威尔金森功率分压器设计与PCB布局
射频系统不能总是像数字系统或低频模拟系统那样设计。相反，必须将一些组件创建为打印的元素，以提供所需的功能。这是可以理解的;有些射频组件实在是太贵了，不能安装在板上，或者根本达不到性能要求。
射频系统中常用的印刷互连元件之一是威尔金森功率分压器。这些打印元件背后的想法很简单:输入信号被发送到功率分压器，功率沿输出平均分配。虽然这些打印元素通常设计为两个输出，但它们可以通过一些创造性的方式扩展到任意数量的输出。我们将在本文中讨论如何设计这些电路元件。
开始威尔金森功率分压器设计
威尔金森分频器基本上被构造成带有控制阻抗的打印元件传输线和终止电阻．这些结构的目的是将功率在特定频率的两个或多个输出端口之间平均分配。
如果捏造标准PCB材料，由于制造的限制，这些结构通常被放置在表层，我们一会儿就会看到。两个例子威尔金森分频器结构如下所示。
两个威尔金森功率分压器结构工作在大约2 GHz。【来源:节奏]
在这个设计中，我们有一个输入端口(在左边)和两个输出端口(在右边)。有一个电阻器连接构成输出端口的两条传输线。标准威尔金森功率分压器结构应具有以下性能特性:
- 设备只能在一个频率下工作
- 输入电源应该均匀地分布在所有输出端口上
- 结构中的每条传输线必须有特定的阻抗值
- 终端电阻在工作频率处必须具有可忽略的寄生系数
- 输出端口之间的相位差应为零
- 电路应该是互易的，尽管它不会以这种方式操作
标准威尔金森功率分压器的基本拓扑如下图所示。分压器可以设计成在端口1处击中输入传输线的特定特性阻抗。
标准威尔金森功率分压器设计。
划分后的该电路中每条窄小的传输线支腿在工作频率下都是1 / 4波变压器，但其阻抗设计略大于1号端口传输线的特性阻抗。终端电阻设置端口1的输入阻抗等于特性阻抗Z0。这就保证了相移在每个端口上是一致的，并且反射在输入端口被抑制。
n端口功率分压器
上述2端口拓扑在原则上可以扩展到N个端口。作为一个例子，考虑如下图所示的3端口Wiklinson功率分配器拓扑结构:
3端口威尔金森功率分配器。
这种模式可以扩展到任意数量的端口，但在线路阻抗和电阻值上的比例因子为N(而不是3)。这种PCB设计的挑战是，电路板空间最终将限制可能的端口数量。此外，每个端口的功率降低了一个因数(1/N)，最终可能在足够的除法后没有可用的功率。
双频功率分压器
标准的威尔金森功率分压器工作在一个频率，但也有设计在两个频率工作的变化。这些双波段功率分压器通过利用标准2端口威尔金森分压器的存根或反射，有效地作为滤波器工作。这种类型的设计中使用的拓扑如下所示。
双频2端口威尔金森功率分压器。
以上设计在IEEE论文中进行了讨论:
级联威尔金森功率分压器
也可以采用级联威尔金森功率分压器。换句话说，一个威尔金森分频器的输出可以连接到另一个分频器的输入。这允许一个信号被分成3x信号、4x信号等等。下面显示了一个使用2端口威尔金森分频器的拓扑示例。
级联威尔金森功率分压器拓扑结构。
在这种情况下，我们只是把每个功率分配器设计成好像它是独立运行的。由于第1功率分压器只是一个2端口分压器，由于在输出端口应用了阻抗匹配，我们不担心下游功率分压器。
只要有就很精确阻抗匹配在输入和输出端口之间沿功率分压器链，那么唯一的损失将是由于插入损耗沿功率分压器的每个臂。在这个想法的情况下，权力的划分(作为分数或比率)将是我们所期望的乘法。在N个级联功率分压器的情况下，我们还必须级联s参数以确定总s参数矩阵，但请记住，s参数并不总是直接相乘。
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