T型功分器设计
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功率分配器,作为一种多端口无源微波网络,主要功能是将输入的信号功率精准地分配到若干相等或不等的输出路径中,实现功率的分配或合成。在现实的工程应用中,T型功分器和威尔金森功分器是两种常见的微带功分器选择。
然而,威尔金森功分器在某些特定情况下存在局限性。首先,当应用于高频段时,由于波长与隔离电阻的尺寸相近,此时必须考虑电阻的分布参数效应,这可能会影响到功率分配的精度和效率。其次,在需要处理大功率的应用中,隔离电阻的耗散功率会显著增加,导致电阻体积增大,这不仅增加了设计难度,还可能限制其在实际工程中的应用。
因此,对于那些对输出端口隔离度要求并不十分严格的工程应用,T型功分器往往成为一个更为经济且实用的选择,它能够有效地替代威尔金森功分器,满足基本的功率分配需求。
先分析一下T型功分器的原理:
为了让1端口匹配:
根据上式可以得到,3端口的阻抗与3端口的输入阻抗并不相等即:
由于是无源器件,满足互易定理故:
由此得到结论:1端口匹配,那么2和3端口无法匹配。
所以:
例子:1、考虑一个无耗T型结功率分配器,其源阻抗为50Ω。求出使率2:1的输出特征阻抗。计算从输出端往里看的反射系数。
解:假定在结处电压是V0,输入到匹配的分配器的功率是:
则输出功率:
所以阻抗为:
反射系数为:
一分四:
其中Port1是输入端口,Port 2~5是输出端口,a是输入端传输线,b是四分之一波长阻抗变换传输线,c、d是一分二输出传输线,e、f、g、h、i、h、k、l是一分四输出传输线。若输入端口和输出端口阻抗均为50Ω,则Z2=25Ω,Z1=25Ω,当Port1有高频输入时,四个输出端口可得到4路等幅同相信号。