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1、实验设计仿真微带功分器实验目的：1掌握微带功分器的原理；2掌握用VOLTAIRE仿真、优化线性电路；实验原理：功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率, 当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。在电路中常用到微带功分器, 其基本原理和设计公式如下：图2.1二路功分器的原理图Zin 2Z02R2dP2Zin 3Z03R30儿 eO /4图2.1是二路功分器的原理图。图中输入线的特性组抗为Z。，两路分支线的特性 阻抗分别为ZL和Z。®线长为80/4 ,几eO/4为中心频率时的带内波长。图中R2, R3为 负载阻抗，R为隔离阻抗。对功分器的要求是：两输出口
2、2和3的功率按一定比例分配，并且两口之间相互隔 离,当两口接匹配负载时，1 口无反射。下面根据上述要求，确定Zo2. Z°3、艮、R及R 的计算公式。设2 口、3 口的输出功率分别为P2、P3,对应的电压为V2、V3 根据对功 分器的要求，则有：P 3二KR|v3| 7Rs=k2|v2| 2/R2式中K为流过电 =V：于是得RKrV 若 R=KZ因为分支S/KZin2 =z) 2 /R?Zin3=Z)3 /R3比例系数。为了使在正常工作时，隔离电阻R上不 流，则应取则R线长为入e°Z4,故在1 口处的输入阻抗为：为使1口无反射，则两分支线在1处的总输入阻抗应等于引出线的Z。
3、，即Y0 1/Zo = Z o"+Rs/Z 03"若电路无损耗，则V 1| /Zin3=k V1| /Z讪式中VI为1 口处的电压所以Z in=KZo3o2=ZoL(1+K2) /K30520 5os=ZoE(l+K )K,F面确定隔离电阻R的计算式。跨接在端口 2、3间的电阻R,是为了得到2、3 口之间互相隔离得作用。当信号1 口输入，2、3 口接负载电阻时，2、3两口等电位，故电阻R没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2 口或3 口得外接负载不等于R2或R3时，负载有反射，这时为使2、 3两端口彼此隔离，R必有确定的值，经计算R=Z(1+K2)/Ko图2.1中两路线带
4、之间的距 离不宜过大，一般取2-3倍带条宽度。这样可使跨接在两带线之间的寄生效应尽量减小。实验内容：VOLTERRA设计仿真一个微带功分器，具体指标如下: 中心频率为：f0 =2GHZ ;耦合度：k =2引出线：Zo =500介质基片:2. 55, h -lmm四设计过程电路图:&6ICin局部放大 L*X C-TU L*rULIHITL3 W- n. aii ( nF Lv Fi iULX lEXft 时讼H m恶3LTt * vnnT> JULd «inih 42Nf h43hKHUH n>AL$ wn krt r|i rl w-i a rth LTt. *i
5、±£Kh 1D n_na W-J33b Mt 1TZ 1. R2= kZO= 2X 50= 100R3 二 ZO/k 二 50/2=25Z02=158. 11Z03=39. 352 微带线的长度确定TILIHE 2001 = licrastripMicfostrip I Stripline CfW CPW Ground Round CoaKiai SbHine Coipled MSLiie | Coupled StriplineHaterial PaietersDielectric GaAsonductorI 1 opperDielectric ConstantLoss T
6、 angert2.5510. 0005Condijctivity 5 88E7|SAnPhjsicdl :fmpeda nee.58. 11lOhmsJFrequency?I GHzJElectrical LengthDdegJPropagationConstant1315. 6Ideg/mJElective Didi. 9oeLoss1.0139dB/mJElectrical CKaracterislkf所以Z02的宽度为0.21165其他的宽度求法类似Z03的宽度3. 989R的宽度0. 44836R2的宽度1.601R3的宽度4.713 调谐与优化调谐的主要是Z02, Z03, R的长度
7、（注：但不能范围过大，要在四分之一波长的10%内调 节）ViE 一. ab_c THIC:Tune一rIL13LL-J-TL12:L-JrrLl1:L-J-TL1O:L-J-TL1:LJNom>Max->2E. 07STU25. 5732512256250242G. 18jons： FJ 120. 94CloweSaveResetRevertSweepFreezeClearH曾IpMi n、13 035 I112 789 jb25s12. ai 13.09 i10 47 I要保证TL3和TL2之和为四分之一波长，所以设计了全局变量L1和丫MLIN IL=TL3W=0一241 e m
8、m I L= ¥一 m E 1U1BEND： ID二TLjeMUM ID = TL2 - W二0 24-ia rr -11 mmm 一尸 20. 94 z ，Z0=50X TillK=2Z02二Z0*sqTt （ （1 +4 广 2）l:44>11Z02: 158. 1ll=27J44-y!N12=25. 265*保证在条件Ll和丫时，他们之和为四分之一波长由于P3二4P2,所以10*log (P3/P2)=6dB即S31和S21之间的差距为6dB左右。这就设计的两个输出的差，所以用out putEquatio nAdd Hew Beasureaent EquationVari
9、able name二】Meas TypeMeasurementNonlinear 丨】un 已 M ANonlinear NoiseNonlinear ParamekAB CDANonlinear PowerNonlinear Voltage fSDelUPOscillatorSModelOutput EquationsSModel?T冃 at Parameters luiSModelM2S catering Coefficients SData Source NameOK|exp2ToPorUndexApply|23CancelFrom Port IndexHelpSmoothing : S
10、weep Prq Freqs -Complex ModifierC Real 丿 Tmag"丘 Mag /Angle-Result TypeComplexS21 = exp2:DB( S2, 11)S31 = exp2:DB(|S3, 11)cha=S31-S21设计优化目标lodify OptiBixalion GoalMeasurementcha; E qnlcha: Eqnewp2:D3 S3J11J eMp2;DBS2J|j ewpZDB 5(3, 211)Goal TypeMeas > GoalMeas < Goal=God17 Enable goalRangeStart I Win pTsStop r MexNei/Edit MMWuritles 0Cost二Weight * I Me 聆 Goal 广 LSlopedGo 也 I start GR Use default Ljnilless Weight 1观察图形可得Graph 11.522.5Frequency (GHL)符合题目要求总体输出为;