dǎo)等。第2頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、T形結(jié)功率分配器微帶電路結(jié)構(gòu)等效電路第3頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六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(shí)例：功率平均分配。設(shè)輸入50Ω，則輸出微帶線為100Ω。第4頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例：設(shè)計(jì)一個(gè)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5頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六由此有由輸入端看進(jìn)去匹配。第6頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六T形結(jié)的一些特點(diǎn)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(chǎng)圖第7頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第8頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六*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9頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一種常用偏置扼流電路結(jié)構(gòu)第10頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六短截線分別為角寬66.5°、22.5°、扇面和λ/4時(shí)微帶的S21和S11短截線為角寬22.5°扇面的輸入阻抗。第11頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六多節(jié)基片RT/D6010,相對(duì)介電常數(shù)10.8,厚度1.27mm第12頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、Wilkinson功率分配器Wilkinson的特點(diǎn)三端口同時(shí)匹配；分支隔離；三端口匹配時(shí)無耗；Wilkinson的電路形式（等分）第13頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六奇耦模式分析方法歸一化和完全對(duì)稱條件下的等效電路(a)偶模等效電路(b)奇模等效電路第14頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六(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15頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Wilkinson電路設(shè)計(jì)第16頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第17頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六不等分Wilkinson功率分配器*電路形式重要計(jì)算公式*《微波電路》p277,《微波固態(tài)電路設(shè)計(jì)》p164第18頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)例**微波固態(tài)電路設(shè)計(jì)》p165第19頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、正交（90°）混合網(wǎng)絡(luò)（混合接頭，Hybrid)結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)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20頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六描述與分析方法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21頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六奇偶模等效電路分解示意圖以輸入和隔離端作為一對(duì)端口區(qū)分奇偶模式。第22頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六根據(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23頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六并聯(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24頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六同理可求得奇模的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25頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例：第26頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電路仿真結(jié)果按幅度-1dB定義的相對(duì)帶寬為26%，按隔離度優(yōu)于-20dB定義的相對(duì)帶寬10%按相位變化90±5°定義的相對(duì)帶寬為32.5%。與此相對(duì)應(yīng)，微帶移相器在相同帶寬內(nèi)（1.65~2.3GHz）移相為75~105°.第27頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六四、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28頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六混合環(huán)的奇偶模式分析分析方法與90°混合接頭相同?？梢灾饌€(gè)端口求解得散射參數(shù)距陣。設(shè)計(jì)則僅需按結(jié)構(gòu)圖計(jì)算出微帶的寬度和長(zhǎng)度即可完成設(shè)計(jì)。（端口①激勵(lì)時(shí)奇偶模電路等效）第29頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例：混合環(huán)基片選定為FR4,厚度1mm，

工作中心頻率2GHz,設(shè)計(jì)完成混合環(huán)。端口特征阻抗50Ω.解：第30頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六仿真結(jié)果按幅度-1dB定義的相對(duì)帶寬為38%，按隔離度優(yōu)于-20dB定義的相對(duì)帶寬31.5%按相位變化180±10°定義的相對(duì)帶寬為37%。與此相對(duì)應(yīng)，微帶移相器在相同帶寬內(nèi)（1.65~2.39GHz）移相為148~214°.第31頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六非理想負(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32頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期六課堂作業(yè)設(shè)計(jì)Wilkinson功率分配器，工作中心頻率5GHz。p16課后作業(yè)1.設(shè)計(jì)2