等分威尔金森功分器的设计

摘要Ⅰ摘要本文对一个等分威尔金森功分器进行了仿真，分析了功分器的基本原理，介绍了ADS软件基本使用方法，并选择了频率范围：0.9～1.1GHz，频带内输入端口的回波损耗：C1120dB，频带内的插入损耗：C213.1dB,C313.1dB，两个输出端口间的隔离度：C2325dB为设计指标的等分威尔金森功分器。先进行威尔金森功分器原理图的设计，再用ADS软件进行原理图仿真，得出的结论采用理论计算的结果作为功分器参数时，功分器并没有达到所需设计的指标，所以要对功分器的各个参数进行优化。优化后所得到的最佳数据保存以后再进行功分器版图的仿真，各项指标基本达到设计所需的要求。关键词：仿真，威尔金森功分器，ADS，优化ABSTRACTⅡABSTRACTInthispaperapowerdividersquintilesWilkinsonissimulated,andanalyzesthebasicprincipleofpowerdividers,introducesthebasicuseADSsoftwaremethod,andchoosethefrequencyrange:0.9～GHz,frequencyband1.1inputportsC1120dBreturnloss:,frequencybandinsertionloss:C213.1dB,C313.1dB,betweenthetwooutputportC2325dBisolationratio:forthedesignindexequalpowerdividersWilkinson.FirstconductsthepowerdividersWilkinsonschematicdesign,reoccupyADSsoftwaresimulationprinciplediagram,theconclusionofthetheoreticalcalculationresultasparameterswhenpowerdividerspowerdividersdidnotreachtherequireddesigntoindex,sothepowerdividersvariousparameterswereoptimized.Afteroptimizationofthebestdatapreservesreceivedafterpowerdividersagain,andalltheindexesofsimulationterritorytomeetthedesignrequirementsofbasicrequired.Keywords：SimulationWilkinsonPowerdividersADSoptimization目录Ⅲ目录第1章引言.........................................................11.1功分器的发展概述................................................11.2本次设计的主要工作..............................................3第2章功分器的技术基础.............................................42.1基本工作原理....................................................42.2功分器的技术指标................................................6第3章ADS介绍.....................................................83.1ADS发展概述....................................................83.2ADS的仿真设计方法..............................................93.3ADS的辅助设计功能.............................................103.4ADS与其他EDA软件和测试设备间的连接...........................153.5ADS应用结论...................................................15第4章功分器的原理图设计、仿真与优化..............................164.1等分威尔金森功分器的设计指标...................................164.2建立工程与设计原理图...........................................164.3基本参数设置...................................................164.4功分器原理图仿真...............................................194.5功分器的电路参数的优化.........................................26第5章功分器版图的生成与仿真......................................285.1功分器版图的生成...............................................285.2功分器版图的仿真...............................................34第6章结论........................................................37参考文献...........................................................38致谢...............................................................35外文资料原文.......................................................36译文...............................................................44主要符号表Ⅳ主要符号表1P...................................................1端口的输入功率2P...................................................2端口的输出功率3P...................................................3端口的输出功率0Z..................................................输入端口特性阻抗02Z..........................................4分支微带线的特性阻抗03Z..........................................4分支微带线的特性阻抗2R.................................................2端口接的负载电阻3R.................................................3端口接的负载电阻2U.....................................................2端口输入电压3U.....................................................3端口输入电压2inZ....................................................2端口输入阻抗3inZ....................................................3端口输入阻抗rP..........................................................反射功率iP..........................................................入射功率11S.....................................端口2匹配时，端口1的反射系数21S.........................端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数31S.........................端口3匹配时，端口1到端口3的正向传输系数11C..........................................................回波损耗21C..........................................................插入损耗31C..........................................................插入损耗23C...........................................................隔离度第1章引言1第1章引言1.1功分器的发展概述功率分配器是将输入信号功率分成相等或不相等的几路输出的一种多端口的微波网络，广泛应用于雷达、多路中继通信机等大功率器件等微波射频电路中。功率分配器又可以逆向使用作为功率合成器，因此有时又称为功率分配/合成器。对于高效率应用场合，对功率分配器的主要要求是：插损较小，各路幅度和相位一致性要好，以保证较高的分配与合成效率；两支路之间的隔离度要好，平滑度高，当其中的一路出现故障时不至于影响另一路的正常工作或影响很小，以提高设备的安全系数和可靠性；宽频带，即在超宽的频带内达到所要求的性能；电路形式简单，容易调整，且体积小，以便于设备的小型化和实现批量生产；有足够的功率容量，以满足大功率分配合成的需要。当功率分配/合成器的工作频率较低时，其理论分析与实际研制都能达到较高的效果，但随着频率升高，特别是在10GHz以上，则会带来许多的问题：要求加工精度更高，微带线的损耗增加，微带不连续模型不够精确，隔离电阻尺寸可以与波长相比拟，不再是一个纯电阻，且波长变短使分配/合成器的体积减小带来微带间的耦合等等。随着我国军事装备发展的突飞猛进，对频率高端，尤其是2GHz～10GHz宽频带内高可靠微波功分器的应用也越来越广，需求量迅猛增加。特别是在微波测量和电子对抗系统中，为提高装备的实用性和多信号捕捉能力，往往选用宽带体制来作为系统方案，此时对功分器提出了全频带带宽覆盖的要求。功分器是微波接收、发射及频率合成系统中不可缺少的部件，无论是微波通信、雷达、遥控遥感、电子侦测、电子对抗还是微波测量系统中，都有将信号等功率分配的要求，讲信号等功率分配为多路，再分别进行处理，是非常普遍的应用。在发射系统中，将功分器反转使用，就是功率合成器，在中、大功率发射源中，对整个系统性能有着重要的影响。尤其是在多通道侧向系统中，更是决定着系统性能的关键部件，对幅度的一致性、相位的一致性指标有着严格的要求，这样才能保证系统的测量精度。微波功分器除了幅度、相位一致性要求外，对功分器的插入损耗还有着较高电子科技大学成都学院本科毕业设计论文2的要求，以避免过大的损耗降低信号强度。同时，为保证各路之间的不受串扰的影响，隔离度指标也相当的重要，在微波测量系统中尤其如此。此外，在微波发射源中作为微波功率合成器使用时，对微波功分器的承受功率还有更高的要求。近年来随着我