威尔金森功率分配器是一个功率分配器电路。当所有端口匹配时，它可以实现两个输出端口之间的隔离。虽然威尔金森功率分配器可以设计成实现任意功率分配（例如，参见 Pozar [1]），但本例将研究等分（3dB）的情况。我们将使用时域有限差分法 (FDTD) 来获得器件的散射参数。
威尔金森功率分配器模拟设置
在FDTD仿真文件Wilkinson_power_divider中使用了“trace and load”结构组。Wilkinson功率分配器的物理和电气参数在fsp中构建和设置。微带传输线采用二维理想导体（PEC）矩形板建模，该矩形板放置在厚度为1.59mm、相对介电常数为2.2的基板上。每个传输线段所需的宽度使用Pozar[1]中的公式3.195和3.197计算（参见微带示例中的microstrip.lms脚本文件），分别为4.9mm（Z0=50欧姆）和2.804mm（√2Z0=70.7欧姆）。四分之一波长传输线由构成环形的二维多边形构成。 3.194 在 Pozar [1] 中是 λ g/4=55.5 mm。电阻器采用二维矩形板建模，指定材料为 R=100 欧姆。
这些端口位于输入和输出走线上，用于注入频率范围为 0.5 – 1.5 GHz 的传输线模式，并计算设备的散射参数。有关其设置的更多详细信息，请参阅“端口”页面。如下所述，源端口将手动切换，以便一次触发一个端口。
网格覆盖区域放置在每条走线上，用于确定其长度和宽度。分支走线的弯曲和角度特性要求 x 和 y 方向上的网格尺寸相等 (dx=dy)。对于与坐标轴对齐的进给和输出走线，此约束不适用。用于分支跟踪的网格覆盖区域的副本放置在输出走线的右侧，以保持网格对称。
PML吸收边界条件包围了整个仿真区域，但z最小边界除外，该边界被指定为模拟微带传输线接地面的金属边界条件。
威尔金森功率分配器 结果与分析
上图显示了用于隔离和传输仿真的散射参数的频率响应以及1GHz频率下的电场分布。这些数据由脚本在仿真完成后生成。需要注意的是，使用比仿真文件中指定的网格更精细的网格，也可以在轨迹上获得这些结果。
模拟威尔金森功率分配器该放大器输入端口（S11=-40dB，f=1.0GHz）和输出端口（S22=-32dB，f=1GHz）匹配良好，隔离度高（S32=-43dB，f=1GHz），中心频率为1.01GHz，与设计工作频率1GHz的偏差在1%以内。此外，我们观察到模拟频段内3dB等功率分配（f=1GHz时S31=-3dB）变化小于10%。
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发布时间：2022年12月6日
