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摘要随着现代微波行业的飞速前进，功率分配器作为其中必要的组成部分，对其的研究也受到了国内外专家的广泛关注。功分器不仅可以完成功率的分配，也可以逆向作为功率合成器来用，是相控阵雷达、平衡放大器等相关应用里不可或缺的一个部分。传统的Wilkinson 功分器的带宽局限、体积等问题已经不能达到现代无线通信技术发展的需求，因此要设计出一款超宽带、小型化的功分器。本论文正是对此进行探讨和设计，主要内容如下：1：首先本文简单的介绍了功分器由古至今的发展过程和目前的研究现状，提出了本课题研究的指标与要求。详细的解析了Wilkinson功分器的特性和工作原理，并深入介绍了功分器的偶模和奇模分析法。2: 利用多级阻抗变换器级联等相关知识，借助 HFSS 软件设计出 3-15GHz 的超宽带小型化一分二等功分器，同时分别对隔离电阻和阻抗不匹配的情形下的功分器性能进行分析与比较。3:运用偶数功分器设计原理画出一分八等功分器，并对其仿真结果进行分析和优化。4:将设计仿真的功分器性能和指标对比，对本次课题研究进行总结。28452
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毕业论文关键词 宽带 小型化 Wilkinson 功分器 微带线 阻抗匹配
Title Research and design on ultra-wideband miniaturizedsplliters piding power into eight decileAbstractWith the rapid development of modern microwave technology, power splitter as oneimportant component , it has been widespread concern and research around abroad.Splitters power distribution can be done not only to be used as a power combiner,itis also an important part of the phased array radar, microwave balanced amplifierand other equipment. The bandwidth limitations of conventional power splitter andthe volume of such issues can no longer meet the needs of modern wirelesscommunications technology development, therefore we need to design anultra-wideband, miniaturization of the power splitter. This thesis is to exploreand design this power splitter, the following key elements:1: First article briefly introduces the development of background research statussplitters and abroad presented splitters of this research indicators andrequirements. A detailed analysis of the power splitter Wilkinson basiccharacteristics and working principle, and insight into the dual-mode analysisof the power splitter and odd-mode analysis.2: Multi-stage cascade impedance converter and other related knowledge, we willuse the HFSS software to designe a 3-15GHz ultra wideband miniaturized second powersplitter, respectively, while for the case of a isolation resistance and impedancemismatch of work splitter performances are analyzed and compared.3: The use of power splitter design principle even draw one point eight and soon splitters, and analyze and optimize the simulation results.4: The comparison between the performance and power splitter design simulationof this research are summarized.
Keywords broadband miniaturized Wilkinson splitters microstrip line impedance
目 次
1 引言 1
1.1 功分器研究背景. 1
1.2 微波功分器的研究现状与发展. 1
1.3 本课题研究内容与目标. 2
1.4 本章小结. 3
2 功分器的基本原理 3
2.1 功分器的分类. 3
2.2 功分器的基本参数. 4
2.3Wilkinson 功分器基本原理.5
2.4 本章小结. 10
3 超宽带小型化 Wilkinson 功分器研究10
3.1 4 阻抗变换器10
3.2 多级阻抗变换器级联 11
3.3 隔离电阻. 13
3.4 小型化设计原理. 15
3.5 本章小结. 16
4 超宽带小型化等分功分器设计 16
4.1 超宽带小型化的一分二等功分器设计 16
4.2 超宽带小型化一分八等功分器设计. 26
4.3 本章小结. 28
结论 29
致谢 30
参考文献 31
1 引言1.1 功分器研究背景微波功率分配器（以下简称功分器）一直以来就是微波技术领域里面重要的器件之一，广泛的应用于各种各样的微波电路中。同时，功分器也是现代通信系统、各种遥控遥感设备、各种雷达设备的重要组成部分。随着现代微波领域技术的飞快前进，对功分器的超宽带和小型化方面，设定了更多的要求，现代微波技术也要求功分器的结构设计要更加的趋于简单化。尽管关于超宽带技术的理论研究已经非常丰富， 但是国内外对这方面的专门研究还是比较少。在这些现有的理论上设计出的功分器，并不能满足现代无线通信系统飞速发展的需求。因此，研制出一款超宽带小型化的微波功分器，便成为了微波技术领域的又一重要课题。微波功分器作为一种多端口的器件，它能将一路信号分配成均等或不等的多路信号。不管是在微波通信系统、电子侦察、雷达、还是在测量系统或者是电子对抗中，都会有要求将信号进行等功率分配，将一路信号通过等功率的分配分成多路信号，再对分配以后的多路信号分别进行处理，这是一种非常普遍的应用。微波功率分配器也可以逆向作为功率合成器来使用，在微波的接收、发射以及频率的合成系统中是不可或缺的部件，它可以将不同设备或者不同器件传输过来的不同的微波信号通过功率合成器合成为一路信号，完成信号叠加或信号功率合成的功能，则又把它称为功率分配合成器。随着通信技术的飞速发展和通信行业之间激烈的竞争，对微波功分器的性能指标也同样提出了更加高的要求。微波功分器不仅对幅度、相位一致性有相应的指标，为了尽可能的减小对信号强度的不好影响，对结果回波损耗值以及插入损耗值也有着严格的限制。除此之外，在系统中，为了保证各路之间的信号不被互相影响，对功分器的隔离度也有很具体的要求。微波功分器有时亦可以作为合成器，在发射系统中，其作用就是将信号进行合并，因此对它在承受功率大小方面也有比较严格的指标。所以微波功分器的插入损耗、回波损耗、相位的一致性、其输出端口间的隔离度以及承受功率方面等都是微波领域关注的重要性能指标，因为这其中的任何一项指标都有可能会影响到功分器的质量。现代通信系统对于这样具有低损耗、低插损、高隔离度的超宽带小型化的微波功分器的需求是十分迫切的。1.2 微波功分器的研究现状与发展近三十年来，随着我国军事和商业微波系统的高速发展，对于超宽带、高功率、低损耗的微波固态放大器的需求迅速增长。就目前对功分器的研究状况看来，要在完整的频带范围内，使得功分器的各项性能都可以达成指标，仍然是具有比较大的难度的。