3dB单节功率分配器的仿真设计Word格式文档下载.docx

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自选一种或者多种传输线实现，如微带线，同轴线，带状线等，要求输入输出端口阻抗为50Ω，要求有隔离电阻（通过添加额外的端口实现）

四、具体过程

1.计算基本参数

通过ADSTool中的Linecalc这个软件来进行初步的计算。

在HFSS中选定版型为RogersRT/duroid5880（tm），如具体参数下图

Ø

50Ω微带线计算

得到选取微带线宽度约为0.67mm。

70.7Ω微带线计算

得到选取微带线宽度约为0.34mm，由于微带线电长度与其宽度没有必然联系，所以两个分支微带线的长度根据具体情况进行更改。

2.绘制仿真模型

微带单阶功分器

参数解释：

◆空气腔参数：

a：

宽度；

b，b1，b2：

各部分长度。

◆微带参数：

w50：

阻抗为50Ω的微带线宽度；

w2：

两分支线宽度；

l1，l2，l3，l4：

各部分微带线长度；

rad1，rad2：

各部分分支线长度（即半环半径）

◆在本例中，需要调整的调整关键参数为w2，rad1，空气腔参数随关键参数相应调整即可。

◆根据计算，此处的吸收电阻值应该为100Ω，但是在实际情况中，选取97Ω。

微带多阶功分器

◆在本例中，需要调整的调整关键参数为w2，rad1，微调参数为w50，rad2，空气腔参数随关键参数相应调整即可。

◆根据计算，第一个吸收电阻选为100Ω，第二个选为：

210Ω。

3.仿真获取数据

◆对各个部分的微带线设置边界条件：

微带主体：

PefectE；

吸收电阻：

LumpedRLC。

◆设置激励源：

分别选择微带线各个端口，设置为WavePort。

◆分别对单阶以及多阶Wilkinson功分器进行离散方式扫频，频率范围取0.001-6GHz，等间隔获取40-60个点的数据进行逐一扫频，连接各独立点绘制曲线。

五、数据分析

1.微带单阶功分器

微带单阶功分器2.5-3.5GHzS11参数曲线

微带单阶功分器2.5-3.5GHzS21、S31参数曲线

微带单阶功分器2.5-3.5GHzS23参数曲线

微带单阶功分器2.5-3.5GHzS参数曲线

数据分析：

如上图所示，通过HFSS设计仿真的微带单阶功分器中心频点处在3.0Ghz，S11参数衰减高达近-13dB，S21，S31衰减接近于-3dB，匹配良好，S23达到接近-11.5dB，隔离度较好，所有指标均达到。

⏹参数检验

微带分支线长度对频率的影响

将微带分支线长度度缩小1mm，观察S参数曲线

更改分支线长度后的功分器模型

更改分支线长度后的功分器S参数曲线

由上图可得，当微带分支线的长度变化时，其中心频点也会随之变化。

经过理论以及实验验证，微带功分器分支线越长，中心频点越低；

反之，微带功分器分支线越短，中心频点越高。

微带分之前宽度对频率的影响

将微带分支线宽度缩小0.1mm，观察S参数曲线

更改分支线长度后的功分器S参数

由上图可得，当微带分支线的宽度变化时，其中心频点也会随之微小变化。

但是经过理论以及实验验证，微带功分器分支宽度与中心频点没有直接关系，其宽度的改变只是改变微带线的特征阻抗，进而间接地影响中心频点以及各S参量的变化。

隔离电阻对微带的影响

去除微带分支线隔离电阻，观察S参数的变化

去掉分支线隔离电阻后的功分器模型

去掉分支线隔离电阻后的功分器S参数

由上图可得，当微带分支线的隔离电阻去除时，各项参数中S23参数变化显著，这说明隔离电阻对整个功分器两输出端口的隔离度具有一定的作用。

2.微带多阶功分器

宽频域范围0-6GHz

0-6GhzS11参数扫频曲线

0-6GhzS21S31参数扫频曲线

0-6GhzS23参数扫频曲线

0-6GhzS11S21S23S31参数扫频曲线

窄频域范围测试2.5-3.5GHz

2.5-3.5GhzS11参数扫频曲线

2.5-3.5GhzS21S31参数扫频曲线

2.5-3.5GhzS23参数扫频曲线

2.5-3.5GhzS参数扫频曲线

如上图所示，通过HFSS设计仿真的微带单阶功分器中心频点处在3.0Ghz，S11参数衰减高达近-30dB，S21，S31衰减接近于-3.04dB，匹配良好，S23高达-18.5dB，隔离度良好，所有指标均达到。

六、学习体会

1.模仿阶段

在最初的模仿阶段，通过对参考资料上面的示例进行模仿从而获取对Wilkinson功分器感性的认识。

通过按部就班完成示例，我们慢慢学会逐步使用HFSS仿真软件，虽然参考资料之中的参数设计有所谬误，但是通过不断地尝试与修正，最终完成实现了Wilkinson功分器的初步设计。

2.修正阶段

通过前期的设计，我们认识到通过修正微带线的长度可以实现选择频率的特性，通过修正微带线的宽度则可以改变其端口的阻抗。

为了将原来的示例设计中的12.5GHz的中心频点修改至3GHz，我们一方面修改为微带的宽度，以适应新的频率点，另一方面最重要的是加长两条分支微带的长度，从而降低频点。

在这一阶段中我们的尝试是最多的，不仅尝试修改微带的长、宽，更是试图通过修改底板的厚度、格力电阻的阻值来影响参数。

但是理论与实践均证明：

还是通过修改微带的长、宽这两个参数来实现微调是最好的。

3.自行设计

最后的这个自行设计阶段则完全是通过总结之前的模仿、修正两个阶段的经验来进行的。

虽然威尔金森功分器只是非常基本的一种微波器件，但是当需要自行设计的时候还是在借鉴前人的基础之上完成的。

通过此次的课程设计，我感受到了理论与实际之间的差距。

虽然只是在仿真阶段，但是在此就充分显示出自身的设计经验不足等缺点。

相信通过不断的自身的学习与改进，最终能够将本次的课题做到尽善尽美。