宽带功分器设计研究文献综述

 2022-11-22 16:04:56

1 功分器的基本原理

功率分配器(power divider),简称功分器,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。功率分配器也叫过流分配器,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。

功分器是重要的微波器件,广泛应用于无线通信系统的各个部分,如射频前端、天线阵列馈电网络、功率放大器、混频器和反射计等,其主要的功能是将一路输入信号功率按照特定比例分为两路或多路同向、反向或正交信号输出。反向使用时,可将多路输入信号功率叠加为一路信号输出进行功率合成。

2 功分器发展历史

上世纪六十年代,Wilkison提出了一种输出端口间具备隔离性能的功分器结构并对其进行了理论分析,为功分器理论的快速发展奠定了基础。该网络主要包含两部分:一部分为功分网络,由T型结和传输线组成。输入信号经过T型结后分为两路,传输线实现阻抗匹配;另一部分为隔离网络,由输出端口间并联的电阻构成。通过引入有耗元件,使各端口都能匹配良好,同时吸收反射波,增强输出端口间的隔离度。然而,受限于单节传输线,无法做到宽频带。

为了拓宽功分器的工作带宽,各国学者做了大量改进工作,主要围绕以下两方面进行。一是改进功分网络中阻抗变换结构。阻抗变换是功分器输入端影响工作带宽的关键,通过引入新的阻抗变换结构代替四分之一波长线,解决匹配带宽的限制因素,能较好的拓宽功分器工作带宽;二是改进隔离网络。通过改进传统Wilkinson功分器的由单个隔离电阻组成的隔离网络来改善功分器的隔离带宽,以此达到宽带化的目的。

为了改善功分网络的阻抗匹配特性,多节阶梯阻抗变换器和锥形渐变线被引入了功分网络代替单节四分之一波长线,实现宽带匹配。

1968年,Cohn提出了一种新的宽带化功分器设计方法。利用多级传输线阻抗变换器代替传统的单节传输线。通过在工作频率范围内引入更多的极点,扩宽了输入输出端口处的匹配带宽。与此同时,在每级传输线后均连接一个隔离电阻,构成了多电阻的隔离网络,扩展了功分器的隔离度带宽。被广泛应用于宽带功分器的设计。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

发小红书推广免费获取该资料资格。点击链接进入获取推广文案即可: Ai一键组稿 | 降AI率 | 降重复率 | 论文一键排版