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威爾金森功率分配器

Wikipedia · 2022-06-18 维基百科 👁 1 阅读

組成的功率分配器]]
威爾金森功率分配器是一種微波电路元件，是一種功率分配器。它可以讓輸出端口互相隔離，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（Ernest J. Wilkinson）設計出此電路。目前这种电路广泛使用中在无线电通信系统裡，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。

等分功率
它使用了四分之一波長轉換器，这可以很容易在印刷电路板實現。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(電感和电容)。
威爾金森功率分配器的散射矩陣為

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

此S 矩阵显示，威爾金森功率分配器是互易的(S_{ij}=S_{ji})，且终端相匹配(S_{11}, S_{22}, S_{33}=0)，输出端是互相隔離的(S_{23}, S_{32}=0)，并功率均分(S_{21}=S_{31})。此矩陣非么正矩陣，因此公分器是有損的。一个理想威爾金森功率分配器将产生3db損耗 S_{21}=S_{31} = -3\,\text{dB} =10 \log_{10} (\frac{1}{2})中。

根據网络理論，二端口網絡不能同時滿足三个条件：無損、互易、端口匹配。威爾金森功率分配器满足端口匹配和互易，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。

通过级联，输入功率可能会被分到任何 n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Z_{0}時，想要將功率分配為 P_{2} 和 P_{3}，且 P_{2} ≠ P_{3}，可以創造以下等式：

定義 K為 K^{2}= \frac{P_{3}}{P_{2}}

设计方法是：

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

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

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

當 K=1時，就得到功率均分的威爾金森功率分配器。

  • 功率分配器與定向耦合器

参考文献
外部链接

#電子元件 #微波技术 #有未审阅翻译的页面

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