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常見功率分配器

現在一般常用的功率分配器是T接面功率分配器、威金森功率分配器跟環混 成(ring hybrid)功率分配器。T接面功率分配器的結構是一個三埠網路,一個輸入 埠和兩個輸出埠。可以用不同的傳輸線型式來實現,如圖2-1,可利用微帶線

(microstrip line)和波導(waveguide)來製作。T接面功率分配器可以做任一比 例的功率分配。但是因為在三個路徑的交接面處,沒有辦法同時對每一個埠匹 配,所以在各輸入和輸出端間的隔離效果會大幅降低。因此對於後續電路的連接 上,需再經過阻抗轉換,以達到阻抗匹配。

威爾金森功率分配器是由兩種不同阻抗和長度的傳輸線和一電阻所組成的 功率分配器,可以設計成任一比例的功率分配器且設計簡單,通常此功率分配器 為微帶線型式,且用於半功率分配器。如圖2-2,在輸出入端的傳輸線阻抗皆為 Z0,且在輸出端間的有著良好隔離程度,但因為需四分之ㄧ波長的傳輸線,意味 著有較小頻寬。其兩倍Z0的電阻在高頻時,不一定會具有純電阻的特性,進而影

響輸出端間的隔離程度。而輸出端是由兩種分別為四分之ㄧ波長且阻抗為 2 Z0

和阻抗為Z0 的傳輸線再加上一個兩倍Z0 的電阻所組成的功率分配器,可以設計 成任一比例的功率分配器。通常四分之ㄧ波長的傳輸線,設計成環狀來節省面 積,並在環狀末端接上電阻,達到兩輸出端的隔離。此外,輸入和輸出端的傳輸 線阻抗皆為Z0 ,後續電路連接不需使用阻抗轉換器。

環混成功率分配器為一個四埠網路,在圖2-3中,埠2和埠3會有相位差為0度 或180度的訊號產生,且兩輸出端的功率輸出一樣,可視為一半功率分配器。若 將訊號從埠1輸入,在埠2和埠3各會產生同功率和相位的訊號且與埠4隔離。若將 訊號從埠4輸入,則在在埠2和埠3各會產生同功率但相位差180度的訊號,且與埠 1隔離。反之將訊號從埠2和埠3輸入,則埠1和埠4的輸出訊號分別為埠2和埠3輸 入的合(sum)和差(difference)。此網路設計上,由三段四分之ㄧ波長且阻抗

為 2 Z0 和一段四分之三波長且阻抗為 2 Z0 的傳輸線所組成的環型電路。在圖 2-3中,其環形電路需由6/4 倍波長的傳輸線所組成,在頻寬上面會有大大的限

圖2-1 T接面功率分配器圖

圖2-2 威金森功率分配器

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制,無法寬頻操作。此外,當訊號從埠1輸入從埠2和埠3輸出,因為埠1至埠2與 埠3之距離為相等的,故埠2與埠3的輸出訊號相位差為0度。若訊號從埠1輸入從 埠2和埠3輸出,則因為埠4至埠2與埠3之距離相差二分之ㄧ波長的距離,故埠2 與埠3的輸出訊號相位差為180度。相同的埠1至埠4的傳輸線阻抗皆為Z0,後續電 路連接不需使用阻抗轉換器。

圖2-3 環混成功率分配器

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