威爾金森功率分配器

威爾金森功率分配器是一種微波電路元件,是一種功率分配器。它可以讓輸出端口互相隔離,同時所有端口都阻抗匹配。 威爾金森的設計也可用作為一個功率合成器,因為它是由被動組件 ,因此互易的。1960年,威爾金森(Ernest J. Wilkinson)設計出此電路[1]。目前這種電路廣泛使用中在無線電通信系統裏,因為它輸出端口具有高度隔離度,可以防止輸出端口之間的串擾。

微帶線組成的功率分配器

等分功率

 
威爾金森功率分配器輸出結果。  約為3db,  在設計頻率附近時很低。
 
顯示端口2和3之間非常高的隔離度

它使用了四分之一波長轉換器,這可以很容易在印刷電路板實現。它還可以使用其他形式的傳輸線路(例如同軸電纜)或集中式電路元件(電感電容)。[2] 威爾金森功率分配器的散射矩陣[3]

 

S 矩陣顯示,威爾金森功率分配器是互易的( ),且終端相匹配( ),輸出端是互相隔離的( =0),並功率均分( )。此矩陣么正矩陣,因此公分器是有損的。一個理想威爾金森功率分配器將產生3db損耗  中。

根據網絡理論,二端口網絡不能同時滿足三個條件:無損、互易、端口匹配。威爾金森功率分配器滿足端口匹配和互易,但是有損。

當端口2和3處的信號同相且幅度相等時,不會發生損耗。如果輸入噪聲進入端口2和3的,端口1的噪聲不會增加,一半的噪聲功率會消耗在電阻中。

通過級聯,輸入功率可能會被分到任何  個輸出端口。

不等分功率

如果端口2和3的連接臂以不相等的阻抗連接,則可以實現不相等的功率分配。 當特徵阻抗為 時,想要將功率分配為   ,且   ,可以創造以下等式:

定義   

 
兩個分支的阻抗不同,以實現不平均的功率分配。兩個分支的輸出阻抗也不同。

設計方法是:

 

 

 

 時,就得到功率均分的威爾金森功率分配器。

參考文獻

  1. ^ E.J.Wilkinson,An N-Way Hybrid Power Divider頁面存檔備份,存於互聯網檔案館),第一卷。 8,p. 116-118揚的。 1960年,doi:10.1109/TMTT的。1960年。1124668
  2. ^ Overview and essentials of the Wilkinson divider splitter combiner. Radio-electronics.com. [6 February 2013]. (原始內容存檔於2018-07-26). 
  3. ^ D.M.Pozar, 微波工程,第三版,John Wiley&Sons:紐約,2005年

外部連結