带功分器的阵列天线设计
问题描述：
在下图的雷达天线板中，发射天线和接收天线的方位面均有使用不同宽度的微带线进行阻抗匹配，以得到期望的方位面辐射性能。那么如何按照对应性能需求来合理的设计功分器，将是本文的核心观点。
Part 1：什么是功分器？
功率分配/合成示意图
Part2：设计基础
市面上的常规的从一分二开始，到一分N，包括威尔金森功分器（多加隔离电阻，增加输出port的隔离度），对于学术类的分析方法不做过多公式分析。但需要了解基本的功分器原理以及是如何分配的。
分析之前需要用到微波射频的一些基础知识：
A.四分之一阻抗变换器：是可插入传输线与负载之间的元件，用于使负载阻抗与传输线的特性阻抗相匹配。其中Z1=sqtr(Z0﹡ZL)
四分之一阻抗变化模型
在线计算http://www.mweda.com/tools/tools_107.html
C.一分二功分器理论：
一分二功分器示意图
阻抗推导
节点位置电压连续性:U2e=U3e以及功率计算公式得到等式1；
根据设定的功率分配比和等式1，可以得到等式2；
在满足端口无反射的条件下，得到等式4，最后根据四分之一波长转换关系可以得到输出阻抗和输入阻抗的关系（等式5）
若k=1（等分比），则Z2=1.414×Z0=Z3，常规输入阻抗为50Ω，则输出端口的阻抗为70.7Ω。
Part3：设计实例
以60G毫米波频段天线设计为例。俯仰面性能主要取决于阵元数量，因此在设计中主要考虑方位面的布局。
根据系统需求（方位面主瓣角度40°，旁瓣电平-25dB）,计算3阵元25dB元切比雪夫的幅度分布，幅度比为0.5596（左）:1.0（中）：0.5596（右）；
功分器示意图
ADS建立的原理图
S参数
功分器在59-70G内的S11均在-10dB以下，工作正常。
输出端口的幅度信息
输出端口的相位信息
ADS生成的版图
将上面仿真出来的功分器加到天线上仿真
天线模型
天线2D方位图
未加功分器的方向图
加了功分器的方向图
旁瓣电平明显降低。
Part4：总结
1.根据旁瓣电平及功率分配比设定每个端口所需的电流幅度/功率比或者振幅比，天线的振幅有一些经典的分布，用常用的即可，Chebyshev/Taylor/cosine on pedestal。旁瓣电平的选择会牺牲掉主瓣的增益强度，因此需要合理的选择相对应的旁瓣电平。。
2.由基本的一分二功分器原理，可以推导到一分N的形式，大部分工作可以用ADS辅助设计，在ADS里将功分器的相位、幅度以及S参数信息优化到符合系统设计指标后，再将模型（DXF、Gerber/Drill）导入天线仿真软件。
3.在天线仿真软件中，需要注意的是软件之间的单位定义不一致会导致模型解析失败，一些关键的电参数在设计之初需要满足实际加工的需求，线宽和线距。
