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图１ １／２，Ｉ＋１等分功分器的拓扑结构推演
２．２设计指标 该一分三功分器的设计指标为：中心频率ｌｏ
·收稿日期：２００８—０２—１０；修回日期：２００８—０４—１５
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第４８卷第７期 ２００８年７月
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文章编号：１００１—８９３Ｘ（２００８）０７一００７７—０３
Ｖ０１．４８ Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２００８
奇等分微带功分器的仿真设计事
赵晨星
（上海航天技术研究院８０４所，上海２０００８２）
摘要：介绍了一种奇等分功分器的新颖设计思路，并使用Ａｎｓｏｆｔ公司的微波仿真软件Ｄｅｓｉ印ｅｒ ２．１ 设计了１０ ＧＨｚ一分三功分器对该方法给予验证，得到了理想的结果，证明了此方法的正确性。 关键词：微波器件；奇等分微带功分器；拓扑结构；仿真设计 中图分类号：ＴＮ７０２ 文献标识码：Ａ
图４场仿真相位一致性
４ 实测结果
根据场仿真的尺寸加工出功分器如图５所示， 简易电装后进行测试，由测试结果可以看到，在１０ ＧＨｚ处，２、３、４端口的幅度分别为一５．４ ｄＢ、一５．５ ｄＢ、一５．３２ ｄＢ；频带内相位一致性较好，２、３端口与 ４端口的隔离度在ｌＯ ＧＨｚ处为一２８．４９８ ｄＢ，２、３端 口隔离度为一２０．４９５ ｄＢ。各项指标与仿真结果吻 合较好。需要说明的是，该测试是在没有对功分器 进行任何调试的情况下完成的，进一步体现了软件 辅助设计的高效率。
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１引言 功分器是将输入信号功率分成相等或不相等的
几路功率输出的一种多端口网络，广泛应用于雷达 系统及天线的馈电系统中。不等分功分器按照其功 率分配比有相应的设计公式可较为容易地实现。等 分功分器按其分配支路的数量可分为２ｎ＋１（奇）等 分和２儿（偶）等分两类。后者的设计方法相对简单， 只需要在最基本的一分二功分器上再等分即可。对 于奇等分功分器，通常惯用的设计方法是先 ２（凡＋１）等分，然后其中一路加负载，这种设计方法 虽然简便，可是有着结构受限、接负载端容易影响其 它端口相幅一致性、插损较大的弊端，为此，本文尝 试了一种新的设计方法。
ＧＨｚ；带宽ｌ ＧＨｚ；幅度一致性≤Ｏ．５ ｄＢ；相位一致性 ≤ｌ ｏ；ＩＬ≤Ｏ．７ ｄＢ；隔离度≥２０ ｄＢ。 ２．３设计公式
该三等分功分器的结构如图２所示，其中ｚｏ是 输入和输出端口传输线之间分支线特性阻抗，ｚｌ、． 忍、ｚ３、ｚ４为各段分支线的特性阻抗，Ｚ０ｌ、ｚ０２为 两等分时支路的特性阻抗，Ｒｌ、忍为隔离电阻的阻 值。根据功分器的阻抗变换公式，得到ｚ１＝１０２．９８
Ｑ，ｚ２＝５１．５ Ｑ，Ｚ３＝５９．４６ Ｑ，ｚ４＝４２．０５ Ｑ，ｚｏｌ
＝ｚ０２＝７０．７２ Ｑ，尺１＝１０６．１ Ｑ，也＝１００ Ｑ。此处， 由于是先将输入按ｌ：２不等分，所以Ｋ约为１．４１４。
图２三等分功分器结构 这里各支线的长度Ｌ１、陀、∞理论上应为中心 频率处工作波长的ｌ／４，在计算机辅助设计中我们 将它设置为可优化的变量，设置初始值约等于Ａ／４。 计算出各分支线的特性阻抗后就可以在Ａｎｓｏｆｔ Ｄｅ－ ｓｉ印ｅｒ ２．１中建立电路模型了。
图５一分三功分器实物
５ 小结 通过三等分功分器的仿真设计，可以得到奇等
作者简介： 赵晨星（１９８３一）。男，青海西宁人，硕士研究生，主要从
事微波器件的仿真设计工作，（电子信箱） ｚｌｌａｏｃｈｅ删ｒＩｇ＠１６３．ｃｏｍ。
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奇等分微带功分器的仿真设计
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
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（Ｎｏ．８０４ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｈａｎｇ｝ｌａｉ Ａｅｍｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ），Ａｃａｄｅｍｙ，Ｓｈａｎｇ｝Ｉａｉ ２０００８２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔ船ｃｔ： Ａ ｎｏＶｅｌ ｄｅｓｉ印ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｒＩ ｏｄｄ ｎｕｍｂｅｒ—ｄｉｖｉｄｅｄ ｐｏｗｅｒ ｄｉｖｉｄｅｒ ｉｓ ｉｎⅡＤｄｕｃｅｄ．Ａｎｓｏｆｔ ｄｅｓｉ俨ｅｒ ２．１－，ｔｈｅ ｈｔｅｓｔ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ＥＤＡ ｓｏｆｈａｒｅ ｐｍｄｕｃｅｄ ｂｙ Ａｎｓｏｆｔ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ｉｓ ｕ８ｅｄ ｔｏ ｄｅｓｉ俨ａ ｏｎｅ— ｄｉｖｉｄｅｄ—ｔ０一ｔ｝Ｉｒｅｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｖｉｄｅｒ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ａｔ １０ＧＨｚ ｔｏ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅ ｍｅｔ｝ｌｏｄ．Ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｃｏｎｆｉⅡ哪山ｅ
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Ｙ场仿真，得到 ３Ｄ模型。场仿真的主要目的是利用电磁场工具对此 前的电路模型进行分析验证。
仍然在９—１１ ＧＨｚ频段内对其进行分析，并且在 中心频率１０ ＧＨｚ处查看该模型的场仿真Ｓ矩阵，插 损约为０．７ ｄＢ，幅度差约为０．６ ｄＢ，相位差约为１．５。。
可以看到，场仿真的结果与电路仿真的结果有 所差别，这是场仿真用场的理论对２．５Ｄ空间结构 进行分析，采用的分析方法是电磁场中的矩量法。 场仿真对模型进行的是全面的分析，考虑了电磁场 对模型的影响，所以仿真结果更为准确可靠。在图 ３和图４中，在所需频段内幅相一致性仍然满足要 求，隔离度及输入端驻波虽然没有电路仿真那么好 的结果，但是作为参考，场仿真的验证，节省了调试 时间，使得设计效率大大提高。
真，得到初始的仿真结果，初始结果与设计目标有一 定的差距，因此设置优化变量对初始结果进行优化， 优化功能可以对所设置的各个变量进行分析，最后 使之收敛到最佳的那个值，使其希望能够在指定的 频率范围Ｓ１１≤２０ ｄＢ，｜ｓ２ｌ≥一５．４ ｄＢ，Ｓ２４≤２０ ｄＢ， 且Ｓ２ｌ（Ｓ３１）与５４ｌ的相位差≤１。优化方式选择了 适于小范围收敛的随机优化，优化目标不可能一次 就达到的，需要经过多次的优化。经过优化，可以得 到在设计要求的频段内，各输出端口幅度及相位一 致性均达到要求，插损约为０．４ ｄＢ，幅度差约Ｏ．１ ｄＢ，相位差约为Ｏ．７。。４端口和２、３端口的隔离度 均小于一２０ ｄＢ。频带内输入端口的驻波也在 一２０ ｄＢ以下。电路仿真曲线在此略去。
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图３场仿真幅度、隔离
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２设计过程 ２．１ 原理
如上所述，偶等分功分器是在最基本的一分二
功分器基础上再继续偶等分实现的。奇等分功分器 如何实现呢？从最简单的三等分功分器出发，我们 可以先将输入肌按１：２不等分，然后再将初次分配 后功率为２／３ Ｒ的一支再二等分。继而，五等分、 七等分功分器的网络拓扑结构如图ｌ所示，最后推 演得出了普遍奇等分功分器的拓扑结构。
参考文献：
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