微带不等分功分器设计与仿真

一、摘要

功分器全称功率分配器，英文名Power divider，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损耗和反射损耗）、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。

二、设计目的和意义

三、设计原理

功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损耗和反射损耗）、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。

功分器也叫过流分配器，分有源，无源两种，可平均分配一路信号变为几路输出，一般每分一路都有几dB的衰减，信号频率不同，分配器不同衰减也不同，为了补偿衰减，在其中加了放大器后做出了无源功分器。

功分器的功能是将一路输入的卫星中频信号均等的分成几路输出，通常有二功分、四功分、六功分等等。功分器的工作频率是950MHz－2150MHz，卫视烧友想必对功分器是再熟悉不过了。以上三个器件的用途和性能是完全不同的，但在日常使用中往往容易把名称混淆了，使得人们在使用中容易产生困惑.*接收系统中的多台卫星接收机，共用一面天线，几面天线共用一台卫星接收机，以及两台以上卫星接收机和两面以上天线共用，它们之间的连接除了依靠电缆之外，主要是靠切换器的组合编程来实现的。

功分器是接多个卫星接收机用的.如果一套天线要接多个卫星接收机就要用功分器.根据所接接收机的多少选用功分器.如果接两接收机就用二功分器.接四接收机就用四功分器。

功率分配器可以采用定向耦合器和分路器两种方法实现。但定向耦合器的结构较复杂，其功率分配的比值又往往与频率有关，无法满足宽带功率分配的要求。因此，在宽带电路中，往往采用结构比较简单，实现较容易，且带宽又较宽的分路器来实现功率分配的功能。本次设计就是采用分路器的方法，一路输入分为两路输出。和其他微带电路元件一样，分路器也有一定的频率响应特性。当频带边缘频率之比f2/f1=1.44时，输入驻波比∀<1.22，能基本满足输出两口隔离度>20dB的指标要求。但当=2时，其各部分的指标开始下降，隔离度只有14.7dB，输入驻波比也达到1.42.。为了进一步加宽工作带宽，可以用多节的宽频带分功率分配器，即和其他一些宽频带器件一样，可以增加节数，即增加#g/4线段和相应的隔离电阻R的数目。分析结果表明，即使节数增加不多，各指标会有较大的改善，工作频带也有较大的展宽。例如，当n=2，即二节的二等分分功率器，当f2/f1=2时，驻波比∀<1.11，隔离度>27dB。当n=4，f2/f1=4时，驻波比∀<1.10，隔离度>26dB。f2/f1=10时，驻波比∀<1.21，隔离度>19dB。N节宽频带二等分功分器的一般形式，如图2所示。因为是二等分，所以上、下两部分的电路参量相等，因此用奇、偶模分析法很方便。

功分器的技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比等。

1、频率范围。这是各种射频/微波电路的工作前提，功分器的设计结构与工作频率密切相关。必须首先明确分配器的工作频率，才能进行下面的设计

2、承受功率。在大功分器/合成器中，电路元件所能承受的最大功率是核心指标，它决定了采用什么形式的传输线才能实现设计任务。一般地，传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线，要根据设计任务来选择用何种线。

3、分配损耗。主路到支路的分配损耗实质上与功分器的功率分配比有关。如两等分功分器的分配损耗是3dB，四等分功分器的分配损耗是6dB。理想分配损耗（dB）=10Log（1/N）N为功分器路数

4、插入损耗。输入输出间的插入损耗是由于传输线（如微带线）的介质或导体不理想等因素，考虑输入端的驻波比所带来的损耗。

5、隔离度。支路端口间的隔离度是功分器的另一个重要指标。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，这就要求支路之间有足够的隔离度。

6、驻波比。每个端口的电压驻波比越小越好。

四、详细设计步骤

设计原理：

传输线结构的功率分配器[如图1(a)所示，输入端口特