功率分配器研究现状和发展趋势

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人类进入二十世纪以来，随着现代电子和通信技术的飞速发展，信息交流越发频繁，各种各样的电子电汽设备已经大大影响到各个领域企业及家庭。无论哪个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件，既有如电容、电感、电阻、功率分配器等无源器件，以实现信号匹配、分配、滤波等；又有有源器件共同作用。微波系统不例外地有各种无源、有源器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换。现代无源器件中，微带功率分配器从质量及重量上都日显重要。65334

在微波电路中，为了将功率按一定的比例分成两路或者多路，需要使用功率分配器。功率分配器反过来使用就是功率合成器，所以通常功率分配/合成器简称为功率分配器。在近代微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用着功率分配器，而且功率分配器常是成对的使用，先将功率分成若干份，然后分别放大，再合成输出。1960年，Ernest J. Wilkinson发表了名为An N-way Hybrid Power Divide的论文中介绍了一种在所有端口均匹配、低损耗、高隔离度、同相的N端口功率分配器。以后的研究人员便称这种类型的功率分配器为Wilkinson功率分配器。最初它的原始模型是同轴形式，此后在微带和带状线结构上得到了广泛地应用和发展，工程中大量使用的是微带线形式，大功率情况下也会用到空气带状线或空气同轴线形式。

和其他的微带电路元件一样，功率分配器也有一定的频率特性。当频带边缘频率之比f1/f2=1.44时，输入驻波比（VSWR）<1.22时，输入驻波比（VSWR）下降到1.42，两端口隔离度只有14.7dB。Wilkinson功率分配器的狭窄带宽限制了其在宽带系统中的应用。为了进一步加宽工作带宽，可以用多节的宽频功率分配器，即增加λg/4线段和相应的隔离电阻R的数目。

目前常见的微波功率分配器是采用微带线或腔体波导等结构的分布参数功率分配器。腔体波导功率分配器插损小、平衡度好，但隔离度较差，制作工艺较复杂，微带功率分配器制作简单，但相对带宽较小。而且以上分布参数功率分配器仅限于微波波段的窄频带应用，在微波频段以下，小型化、宽带功率分配器的制作比较困难。论文网

随着通讯业务的扩展，移动通信的频段从以前的GSM（880-960MHz）频段已经扩展到DCS（1710-1880MHz）和PCS（1850-1990MHz）频段，以及最近的3G业务频段（WCDMA-联通美标、TD-SCDMA-移动中标、CDMA2000-电信美标）。

当今公众数字移动通信常用的两种制式GSM和IS-95采用的频段都在900MHz，目前正在研发、即将推出的第三代数字移动通信都采用2GHz频段，无线局域网（WLAN）和蓝牙无线通信系统采用的是2.4GHz，全球定位系统（GPS）采用1.6GHz频段，19GHz、28GHz、40GHz和61GHz等频段都是未来可能发展的频段。在全球移动通讯系统（GSM）、全球定位系统（GPS）和蓝牙无线通信系统等现代通信系统中，为了充分利用资源，提高信号传输速率，以及增强系统可靠性，大带宽电路的应用日益普遍。

Wilkinson 功率分配器是微波功率放大器的重要器件，是射频系统和通信系统的关键部件之一。随着通信技术的迅猛发展和通信业竞争的加剧，在射频微波系统中，对Wilkinson 功率分配器性能指标提出了越来越高的要求。传统Wilkinson 功率分配器只能工作在指定的频率或奇次谐波处，无法满足大宽带以及多频的要求，例如，全球移动通讯系统（GSM）频带（935-960MHz）与普通移动通信系统频带（2110-2170MHz）的下行链路操作。近年来，研究体积小、损耗低、隔离度高的宽带Wilkinson 功率分配器已成为热点之一，因此开展宽带Wilkinson 功率分配器研究具有重要的工程意义价值。