随着射频微波通信技术的飞速发展,微波器件的应用越来越广泛。功率分配器作为解决信号整合和分配的元件,对射频行业的发展有着至关重要的作用,被广泛地应用于天线阵列、功率放大器、调制解调器等射频通道与无线通信中。传统的Wilkinson功率分配器发展至今,由于良好的匹配和隔离特性而被广泛应用。传统的Wilkinson功率分配器由设计频率下的两段四分之一波长传输线组成,在低频情况下会占据较大的平面面积,因此,实现功率分配器的小型化设计至关重要。另一方面,由于隔离电阻尺寸较小,使得传输线之间的距离很近,这会产生寄生效应和额外的耦合影响。随着频率升高,寄生效应变得更加严重。在Wilkinson功率分配器的隔离电阻和输出端口之间附加传输线,可以减小寄生效应的影响。此外,使用T型结构和扇形短截线结构,不仅可以减小电路尺寸,还可以抑制高次谐波。为了实现小型化设计,本文提出了一种基于开路短截线结构的小型化Wilkinson功率分配器。具体研究内容如下:首先,本文从传输线理论出发,分别研究了传输线输入阻抗方程以及二端口网络的匹配原理,介绍了功率分配器常用的奇偶模电路分析方法。基于T型结构和传输线的等效关系,将工作频率下的四分之一波长传输线用T型结构替换。通过奇偶模电路分析实现电路匹配,得到传输线阻抗公式。其次,为了进一步实现小型化设计,用扇形短截线替换矩形开路传输线。利用Bessel函数,推导出扇形短截线的输入阻抗计算公式。依据等效条件,利用输入阻抗求解出角度、弧长、半径等参数,确定扇形短截线的实际尺寸。将矩形开路传输线用扇形短截线替换,搭建出实际的电路结构。最后,考虑电磁场和传输线耦合等因素的影响,搭建出合理的电路结构。打印并制作出实际电路后,焊接隔离电阻,用矢量网络分析仪测量结果。从仿真结果和实际电路的测量结果中可以看出,在工作频率处匹配效果良好,符合预期结果,并且,对高次谐波实现了良好的抑制效果。证明了基于开路短截线结构设计的小型化Wilkinson功率分配器的准确性和实用性。综上所述,本文依次用T型结构替换四分之一波长传输线,用扇形短截线替换矩形开路传输线,确定了最终的小型化电路结构。仿真和测量结果验证了本文提出的小型化Wilkinson功率分配器的可行性,为功率分配器的小型化设计提供了一种解决方法。另一方面,本文引入的扇形短截线结构也实现了对高次谐波的抑制。从实际测量结果中可以看出,与Horst型功率分配器对比,本文不但使电路尺寸减小了64%,而且,对三次谐波和五次谐波有明显的抑制作用。