威爾金森功率分配器是一個功率分配器電路。當所有連接埠匹配時，它可以實現兩個輸出連接埠之間的隔離。雖然威爾金森功率分配器可以設計成實現任意功率分配（例如，請參閱 Pozar [1]），但本例將研究等分（3dB）的情況。我們將使用時域有限差分法 (FDTD) 來獲得裝置的散射參數。
威爾金森功率分配器模擬設定
在FDTD模擬檔Wilkinson_power_divider中使用了「trace and load」結構組。 Wilkinson功率分配器的實體和電氣參數在fsp中建構和設定。微帶傳輸線採用二維理想導體（PEC）矩形板建模，該矩形板放置在厚度為1.59mm、相對介電常數為2.2的基板上。每個傳輸線段所需的寬度使用Pozar[1]中的公式3.195和3.197計算（請參閱微帶範例中的microstrip.lms腳本檔案），分別為4.9mm（Z0=50歐姆）和2.804mm（√2Z0=70.7歐姆）。四分之一波長傳輸線由構成環形的二維多邊形構成。 3.194 在 Pozar [1] 是 λ g/4=55.5 mm。電阻器採用二維矩形板建模，指定材料為 R=100 歐姆。
這些連接埠位於輸入和輸出走線上，用於注入頻率範圍為 0.5 – 1.5 GHz 的傳輸線模式，並計算裝置的散射參數。有關其設定的更多詳細信息，請參閱“端口”頁面。如下所述，來源連接埠將手動切換，以便一次觸發一個連接埠。
網格覆蓋區域放置在每條走線上，用於確定其長度和寬度。分支走線的彎曲和角度特性要求 x 和 y 方向上的網格尺寸相等 (dx=dy)。對於與座標軸對齊的進給和輸出走線，此約束不適用。用於分支追蹤的網格覆蓋區域的副本放置在輸出走線的右側，以保持網格對稱。
PML吸收邊界條件包圍了整個模擬區域，但z最小邊界除外，該邊界被指定為模擬微帶傳輸線接地面的金屬邊界條件。
威爾金森功率分配器 結果與分析
上圖顯示了用於隔離和傳輸模擬的散射參數的頻率響應以及1GHz頻率下的電場分佈。這些資料由腳本在仿真完成後產生。需要注意的是，使用比模擬檔案中指定的網格更精細的網格，也可以在軌跡上獲得這些結果。
模擬威爾金森功率分配器此放大器輸入埠（S11=-40dB，f=1.0GHz）和輸出埠（S22=-32dB，f=1GHz）匹配良好，隔離度高（S32=-43dB，f=1GHz），中心頻率為1.01GHz，與設計工作頻率1GHz的偏差在1%以內。此外，我們觀察到類比頻段內3dB等功率分配（f=1GHz時S31=-3dB）變化小於10%。
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發佈時間：2022年12月6日
