射频技术-功率分配器与定向耦合器.ppt

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,*,*,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,50,，则输出 微带线为,100,。,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,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,/4,/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,/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,/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）/4,/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,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,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,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,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.,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,（,）,(),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）,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：,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.,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,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。,