T型功分器設(shè)計(jì)
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功率分配器,作為一種多端口無(wú)源微波網(wǎng)絡(luò),主要功能是將輸入的信號(hào)功率精準(zhǔn)地分配到若干相等或不等的輸出路徑中,實(shí)現(xiàn)功率的分配或合成。在現(xiàn)實(shí)的工程應(yīng)用中,T型功分器和威爾金森功分器是兩種常見(jiàn)的微帶功分器選擇。
然而,威爾金森功分器在某些特定情況下存在局限性。首先,當(dāng)應(yīng)用于高頻段時(shí),由于波長(zhǎng)與隔離電阻的尺寸相近,此時(shí)必須考慮電阻的分布參數(shù)效應(yīng),這可能會(huì)影響到功率分配的精度和效率。其次,在需要處理大功率的應(yīng)用中,隔離電阻的耗散功率會(huì)顯著增加,導(dǎo)致電阻體積增大,這不僅增加了設(shè)計(jì)難度,還可能限制其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
因此,對(duì)于那些對(duì)輸出端口隔離度要求并不十分嚴(yán)格的工程應(yīng)用,T型功分器往往成為一個(gè)更為經(jīng)濟(jì)且實(shí)用的選擇,它能夠有效地替代威爾金森功分器,滿足基本的功率分配需求。
先分析一下T型功分器的原理:
為了讓1端口匹配:
根據(jù)上式可以得到,3端口的阻抗與3端口的輸入阻抗并不相等即:
由于是無(wú)源器件,滿足互易定理故:
由此得到結(jié)論:1端口匹配,那么2和3端口無(wú)法匹配。
所以:
例子:1、考慮一個(gè)無(wú)耗T型結(jié)功率分配器,其源阻抗為50Ω。求出使率2:1的輸出特征阻抗。計(jì)算從輸出端往里看的反射系數(shù)。
解:假定在結(jié)處電壓是V0,輸入到匹配的分配器的功率是:
則輸出功率:
所以阻抗為:
反射系數(shù)為:
一分四:
其中Port1是輸入端口,Port 2~5是輸出端口,a是輸入端傳輸線,b是四分之一波長(zhǎng)阻抗變換傳輸線,c、d是一分二輸出傳輸線,e、f、g、h、i、h、k、l是一分四輸出傳輸線。若輸入端口和輸出端口阻抗均為50Ω,則Z2=25Ω,Z1=25Ω,當(dāng)Port1有高頻輸入時(shí),四個(gè)輸出端口可得到4路等幅同相信號(hào)。