一、摘要
功分器全稱功率分配器,英文名Power divider,是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件,也可反過來將多路信號能量合成一路輸出,此時可也稱為合路器。一個功分器的輸出端口之間應保證一定的隔離度。功分器的主要技術參數有功率損耗(包括插入損耗、分配損耗和反射損耗)、各端口的電壓駐波比,功率分配端口間的隔離度、功率容量和頻帶寬度等。
二、設計目的和意義
三、設計原理
功分器全稱功率分配器,是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件,也可反過來將多路信號能量合成一路輸出,此時可也稱為合路器。一個功分器的輸出端口之間應保證一定的隔離度。功分器的主要技術參數有功率損耗(包括插入損耗、分配損耗和反射損耗)、各端口的電壓駐波比,功率分配端口間的隔離度、功率容量和頻帶寬度等。
功分器也叫過流分配器,分有源,無源兩種,可平均分配一路信號變為幾路輸出,一般每分一路都有幾dB的衰減,信號頻率不同,分配器不同衰減也不同,為了補償衰減,在其中加了放大器后做出了無源功分器。
功分器的功能是將一路輸入的衛星中頻信號均等的分成幾路輸出,通常有二功分、四功分、六功分等等。功分器的工作頻率是950MHz-2150MHz,衛視燒友想必對功分器是再熟悉不過了。以上三個器件的用途和性能是完全不同的,但在日常使用中往往容易把名稱混淆了,使得人們在使用中容易產生困惑.*接收系統中的多臺衛星接收機,共用一面天線,幾面天線共用一臺衛星接收機,以及兩臺以上衛星接收機和兩面以上天線共用,它們之間的連接除了依靠電纜之外,主要是靠切換器的組合編程來實現的。
功分器是接多個衛星接收機用的.如果一套天線要接多個衛星接收機就要用功分器.根據所接接收機的多少選用功分器.如果接兩接收機就用二功分器.接四接收機就用四功分器。
功率分配器可以采用定向耦合器和分路器兩種方法實現。但定向耦合器的結構較復雜,其功率分配的比值又往往與頻率有關,無法滿足寬帶功率分配的要求。因此,在寬帶電路中,往往采用結構比較簡單,實現較容易,且帶寬又較寬的分路器來實現功率分配的功能。本次設計就是采用分路器的方法,一路輸入分為兩路輸出。和其他微帶電路元件一樣,分路器也有一定的頻率響應特性。當頻帶邊緣頻率之比f2/f1=1.44時,輸入駐波比?<1.22,能基本滿足輸出兩口隔離度>20dB的指標要求。但當=2時,其各部分的指標開始下降,隔離度只有14.7dB,輸入駐波比也達到1.42.。為了進一步加寬工作帶寬,可以用多節的寬頻帶分功率分配器,即和其他一些寬頻帶器件一樣,可以增加節數,即增加#g/4線段和相應的隔離電阻R的數目。分析結果表明,即使節數增加不多,各指標會有較大的改善,工作頻帶也有較大的展寬。例如,當n=2,即二節的二等分分功率器,當f2/f1=2時,駐波比?<1.11,隔離度>27dB。當n=4,f2/f1=4時,駐波比?<1.10,隔離度>26dB。f2/f1=10時,駐波比?<1.21,隔離度>19dB。N節寬頻帶二等分功分器的一般形式,如圖2所示。因為是二等分,所以上、下兩部分的電路參量相等,因此用奇、偶模分析法很方便。
功分器的技術指標包括頻率范圍、承受功率、主路到支路的分配損耗、輸入輸出間的插入損耗、支路端口間的隔離度、每個端口的電壓駐波比等。
1、頻率范圍。這是各種射頻/微波電路的工作前提,功分器的設計結構與工作頻率密切相關。必須首先明確分配器的工作頻率,才能進行下面的設計
2、承受功率。在大功分器/合成器中,電路元件所能承受的最大功率是核心指標,它決定了采用什么形式的傳輸線才能實現設計任務。一般地,傳輸線承受功率由小到大的次序是微帶線、帶狀線、同軸線、空氣帶狀線、空氣同軸線,要根據設計任務來選擇用何種線。
3、分配損耗。主路到支路的分配損耗實質上與功分器的功率分配比有關。如兩等分功分器的分配損耗是3dB,四等分功分器的分配損耗是6dB。理想分配損耗(dB)=10Log(1/N)N為功分器路數
4、插入損耗。輸入輸出間的插入損耗是由于傳輸線(如微帶線)的介質或導體不理想等因素,考慮輸入端的駐波比所帶來的損耗。
5、隔離度。支路端口間的隔離度是功分器的另一個重要指標。如果從每個支路端口輸入功率只能從主路端口輸出,而不應該從其他支路輸出,這就要求支路之間有足夠的隔離度。
6、駐波比。每個端口的電壓駐波比越小越好。