重庆大学实验04：功分器（Power Divider）

实验四：功分器（Power Divider） * 1、 实验目的： 1、 了解功分器的原理及基本设计方法。 2、 用实验模组实际测量以了解功分器的特性。 3、 学会使用MICROWAVE软件对功分器设计及仿真，并 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 结果。 2． 预习 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ： 1、熟悉功率分接的理论知识。 2、熟悉功分器的理论知识。 3． 实验设备： 项次 设备名称 数量 备注 1 MOTECH RF2000 测量仪 1套 亦可用网络分析仪 2 功分器模组1A、2A 2组 RF2KM4-1A RF2KM4-2A 3 50Ω终端负载 1个 LOAD 4 THRU端子 1个 THRU（RF2KM） 5 50Ω BNC 连接线 2条 CA-1、CA-2 6 1MΩ BNC 连接线 2条 CA-3、CA-4 7 MICROWAVE软件 1套 微波软件 4． 理论分析： （一）功分器的原理: 功分器是三端口网络结构（3-port network），如图4-1所示。信号输入端（Port-1）的功率为P1，而其他两个输出端（Port-2及Port-3）的功率分别为P2及P3。由能量守恒定律可知P1=P2 + P3。 若P2=P3并以毫瓦分贝（dBm）来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示三端功率间的关系，则可写成： P2(dBm) = P3(dBm) = Pin(dBm) – 3dB 图4-1 功率衰减器方框图 当然P2并不一定要等于P3，只是相等的情况在实际 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 中最常用。因此，功分器在大致上可分为等分型（P2=P3）及比例型（P2=k·P3）两种类型。其设计方法 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 如下： （1） 等分型： 根据电路使用元件的不同，可分为电阻式、L-C式及传输线式。 A. 电阻式： 此类电路仅利用电阻设计。按结构可分成Δ形,Y形，如图4-2(a)(b)所示。 图4-1(a)Δ形电阻式等功分器 图（b）Y形电阻式等功分器 其中Zo就是电路特性阻抗（Characteristic Impedance），在高频电路中，在不同的使用频段，电路中的特性阻抗不相同。在本实验中，皆以50Ω为例。此型电路的优点是频宽大、布线面积小、及设计简单，而缺点是功率衰减较大（6dB）。 理论推导如下: V0 = · ·V1 = ·V1 V2 = V3 = ·V0 ∴V2 = ·V1→20·log[ ]= -6dB B. L-C式 此类电路可利用电感及电容进行设计。按结构可分成高通型和低通型，如图4-3(a)(b)所示。其设计公式分别为： a.低通型（Low-pass）： 其中 fo——操作频率（operating frequency） Zo——电路特性阻抗（characteristic impedance） Ls——串联电感（series-inductor） Cp——并联电容（shunt-capacitor） b.高通型（High-pass）： 其中 fo——操作频率（operating frequency） Zo——电路特性阻抗（characteristic impedance） Lp——并联电感（shunt-inductor） Cs——串联电容（series-capacitor） 图4-2(a) 低通L-C式等功分器; (b) 高通L-C式等功分器 C．传输线式（Transmission-line Type） 此种电路按结构可分为威尔金森型和支线型，如图4-3(a)(b)所示。其设计公式分别为： a. 威尔金森型（Wilkinson Pattern） 图4-3（a）威尔金生型等功分器 b支线型（Branch-line pattern） 设计公式: 图4-3(b)支线型等功分器 （2）比例型 此种电路按结构可分为支线型及威尔金森耦合线型，如图4-4(a)(b)所示。其设计公式如下： 设计公式: 图4-4(a)分支线型比例功分器 （注: ZP及Zr也可以是电容或电感。请参考 L-C型等功分器。） 图4-4(b)威尔金森耦合线比例功分器 设计公式: 五、硬件测量（RF2KM4-1A,RF2KM4-2A）： 1. 测量MOD-4A（RF2KM4-1A）的S11及S21,以了解简易的功分电路的特性； 测量MOD-4B(RF2KM4-2A)的S11及S21测量以了解标准的功分电路的特性。 2. 准备电脑，测量软件，RF2000,及若干小器件。 3. 测量步骤: ⑴ MOD-4A的P1端子的S11测量：设定频段：BAND-3；将LOAD-1及LOAD-2分别接在模组P2及P3端子；对模组P1端子做S11测量，并将测量结果记录于表（4-1）中。 ⑵MOD-4A的P1及P2端子的S21测量：设定频段：BAND-3；将LAOD-1接在P3端子上；对模组P1及P2端子做S21测量，并将测量结果记录于表（4-2）中。 ⑶ MOD-4A的P1及P3端子的S21测量：设定频段：BAND-3；将LOAD-1接在模组P2端子上；对模组P1及P3端子做S21测量，并将测量结果记录于表（4-3）中。 ⑷ MOD-4B的P1端子的S11测量：设定频段：BAND-4；将LOAD-1及LOAD-2分别接在模组P2及P3端子上。对模组P1端子做S11测量，并将测量结果记录于表（5-1）中。 ⑸ MOD-4B的P1及P2端子的S21测量：设定频段：BAND-4；将LOAD-1接在P3端子上；对模组P1及P2端子做S21测量，并将测量结果记录于表（5-2）中。 ⑹MOD-4B的P1及P3端子的S21测量：设定频段：BAND-4；将LOAD-1接在模组P2端子上；对模组P1及P3端子做S21测量，并将测量结果记录于表（5-3）中。 4. 实验记录表4-1、4-2、4-3均为以下表： 5、 已经测量的结果建议如下为合格： RF2KM4-1A MOD-4A(50-300MHZ) S11≤-14dB S21=-6±1dB S31=-6±1dB MOD-4A(300-500MHZ)S11≤-14dB S21≥-7dB S31≥-7dB RF2KM4-2A MOD-4B(750±50MHZ) S11≤-10dB S21≥-4dB S31≥-4dB 6、待测模组方框图: 电阻式功分器 威尔金森型功分器 六、软件仿真： 1、在这里以支路型等功分器为例。 2、先决定操作频率（f0）,特性阻抗（Z0）及功率比例（k）:f0=750MHz,Z0=50Ω,k=0.1。 3． 如下图图4-5所列公式： 设计公式： 计算可得： Zr=47.4Ω → Lr=10.065nH 选定 Lr=10nH Zp=150Ω → Cp=1.415Pf 选定 Cp=1.4pF 4． 然后利用MICROWAVE软件模拟理想设计电路，然后进行仿真，结果应接近实际测量所得到的仿真图形和指标。 5、利用MICROWAVE软件计算出微带线（microstrip line type）电路的实际尺寸。 6、电路图和相应的仿真图可参照图4-5。 支路型等功分器电路图 支路型等功分器的仿真图 七、实例分析： 请设计支路型等功分器，其特性阻抗Z0=50Ω,f0=750MHz,k=0.1 解：P3=k·P1 P2=(1-k)·P1 计算可得： Zr=47.4Ω → Lr=10.065Nh 选定 Lr=10Nh Zp=150Ω → Cp=1.415Pf 选定 Cp=1.4pF 相应的电路图和仿真图见软件仿真。 八、Mathcad分析: 参见文件夹‘中文mcd’里的‘功分器.mcd’文件。该文件内容主要是针对威尔金森式耦合线型的功分器而言的。 (b) Port-2 P2 Port-3 P3 Port-1 P1 Power Divider (a) Zo/3 Zo/3 Zo/3 Port -3 Port -1 P3 P2 P1 Port -2 P3 P2 P1 Port -2 Zo Zo Zo Port -1 Port -3 图4-5 支路型等功分器 V12 V2 V32 Zo/3 Zo/3 Zo/3 Zo Zo Vo2 2 3 1 3 4 2 3 4 V2 1 V1 2 Port-1 P1 Port-2 P2 P3 Port-3 Cs Cs Lp Lp Zo (b)high-pass Port-1 P1 P3 Port-3 Port-2 P2 Ls Ls Cp Cp Zo (a)low-pass P2 = P3 = P1 - 3dB Zo： 特 性 阻 抗 λ ：输入信号波长 λ/ 4 (2(Zo (2(Zo 2(Zo P3 Port-3 Port-2 P2 Port-1 P1 Zs Zs Zp Zp Zo Zo Zo Zo Zo Port-1 P1 P3 Port-3 Port-1 P2 λ/ 4 λ/ 4 Zs Zs Zp Zp Zo Zo Zo Zo Zo Port-1 Pin P3 Port-3 Port-2 P2 λ/ 4 λ/ 4 Zo Zo Zo Z1 Z3 Z5 Z4 Z2 R λ/ 4 λ/ 4 λ/ 4 Pin P2 P3 Zo Cp Cp Lr Lr Port-2 P2 P3 Port-3 Port-1 P1 _1000422853.unknown _1010562319.unknown _1098535762.unknown _1098535959.unknown _1096894033.unknown _1000451875.unknown _1000422800.unknown