Wilkinson功率分配器的仿真.doc

实验一 Wilkinson 功率分配器的仿真
2013级电信2班 王庭哲
实验目的
1. 掌握功分器的原理及基本设计方法 
 
2. 学会使用仿真软件HFSS对功分器进行仿真 
 
 掌握功分器的实际制作和测试方法，提高动手能力力 
实验原理
在微波电路中，为了将功率按一定比例分成两路或多路，通常使用功率分配器。图1即为一个典型的带有负载是一分二微带型功率分配器电路图。
图1 微带功分器电路图
当信号从端口1输入时，功率从端口2和端口3输出，只要设计恰当，输出可按一定比例分配，并保持电压同相，电阻R上无电流，不吸收功率。若端口2或端口3稍有失配，则有功率反射回来，为电阻所吸收。从而保证两输出端有良好的隔离，并改善输出端的匹配。设端口3和端口2的输出功率比为k2，即
同时由于端口1到端口2与端口1到端口3的线长度相等，故端口2的电压V2与端口3的电压V3相等，即V2=V3。又因为端口2和端口3的输出功率与电压的关系为
将式(2)代入式(1)中，得
式中：Z2和Z3为端口2和端口3的输出阻抗，若选择
可满足式(3)，为了保证端口1匹配，应有
同时，考虑到
则
所以
为了端口2与端口3隔离，即端口2或端口3的反射波不会进入端口3或端口2，可选
在实际情况下，输出端口的阻抗也是Z0，因此，采用四分之一波长阻抗变换器，在端口2和端口3各加一段传输线，特性阻抗分别为
如果是等功率分配器，则P2=P3，k=1，于是有
实验步骤
（一）HFSS建模过程
新建工程power divider并设立参数
绘出底板
参数如图
绘出地板
在底板上添加微带线
添加隔离电阻
隔离电阻参数
添加端口
添加空气盒子
盒子参数
边界条件设置及仿真设置
隔离电阻
微带线
地板
空气盒子
端口（从上至下分别为1,2,3）