HFSS双频Wilkinson功分器研究与设计(2)
Wilkinson功分器作为功率分配器的一种重要的实现形式，由于其设计较为简单，体积相对较小，且具有较好的幅频工作特性，因此在微波电路系统中得到了广泛的应用。但是随着通信和雷达技术的不断朝着多频段的方向不断发展，相应的微波电路系统中的各种微波元器件也逐渐的朝着小型化，低成本的方向发展，而功分器作为系统的组成之一，也需要具备这些功能特性。但我们所熟知的Wilkinson功分器虽然结构相对较小，但是由于工作频率点的限制导致无法适用于当今多频段雷达与通信系统。因此如果设计出的功分器能够在任意的两个或多个不同频率点完成功率的分配与合成，不但能够满足当今微波系统的要求，而且仅用一个功分器就可以完成两个或多个频段的功率分配与合成的工作，不仅能够大大的简化系统的结构和降低系统的成本，还可以降低系统的噪声系数，增强其抗干扰能力。
随着性能的不断提升，双频或多频功分器相对于传统的功分器而言，有着更大的优势，在系统中发挥着重大的作用，最近几年，国内外相关的报道也逐渐增多，表明双频功分器已经成为一个比较火热的研究方向。因此，研究双频功分器有着非常重要的理论和工程意义。
1.2 国内外的研究现状
1.3 课题的主要内容
本课题的任务是设计一个双频功分器，其两个工作频率点分别为1 GHz和2 GHz，通过查阅相关文献和书籍，在了解功分器的工作原理前提下，使用ADS或者HFSS设计并仿真该双频功分器，需要满足以下指标的要求：S11，S22和S33小于-20 dB，S21和S31大于-3.2 dB，一致性良好。
本文的主要内容安排如下：第一章为引言，对课题的研究背景和现状等做了介绍；第二章简单的介绍了本课题所涉及到的微波理论基础知识；第三章分析了双频功分器的原理并采用了奇偶模分析方法对功分器进行分析，得到了双频功分器的设计参数；第四章按照毕设任务书的要求，使用射频仿真软件HFSS设计并仿真了一个双频Wilkinson功分器，并对功分器的相关参数进行优化，最后给出了该功分器的仿真结果。
2 微波的基础理论知识
本课题研究的对象是一个双频功分器，设计出来的功分器的性能通过哪些参数可以衡量，是否满足要求，如何进行优化等，这些问题都需要基础理论知识来解释，因此有必要对双频功分器的基础理论以及相关的微波基础知识做一定的了解，这将有助于我们完成本课题。本章主要完成介绍相关微波基础理论知识这一任务。
2.1 长线理论
“长线[1-3]”不是指几何尺寸很长的传输线，而是传输线的长度包含了几个电磁波的波长。但是由于微波的频率一般都很高，波长短，因此使得几何长度很短的一段传输线，都属于长线。
在低频电路中，我们认为电容储存电场能量，电感储存磁场能量，连接元件的导线可以看成理想导线，因此，电路中唯一消耗能量的元件只有电阻，我们将这种只有集总元件的电路叫做集总参数电路。此时可以认为电路上的电压和电流的幅度与相位与空间和时间无关。但是随着频率逐渐升高至微波波段时，电路上的电压和电流的幅度与相位将会随着时间和空间而变化，这是因为此时的导线不能在看成理想导线，导线的分布参数不可忽略。
下面以双导体传输线为例介绍一下微波传输线的分布参数的概念，分布电阻（R）：随着电磁波频率的升高，导体将会产生趋肤效应，使导线有效导电截面积减小，从而使导体的电阻阻值增大，而且沿线都存在损耗；分布电导（G）：由于导线周围的介质不是理想的绝缘体，两导线之间存在着并联的漏电导；分布电容（C）：因为导线之间存在着沿线分布的高频电场，因此有电容效应；分布电感（L）：因为在导线的附近会存在沿线分布的高频磁场，因此有电感效应。