射频技术功率分配器与定向耦合器课件

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title stylea,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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。,功率分配器和定向耦合器功率分配在电路中的应用：,1,一、,T,形结功率分配器,微带电路结构,等效电路,一、T形结功率分配器微带电路结构等效电路,2,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,50,，则输出 微带线为,100,。,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,3,例：,设计一个无耗,T,形结功率分配器。源阻抗,50,，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,V,0,，则输入功率为,按要求输出功率分别应为,例：设计一个无耗T形结功率分配器。源阻抗50，输出功率分配,4,由此有,由输入端看进去匹配。,由此有由输入端看进去匹配。,5,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,T形结的一些特点I）宽带II）功率分配中的幅度相位II,6,射频技术功率分配器与定向耦合器课件,7,*,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,/4,/4,*偏置电路中的分支结构偏置电路中的交直流分路INOUTIN,8,一种常用偏置扼流电路结构,一种常用偏置扼流电路结构,9,短截线分别为角宽,66.5,、,22.5,、扇面和,/4,时微带的,S21,和,S11,短截线为角宽,22.5,扇面的输入阻抗。,短截线分别为角宽66.5、22.5、扇面和/4时微带的,10,多节,基片,RT/D 6010,相对介电常数,10.8,厚度,1.27mm,多节基片RT/D 6010,相对介电常数10.8,厚度1,11,二、,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）,二、Wilkinson功率分配器Wilkinson的特点三端,12,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,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,13,(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,/4,阻抗变换后的两阻抗并联,完全匹配。,(a)偶模等效电路从右往左看,14,Wilkinson,电路设计,Wilkinson电路设计,15,射频技术功率分配器与定向耦合器课件,16,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,不等分Wilkinson功率分配器*电路形式重要计算公式*,17,实例,*,*,微波固态电路设计,p165,实例*微波固态电路设计p165,18,三、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）,/4,/4,幅度,(-3dB),相位,(90),隔离,(,隔离度）,损耗,(,插入损耗,),三、正交（90）混合网络（混合接头，Hybrid)结构与,19,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。,描述与分析方法I)散射参数II)奇偶模分析 线性互易网,20,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。,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,21,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,和传输参数,T,。利用,ABCD,矩阵。以下面偶模等效电路为例,/8,/8,/4,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,22,并联终端开路,/8,线,串联,/4,线,并联终端开路,/8,线,由散射参数和,ABCD,参数的关系即可求得,并联终端开路/8线串联/4线并联终端开路/8线由散射参,23,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。,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,24,例：,例：,25,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,905,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（,1.652.3GHz,）移相为,75105.,电路仿真结果按幅度-1dB定义的相对带宽为26%，按隔离度优,26,四、,180,混合网络（混合环，鼠笼式混合接头,),电路结构,/4,/4,/4,3,/4,散射参数,（,）,(),四、180 混合网络（混合环，鼠笼式混合接头)电路结构,27,混合环的奇偶模式分析,分析方法与,90,混合接头相同。可以逐个端口求解得散射参数距阵。设计则仅需按结构图计算出微带的宽度和长度即可完成设计。,（端口激励时奇偶模电路等效）,混合环的奇偶模式分析分析方法与90混合接头相同。可以逐个端,28,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,50,.,解：,例：混合环基片选定为FR4,厚度1mm，工作中心频率2,29,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,18010,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（,1.652.39GHz,）移相为,148214.,仿真结果按幅度-1dB定义的相对带宽为38%，按隔离度优于-,30,非理想负载条件下的功率分配响应,非理想负载：,50,负载并联,0.53pF,电容。,180,混合环,T,形结,+180,微带移相,非理想负载条件下的功率分配响应非理想负载：50负载并联0.,31,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,50,。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。,课堂作业课后作业1.设计2路均匀分配微带功率分配器。输入输出,32,