wilkinson功分器

Wilkinson功分器是以其发明者的名字命名的。1960年，ERNEST J. WILKINSON在IRE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES发表了一篇为AN N-Way Hybrid Power Divider的文章。

Wilkinson在这篇文章中介绍了一种新型的功分器，如下图所示。文中的功分器主要由以下部分组成：

(1) 功分器为一条同轴线，其内导体被分成8个长度为λ/4的齿条；

(2) 功分器的输入端有一短路板，连接各个齿条，但是不和地连接

(3) 在齿条的输出端，有一个电阻以放射状与公共结点连接，该结点也不和地连接。

T型功分器，无耗，输出端口之间无隔离度；电阻性功分器，有耗，输出端之间无隔离度；而wilkinson功分器可以同时做到无耗、有隔离度、全端口匹配。

那我们使用功分器的时候，需要注意些什么呢？

(1) 外接的电路的匹配程度会影响功分器隔离度

 理想的wilkinson功分器在理想匹配的状态下，输出端能够完美隔离。如下图所示。

但如果输入端口接了一个不是理想匹配的放大器，那隔离度还能有这么多么？

假设在功分器前面是一个驻波不是那么好的放大器，比如回波损耗为12dB。从仿真结果，可以看到，在这个时候功分器的隔离度已经降到18dB。而且，其输出端的回波损耗也从 60dB降为18dB。

 实际使用的过程中，不仅要考虑功分器本身的隔离度，还需要考虑其端口的匹配情况。

(2) 中间的电阻的到底需要承受多大的功率呢？

如果功分器的所有端口的负载都是理想50ohm，那么隔离电阻不需要承受功率；如果功分器输出端的不匹配特性完全相同，则隔离电阻也不需要承受功率。

但是实际情况下，这两者情况都很难满足。

所以在功分器的使用过程中，我们有时候选择隔离电阻时，需要考虑到在最差情况下，它需承受的功率耗散。

Case1:

输出端匹配具有相同的反射系数，可以看到此时耗散到电阻上的功率为0W。

Case2:

输出端匹配，幅值相等，相位相差180度。可有看到输入功率基本都耗散在隔离电阻上了。

所以，在选择隔离电阻时，要结合其端口的匹配情况，通过仿真，估算出隔离电组需要承受的功率。

(3) 集总式wilkinson功分器

在低频的时候，如果使用wilkinson功分器的话，4/λ的长度不短，不适合使用在小型PCB上。这个时候，就可以使用集总式的wilkinson功分器。具体可以参考：

谈谈又小又便宜又好设计的功分器。

参考文献：

ERNEST J. WILKINSON An N-Way Hybrid Power Divider

https://www.microwaves101.com/encyclopedias/wilkinson-power-splitters

https://www.microwaves101.com/encyclopedias/reflection-coefficient-sniffer#wilkinson

David M. Pozar微波工程

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