27.基于ADS的不等分威尔金森功分器设计 |
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27.基于ADS的不等分威尔金森功分器设计
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27.基于ADS的不等分威尔金森功分器设计
等分的威尔金森功分器可以使用ADS非常快速的设计出来，但是不等分的功分器却没有便捷的设计方法，在此给出快速的设计方法与案例，方便大家实际设计。 本次的工程链接： https://download.csdn.net/download/weixin_44584198/88356514 等分版本的威尔金森功分器设计教程：12、ADS使用记录之功分器设计 1、不等分威尔金森功分器设计理论不等分威尔金森功分器设计理论推导见微波工程书的第七章，之后再详细讨论推导过程，在此直接给出不等分功分器的设计结构与公式： 由此可以得出计算结果： 从原理上来讲，基本结构已经出来了，无非是几个微带线而已，注意此处Z02和Z03的长度为四分之一波长，可以非常简单的构建如下的仿真图： 实际的威尔金森功分器设计并不能只包含几段微带线，还需要考虑到电阻的放置和整个电路的大小，所以往往使用多段的微带线来实现最终的匹配结果，例如，一种常用的结构是这样的（两个端口之间会留出示例的距离安放电阻，比如60mil）： 各个线的长度该如何确定呢？那就需要解一个方程，其中最为关键的是要恰好给电阻留出特定的长度，在此给出求解算法如下所示（分隔符上面是需要手动输入的）： clc clear syms l2 l3 l4 % 上半微带线枝节的长度，单位mm Lu=47.497600; % 下半微带线枝节的长度，单位mm Ld=44.825200; % 预留的电阻的长度，单位mm（1.524mm=60mil，对应0603） Lr=1.524; % 输入的微带线宽度（一般50欧姆） w0=1.073160; % 上半微带线枝节的宽度，单位mm wu=0.217790; % 下半微带线枝节的宽度，单位mm wd=1.021200; % --------------------------------------------------------- % 微带线圆弧半径，单位mm（一般设置为Lu/pi/1.5） r=floor(Lu/pi/1.5); l1=(Lu-pi*r)/2; % eqn1：上半微带线长度恒定 eqn1=l1+pi*r+l2==Lu; % eqn2：下半微带线长度恒定 eqn2=l3+pi*r+l4==Ld; % eqn3：留出电阻的距离 eqn3=l1-l2+l3-l4==Lr-w0+wu+wd; eqn=[eqn1 eqn2 eqn3]; var=[l2 l3 l4]; solx=solve(eqn,var); % 求方程eqn中x的所有解 disp(['l1的长度为：',num2str(l1),'mm']); disp(['l2的长度为：',num2str(double(solx.l2)),'mm']); disp(['l3的长度为：',num2str(double(solx.l3)),'mm']); disp(['l4的长度为：',num2str(double(solx.l4)),'mm']); disp(['r的长度为：',num2str(double(r)),'mm']);可以看到输入对应的参数即可得到最终的微带线长宽，非常方便： |
为方便计算，在此直接给出Matlab的计算代码（以2端口和3端口的功率比为2为例）：
进行仿真，得到如下结果，从S21和S31可以看出，传输功率比为2：1（相差3db）： 
下面介绍一下如何将原来的原理电路转化为实际可用的微带线电路。此处以设计中心频率在1GHz的输出功率比1：2的功分器为例。考虑到实际使用的电路板材，在此使用罗杰斯的4350B基板作为仿真基板，首先将上面的理论微带线长度与宽度计算出来，使用ADS的自带工具LineCalc，计算得出的结果如下所示： 
下面将这样的结构转化为实际可用的微带线，其基本结构如下所示： 
将数据放入原理图，如下所示： 
运行仿真，得到结果，可以看到符合设计的1GHz的不等分功分器的指标： 
生成版图，得到如下结果： 
构建版图联合仿真： 
结果如下，符合要求： 
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