射频电路设计专题实验
实验三射频功率分配/合成器设计、仿真与测试
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一、实验目的
1. 了解功率分配器的原理及基本设计方法 2. 掌握威尔金森功分器的结构、工作原理及S参量 3. 了解利用ADS进行电路优化仿真的基本步骤及方法 4. 掌握利用ADS微带线计算工具LinCalc计算、设计微带线 5. 了解利用ADS在电路板级进行电路仿真的方法与步骤。
二、实验原理
将一路微波功率按一定比例分成n路输出的功率元件称为功率分配器。按输出功率比例不同, 可分为等功率分配器和不等功率分配器。
1P1功分器2P23P3
技术指标：
1.频率范围：分配器的工作频率
2.承受功率：分配器/合成器所能承受的最大功率 3.功率分配比：主路到支路的功率分配比
4.插入损耗：输入输出间由于传输线（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.驻波比：每个端口的电压驻波比 6.隔离度：支路端口间的隔离程度 2.1集总参数功率分配器 1. 电阻式（等功率）
△形和Y形电阻式功率分配器
Z01P1Z02P2Z0/31P1Z0/33P3Z0/33P32P2Z0(a)(b)
用ADS仿真：△形电阻式功率分配器
Reverse Transmission, dB-3-4-5dB(S(1,3))dB(S(1,2))-6-7-8-9-1012345678910freq, GHz
优点：频宽大, 布线面积小, 设计简单 缺点：功率衰减较大
2. 集总L-C式低通型和高通型功率分配器
1P1CpLsZ0Ls2P2Cp3P3Z01P1LpCs2P2Lp3P3Cs(a)(b)
Z0L?Z0Ls?p?02?0Cp?21Cs?
?0Z0?0Z0?0?2?f0?0?2?f0用ADS仿真：中心频率为2.4GHz的集总参数L-C式低通型功率分配器，传输线特征阻抗为50欧姆
Ls?Cp?Z050??2.3446?10?9?2.3446nH 92?02?2???2.4?101?1.3263?10?12?1.3263pF?0Z0
用ADS仿真：L-C式低通型功率分配器
2.2 威尔金森功分器
④①Z0Z03Z02②Z04Rj③Z05Z0⑤Z0
?g / 4
2P2P2P2
薄膜隔离电阻2R0Z＝R0Z0＝ R02Z＝R0Z0＝ R022Z01P12Z02 Z0l≈?g / 4l≈?g / 4?g / 4P33Z＝R0P
????s????????0121212001?2???0? ??0??威尔金森功分器的设计与仿真 1）设计指标：
频率范围：0.9-1.1GHz
频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB 频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB 隔离度：S32<-25dB 2）微带板材参数 H:基板厚度(0.8 mm)
Er:基板相对介电常数(4.3) Mur:磁导率(1)
Cond:金属电导率(5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm) T:金属层厚度(0.03 mm) TanD:损耗角正切(1e-4) Roungh:表面粗糙度(0 mm) 3）设计步骤
1.创建新的WorkSpace
2.画原理图，选择微带线控件分别放置在绘图区中，并用线连接 3.利用微带线计算工具计算微带线尺寸参数 4.设置优化变量
5.原理图仿真：分别查看S11、S21、S22、S23 6.参数优化
7.设置优化方式和优化目标
8.优化仿真[Simulate]?[Optimize] 9.功分器的版图生成 10.功分器的版图仿真 原理图
原理图仿真优化仿真
功能器版图功能器版图仿真
三．功分器的测量
测功分器在800MHz-2200MHz的回损、插损和隔离度 ① 设置激励参数
② 进行测量校准