实验六 微波功率分配器实验
一 实验目的
1、了解功率分配器的原理、分类和主要技术参数。 2、掌握用网络分析仪测试功率分配器传输特性的方法。
二 实验原理
1. 功率分配器的原理
在实际应用中，有时需要将信号源的功率分别馈送给若干个分支电路（负载），就是说，进行功率分配，实现这种功能的射频器件就称为功率分配器。由于功率分配器一般为满足互易定理的无源网络，所以功率分配器与合成器是等价的。
根据输出功率的比例，微波功率分配器有等分功率与不等分功率两类。当一个微波功率平均分成n路时，称为n路等分功率分配器，反之，称为n路不等分功率分配器。微波功率分配器在微波天线的馈线中和微波仪表中都得到了应用。大功率微波功率分配器采用同轴线结构，中小功率微波功率分配器采用带状线或微带线结构。
功率分配器的具体结构型式很多，最常用的是采用?g/4阻抗变换段的功率分配器，一般来说功率分配器都是相等的，图6-1所示的是两路微带功率分配器的结构。两个分支臂长都为?g/4，是完全对称的结构，对称性保证输入功率将平均分配于两个输出端，得到同相同模的输出。
图6-1 两路微带功率分配器的结构原理图
两分支臂之间接有隔离电阻R，是为了保证两个输出端口的隔离。当两个输出端口均为良好匹配时，对称性保证各个传输支路是同电位的，故无电流通过隔离电阻，隔离电阻上无功率损耗。但当其中一输出端失配，致使有反射波折回，则此反射功率将分拆开：一部分经过隔离电阻到达另一输出端；另一部分沿自己支路反射回输入端，然后又反射回来，沿另一支路到达另一输出端。如果隔离电阻尺寸很小而可视为集总元件时，则它的电长度可近似地认为是零。由于各支路的长度为?g/4，电长度在中心频率时为?/2，因而往返二次的电长度是?。因此到达另一输出端的两部分信号是反相的。可以证明，只要适当选择隔离电阻和支线的特征阻抗值，就可以使这两部分信号幅度相等，因而彼此相消。这就是利用隔离电阻R达到各分支端口之间的隔离的原理。
经过对电路的分析计算，可以得到隔离电阻R和支线特征阻抗Z01分别应该为
Z01?2Z0 和 R?2Z0
其中Z0为输入端微带传输线的特征阻抗，一般都为50?。
2. 功率分配器的技术参数
工作频带：工作频带就是功率分配器能够正常工作的频率范围。
插入损耗：在理想情况下，功率分配器不应该引入任何功率损耗。然而实际中功率分配器都会有某种程度的功率损耗，插入损耗定量的描述了工作频带内功率损耗的大小。如果是两路功率分配器，设输入功率为Pin，每一端口输出功率假设都相等为Pout，则插入损耗IL?10logPin/2。在实际测量中，常常用S参数Pout来表征功率分配器的技术参数。插入损耗IL??20log|S21|。
各端口幅度偏差：理想情况下，两端口输出幅度应该完全相同，但实际中两端口输出幅度都会存在某种程度的差异，就用幅度偏差来定量描述。设端口一输
出功率幅度为P1，端口二输出功率幅度为P2，则幅度偏差?L?10logP1。 P2 各端口隔离度：理想情况下，两端口应该是完全隔离的，即一端口的功率不会进入到二端口，实际情况下总会存在某种程度的功率泄漏。隔离度就是描述端口隔离程度的参量。测量时，使输入端口接匹配负载，从一端口输入一信号P1，测量此时二端口的输出功率P2，隔离度=10log=?20log|S23|。
P1。用S参量来表征，隔离度P2三 实验设备及装置图
本实验主要是通过使用矢量网络分析仪AV3620测试功率分配器的散射参数（S23、S22、S11、S21等）来得到其传输频率响应特性和插入损耗、各端口幅度偏差、端口隔离度等技术参数。实验装置连接图如图6-2所示，功率分配器的输入端口1接网络分析仪的1端口，功率分配器的一个输出端口2接网络分析仪的2端口，功率分配器的另一个输出端口3接匹配负载。
图6-2 实验装置连接图
实验时测量的对象是一个两路微带功率分配器，其结构图如图6-1所示。功率分配器的输入/输出阻抗为Z0?50Ω，两个分支臂长都为?g/4，阻抗为
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