تقسیم‌کننده‌ی توان فراپهن‌باند کوچک با کم‌ترین خطای دامنه و بیشترین جداسازی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر – دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

در این مقاله یک تقسیم‌کننده‌ی توان فراپهن‌باند طراحی، شبیه‌سازی و ساخته شده است. در این ساختار به‌جای مبدل ربع طول موج در تقسیم‌کننده‌ی توان ویلکینسون معمولی، از خط میکرواستریپ باریک‌شونده‌ی نمایی استفاده شده است. از آنجایی‌که خط باریک‌شونده در همه‌ی فرکانس‌ها یک انتقال امپدانس ثابتی ایجاد می‌کند، اختلاف بیشترین و کم‌ترین مقدار در ضریب انتقال بسیار کم و برابر با dB 0.5 و مقدار افت بازگشتی بسیار خوب و بهتر از dB15 در یک پهنای باند بسیار وسیع به‌دست آمده است. با بهینه‌سازی مکان دو مقاومت استاندارد اضافی که در طول خط باریک‌شونده اضافه شده‌اند، افت بازگشتی و جداسازی بین دهانه‌های خروجی بهبود یافته است. نتایج شبیه‌سازی با تحلیل تمام موج مبتنی‌بر روش المان محدود به‌دست آمده است و نتایج اندازه‌گیری حاکی از عملکرد خوب مدار پیشنهادی است. افت بازگشتی دهانه‌های خروجی در باند فرکانسی GHz16-6 بهتر از dB15 و جداسازی بین دهانه‌های خروجی بهتر از dB20 است. در انتها یک مقایسه بین تقسیم‌کننده‌های توان فراپهن‌باند انجام شده است. به‌راحتی می‌توان دریافت که تقسیم‌کننده‌ی توان پیشنهادی از نظر ویژگی‌های مهم مطرح‌شده، عملکرد خوبی نسبت به سایر تقسیم‌کننده‌های توان فراپهن‌باند دارد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Compact Ultra Wideband Power Divider with Low Amplitude Imbalance and High Isolation

نویسندگان [English]

  • N. Naseri
  • Z. Ghattan Kashani
Faculty of Electrical and Computer Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper an ultra-wideband power divider has been designed, simulated and fabricated. In this structure, the quarter-wave transformer in the conventional Wilkinson power divider, is replaced by an exponentially tapered microstrip line. Since the tapered line provides a consistent impedance transformation across all frequencies, very low amplitude ripple of 0.5dB peak-to-peak in the transmission coefficient and superior input return loss better than 15dB are achieved over an ultra-wide bandwidth. By optimizing the physical locations of the two additional standard resistors added along the tapered line, the output return loss and isolation are improved. The simulation results achieved by full wave analysis based on Finite Element Method (FEM) and the measured results confirm the good performance of the proposed circuit. The return loss of the output ports is better than 15dB and the isolation between the output ports is better than 20dB across the band 6-16GHz. Finally a comparison between ultra-wideband power dividers is provided. It is clear that the proposed divider in terms of the aforementioned important features, has a good performance related to the other ultra-wideband power dividers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Power divider
  • ultra wideband
  • amplitude imbalance
  • isolation

مراجع

[1]       یاشار زهفروش، مهدی سفیدی و علی شادمند، «طراحی یک آنتن مسطح تک‌قطبی نوین برای کاربردهای UWB با مشخصه‌ی فیلترینگ دوبانده و ارزیابی با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی»، مجله‌ی مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 48، شماره1، صفحات 54-60، 1397.
[2]      فرشاد گوزل پور، امیر حبیب‌زاده شریف و اسماعیل نجفی اقدم، «طراحی یک فرستنده IR-UWB با چگالی طیفی توان تطبیق‌پذیر در محدوده‌ی Gpps 4/1-02/0»، مجله‌ی مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 48، شماره 3، صفحات 1350-1363، 1397.
[3]      E. J. Wilkinson, “An N-way power divider,’’IEEE Trans. Microwave Theory Tech, vol. 8, pp. 116-118, Jan 1960.
[4]      S. B. Cohn, “A class of broadband three-port TEM-mode hybrids,’’IEEE Trans. Microwave Theory Tech, vol. 16, no. 2, pp. 110-116, Feb 1968.
[5]      Z. Lin and Q. X. Chu, “A novel compact UWB power divider for spatial power combining,’’Journal of Electromagnetic WavesandApplications, vol. 23, no. 13, pp. 1803-1812, 2009.
[6]      J. Zhuanhong, Z. Qinglin and A. Faliang, “A 2-way broad- band microstrip matched power divider,’’ Proceedings of InternationalConference on Communications, Circuits and Systems, vol. 4, pp.  2592-2596, Jun 2006.
[7]      A. M. Abbosh, “Ultra wideband in-phase power divider for multilayer technology,’’IET Microwave, Antenna andPropagation, vol. 3, no. 1, pp. 148-153, 2009.
[8]      B. Mishra, A. Rahman, S. Shaw, M. Mohd, S. Mondal and P. P. Sarkar, “Design of an ultra-wideband Wilkinson power divider,’’  Automation, Control, Energy and Systems (ACES) , pp. 1-4, Feb. 2014.
[9]      F. Razzaz, M. A. Alkanhal and A. F. Sheta, “UWB Wilkinson power divider using tapered transmission lines,’’ PIERSProceedings, pp. 882-884, 2012.
[10]      R. P. Hecken, “A near-optimum matching section without discontinuities,’’IEEE Trans. Microwave Theory Tech, vol. 20, no. 11, pp. 734-739, Nov 1972.
[11]      O. Ünlü, Ultra Wideband Tapered Power Combiner/Divider, M.s.C. Thesis, Bilkent Univ, Oct 2014.
[12]      D.  M. Pozar, Microwave Engineering, Wiley Publishing, 2011.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار