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1、 . . . . . . . 建筑大学建筑大学 毕 业 设 计 (论 文) 专专 业业 通信工程 班班 级级 一 班 学生学生 邓 双 学学 号号 课课 题题 微波器件特性的研究 微波功分器的研究 指导教师指导教师 吴东升 2015 年年 5 月月 20 日日 . . . . . . . 摘要 本文介绍了等分威尔金森功分器的基本原理，给出了威尔金森功分器的设 计过程，并介绍了 ADS 软件基本使用方法。针对功率分配器的设计指标：特性 阻抗为 50 工作在 9001100MHz 频段，通带各端口反射系数小于-20dB，通带 两输出端口间的隔离度小于-25dB，通带传输损耗小于 3.1dB。先进行
2、威尔金森 功分器原理图的设计，再用 ADS 软件进行原理图仿真。采用理论计算的结果作 为功分器参数时，功分器并没有达到所需的设计指标，所以还要对功分器的参 数进行优化，最后进行功分器版图的生成和仿真。 关键词关键词：微波 威尔金森功分器 ADS 优化 仿真 . . . . . . . Abstract This paper introduces the basic principles of equal portions Wilkinson splitters, given the Wilkinson power divider was designed to process,and intr
3、oduces the basic use ADS software method. The design specifications for the power divider: characteristic impedance of 50 work within 900-1100MHz frequency band, the reflection coefficient of each port within the passband is less than -20dB, the isolation between two output ports in the passband is
4、less than -25dB, the transmission loss in the passband less than 3.1dB. First conducts the power dividers Wilkinson schematic design, reoccupy ADS software simulation diagram, the conclusion of the theoretical conclusion result as parameters when power dividers power dividers did not reach the requi
5、red design to index,so the power dividers various parameters were optimized. Finally, conducting the generation and Simulation of the territory of the power divider. KeyKey wordswords:Microwave Wilkinson Power Dividers ADS Optimization Simulation . . . . . . . 目录 1 引言.1 1.1 微波的概念及应用.1 1.2 微波的主要特性.2
6、1.3 功分器的概述.3 1.4 功分器的分类.3 1.5 本次设计的主要工作.4 2 功分器的技术基础.5 2.1 微波理论基础.5 2.2 功分器的原理.7 2.3 功分器的技术指标.9 3 ADS 软件介绍 .10 3.1 ADS 的仿真设计方法.10 3.2 ADS 的设计辅助功能 .12 3.3 ADS 与其他 EDA 软件和测试设备间的连接 .13 4 功分器原理图的设计、仿真和参数的优化.15 4.1 新建工程和原理图设计.15 4.2 基本参数的设置.19 4.3 功分器原理图的仿真.22 4.4 功分器参数的优化.26 5 功分器版图的生成与仿真.31 5.1 功分器版图的生
7、成.31 5.2 功分器版图的仿真.32 6 结论.34 参考文献.35 . . . . . . . 微波器件特性的研究 微波功分器的研究 电子与信息工程学院 通信工程专业 2011 级 班 邓双 1 指导教师 吴东升 1 引言 1.1 微波的概念及应用 微波是频率非常高的电磁波，通常是指频率为 300MHz 到 3000GHz 围的无线 电波，其波长围在 1mm1000mm，分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波。 微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为 一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收 三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎
8、是穿越而不被吸收。对于水和食 物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。从电子学 和物理学的观点看，微波这段电磁谱具有一些不同于其他波段的特点。微波在 电子学方面的特点表现在它的波长比地球上很多物体和实验室中常用器件的尺 寸相对要小很多，或在同一量级。这和人们早已熟悉的普通无线电波不同，因 为普通无线电波的波长远大于地球上一般物体的尺寸。当波长远小于物体（如 飞机、船只、火箭、建筑物等）的尺寸时，微波的特点和几何光学的相似。利 用这个特点，在微波波段能制成高方向性的系统（如抛物面反射器）。当波长 和物体（如实验室中的无线电设备）的尺寸有相同量级时，微波的特点又与声 波相近,例
9、如微波波导类似于声学中的传声筒;喇叭天线和缝隙天线类似于喇叭、 箫和笛；谐振腔类似于共鸣箱等。波长和物体尺寸在同一量级的特点，提供了 一系列典型的电磁场边值问题。 (1) 通信方面的应用。由于微波频带宽，信息容量大， 因此微波可用于多 路通信。在有线通信方面，利用同轴电缆可以同时传送几千路和几路电视信号； 在无线通信方面，利用微波的中继接力传送电视信号，利用微波能穿透电离层 的特性，可进行卫星通信和宇航通信，利用外层空间三颗互成 120角的同步 卫星，就能实现全球通信和电视实况转播。 (2) 国防应用。雷达是微波技术的早期应用，正是由于第二次世界大战期 间对于雷达的需要，微波技术才迅速发展起来
10、。雷达设备可以利用微波信号准 . . . . . . . 确地测定目标的方向、距离和速度，从而对运动目标实现定位、跟踪和识别。 目前，用于军事上的有制导雷达、跟踪雷达、警戒雷达和炮瞄雷达等；用于民 用上的有导航雷达、气象雷达和遥感雷达等。 (3) 科学研究方面的应用。微波可以作为科学研究的一种重要手段。根据 各种物质对微波吸收的不同，可以用来研究物质的部结构；利用大气对微波的 吸收和反射特性，来观察气象的变化；在射电天文学中，利用微波作为一种观 测手段，可以发现新的星体。 1.2 微波的主要特性 微波波段有着其他波段不同的显著特性，主要表现在以下几方面。 (1) 似光性。微波波长非常小，当微波
11、照射到某些物体上时，将产生显著 的反射和折射，就和光线的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学 相似，能像光线一样地直线传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就 可以获得方向性好、体积小的天线设备，用于接收地面上或宇宙空间中各种物 体反射回来的微弱信号，从而确定该物体的方位和距离，这就是雷达导航技术 的基础。 (2) 穿透性。微波照射于介质物体时，能深入该物体部的特性称为穿透性。 例如微波是射频波谱中惟一能穿透电离层的电磁波（光波除外）。因而成为人 类外层空间的“宇宙窗口”；微波能穿透生物体，成为医学透热疗法的重要手 段；毫米波还能穿透等离子体，是远程导弹和航天器重返大气层时实现通信
12、和 末端制导的重要手段。 (3) 信息性。微波波段的信息容量是非常巨大的，即使是很小的相对带宽， 其可用的频带也是很宽的，可达数百甚至上千兆赫。所以现代多路通信系统， 包括卫星通信系统，几乎无例外地都是工作在微波波段。此外，微波信号还可 提供相位信息、极化信息、多普勒频率信息。这在目标探测、遥感、目标特征 分析等应用中是十分重要的。 (4) 非电离性。微波的量子能量不够大，因而不会改变物质分子的部结构 或破坏其分子的化学键，所以微波和物体之间的作用是非电离的。而由物理学 可知，分子、原子和原子核在外加电磁场的周期力作用下所呈现的许多共振现 象都发生在微波围，因此微波为探索物质的部结构和基本特性提供了有效的研 究手段。 . . . . . . . 1.3 功分器的概述 功分器全称功率分配器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出 相等或
