衛星通信用寬帶多路功分器設計與實現范文

本站小編為你精心準備了衛星通信用寬帶多路功分器設計與實現參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

【摘要】本文介紹了一種通過wilkinson功分器進行衛星通信用多路寬帶功分器的設計方法，通過ADS軟件仿真，實物加工調試測試以及用戶的最終試用，符合設計指標需求，滿足系統應用。

【關鍵詞】功分器；多路；寬帶

在衛星通信中測試中或者系統應用中，經常會出現一個射頻前端與多路終端主機連接的情況，在這些應用中，為了成本和系統結構優化考慮，需要用到信號一分多路設備和信號多路合一路的設備來實現多個終端共用一個射頻通道。這個時候需要用到功分器進行系統設計。功分器它是一種將一路輸入信號分成多路信號輸出或者多路信號輸入合成一路輸出的器件。由于系統應用頻率950MHz～2150MHz跨越了一個倍頻程，設計中使用的一分二功分電路采用了三階功分電路級聯的形式，使用ADS軟件進行電路仿真及優化，采用Diclad880板材進行實物制作。其參數如下：厚度H=0.508mm；介電常數Er=2.2。

一、設計與仿真

1.1用戶指標需求：工作頻率：950MHz～2150MHz；插入損耗：0.6dB；駐波：≤1.2；輸入輸出阻抗：50歐姆；隔離度：≤25dB。1.2功分器分析一分二的等功分器是三端口網絡，且由于其為無源器件，又可互易工作，所以反向使用時，又可稱作為合路器。其分析如下：理想情況下，在作為等功分器進行使用時，輸入功率P1=P2+P3，P1、P2、P3以dBm進行表示。但是實際制作時，由于微帶電路以及連接器本身所帶來的損耗，所以功率會有一定的損耗，也就是上面指標里所提到的插損指標，所以基本是P1>P2+P3。在作為等合路器使用時，P2+P3=P1，P1、P2、P3以dBm進行表示。同樣的由于微帶電路以及連接器本身帶來的損耗，實際輸出有一定的損耗，所以基本是P2+P3>P1。為了盡量的減小損耗，所以對仿真和電路板的加工都有一定的要求。仿真需結合實際的加工工藝進行計算。微帶wilkinson功分器的電路圖結構如下圖2所示：在圖2中，單級等功分器的微帶線輸入輸出端口Z0阻抗均為50歐姆，輸入輸出端口之間的微帶線Z1阻抗為2Z0，Z1微帶線：L=λg/4，是為了滿足對（1）端口的無反射條件。端口（2）源端口（3）之間的電阻值為100歐姆，起到兩個端口之間的隔離作用。在實際設計建模過程中，λg/4線可以選作中心頻率的波長進行計算。由于本產品要求的工作頻率范圍超過一個倍頻程工作，所以單節的λg/4阻抗變換器滿足不了設計需求，需要用多階阻抗變換器實現設計。一般情況下，選擇的階數多，頻帶擴展的寬，但是實際設計中，需要綜合損耗、加工成本、體積等方面的要求，選擇適合產品的階數就可以進行設計。本產品由于跨越了一個倍頻程，選擇了三階進行設計。1.3設計與仿真根據系統應用指標需求，及多路輸入輸出的特性，采用wilkinson電路進行設計，由于要求多路輸出且頻帶超過了一個倍頻程，采用了一分二級聯三次的方式進行設計，一分二功分采用了三階功分電路，滿足寬帶設計的需要。電路示意圖如下：在上路圖中，有三種隔離電阻，第一級電阻值100歐姆，第二級電阻值220歐姆，第三級電阻400歐姆。根據電路示意形式，在ADS軟件里進行電路分析仿真，得到仿真結果，在工作頻帶內插損小于0.2dB、駐波小于1.2、隔離度大于25dB。根據最終的仿真結果，進行電路板的制作，實物如圖4所示：最終測試結果插損在部分頻點接近0.4dB，駐波小于1.1，隔離度均大于25dB。根據調試分析，插損值高于仿真的結果，為接地部分效果不良導致的。

二、結束語：

通過以上對wilkinson功分器的分析、軟件仿真以及實物的加工測試，從最終的測試結果來看，基本能夠符合設計預估，由于受到整體接地、腔體屏蔽以及電路板本身帶來的損耗等方面的因素影響，插損高于實際仿真結果，可以通過改進電路板材，改善接地效果以及增加屏蔽罩等手段進行提升。該功分器的設計具有很好的工程應用效果，可以節省調試時間，達到批量生產的目的，目前此功分器已接受了用戶的批量訂貨。

參考文獻

[1]林為干.微波網絡，國防工業出版社，1978。

[2]顧繼慧.微波技術，北京科學出版社，2004。

[3]周揚.微波功率合成器設計研究.成都電子科技大學，2007

作者：王厚剛 單位：南京創吉信息科技有限公司