淺談功分器
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- 1、 定理
- 接下來介紹一下功分器的分類
- 2、T型結功率分配器
- 3、電阻型功率分配器
- 4、wilkson功率分配器
- 如果大家還有什么想法，歡迎評論區見！
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功分器是一種常見的射頻器件，屬三埠器件，簡單的概括來講：就是可以將功率等分為2，也可以將兩路“同頻”或者“非同頻”的信號進行合成，
但是 功分器里面的“坑”你真的知道嗎？
先提兩個問題，讀者可先在心中作答~
1、是不是2個 0dBm的兩個同頻輸入信號經過功分器之后，就能輸出3 dBm？
2、若灌入f0=900MHz & f1=1GHz的 0dBm 信號經過功分器合成，輸出頻譜是什么樣子的？是不是 0dBm@900MHz + 0dBm@1GHz的信號嗎？
在下面的分析中，主要從網路的角度談談對功分器的理解，以及如何從S引數矩陣一眼就看出功分器的特性，實際上，在功分器的分析中，還會用到奇偶模理論，阻抗變換理論等，這里不細說，如果感興趣，可以查閱《微波工程》一書，（還請大家一定要感興趣，去看看:）hhh）
1、 定理
對于一個三埠網路，不可能同時滿足“無耗”、“互易”、“全部埠匹配”這三個條件，(反證法證明)
（1）放寬“互易”條件，該三埠是環形器；
（2）放寬“無耗”條件，可構成wilkison功分器、電阻性功分器；
（3）放寬“全部埠匹配”條件，可構成T形結功率分配器
接下來介紹一下功分器的分類
2、T型結功率分配器
長這個樣子！！是不是看起來像一把魚叉？
對傳輸線的特性阻抗進行抽象后，長這個樣子！
以下是我仿真時，簡單搭建的模型，由TL1，TL3，TL4構成，
大家可以想想為什么TL3 TL4的阻抗是70.7ohm呢？？
接下來我直接給出其S引數矩陣了：
注：θ與TL1的電長度有關；
T型結功率分配器的特點：
1、網路是互易的，Sij=Sji
2、網路是無耗的：S?S*=E
3、port1是匹配的，但是port2和port3沒有匹配；因為S22≠0，S33≠0
4、port2與port3隔離度僅6dB;（很差的隔離度）
以上還是比較抽象，我們舉栗子進行說明，
1、如果port1 輸入0dBm功率，port2 和port3均可得到 -3dBm的同頻信號；（這點很符合我們對功分器的想象）
2、如果port2輸入0dBm功率，port3接50ohm匹配負載，port1只能得到 -3dBm的信號，注意不是0dBm哦，既然網路無耗，那么還有一半的功率去哪兒了？
答：-6dBm的信號被port2反射，-6dBm的信號流入了port3.
對于T形結功分器，無耗特性我們很喜歡，但是埠失配、較差的隔離度是我們很不希望看見的，
3、電阻型功率分配器
電阻型功分器就很簡單了，由三個電阻構成，長這個樣子！！
S引數矩陣：
電阻型功率分配器的特點：
1、網路是互易的，Sij=Sji
2、網路是有耗的：
“有耗”體現在：如果從port1入射的功率是P0，那么到達port2和port3的功率僅有各1/4P0，有一般的功率消耗在電阻上
3、3個埠均匹配；
4、port2與port3隔離度僅6dB;
4、wilkson功率分配器
wilkison功分器大概是最常見的一種功分器了，先來看看長什么樣子？
是不是和T型結功分器很像？只不過多了一個2*Z0的電阻；那么多了這個電阻會帶來什么優點和缺點呢？
還是來先看看S矩陣：
wilkson功率分配器的特點：
1、網路是互易的；
2、網路是有耗的；
3、埠均匹配；
4、理想條件下，在port1匹配時，port2和port3埠的隔離度為 ∞；在這里強調一點，如果port1 完全失配，port2和port3埠的隔離度為退化為 6dB，在使用時需得注意！！！
所以說，我們以“有耗”條件換取了“埠匹配”與“更好的隔離度”，所以說，有所得，必有所失！
那么回歸我們最初的兩個問題，在這里我們以表格的形式給出答案：
1、并不是 2個 0dBm的兩個同頻輸入信號經過功分器之后，就能輸出3 dBm，要求相位嚴格同相！
2、若同時灌入2個非同頻信號，其輸出頻譜中，每個頻率分量均會衰減3dB(這在測驗中需要注意！)
所以功分器并不是簡單的頻率合成哦，因為網路是有耗的！那么功率損失在哪里呢？？
答：2*Z0的電阻上！！這就是wilkson功分器與T型結功分器的區別，
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