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威尔金森功率分配器

时间:2022-01-09 人气: 来源:home-彩店宝科技有限公司

  威尔金森功率分配器是一种微波电路元件,是一种功率分配器。它可以让输出端口互相隔离,同时所有端口都阻抗匹配。威尔金森的设计也可用作为一个功率合成器,因为它是由被动组件,因此互易的。1960年,威尔金森(ErnestJ.Wilkinson)设计出此电路。目前这种电路广泛使用中在无线电通信系统里,因为它输出端口具有高度隔离度,可以防止输出端口之间的串扰。

 

等分功率


  它使用了四分之一波长转换器,这可以很容易在印刷电路板实现。它还可以使用其他形式的传输线路(例如同轴电缆)或集中式电路元件(电感和电容)。威尔金森功率分配器的散射矩阵为QQ截图20230109134452.png


  {\displaystyle[S]={\frac{-j}{\sqrt{2}}}{\begin{bmatrix}0&1&1\\1&0&0\\1&0&0\\\end{bmatrix}}}{\displaystyle[S]={\frac{-j}{\sqrt{2}}}{\begin{bmatrix}0&1&1\\1&0&0\\1&0&0\\\end{bmatrix}}}


  此S矩阵显示,威尔金森功率分配器是互易的({\displaystyleS_{ij}=S_{ji}}{\displaystyleS_{ij}=S_{ji}}),且终端相匹配({\displaystyleS_{11},S_{22},S_{33}=0}{\displaystyleS_{11},S_{22},S_{33}=0}),输出端是互相隔离的({\displaystyleS_{23},S_{32}}{\displaystyleS_{23},S_{32}}=0),并功率均分({\displaystyleS_{21}=S_{31}}{\displaystyleS_{21}=S_{31}})。此矩阵非幺正矩阵,因此公分器是有损的。一个理想威尔金森功率分配器将产生3db损耗{\displaystyleS_{21}=S_{31}=-3\,{\text{dB}}=10\log_{10}({\frac{1}{2}})}{\displaystyleS_{21}=S_{31}=-3\,{\text{dB}}=10\log_{10}({\frac{1}{2}})}中。


  根据网络理论,二端口网络不能同时满足三个条件:无损、互易、端口匹配。威尔金森功率分配器满足端口匹配和互易,但是有损。

QQ截图20230109134521.png

  当端口2和3处的信号同相且幅度相等时,不会发生损耗。如果输入噪声进入端口2和3的,端口1的噪声不会增加,一半的噪声功率会消耗在电阻中。


  通过级联,输入功率可能会被分到任何{\displaystylen}n个输出端口。


不等分功率


  如果端口2和3的连接臂以不相等的阻抗连接,则可以实现不相等的功率分配。当特征阻抗为{\displaystyleZ_{0}}{\displaystyleZ_{0}}时,想要将功率分配为{\displaystyleP_{2}}P_{2}和{\displaystyleP_{3}}{\displaystyleP_{3}},且{\displaystyleP_{2}}P_{2}≠{\displaystyleP_{3}}{\displaystyleP_{3}},可以创造以下等式:


  定义{\displaystyleK}K为{\displaystyleK^{2}={\frac{P_{3}}{P_{2}}}}{\displaystyleK^{2}={\frac{P_{3}}{P_{2}}}}

QQ截图20230109134556.png

  设计方法是:


  {\displaystyleZ_{02}=Z_{0}{\sqrt{\frac{1+K^{2}}{K^{3}}}}}{\displaystyleZ_{02}=Z_{0}{\sqrt{\frac{1+K^{2}}{K^{3}}}}}


  {\displaystyleZ_{03}=Z_{0}{\sqrt{K(1+K^{2})}}=K^{2}Z_{02}}{\displaystyleZ_{03}=Z_{0}{\sqrt{K(1+K^{2})}}=K^{2}Z_{02}}


  {\displaystyleR=Z_{0}(K+{\frac{1}{K}})}{\displaystyleR=Z_{0}(K+{\frac{1}{K}})}


  当{\displaystyleK=1}K=1时,就得到功率均分的威尔金森功率分配器。


  •   功率分配器与定向耦合器


关于威尔金森功率分配器,小编为大家就分享这些。欢迎联系我们彩店宝科技有限公司有限公司,以获取更多相关知识。

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