2．3．1 基本理论分析 功率分配器是个三端口电路结构(3Portnetwork)，如图所示，其输出端口之间的相移为零。 这种三端口装置是可逆的， 它既能以功率分配的形式又能以功率合成的形式应用。 其信号输 入端的输入功率为 P1，而其它两个输出端的输出功率分别为 P2 及 P3。理论上，以能量守 恒定律可知 P1=P2+P3。若 P2=P3 并 以 毫 瓦 分 贝 (dBm) 来 表 示 三 端 口 网 络 功 率 间 的 关 系 ， 则 可 写 成 ： P2(dBm)=P3(dBm)=Pin(dBm)-3dB。 当然 P2 并不一定要等于 P3，只是相等的情况最常被使用于实际电路中。因此，功率分配器 大致上可分为等分型(P2=P3)及比例型(P2 = 1/ 2 ·P3)两种类型。其设计原理依序说明如下： 下图是微带三端口功分器原理图， 它是在微带 T 形接头的基础上发展起来的， 其结构较简单。 信号由端口“1”输入(所接传输线的特性阻抗为0 )分别经特性阻抗为02 ，03 的两分支微带 线从端口“2"， “3"输出，负载电阻分别为 R2，R3。两分支间无耦合，各自在中心频率时的 电长度均为θ = 。
2 Z02(2)R2=KZ0Z0(1)U2 r ? U3 Z03(3)R3=Z0/K功率分配器应满足下列条件： ① 端口”2”与端口”3"的输出功率比可为任意指定值； ② 输入端口“1”无反射； ③ 端口”2"与端口”3”的输出电压等幅、同相。 由这些条件可确定Z02 ，Z03 及 R2，R3 的值。由于端口“2” ， “3”的输出功率与输出电压的关系为：2 3 2 = 2 , 3 = 2 2 2 23如由条件①要求输出功率比为: 2 1 = 2 3 则2 2 2 3 2 = 22 23由条件 3 中的2 = 3 ，由上式可得 2 = 2 3 若取 2 = 0 则 3 = 0 由条件 2电阻式功分器，端口“1”无反射，即要求in 2 与in 3 并联形成的总输入阻抗等于0 。由于在中心2 2 频率处θ = ，则in 2 = 02 2 ,in 3 = 03 3 ，均为纯电阻，所以 2 0 = 如以输入电阻表示功率比，则1 2 3 = 2 + 2 0 02 032 2 in 3 03 2 1 = = = 2 2 3 in 2 3 02 联立上述 3 式可解得02 = 0 (1 + 2 )，03 = 01+ 2 3由于改与以等幅、同相，故在端口“2” ， “3”间跨接一电阻，并不会影响功分器的性能。
但 当”2”，”3"两端口外接负载不等于2 ，3 时，来自负载的反射波功率便分别由”2"，”3"两端 口输入，此时该三端口网络变为一功率合成器。为使”2"，”3"两端口彼此隔离电阻式功分器，须在其间加 一吸收电阻，起隔离作用。 隔离电阻 r 的数值，可由下图所示的等效电路分析求得。rU I1(2)(3)Z02U I1/2PiU′ (1) I′U3 I3Z031/2PiU2 I2R2=KZ0 Z0R3=Z0/K由上图分析上支路可得： (1 + 2 )3 + 1 = 分析下支路(由 ABCD 矩阵)得： 3 = 03 2 (2) 3 = 2 /03 (3) ′ = 3 (4) (1) ′ = 3 + 3 /0 (5) U = 03 ′ I = jU′/02 由(2)至(7)式化简可得 ?0 1+ 2 (6) (7)2 + 0 1 + 2 = (8)联立（1）式并令1 = ?2 (两支路电流抵消以实现隔离)可得： r = (k + 1/k)0 隔离电阻 r 通常是用镍铬合金或电阻粉等材料制成的薄膜电阻。实际情况往往是输出端口 “2” ， “3”所接负载并不是电阻2 ，3 ，而是特性阻抗为Z0 的传输线，因此为要获得指定 的功分比，需在其间各加 1/4 波长线段，作为阻抗变换器，如下图所示。
Z02(2)Z04(4)Z0(1) R Z05 Z03 (3) (5) Z0变换段的特性阻抗分别为Z04 和Z05 ，其计算公式为： 04 = 05 = 2 0 = 0 3 0 = 0 / 对于等功率分配器，则2 = 3 ，k=1，于是有 2 = 3 = 0 02 = 03 = 20 r = 20 当两路功分器工作在中心频率时，它的特性是理想的，一旦频率偏移，不论是隔离度还是输 入驻波比都将变差，故工作频带较窄。
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