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一种宽带功分器的设计摘要本文介绍了功分器的原理用软件MWOffice对4～5GHz的两路功分器进行设计和仿真并对实际产品进行测试符合设计指标。【关键词】功分器宽频带MWOffice微带线1引言在微波电路中功率分配器是将输入信号功率分成相等或不等的几路功率输出的一种多端口无源网络进行功率分配或功率合成如图1所示微带线的功率分配器实现简单在实际工程应用中会得到广泛的应用。本文设计了一种4～5GHz的两路功分器并用微波仿真软件MWOffice进行设计仿真。2原理和仿真图2是微带三端口功分器原理图。信号由①端口（所接传输线的特性阻抗为Z0）输入分别经过特性阻抗为Z02、Z03的两段微带线从②和③端口输出负载电阻分别为R2及R3。两段端传输线在中心频率时电长度均为θ=π/2它们之间没有耦合。功分器应满足下列条件：（1）②端口和③端口的输出功率比可为任意指定值；（2）①端口无反射；（3）②端口和③端口的输出电压等幅同相。由这些条件可确定Z02、Z03及R2、R3。由于②端口、③端口的输出功率与输出电压的关系分别为P2=U22/2R2P3=U32/2R3如由条件（1）要求输出功率比为P2/P3=1/k2则U22/2R2k2=U32/2R3按条件（3）由上式可得R2=k2R3。若取R2=kZ0则R3=Z0/k。由条件（2）即①端口无反射所以要求由Zin2与Zin3并联而成的总输入阻抗等于Z0。由于在中心频率θ=π/2Zin2=Z022/R2Zin3=Z032/R3为纯电阻则Y0=1/Z0=R2/Z022+R3/Z032如以输入电阻表示功率比则P2/P3=Zin3/Zin2=R2/Z022.Z032/R3=1/k2由以上二式可解得Z02=Z0（k（1+k2））?Z03=Z0（（1+k2）/k3）?由于U2与U3等幅同相在②端口和③端口间跨接一只电阻r并不影响功分器的性能。当②、③端口外接负载不等于R2和R3时负载会产生功率反射这时电阻r可以起到隔离②、③端口的作用。当两路功分器工作在中心频率时它的特性是理想的一旦频率偏移不论是隔离度还是输入驻波比都将变差故功分器的工作带宽比较窄。为了增宽频带可采用多节功分器相级联。以上是理论分析下面介绍用MWOffice的仿真过程和结果。我们要仿真的功分器频率为4～5GHz等功率分配传输损耗20dB驻波输入输出端口传输线的特性阻抗Z0=50Ω第一节传输线的特性阻抗Z1=59.99Ω并联的隔离电阻R1=265.815Ω第二节传输线的特性阻抗Z2=83.35Ω并联的隔离电阻R2=93.215Ω选择R1=270ΩR2=100Ω在仿真软件MWOffice中先输入阻抗算出相应微带线的宽度。选择好板材的介电常数开始放置微带线的模型搭建功分器的电路模型。通过对各节传输线的长度进行细微调整仿真优化得到最终的结果。其电路结构图见图3。仿真结果见图4。板材选择聚四氟乙烯介电常数Er=2.56厚度1mm。layout图见图5。用MWOffice对其进行EM仿真结果见图6。由仿真结果图可以看到此功分器传输损耗23dB各个端口的反射系数3结构实现和工程应用仿真设计完毕转化成PCB图加工印制板固定在屏蔽盒中完成焊接电装。用矢量网络分析仪进行测试测试时三个端口之一接50Ω负载。实际测试结果见表1。比较仿真结果和实际测试结果发现有一定的偏差因为板材和实际加工工艺以及电阻的引入等因素影响。但总体满足指标。本功分器已经应用在实际工程中指标稳定。4结束语本文对功分器的原理和公式进行了介绍并结合实际工程要求进行设计用MWOffice进行原理图仿真layout设计和EM仿真。实际测试指标满足设计要求。参考文献[1]饶睿楠高永强.宽带功分器的设计与仿真[J].火控雷达技术2008（9）：70-73.[2]顾其诤邓家桢.微波集成电路设计[M].北京：人民邮电出版社1978.[3]赵春晖杨莘元.现代微波技术基础[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社1999.作者简介王建朝（1978-）男现为中国电子科技集团公司第54研究所工程师。研究方向为微波通信。作者单位中国电子科技集团公司第五十四研究所河北省石家庄市050081