一、什么是功分器

　　功分器全稱功率分配器，英文名Power divider，是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，此時可也稱為合路器。一個功分器的輸出端口之間應保證一定的隔離度。功分器按輸出通常分為一分二（一個輸入兩個輸出）、一分三（一個輸入三個輸出）等。功分器的主要技術參數有功率損耗（包括插入損耗、分配損耗和反射損耗）、各端口的電壓駐波比，功率分配端口間的隔離度、幅度平衡度，相位平衡度，功率容量和頻帶寬度等。

　　1、功分器從結構上分為兩大類：

　　（一）無源功分器，它的主要特點是：工作穩定，結構簡單，基本上無噪聲；而它的主要缺點是接入損耗太大。

　　（二）有源功分器由放大器組成，它的主要特點是：有增益，隔離度較高，而它的主要缺點是有噪聲，結構相對復雜一些，工作穩定性相對較差。功分器輸出的端口有二功分，三功分，四功分，六功分，八功分，十二功分。

　　2、下面對幾種常見的微帶功分器進行分析與對比：

　　1）、微帶分支線定向耦合器

　　微帶分支線定向耦合器的結構如圖1所示，它由兩根平行導帶組成，通過兩條分支導帶實現耦合，分支導帶的長度及其間隔均為四分之一線上波長。理想情況下端口1輸入無反射，輸入的功率由2、3端口輸出，端口4無輸出，即1、4端口相互隔離。由微波理論中的奇偶模分析法可以計算出，對于功率平分的情況，分支導帶的特性阻抗與輸入輸出線相同，而平行導帶的特性阻抗為輸入輸出線的1/，S12與S13有π/2的相位差。微帶分支線電橋主要用作微帶平衡混頻器，由于端口1和4相互隔離，故本振和信號互不影響，同時由微帶線的平面特性，混頻晶體很容易連接在端口上，電路結構既簡單又緊湊。

　　圖1 微帶分支線定向耦合器

　　2）、Wilkinson功分器

　　Wilkinson功分器的結構如圖2所示，其輸入線和輸出線的特性阻抗都是。對于功率平分的情況，輸入和輸出口間的分支線特性阻抗=，線長為四分之一線上波長，在分支線末端跨接一個電阻R，其值為2。由微波理論可以證明，這種功分器當2、3口接匹配負載時，1口的輸入無反射，反過來對2、3口也如此。由端口1輸入的功率被平分到端口2和3，且2、3端口間相互隔離。

　　圖2 Wilkinson功率二分器

　　3）、雙線二分器

　　雙線二分器的結構如圖3所示，它的結構很簡單，而且能夠根據給定的輸入阻抗靈活地調整分支線的特性阻抗以達到良好的匹配，因此在天線的饋電網絡設計中得到了廣泛應用，但它的缺點在于輸出端之間沒有很好的隔離。

　　圖3 雙線二分器

　　對上述幾種功分器的性能作對比如下：

　　二、功分器原理詳解

　　功率分配器是個三端口電路結構（3 Port network），如圖所示，其輸出端口之間的相移為零。這種三端口裝置是可逆的，它既能以功率分配的形式又能以功率合成的形式應用。其信號輸入端的輸入功率為P1，而其它兩個輸出端的輸出功率分別為P2及P3。理論上，以能量守恒定律可知P1=P2+P3。

　　若P2=P3并以毫瓦分貝（dBm）來表示三端口網絡功率間的關系，則可寫成：P2（dBm）=P3（dBm）=Pin（dBm）-3dB。 當然P2并不一定要等于P3，只是相等的情況最常被使用于實際電路中。因此，功率分配器大致上可分為等分型（P2=P3）及比例型兩種類型。其設計原理依序說明如下： 下圖是微帶三端口功分器原理圖，它是在微帶T形接頭的基礎上發展起來的，其結構較簡單。信號由端口“1”輸入（所接傳輸線的特性阻抗為Z0）分別經特性阻抗為Z02，Z03的兩分支微帶線從端口“2“，“3”輸出，負載電阻分別為R2，R3。兩分支間無耦合，各自在中心頻率時的電長度均為θ=pi/2。

　　功率分配器應滿足下列條件：

　　① 端口”2”與端口”3“的輸出功率比可為任意指定值；

　　② 輸入端口“1”無反射；

　　③ 端口”2”與端口”3”的輸出電壓等幅、同相。

　　由這些條件可確定Z02，Z03及R2，R3的值。

　　由于端口“2”，“3”的輸出功率與輸出電壓的關系為：