تحليل طراحي و ساخت تقسيم‌كننده توان ويلكينسون نامتعادل با امپدانس دهانه‌هاي برابر و پاسخ فيلتري توسط خطوط انتقال تزويج‌شده متامتريالي

Design and Fabrication of Unbalanced Wilkinson Power Divider with Equal Port Impedances and Filtering Response with Coupled Metamaterial Transmission Lines

در اين مقاله تقسيم­ كننده توان ويلكينسون نامتعادل با ابعاد كوچك و امپدانس دهانه­ هاي برابر ارائه مي‌شود. ساختار پيشنهادي با استفاده از دو فيلتر خط تزويج ­شده متامتريالي به‌جاي استفاده از دو مبدل امپدانسي ربع موج در تقسيم ­كننده توان­ هاي ويلكينسون معمولي، طراحي‌شده است كه مي‌تواند علاوه بر امكان تقسيم نابرابر توان، از پاسخ فيلتري باقابليت فركانس ­گزيني دلخواه نيز برخوردار باشد. استفاده از خطوط تزويج ­شده متامتريالي و عدم استفاده از هيچ مبدل ربع موجي در پايانه­ هاي ورودي و خروجي به دليل برابري امپدانس پايانه­ هاي ساختار، منجر به كاهش چشم گير ابعاد تقسيم ­كننده پيشنهادي به ميزان بيشتر از %65 در قياس با ابعاد نوع عادي مشابه خود شده است. تقسيم‌كننده توان پيشنهادي براي كار در فركانس GHz32/1 در نرم‌افزار HFSS و ADS طراحي و شبيه‌سازي‌ شده است و جهت تأييد نتايج به‌دست‌آمده، يك نمونه عملي از آن در آزمايشگاه ساخته و آزموده شده است. مطابقت خوبي بين نتايج حاصل از شبيه ­سازي و ساخت حاصل شده است كه بيانگر مطلوب بودن ساختار پيشنهادي و مناسب بودن روش طراحي است.

In this paper, an unbalanced Wilkinson power divider with small dimensions and equal port impedances is presented. The proposed structure is designed by employing two metamaterial coupled-line filters instead of two quadrature-wave impedance transformers in the conventional Wilkinson power divider with the capability of unequal power splitting and favorable selectivity with filtering response. Employing coupled metamaterial transmission lines without using any quadrature-wave impedance transformers in the input and output terminals leads to a significant (more than 65%) reduction in the size of proposed structure compared to the dimensions of its conventional type due to the equal port impedances of the terminals. The proposed power divider has been designed and simulated to work at 1.32 GHz in HFSS and ADS software, and a prototype has been developed and tested to verify the results. The good conformity between simulation and measurement results has been obtained indicating the suitability of the proposed structure and the design method.