威尔金森功率分配器

威尔金森功率分配器是一种微波电路元件，是一种功率分配器。它可以让输出端口互相隔离，同时所有端口都阻抗匹配。 威尔金森的设计也可用作为一个功率合成器，因为它是由被动组件 ，因此互易的。1960年，威尔金森（Ernest J. Wilkinson）设计出此电路。目前这种电路广泛使用中在无线电通信系统里，因为它输出端口具有高度隔离度，可以防止输出端口之间的串扰。

微带线组成的功率分配器

等分功率

威尔金森功率分配器输出结果。 $S_{21},S_{31}$约为3db， $S_{11}$在设计频率附近时很低。

显示端口2和3之间非常高的隔离度

它使用了四分之一波长转换器，这可以很容易在印刷电路板实现。它还可以使用其他形式的传输线路（例如同轴电缆）或集中式电路元件(电感和电容)。 威尔金森功率分配器的散射矩阵为

$[S]={\frac {-j}{\sqrt {2}}}{\begin{bmatrix}0&1&1\\1&0&0\\1&0&0\\\end{bmatrix}}$

此S 矩阵显示，威尔金森功率分配器是互易的($S_{ij}=S_{ji}$)，且终端相匹配($S_{11},S_{22},S_{33}=0$)，输出端是互相隔离的($S_{23},S_{32}$=0)，并功率均分($S_{21}=S_{31}$)。此矩阵非幺正矩阵，因此公分器是有损的。一个理想威尔金森功率分配器将产生3db损耗 $S_{21}=S_{31}=-3\,{\text{dB}}=10\log _{10}({\frac {1}{2}})$中。

根据网络理论，二端口网络不能同时满足三个条件：无损、互易、端口匹配。威尔金森功率分配器满足端口匹配和互易，但是有损。

当端口2和3处的信号同相且幅度相等时，不会发生损耗。如果输入噪声进入端口2和3的，端口1的噪声不会增加，一半的噪声功率会消耗在电阻中。

通过级联，输入功率可能会被分到任何 $n$个输出端口。

不等分功率

如果端口2和3的连接臂以不相等的阻抗连接，则可以实现不相等的功率分配。 当特征阻抗为$Z_{0}$时，想要将功率分配为 $P_{2}$ 和 $P_{3}$，且 $P_{2}$ ≠ $P_{3}$，可以创造以下等式：

定义 $K$为 $K^{2}={\frac {P_{3}}{P_{2}}}$

两个分支的阻抗不同，以实现不平均的功率分配。两个分支的输出阻抗也不同。

设计方法是：

$Z_{02}=Z_{0}{\sqrt {\frac {1+K^{2}}{K^{3}}}}$

$Z_{03}=Z_{0}{\sqrt {K(1+K^{2})}}=K^{2}Z_{02}$

$R=Z_{0}(K+{\frac {1}{K}})$

当 $K=1$时，就得到功率均分的威尔金森功率分配器。

• 功率分配器与定向耦合器

外部链接

• 在线上威尔金森力分割计算器 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• 在线电阻力分割计算器 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• 在线轴功率分计算器 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• 威尔金森功分的教程 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 与其他电器/组合网页