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微带Wilkinson功分器的仿真设计实验

发布时间:2014-07-01

  在射频微波电路中,为了将功率按一定比例分成两路或多路,需要使用功率分配器(简称功分器)。在近代射频微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛使用功分器,而且通常功分器是成对使用的,先将功率分成若干份,然后分别放大,再合成输出。Wilkinson功分器是最为经典的功分器之一。当进行功率分配时,信号从一个端口输入,从另外两个端口等幅同相输出。


实验内容
  本实验内容为利用ADS软件设计一个微带Wilkinson功分器,其设计指标:工作频带0.9-1.1GHz,功分比为1:1,带内各端口反射系数小于-20dB,两输出端隔离度优于25dB,传输损耗小于3.1dB。
(a)原理图创建、仿真和优化。在ADS新建原理图窗口,并创建如图1所示的结构图。通常在进行设计时,要对功分器的S参数进行优化仿真。优化的参数主要是功分器分支臂的长度,优化目标主要是端口反射系数、传输损耗以及输出端口隔离度。在进行优化设置并仿真后,我们可以通过数据输出窗口得到优化后的S参数。此时,观察S参数曲线是否满足指标要求,如果已达到指标要求,可进行版图的仿真。

图1 ADS原理图中Wilkinson功分器的仿真优化操作界面和结果

(b)版图的生成和仿真。通过原理图生成相应的版图后,设置端口、介质参数、网格剖分以及求解器参数,在数据输出窗口中可得到相应的S参数,如图2所示。从图中可以看出,各项指标都已满足要求。

图2 ADS版图图中Wilkinson功分器的仿真操作界面和结果


功能效果
通过本次实验,我们学习了使用ADS软件优化设计微带Wilkinson功分器的操作,掌握了如何通过设置优化参数、目标和权重,得到所需要的技术指标等知识点。


实验视频