射频ADS微波HFSS相关 微波实验六 微波功率分配器实验.docx

实验六 微波功率分配器实验
实验目的
1、了解功率分配器的原理、分类和主要技术参数。
2、掌握用网络分析仪测试功率分配器传输特性的方法。
实验原理
1. 功率分配器的原理
在实际应用中，有时需要将信号源的功率分别馈送给若干个分支电路（负 载），就是说，进行功率分配，实现这种功能的射频器件就称为功率分配器。由 于功率分配器一般为满足互易定理的无源网络，所以功率分配器与合成器是等价 的。
根据输出功率的比例，微波功率分配器有等分功率与不等分功率两类。当一 个微波功率平均分成 n 路时，称为 n 路等分功率分配器，反之，称为 n 路不等分 功率分配器。微波功率分配器在微波天线的馈线中和微波仪表中都得到了应用。 大功率微波功率分配器采用同轴线结构，中小功率微波功率分配器采用带状线或 微带线结构。
功率分配器的具体结构型式很多，最常用的是采用九/4阻抗变换段的功率 g
分配器，一般来说功率分配器都是相等的，图 6-1 所示的是两路微带功率分配器 的结构。两个分支臂长都为九/4，是完全对称的结构，对称性保证输入功率将 g
图 6-1 两路微带功率分配器的结构原理图
两分支臂之间接有隔离电阻R,是为了保证两个输出端口的隔离。当两个输 出端口均为良好匹配时，对称性保证各个传输支路是同电位的，故无电流通过隔 离电阻，隔离电阻上无功率损耗。但当其中一输出端失配，致使有反射波折回， 则此反射功率将分拆开：一部分经过隔离电阻到达另一输出端；另一部分沿自己 支路反射回输入端，然后又反射回来，沿另一支路到达另一输出端。如果隔离电 阻尺寸很小而可视为集总元件时，则它的电长度可近似地认为是零。由于各支路 的长度为九/4，电长度在中心频率时为兀/2，因而往返二次的电长度是兀。因 g
此到达另一输出端的两部分信号是反相的。可以证明，只要适当选择隔离电阻和 支线的特征阻抗值，就可以使这两部分信号幅度相等，因而彼此相消。这就是利 用隔离电阻R达到各分支端口之间的隔离的原理。
经过对电路的分析计算，可以得到隔离电阻R和支线特征阻抗Z分别应该
01
为
Z = y'2Z 和 R = 2Z
01 0 0
其中Z为输入端微带传输线的特征阻抗，一般都为50Q。
0
2. 功率分配器的技术参数
工作频带：工作频带就是功率分配器能够正常工作的频率范围。 插入损耗：在理想情况下，功率分配器不应该引入任何功率损耗。然而实际 中功率分配器都会有某种程度的功率损耗，插入损耗定量的描述了工作频带内功 率损耗的大小。如果是两路功率分配器，设输入功率为 P ，每一端口输出功率 in
P / 2
假设都相等为P，则插入损耗IL = 10log X。在实际测量中，常常用S参数
out P
out
来表征功率分配器的技术参数。插入损耗IL = -20log I S I。
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各端口幅度偏差：理想情况下，两端口输出幅度应该完全相同，但实际中两 端口输出幅度都会存在某种程度的差异，就用幅度偏差来定量描述。设端口一输
P
出功率幅度为P，端口二输出功率幅度为P，则幅度偏差AL = lOlog —。
1 2 P
2
各端口隔离度：理想情况下，两端口应该是完全隔离的，即一端口的功率不
会进入到二端口，实际情况下总会存在某种程度的功率泄漏。隔离度就是描述