实验四、微带功分器设计与仿真一、实验目的1、理解微带功分器的工作原理及其特点；2、掌握微波网络的S参数；3、掌握微带功分器的设计和仿真。二、实验原理功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。在电路中常用到微带功分器，结构示意图如图所示。功分器各端口特性要求如下：⑴端口1无反射，即完全匹配。⑵端口2和端口3输出电压相等且同相。⑶端口2、端口3输出功率比值为任意指定值1/k2T1T2T3Z0Z02Z03U2U3R2R3Zin2Zin3T1T2T3λ/4，相关计算公式如下：R为2、3端口的隔离电阻相关功能指标：⑴输入端口的回波损耗，R值越大回波损耗越大，说明端口反射越小。⑵插入损耗L，L值越大插入损耗越大，信号能量损失越多。⑶输出端口间的隔离度D，D值越大隔离效果越好，两端口互相干扰越小。⑷功分比k，一般都是k=1,即等分功分器或称3dB功率分配器。三、实验内容设计等分威尔金森功分器，要求：频带范围：0.9~1.1GHz频带内输入端口回波损耗：R11>20dB频带内的插入损耗：L12<3.1dB,L13<3.1dB两个输出口间的隔离度：D23>25dB四、实验仿真步骤1、新建工程“Equal_divider”，单位选择mm,将电路图命名为同样的名字。2、在原理图窗口中选择元件列表”TLines-Microstrip”库，从中可以选择实验需要的各种类型的微带传输线。一般微带线弧形微带线微带T型结微带基片薄膜电阻3、设计输入电路，λ/4双枝节和输出的两个对称支路，如图电路连接。同样可以设计λ/4长的两个变换电路，加入薄膜电阻增加两路支线的隔离度。设计输出端口电路，两输出端口的电路为对称结构，如图。将整个电路连接起来，得到微带威尔金森功分器原理图整体构建。4、基板参数设置：将“MUSB”拖入面板中，双击“MUSB”控件设置所使用的微带线相关参数（这里没有给定W的大小，需下一步计算）。5、执行【Tool】→【LineCalc】→【StartLineCalc】，当k=1情况下所需的输入与输出部分的微带线设为Z0=50Ω可以计算对应的W=1.521330mm(其中要设中心频率为f=1GHz)，如图。同样将λ/4的两个支路当k=1时有Z0=70.70Ω(这时须将“E_Eff=90deg,表示λ/4长度的传输线，可以计算W=0.788886mm。6、计算出功率分配器各段的理论尺寸后，为便于参数化需要，可以在原理图中插入”VAR”控件，双击”VAR”控件，分别将w1、w2、lh设置为变量，根据上面计算的结果，分别设置为w1=1.52、w2=0.79、lh=16。7、完成“VAR”设置后，依次双击原理图中的各段微带线，并将设置微带线宽度W和长度L，必须都有单位mm。8、功分器原理图仿真：添加相应的S-Param参数面板中的3个端口和s参数仿真器，设置相应频率扫描范围，并连接如图。9、单击仿真，分别将S11、S21、S22、S23添加到数据显示窗口，得到如图结果。
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