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1、摘 要摘 要本文对一个等分威尔金森功分器进行了仿真，分析了功分器的基本原理，介绍了ADS软件基本使用方法，并选择了频率范围：0.91.1GHz，频带内输入端口的回波损耗：C1120dB，频带内的插入损耗：C213.1dB,C3125dB为设计指标的等分威尔金森功分器。先进行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，得出的结论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设计的指标，所以要对功分器的各个参数进行优化。优化后所得到的最佳数据保存以后再进行功分器版图的仿真，各项指标基本达到设计所需的要求。关键词：仿真，威尔金森功分器，ADS，优化 ABSTRACTIn th
2、is paper a power dividers quintiles Wilkinson is simulated, and analyzes the basic principle of power dividers, introduces the basic use ADS software method, and choose the frequency range: 0.9GHz, frequency band 1.1 input ports C11 20dB return loss:, frequency band insertion loss: C21 3.1 dB, C31 2
3、5dB isolation ratio: for the design index equal power dividers Wilkinson. First conducts the power dividers Wilkinson schematic design, reoccupy ADS software simulation principle diagram, the conclusion of the theoretical calculation result as parameters when power dividers power dividers did not re
4、ach the required design to index, so the power dividers various parameters were optimized. After optimization of the best data preserves received after power dividers again, and all the indexes of simulation territory to meet the design requirements of basic required.Key words：Simulation Wilkinson P
5、ower dividers ADS optimization目 录目 录第1章 引言11.1 功分器的发展概述11.2本次设计的主要工作3第2章 功分器的技术基础42.1基本工作原理42.2 功分器的技术指标6第3章 ADS介绍83.1 ADS发展概述83.2 ADS 的仿真设计方法93.3 ADS的辅助设计功能103.4 ADS与其他EDA软件和测试设备间的连接113.5 ADS应用结论11第4章 功分器的原理图设计、仿真与优化124.1等分威尔金森功分器的设计指标124.2建立工程与设计原理图124.3基本参数设置164.4功分器原理图仿真194.5功分器的电路参数的优化22第5章 功分器
6、版图的生成与仿真285.1功分器版图的生成285.2功分器版图的仿真30第6章 结论33参考文献34致谢35外文资料原文36译文44主要符号表.1端口的输入功率.2端口的输出功率.3端口的输出功率.输入端口特性阻抗.分支微带线的特性阻抗.分支微带线的特性阻抗.2端口接的负载电阻.3端口接的负载电阻.2端口输入电压.3端口输入电压.2端口输入阻抗.3端口输入阻抗.反射功率.入射功率.端口2匹配时，端口1的反射系数.端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数.端口3匹配时，端口1到端口3的正向传输系数.回波损耗.插入损耗.插入损耗.隔离度第1章 引言第1章 引言1.1 功分器的发展概述功率分配器是
7、将输入信号功率分成相等或不相等的几路输出的一种多端口的微波网络，广泛应用于雷达、多路中继通信机等大功率器件等微波射频电路中。功率分配器又可以逆向使用作为功率合成器，因此有时又称为功率分配/合成器。对于高效率应用场合，对功率分配器的主要要求是：插损较小，各路幅度和相位一致性要好，以保证较高的分配与合成效率；两支路之间的隔离度要好，平滑度高，当其中的一路出现故障时不至于影响另一路的正常工作或影响很小，以提高设备的安全系数和可靠性；宽频带，即在超宽的频带内达到所要求的性能；电路形式简单，容易调整，且体积小，以便于设备的小型化和实现批量生产；有足够的功率容量，以满足大功率分配合成的需要。当功率分配/合
8、成器的工作频率较低时，其理论分析与实际研制都能达到较高的效果，但随着频率升高，特别是在10GHz以上，则会带来许多的问题：要求加工精度更高，微带线的损耗增加，微带不连续模型不够精确，隔离电阻尺寸可以与波长相比拟，不再是一个纯电阻，且波长变短使分配/合成器的体积减小带来微带间的耦合等等。随着我国军事装备发展的突飞猛进，对频率高端，尤其是2GHz10GHz宽频带内高可靠微波功分器的应用也越来越广，需求量迅猛增加。特别是在微波测量和电子对抗系统中，为提高装备的实用性和多信号捕捉能力，往往选用宽带体制来作为系统方案，此时对功分器提出了全频带带宽覆盖的要求。功分器是微波接收、发射及频率合成系统中不可缺少
9、的部件，无论是微波通信、雷达、遥控遥感、电子侦测、电子对抗还是微波测量系统中，都有将信号等功率分配的要求，讲信号等功率分配为多路，再分别进行处理，是非常普遍的应用。在发射系统中，将功分器反转使用，就是功率合成器，在中、大功率发射源中，对整个系统性能有着重要的影响。尤其是在多通道侧向系统中，更是决定着系统性能的关键部件，对幅度的一致性、相位的一致性指标有着严格的要求，这样才能保证系统的测量精度。微波功分器除了幅度、相位一致性要求外，对功分器的插入损耗还有着较高的要求，以避免过大的损耗降低信号强度。同时，为保证各路之间的不受串扰的影响，隔离度指标也相当的重要，在微波测量系统中尤其如此。此外，在微波
10、发射源中作为微波功率合成器使用时，对微波功分器的承受功率还有更高的要求。近年来随着我国国民经济和科学技术的发展，电子信息尤其是无线通信日新月异，3G还没普及，4G已经崭露头角，功率分配器不仅应用在射频功率的分配和合成，在超宽带短脉冲电磁场应用中，采用阵列天线的技术是提高探测距离是较为理想的选择，阵列天线的关键技术功分器的研制就相当重要。无线电发射设备中，为了保证足够远的传输距离，待传输信号须经过一系列的功率放大直至获得足够大的功率再送至发射天线。采用功率合成技术将多路固态器件输出功率进行同向叠加，是获得更高输出功率的有效途径之一。随着无线通信技术的快速发展，各种通讯系统的载波频率不断提高，小型
11、化低功耗的高频电子器件及电路设计使微带技术发挥了优势。单波传输使得系统的增益达不到实际的要求，从而必须实现多波传输，也就是将功率进行分配，即产生了功率分配器，简单功分器。本文设计仿真的是最简单最经典的威尔金森功分器，在射频电路和测量系统中，如混频器、功率放大器电路中的功率分配与耦合元件的性能将影响整个系统的通信质量，而微带功分器在实践应用中显得更为突出。随着我国军事装备的迅猛发展，对功分器的带宽覆盖提出了更高的要求。在全频带范围内，要满足功分器的各项性能指标，具有相当大的难度。目前，国内能够生产此类宽带微波功分器的单位不多，一般均为研制配套件或根据用户定制少量生产，未构成产品系列，其结果是研制
12、周期长、成本高、实用性不强。微波功分器的产品从上世纪70年代国外就早已有之，早期产品多用于微带线威尔金森结构，基本属于窄带应用，经过四十多年的发展，随着工艺水平的提高和传输线理论的进一步完善，在该领域已经有了很大的突破。目前，国外的产品以PULSAR、NADAR、Merrimac、TMI、M/ACOM、MCS等公司为代表，已经形成了从窄带到快带，从双路到多路的完整的产品线，其中以PULSAR的公司的产品以产品齐全，质优面广著称。PULSAR的快带微波功分器产品主要以带状线工艺为主，可以提供较高的性能指标。国内生产微波功分器的厂家主要有亚光厂和泰格微电子研究所，尤其是亚光厂在该领域已经有较为齐全的产品系列，占据了国内很大一部分军品市场。已经研制出了YGG系列产品采用SMA阴头结构，是国外产品的主流封装形式，采用了单节或多节微带线Wilkinson结构，基本上为窄带和倍频程产品，已大批供应市场。但目前的产品主要根据用户要求定
