I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 ,   p p .   241 ~ 247   I SS N:  2 5 0 2 - 4752,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 1 0 . i1 . p p 241 - 2 4 7          241       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   M inia turi z a tion o Bro a dba nd   Wil k inso Pow er Dividers       Na dera   Na j ib ,   K o k   Yeo w   Yo u ,   Chia   Yew   L ee ,   M o ha m a Ng a s ri  Di m o n ,   No H is ha m   K ha m i s   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g   De p a rtme n t,   F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,     Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia ,   8 1 3 1 0   S k u d a i,   J o h o r,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   5 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   3 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Mar   20 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e p ro p o se d   t h re e   m o d if ied   W il k in so n   p o w e d iv id e rs  in   o r d e to   a c h iev e   a   siz e   re d u c ti o n   a n d   a   w id e   b a n d w id th .   T h e   f irst  stru c tu re   p re se n ted   th e   p o w e d iv id e u si n g   c o m p a c f o ld e d   ste p   im p e d a n c e   tran sm issio n   l in e ra th e th a n   th e   u n if o rm   m icro stri p   li n e   d e sig n   f o o p e ra ti n g   c e n ter   f r e q u e n c y   o f   3   G Hz .   T h e   se c o n d   stru c t u re   s h o w e d   th e   p o w e d iv id e w it h   d e l ta - stu b   f o 2 . 4   G Hz .   F in a ll y ,   th e   th ird   m o d if ied   stru c tu re   in tro d u c e d   t h e   tw o - se c ti o n   W il k in so n   p o w e d iv id e u sin g   s e ries - d e lt a   stu b   f o c e n ter  f r e q u e n c y   o f   2 . 4   G H z   a w e ll .   T h e   stu d y   m a n a g e d   to   g e a n   o v e ra ll   d im e n sio n   o f   1 5   m m   ×   9 . 5   m m   f o th e   f irst  p ro p o se d   d e si g n   a c h iev in g   a   re d u c ti o n   o f   7 5 . 6   %   a n d   f ra c ti o n a b a n d w id th   o f   1 3 3   % .   F o t h e   se c o n d   p ro p o se d   stru c t u r e ,   th e   siz e   w a 1 5   m m   ×   1 5   m m   w it h   a   re d u c ti o n   o f   5 6   %   a n d   f r a c ti o n a b a n d w id th   o f   5 6   % .     W h il e   th e   th ir d   d e sig n   siz e   w a 1 7   m m   ×   1 5   m m   w it h   a   re d u c ti o n   o f   6 3 . 6   %   a n d   th e   stru c tu re   a c h iev e d   a   b ro a d b a n d   b a n d w id th   w it h   f ra c ti o n a b a n d w id th   o f   2 2 0   % .     T h e   p ro p o se d   p o w e d iv id e rs  u se d   RT /d u ro id   5 8 8 0   su b stra te  w it h   a   th ick n e ss   o f   0 . 3 8   m m .   S im u latio n   a n d   m e a su re m e n re su lt in d ica ted   t h a t h e   m o d if ied   p o w e d iv id e rs  sh o w e d   e q u a p o w e d iv isio n ,   g o o d   p h a se   b a lan c e ,   h ig h   iso lati o n   b e tw e e n   o u t p u p o r ts,   a n d   g o o d   re tu rn   l o ss   b e tt e th a n   - 1 2   d B   c o v e rin g   th e   o p e ra ti n g   f re q u e n c y   ra n g e .   K ey w o r d s :   W ilk in s o n   P o w er   D i v id er s   D elta  S tu b   S er ies - D elta  S t u b   B r o ad b an d   B an d w id t h   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ko k   Yeo w   Yo u   C o m m u n ica tio n   E n g i n ee r in g   Dep ar t m en t,  Fac u lt y   o f   E lectr i ca l E n g i n ee r i n g ,     Un i v er s iti T ek n o lo g i M ala y s ia ,   8 1 3 1 0   Sk u d ai,   J o h o r ,   Ma lay s i a .   E m ail:  k y y o u @ f k e. u t m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   r ec en y ea r s ,   e n co u n ter ed   p r o b lem s   i n   f ield s   o f   s p ec tr u m   m a n a g e m e n a n d   r a d io   s y s te m   en g i n ee r i n g   ar m a in l y   o v er co m e   v ia  t h u s o f   t h w i d eb an d   tech n o lo g y   [ 1 ] .   Fo r   in s ta n ce ,   i n   m a n y   m icr o w av cir c u its ,   s u c h   as  m i x er s ,   r ef lecto m eter s ,   an d   m o d u lato r s ,   p o w er   d iv id er s   ar u tili ze d .   T h m o s t   co m m o n   p o w er   d iv id er   is   t h W ilk in s o n   [ 2 ] I ts   f u n ctio n   is   to   d iv id th p o w er   in   m icr o w av s y s te m s   b ec au s it  h as  h i g h   i s o latio n   b et w ee n   t w o   o u tp u p o r ts ,   lo w   tr an s m is s io n   lo s s ,   an d   s i m p le  f ab r icatio n   p r o ce s s .   I is   b asicall y   u s ed   with   q u ar ter - w av tr an s m i s s io n   lin es  i n   o r d er   to   en ab le  th p r o ce s s   o f   m a tch i n g   th s p lit  p o r ts   to   t h co m m o n   p o r t.  Ho w e v er ,   it  h a s   lar g s ize  as  r esu l o f   u s i n g   q u ar ter - w a v tr an s m is s io n   lin es,  esp ec ial l y   at  lo w er   f r eq u en cies a n d   n ar r o w   b an d w id t h   [ 3 ] .     T h d esig n   o f   m u l ti - s ec tio n   was  f ir s tl y   p r o p o s ed   in   1 9 6 8   [ 4 ] .   T h is   d esig n   s i g n i f ican tl y   e n h an ce d   th e   b an d w id t h   an d   ac h iev ed   h ig h   is o latio n .   T h co n v en t io n a t w o - s ec tio n ed   W ilk i n s o n   p o w er   d iv id er s   w it h   n ar r o w b an d   a n d   b r o ad b an d   w er i n tr o d u ce d   in   [ 5 ] - [ 6 ] .   Acc o r d in g   to   [ 5 ] ,   s in g le - s ec tio n   an d   m u lti - s ec tio n   W ilk in s o n   p o w er   d i v id er s   w er d esig n ed   f o r   t h p u r p o s o f   o p er atin g   i n   r eg io n s   n ar r o w b a n d   ( 1 1 . 5 - 1 2 . 5 GHz )   an d   b r o ad b an d   ( 6 - 1 8   GHz ) ,   r esp ec tiv el y .   A s   s u g g es ted   b y   [ 7 ] ,   w id eb an d   d iv id er   f o r   s in g le  o p er atin g   f r eq u en c y   ca n   b d esig n ed   u s i n g   co u p led   lin es  w i th o u t th u s o f   is o latio n   r esis to r s .   Sev er al  d es ig n s   h av e   b ee n   in tr o d u ce d   to   in cr ea s e   t h p o wer   d iv id er   b an d w id t h   s u c h   a s   th e   s tep   i m p ed an ce   m a tch i n g   n et w o r k   [ 8 ] ,   th m u ltil a y er   P C B   tech n o lo g y   [ 9 ] ,   o p en   o r   s h o r t - e n d ed   s tu b s   [ 1 0 ] ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   2 4 1     2 4 7   242   ca s ca d in g   [ 1 1 ] ,   p o r ex ten s io n   [ 1 2 ] ,   an d   ad d itio n al  is o latio n   n et w o r k   [ 1 3 ] .   T h ese  d esig n s   h av t h ca p ab ilit y   to   ef f icie n tl y   e n h an ce   th e   in p u t/o u tp u r et u r n - lo s s   o r   th e   is o latio n   b an d w id t h .   Ho w ev er ,   al t h e   af o r e m e n t io n ed   s t u d ies  h av e   co m m o n   d r a w b ac k   in   w h ich   th e y   all  ca n n o s ati s f y   al th r eq u ir e m e n t s   s i m u lta n eo u s l y   i n   a   cir cu it  d e s ig n   [ 1 4 ] .   T h o th er   d i s ad v an tag es   o f   th e s tec h n iq u e s   ar th at  th e y   in cr ea s e   b o th   th s ize  a n d   in s er tio n   lo s s   o f   t h cir cu it  a n d   r eq u ir m o r r esis to r s   f o r   o u tp u p o r ts   is o latio n .   T h er ef o r e,   it  is   v er y   i m p o r tan to   r ed u ce   th q u ar ter - w a v ele n g th   li n s e ctio n s   s ize  in   o r d er   to   o b tain   co m p ac ted   p ass i v co m p o n e n t s .   A   n u m b er   o f   s t u d ies  h a v atte m p ted   to   im p r o v th co n v en tio n al  W ilk i n s o n   p o w er   d iv id er s   [ 1 5 ] - [ 1 6 ] .   T an g   an d   C h e n   [ 1 6 ]   also   tr ied   to   r ed u ce   th s ize  o f   th co n v en tio n al  p o w er   d iv id er   b y   f o ld in g   SIT L   m et h o d .   I n   ad d itio n ,   Sed i g h y   et  al.   [ 1 7 ]   s u g g es ted   th at   m o d i f y in g   t h W il k i n s o n   p o w er   d i v id er   ca n   r e s u lt   i n   a   f r ac tio n al  b a n d w id th   o f   1 0 0   w it h   - 1 0   d B   is o latio n   o r   f r ac tio n al  b an d w id t h   o f   4 0   w it h   - 2 0   d B   is o latio n   en h a n ci n g   t h p o w er   s p lit tin g   p er f o r m a n ce .   On   t h e   co n tr ar y ,   th e ir   s tr u ct u r es  ar v er y   co m p lex   an d   th i s   in cr ea s es t h cir cu it f ab r icatio n   co m p lex it y .   Delta  s t u b   w a s   p r o p o s ed   f o r   th f ir s t ti m b y   C o i m b r [ 1 8 ]   w h ile  Nad er a t e l   [ 1 9 ]   w er t h e   p io n ee r s   to   d esig n   t h s er ie s - d elta  s t u b   an d   i m p le m e n i i n   t h s in g le - s ec tio n   W il k in s o n   p o w er   d iv id er   to   s h if t h e   h ig h   o p er atin g   f r eq u e n c y   to   lo w   f r eq u e n c y   w h ile  m ai n tai n in g   s h o r t b r an ch   li n es.    I n   th is   p ap er ,   th r ee   W il k i n s o n   p o w er   d iv id er s   w er m o d if ied   to   m i n i m ize  t h s ize   an d   ac h i ev h i g h   b an d w id t h   r an g e.   T h e   p r o p o s ed   f o ld ed   m icr o s tr ip   li n s tr u ctu r is   ca p ab le  o f   r ed u ci n g   t h s ize  o f   th p o w er   d iv id er   cir cu it.  T h i m p ed an c r atio   o f   SIT L s   is   ta k en   i n to   ac co u n as  th to tal  elec tr ica len g th   o f   th l in e s   f o r   ev er y   w a v elen g t h   θ 1   an d   θ 2   in   o r d er   to   en h a n ce   t h s ize  r ed u ctio n   to   t h o p ti m u m .   T h d elta - s t u b   tech n iq u is   u s ed   i n   ea ch   b r an ch   li n o f   t h p o w er   d iv id er   cir cu it  to   o b tain   s h o r ter   b r an ch   lin e s .   T h er ef o r e,   w h e n   ad j u s ti n g   t h an g le   o f   th d elta - s tu b ,   t h b a n d w id th   is   w id e n ed .   T h s er ies - d elta  s tu b   is   i m p le m en ted   i n   th t w o - s ec t io n   W il k i n s o n   p o w er   d i v id er   an d   f o ld in g   t h m icr o s tr ip   lin to   ac h ie v m o r s ize  r ed u ct io n   a n d   b r o ad b an d   b an d w id th .   I n   t h i s   s tu d y ,   m o d i f ied   W ilk i n s o n   p o w er   d iv id er s   at  ce n tr f r eq u e n c y   3   GHz   an d   2 . 4   GHz   w a s   f ab r icate d   u s i n g   t h R T /Du r o id   5 8 8 0   s u b s tr ate  ( ε r   2 . 2 ,   tan   δ   0 . 0 0 1 ,   th ick n e s s ,   h   =0 . 3 8   m m ) .       2.   D E S I G P RO CE DU RE S   2 . 1 .   Wil k i ns o n P o w er   Div ider  w i t h St epped I m peda nce  T ra n s m is s io n L ines   ( S I T L S)   I n   th i s   s ec tio n ,   t h u n i f o r m   b r an ch   li n o f   th co n v e n tio n a l   p o w er   d iv id er   w as  m o d i f ied   w it h   n o n - u n i f o r m   SIT L s   to   g e p h y s ic al  len g t h   r ed u ct io n   [ 2 0 ] .   T h s tep p ed - i m p ed a n ce - s t u b   li n e s   d esi g n   eq u atio n s   p r o v id t w o   d eg r ee s   o f   f r ee d o m   f o r   th d eter m in a tio n   o f   t h cir cu it  d i m e n s io n s .   T h es d eg r ee s   o f   f r ee d o m   ar u s ed   to   r e d u ce   th cir cu it  s ize.   T h SI T L   p o s s ess es  t w o   d if f er e n ch ar ac ter is t ic  i m p ed an ce   lin e s   an d   th e y   ar s y m m etr ical.   s tep p ed - i m p ed a n ce   tr a n s m i s s io n   li n c o n s is tin g   o f   lo w   i m p ed a n ce   lin s ec tio n   an d   t w o   id en tical  h ig h   i m p e d a n ce   li n s ec tio n s   i s   d ep icted   in   Fi g u r e   1.     T h lo w   i m p ed a n ce   lin s ec ti o n   is   in   th m id d le  w it h   ch ar ac ter is tic  θ 1   an d   th t w o   id en tical  h i g h   i m p ed an ce   l in s ec tio n s   w i th   ch ar ac ter is tic  i m p ed an ce   Z 2   a n d   elec tr ical  le n g t h   θ 2   ar o n   b o th   s id es.  I n   t h i s   w o r k ,   th e   to tal  ar ea   s ize   o f   SIT L   is   r ed u ce d   b y   7 5 . 5   co m p ar ed   to   t h e   co n v en tio n a d esi g n .   is   th e   i m p ed an ce   r atio   o f   th e   SIT L ;   it  is   d e fin ed   as   Z 2 / Z > >1 K   is   d esire d   to   b v er y   h ig h h o w e v er ,   th i s   r eq u ir es  th at  Z 2   s h o u ld   b v er y   h ig h   as  w e ll  r es u lti n g   in   v er y   n ar r o w   w id th .   I n   ad d itio n ,   if   Z 1   is   e x tr e m e l y   lo w ,   th i s   w ill  r esu lt  in   v er y   w id lin e.   Du to   th i s ,   it  w i l b d if f icu lt  to   f ab r icate .   T h u s ,   th d esire d   to tal  elec tr ical  le n g t h   o f   th e   s tr u ct u r is   θ t   θ 1 θ 2   a n d   t h θ t   s h o u ld   b le s s   th a n   7 4 °   at  ce n ter   f r eq u en c y   o f   3   GHz .   Selectin g   v er y   h ig h   i m p ed a n ce   r atio ,   K   is   n ec ess ar y   to   ac h iev co m p ac t n es s   in   t h lin es  len g th h o w e v er ,   th li m itatio n s   f o r   ac h ie v i n g   v er y   h ig h   i m p ed a n ce   lin e s   W / h   <<   1   an d   v er y   lo w   i m p ed an ce   lin e s   W / h   >>   1   s h o u ld   b tak e n   i n to   ac co u n t.  Fu r t h er m o r e,   h i g h   i m p ed an ce   r atio ,   lead s   to   h i g h     d is co n t in u it y   ef f ec t s .   T h e   v alu e s   o f   SIT L   at   ce n ter   f r eq u en c y   o f   3   G Hz  h av e   b ee n   ca lc u lated   u s i n g   eq u atio n s   in   [ 21 ] .   T h e y   ar tab u la ted   in   T ab le  1 .       T ab le  1 Desig n   p ar a m eter   v a l u es  f o r   Fig u r 1 ( b )                       P a r a me t e r s   V a l u e s   P a r a me t e r s   V a l u e s   K   1 . 2 5   L 3   1 . 0       mm   Z 1   1 0 2     L 4   6 . 0       mm   Z 2   8 1     L 5   0 . 2     m m   θ 1   42°   L 6   0 . 5     m m   θ 2   19°   W 1   0 . 3     m m   L 1 , L 2   1 . 5   mm   W 2   0 . 5     m m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Min ia tu r iz a tio n   o f B r o a d b a n d   W i lkin s o n   P o w er Div id ers   ( N a d era   N a jib )   243     ( a)     ( b )     ( c)     Fig u r 1 .   ( a)   R ep lacin g   t h u n i f o r m   tr an s m is s io n   li n w it h   n o n - u n i f o r m   SIT L s   tr a n s m is s io n   lin e     ( b )   Dim e n s io n s   d ia g r a m   o f   f o l d ed   s tep   im p ed an ce   tr a n s m is s i o n   lin e s   ( SIT L )   ( c)   P o w er   d iv i d er   d esig n   la y o u t       2 . 2 .   Wil k i ns o n P o w er   Div ider  w i t h De lt a - Stub   T h s ec o n d   m o d if ied   W il k i n s o n   p o w er   d iv id er   is   s h o w n   i n   Fi g u r e   2 ( c)   co n s i s ti n g   o f   f o ld ed   m icr o s tr ip   tr a n s m is s io n   li n a n d   d elta - s t u b   [ 2 0 ] .   Delta - s tu b   is   m o d i f ied   b ased   o n   s in g le   d elta  o p en   s tu b   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   B y   co n s id er in g   th s i n g l d elta - s t u b   s h o w n   i n   Fi g u r 2 ( a) ,   it  ca n   b d iv id ed   in to   n   d is cr ete  s eg m e n ts   o f   m icr o s tr ip   tr a n s m is s io n   li n o f   le n g th   δ .   T h le n g t h   δ   s h o u ld   o b e y   t h co n d itio n   δ  ˂˂   λ g ,   w h er λ g   is   t h e   elec tr ical  w a v ele n g th .   T h n a r r o w   w id th   s eg m e n o f   t h s t u b   w h ic h   h as  h i g h er   c h ar ac te r is tic  i m p ed a n ce   is   m er g ed   w it h   th m icr o s tr ip   tr an s m i s s io n   li n o f   t h p o w er   d iv id er   w h ile  th w id las s e g m e n o f   t h s t u b   w it h   lo w   i m p ed a n ce   p la y s   r o le  as  o p en   e n d ed   d is co n ti n u it y .   T h an al y tica d esi g n   p r o ce d u r es  o f   d elta - s tu b   ar d em o n s tr ated   b y   th tr a n s m is s io n   li n w id t h s   a n d   W n   o f   th s e g m en t i s   ca lcu lated   u s i n g   ( 1 ) :     2 t a n 2 n Wn        w h er     n =0 , 1 , . . . . . . ,   N                                                                                                       ( 1 )     w h er s u b s cr ip n   is   th n u m b er   o f   th s e g m e n t s   an d   θ   is   th v er te x   a n g le  o f   th d elta - s tu b .   I is   w o r th   to   m en tio n   th a t   θ  26 °   w a s   c h o s en   i n   o r d er   to   g e t h d e s ir ed   ce n ter   f r eq u e n c y   o f   2 . 4   GHz .   T h i n p u t   i m p ed an ce ,   Z in ( n )   o f   ea c h   n - s e g m e n t   is   o b tai n ed   b y   ( 2 )   w it h   th e x ce p tio n   o f   t h f i n al  s ec tio n   ( Z in ( N ) ) ,   s in ce   it   h as t h o p en - e n d ed   d is co n ti n u it y .   W h e n   W n / h   > 1 ,   th in p u t i m p ed a n ce ,   Z in ( n )   o f   ea c h   n - s eg m en t is ca lc u lated :          () 1 t a n ( ) t a n ( ) o n i n n i n n i n n i n n o n Z j Z ZZ Z j Z                                                                                     ( 2 )     w h er th c h ar ac ter is tic  i m p ed an ce ,   Z o ( n )   o f   ea c h   n - s e g m en t i s   ex p r ess ed   as:     120 1 . 3 9 3 0 . 6 6 7 l n 1 . 4 4 4 on e n n Z W h W h                                                                       ( 3 )     T h ef f ec ti v d ielec tr ic  co n s ta n t,  ε e   in   ( 3 )   is   g i v en   a s :     11 1 22 1 1 2 rr e n hW                                                                                    ( 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   2 4 1     2 4 7   244   T h in p u i m p ed an ce   o f   th d elta - s tu b   ca n   b f o u n d   f r o m   th e   co m p u tat io n   o f   th in p u i m p ed an ce   o f   ea ch   ca s ca d ed   tr an s m is s io n   li n w it h   i n cr e m e n tal  d i s ta n ce   δ .   A cc o r d in g   to   eq u atio n s   ( 1 )   to   ( 3 ) ,   n   w as  c h o s e n   to   b 4 2   to   en ab le  ca lcu lati n g   th i m p ed an ce   o f   th e   d elta - s tu b ,   Z in   ( 1 )   5 7 . 9 4     an d   Z in   ( N )   8 3   .     T h e   elec tr ical  p ar am eter s   f o r   th d elta - s tu b   w er co m p u ted   as  W 0 . 5   m m ,   L   1 . 8 8   m m ,   r   =   1 . 1 4   m m ,   θ   2 6 °,  W   0 . 9 5   mm ,   a n d   δ   0 . 0 4 8   mm .   B y   ad d i n g   d elta - s t u b   i n   ea ch   b r an ch ,   t h co n v en t io n al  q u ar ter - w a v lin θ t   w il b r ed u ce d   b y   8 0   a th s a m ce n ter   f r eq u en c y   o f   2 . 4   GHz .   T h v alu es  o f   tr an s m is s io n   l in e   d i m en s io n s   u s i n g   R T /d u r o id   5 8 8 0   s u b s tr ate  w i th   h   0 . 3 8   m m   at   2 . 4   GHz   i n   Fi g u r e   2 ( b )   ar L 3   m m ,   L 6 . 2   m m ,   L = 2   m m ,   W 0 . 6 6   m m ,   a n d   W 0 . 4 2   mm .         ( a)     ( b )     ( c)     Fig u r 2 .   ( a)   Geo m etr y   o f   th d elta - s t u b ,   ( b )   d im e n s io n s   d ia g r a m   o f   tr a n s m i s s io n   lin e s ,     ( c)   p r o p o s ed   d esig n   la y o u t       2 . 3 .   T w o   Sect io n o f   Wilk in s o n P o w er   Div ider  w it h Sires - da im no nd   s t ub   T h th ir d   m o d if ied   W il k in s o n   p o w er   d i v id er   cir cu is   s h o w n   i n   Fi g u r e   3 ( a ) .   I n   o r d er   t o   ac h iev a   b r o ad b an d     b an d w id th     t w o   s e ctio n s   o f   W P a ttac h ed   w it h   t h r ee     s er ie s   d elta - s t u b   o n   ac h e   b r an ch .   T h t h r ee   s er ies  d elta - s tu b   is   m o d i f ied   b ased   o n   s in g le  d elta  o p en   s t u b   s h o w n   i n   Fi g u r e   2 ( a) .   I m p l e m en tin g   t h s er is d elta - s t u b   h elp   to   s h i f t h h i g h   f r eq u e n c y   to   lo w   f r eq u e n c y   w h ile  m ai n tai n i n g   th e   s h o r ter   b r an ch   li n es.  T h e   an al y tical  d esi g n   p r o ce d u r e s   i n   [ 1 9 ]   u s ed   to   d esig n   t h th r ee   s er ies - d elta  s tu b .           2 . 2 5 2 . 6 7 1 . 5 1 0 . 0 1 5 . 4 7 1 . 5 5 . 1 7 1 0 . 5 0 . 9 3 2 6 2 5 . 6 8 1 . 5 P o r t   - 1 P o r t - 2 P o r t - 3 R 2 R 1     Fig u r 3 .   T h e   lay o u t c ir c u t o f   t w o - s ec tio n   w il k n s o n   p o w er   d iv id er   w ith   s ir es - d elta  s t u b ,     ( th d i m e n s io n s   i n   m m   u n it)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Min ia tu r iz a tio n   o f B r o a d b a n d   W i lkin s o n   P o w er Div id ers   ( N a d era   N a jib )   245   T h Z 1   an d   Z 2   v alu e   ar s tep p ed   i m p ed an ce   tr a n s f o r m er   s ec tio n s   m atc h i n g   Z   a o u tp u to   2 Z 0   at  t h in p u o v er   th b an d   o f   f 2 / f 1 .   T h im p ed an ce s   Z 1   an d   Z 2   ar ca lcu lated   u s i n g   B in o m ail  t r an s f o r m er   tech n iq [2 4 ]   an d   th f o llo w i n g   eq u atio n     ar e   u s ed   to   ca lcu late  t h r es is to r s   R 1   an d   R 2   v al u es:     10 1 12 1 2 1 2 2 ZZ R Z Z Z Z                                                                                                                ( 5 )     1 1 2 20 1 1 2 1 2 2 2 R Z Z RZ R Z Z Z                                                                                                                ( 6 )     w h er e     2 1 2 1 2 1 1 2 f f f f    ,    f 1 1   GHz   an d   f 2 6 . 4   GHz     T h ch ar ac ter is tic  i m p ed an ce s   an d   d i m en s io n s   o f   t h t w o - s e ctio n   W P ar lis ted   in   T ab le  2 .       T ab le  2 T h ch ar ac ter is tics   i m p ed a n ce   o f   t w o   s ec tio n   W P D   S p e c i f i c a t i o n   1 st   se c t i o n   2 nd   se c t i o n   I mp e d a n c e   ( Z &   Z 1 )   ( )   8 1 . 9 9   6 0 . 9 8   R e si st a n c e   ( R 2   R 2 )   ( )   1 0 0   2 0 0   W i d t h   ( w )   mm   0 . 4 0 4   0 . 7 6 6       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   T h f ir s p r o p o s ed   W ilk in s o n   p o w er   d iv id er   r esu lts   u s in g   co m p ac f o ld ed   s tep   im p ed a n ce   tr an s m is s io n   l in e s   ( FS I T L )   d esig n   f o r   o p er atin g   ce n ter   f r eq u en c y   o f   3   GHz   ar s h o w n   in   F ig u r 3 .   Fi g u r e   3 ( a)   s h o w s   t h s i m u latio n   r esu l ts ,   w h ile  Fi g u r e   3 ( b )   s h o w s   t h m ea s u r e m e n r es u lt s .   Fro m   Fi g u r e   3 ( b ) ,   it  ca n   b e   n o ted   th at   S 11   s lig h tl y   s h if ted   to   2 . 8   GHz .   T h r etu r n   lo s s es,   S 11   an d   is o latio n S 23   f o r   b o th   s i m u latio n   an d   m ea s u r e m e n t   w er e   les s   t h e n   - 1 3   dB   an d   - 1 0 ,   r esp ec tiv el y   i n   t h f r eq u e n c y   in ter v al  o f   1 . 5   GHz   to   4 . 8   GHz .   T h in s er tio n   lo s s ,   S 21 S 13   w er e   - 3 . 4   d B   in d icatin g   t h at  th p r o p o s ed   p o w er   d iv id er   ca n   s p lit  an   i n co m i n g   s ig n al  in to   t w o   p ar ts   s u cc es s f u ll y   a n d   th e   f r ac tio n al  b a n d w i d th   w as   1 3 3   % .   Fi g u r 4   p r o p o s ed   th r es u lt s   o f   th s ec o n d   m o d i f ied   p o w er   d i v id er   at  ce n ter   f r eq an c y   2 . 4   G Hz.   T h r et u r n   lo s s es,   S 11   o f   b o th   s i m u latio n   an d   m ea s u r e m e n w er e   less   th a n   - 1 2   d B   ac r o s s   th f r eq u e n c y   in t er v al  1 . 5   GHz   to   o v er   GHz ,   w h ic h   is   eq u i v alen t   to   70   f r ac tio n al  b a n d w id th ,   an d   t h is o latio n S 23   w as   - 1 0   d B   in   t h e   f r eq u e n c y   i n ter v a 1 . 5   GHz   to   3   GHz.   Th in s er tio n   lo s s ,   S 21 S 13   w er e   - 3. 2   d B   in d icatin g   t h at  th p r o p o s ed   p o w er   d iv id er   ca n   s p lit  an   i n co m i n g   s ig n al  in to   t w o   p ar ts   s u cc e s s f u ll y .   Fi g u r 5   s h o w ed   th r esu l t s   o f   th b r o ad b an d   tw o   s ec tio n   W ilk i n s o n   p o w er   d iv id er   u s i n g   s er ies  d elta - s tu b   w it h   f o ld ed   tr an s m is s io n   li n es  d esi g n   f o r   o p er atin g   ce n t er   f r eq u en c y   o f   2 . 4   GHz .   T h r etu r n   lo s s e s ,   S 11   was  less   th e n   - 1 0   dB   f r o m   1. 1   GHz   to   6 . 4   GHz w h ic h   i s   eq u iv a len to   220   o f   th f r ac tio n al  b an d w id t h .   T h is o latio n S 23  w a s   les s   th e n   - 1 0   dB   f r o m   1. 1   GHz  to   5 . 8   GHz   an d   t h i n s er tio n   lo s s ,   S 21 S 13   w er e   - 3 . 4   d B   o v er   th s a m b an d .     Fig u r 6   d ep icts   t h cir c u it  P h o to g r ap h   o f   t h e   p r o p o s ed   p o w er   d i v id er s .   Fig u r 6 ( a )   s h o w s   t h f ir s cir cu it.  Her ein ,   t h i s   d iv id er   h as  cir cu it  s ize  o f   1 5   m m   ×  9 . 5   mm   an d   F ig u r 6 ( b )   s h o w s   th s ec o n d   cir cu i t   w it h   to tal  s ize  o f   1 5   m m   ×  1 5   m m .   B o th   cir cu t s   h a v ac h i ev ed   r ed u ctio n   o f   7 5 . 6   %   a n d   5 6   %,  r esp ec tv l y   co m p ar ed   w ith   co n v e n tio n w il k n s o n   p o w er   d iv id er .   Fin a l y ,   Fi g u r 6 ( c )   s h o w   th t h ir d   cir cu d esig n   w it h   to tal  s ize  o f   1 7   m m   ×  1 5   m m   w h ic h   ac h iev ed   r ed u ctio n   o f   6 3 . 6   co m p ar ed   w it h   co n v e n ti n al  t w o   s ec tio n   p o w er   d iv id er .                     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   2 4 1     2 4 7   246     ( a)     ( b )     Fig u r 3 .   S - p ar am e ter s   f o r   ( a)   s i m u lat io n   an d   ( b )   m ea s u r e m e n t r es u lts         ( a)     ( b )     Fig u r 4 .   S - p ar am e ter s   f o r   ( a)   s i m u lat io n   an d   ( b )   m ea s u r e m e n t r es u lts .   ( c)   T h s ec o n d   p r o p o s ed   p o w er   d iv id er   cir cu it p h o to g r ap h   co m p ar ed   to   co n v e n tio n al   W ilk i n s o n   p o w er   d iv id er         ( a)     ( b )     Fig u r 5 .   S - p ar am e ter s   f o r   ( a)   s i m u lat io n   an d   ( b )   m ea s u r e m e n t r es u lts         ( a)     ( b )     ( c)     Fig u r 6 .   C ir cu it s   p h o to g r ap h   f o r   ( a)   f ir s t d esig n ,   ( b )   s ec o n d   d esig n ,   an d   ( c)   th ir d   d esig n   1 2 3 4 5 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 F r e que nc y  ( G H z )   S -  pa r a m e t e r s  ( dB )     |S 1 1 | |S 2 3 |S 3 1 |S 2 1 |S 3 3 | |S 2 2 | 1 2 3 4 5 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 F r e que nc y  ( G H z )   S-  pa r a m e t e r s  ( dB )     |S 1 1 | |S 2 1 |S 3 1 |S 2 3 |S 2 2 | |S 3 3 | 1 2 3 4 - 50 - 40 - 30 - 20 - 10 0 F r e que nc y  ( G H z )   S -  pa r a m e t e r s  ( dB )     |S 1 1 | |S 2 1 | = | S 3 1 |     |S 2 3 |S 2 2 | = | S 3 3 | 1 2 3 4 - 50 - 40 - 30 - 20 - 10 0 F r e que nc y  ( G H z )   S -  pa r a m e t e r s  ( dB )     |S 1 1 | |S 2 1 |S 3 1 |S 2 2 |S 2 3 | |S 3 3 | 1 2 3 4 5 6 - 6 0 - 5 0 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 Fr e que n c ( G H z ) S - P a r a m e t e r s  ( dB )     | S 1 1 | | S 2 3 | | S 2 1 | | S 3 1 | 1 2 3 4 5 6 - 5 0 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 Fr e que n c ( G H z ) S - P a r a m e t e r s  ( dB )     | S 1 1 | | S 2 3 | | S 2 1 | | S 3 1 | Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Min ia tu r iz a tio n   o f B r o a d b a n d   W i lkin s o n   P o w er Div id ers   ( N a d era   N a jib )   247   4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   p r o p o s es  th r ee   eq u al - s p lit  d i v id er s .   T h f ir s d esig n   p r esen ts   t h W ilk i n s o n   p o w er   d iv id e r   u s i n g   co m p ac f o ld ed   s tep   i m p ed an ce   tr an s m is s io n   li n es  ( F SIT L )   f o r   o p er atin g   ce n ter   f r eq u en c y   o f   3   GHz   w h ile  t h s ec o n d   d esi g n   p r esen ts   t h FS I T L   w it h   d elta - s t u b   f o r   ce n ter   f r eq u en c y   o f   2 . 4   GHz   an d   th t h ir d   d esig n   p r esen ts   t h t w o   s ec t i o n   W ilk in s o n   p o w er   d iv id er     w it h   s eir es  d elta - s t u b   at  ce n ter   f r eq an c y   o f   2 . 4   GHz .   T h p r o p o s ed   p o w er   d i v id er s   d esi g n   e n h an ce d   t h s i ze   r ed u ctio n   at  t h a f o r e m e n t io n ed   f r eq u e n cies.  T h m ea s u r e m e n a n d   s i m u la tio n   r es u lt s   s h o w ed   g o o d   ag r ee m en i n   ter m s   o f   p h ase  b al an ce ,   h ig h   i s o latio n   b et w ee n   o u tp u t p o r ts ,   an d   r etu r n   lo s s   at  t h o p er atin g   f r eq u e n c y   r a n g e.       RE F E R E NC E S   [1 ]   P o rc in o   D .   a n d   Hir W . ,   Ultra - wid e b a n d   ra d io   tec h n o lo g y :   p o ten ti a a n d   c h a ll e n g e a h e a d ,”   IEE c o mm u n ic a ti o n s   ma g a zi n e ,   v o l/ iss u e :   4 1 (7 ) ,   p p .   66 - 74 2 0 0 3 .   [2 ]   W il k in so n   E J. ,   A n   N - w a y   h y b rid   p o w e d iv id e r ,”   IR T ra n s a c ti o n o n   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l/ issu e 8 ( 1 ) ,   p p .   1 1 6 - 8 1 9 6 0 .   [3 ]   W a n g   J . e a l. ,   M in iat u rize d   m icro strip   W il k in so n   p o w e d i v id e r   w it h   h a rm o n ic  su p p re ss io n ,”   IE EE   M icr o wa v e   a n d   W ire les s Co mp o n e n ts  L e tt e rs ,   v o l/ issu e 1 9 ( 7 ) ,   p p .   4 4 0 - 2 2 0 0 9 .   [4 ]   Co h n   S B. ,   A   c las s   o f   b ro a d b a n d   t h re e - p o rt  T EM - m o d e   h y b rid s ,”   IEE T ra n s a c ti o n o n   M icr o w a v e   T h e o ry   a n d   T e c h n iq u e s ,   v o l/ issu e :   1 6 (2 ) ,   p p .   110 - 6 1 9 6 8 .   [5 ]   Kw a n g   L C .   a n d   S o n g li n   Q. ,   De sig n   o Na rro w b a n d   a n d   Bro a d b a n d   W il k in so n   P o w e Div id e r ,”   De sig n   a n d   In n o v a ti o n   Pr o jec   S c h o o l   o f   El e c trica &   El e c tro n ic E n g i n e e rin g ,   Na n y a n g   T e c h n o lo g ica l   Un ive rs it y ,   2 0 0 6 .   [6 ]   Bo b b a   B . e a l. ,   De sig n   a n d   A n a l y sis o f   a n   Eq u a S p li W il k in so n   P o w e Div id e r ,”   P ro p o sa De sig n ,   2 0 1 0 .   [7 ]   Ya n g   T .   a n d   L e e   S G. ,   De sig n   o f   m il li m e ter - wa v e   p o w e d iv id e w it h   c o u p led   li n e ,”   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   In fra re d   a n d   M il li me ter   W a v e s ,   v o l/ issu e 2 4 ( 8 ) ,   p p .   1 3 6 1 - 5 2 0 0 3 .   [8 ]   Ch e n   C C . e a l. ,   A   n o v e m in iatu rize d   w id e - b a n d   W il k in so n   p o w e d iv id e e m p lo y in g   tw o - d ime n sio n a l   tran sm issio n   li n e ,”   i n   VL S De sig n ,   Au t o ma ti o n   a n d   T e st,  2 0 0 8 .   VL S I - DAT   2 0 0 8 ,   IEE In ter n a ti o n a S y mp o si u m ,   p p .   2 1 2 - 215 2 0 0 8 .     [9 ]   Ya n g   J . e a l . ,   De sig n   o f   n o v e c o m p a c c o u p led   m icro strip   p o w e d iv id e w it h   h a rm o n ic  su p p re ss io n ,”   IEE E   M icr o wa v e   a n d   W ire les s Co mp o n e n ts  L e tt e rs ,   v o l/ i ss u e 1 8 ( 9 ) ,   p p .   572 - 4 2 0 0 8 .   [1 0 ]   P a z o k R . e a l. ,   A   m o d if ic a ti o n   i n   t h e   sin g le - sta g e   w il k in so n   p o w e d iv id e to   o b tain   w id e b a n d w id th ,”   i n   M icr o wa v e   Co n fer e n c e ,   2 0 0 7 .   AP M 2 0 0 7 .   Asi a - P a c if ic ,   p p .   1 - 4 2 0 0 7 .     [1 1 ]   L i m   J S . e a l. ,   A   8 0 0 - t o   3 2 0 0 - M Hz   w id e b a n d   C P W   b a lu n   u sin g   m u lt istag e   W il k in so n   stru c tu re ,”   in   M icr o wa v e   S y mp o si u m Dig e st,  2 0 0 6 .   IEE E   M T T - S   In ter n a ti o n a l,   p p .   1 1 4 1 - 1 1 4 4 2 0 0 6 .   [1 2 ]   P a rk   M J. ,   Du a l - b a n d   W il k in so n   d iv id e w it h   c o u p le d   o u t p u t   p o r e x ten sio n s ,”   I EE T ra n sa c ti o n s   o n   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l/ issu e 5 7 ( 9 ) ,   p p .   2 2 3 2 - 7 ,   2 0 0 9 .   [1 3 ]   Ka o   J C . e a l . ,   A   m o d if ied   W i lk in so n   p o w e d iv id e w it h   is o lati o n   b a n d w id th   im p ro v e m e n t ,”   IEE tra n sa c ti o n s   o n   mic ro w a v e   th e o ry   a n d   tec h n i q u e s ,   v o l/ issu e 6 0 ( 9 ) ,   p p .   2 7 6 8 - 80 2 0 1 2 .   [1 4 ]   Ba o   Z .   a n d   Ko n g   D. ,   T h e   d e s ig n   o f   t w o - w a y   N - se c ti o n   e q u a sp li W il k in so n   p o w e d iv id e rs   a n d   th e   lo ss   a n a ly sis ,”   i n   An te n n a s a n d   Pr o p a g a ti o n   ( AP CAP ),   2 0 1 4   3 rd   Asi a - Pa c if ic Co n fer e n c e   o n ,   p p .   1 3 4 - 1 3 6 2 0 1 4 .   [1 5 ]   T se n g   C H .   a n d   W u   C H. ,   Co m p a c p lan a W il k in so n   p o w e d iv id e u sin g   π - e q u iv a len sh u n t - stu b - b a se a rti f icia tran s m issio n   li n e s ,”   El e c tro n ics   L e tt e rs ,   v o l/ issu e 4 6 (1 9 ) ,   p p .   1 3 2 7 - 8 2 0 1 0 .   [1 6 ]   T a n g   C W .   a n d   Ch e n   M G. ,   S y n th e siz in g   m icro strip   b ra n c h - li n e   c o u p lers   w it h   p re d e term in e d   c o m p a c siz e   a n d   b a n d w id th ,”   IEE T ra n s a c ti o n s o n   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   T e c h n iq u e s ,   v o l/ issu e 5 5 ( 9 ) ,   p p .   1 9 2 6 - 34 2 0 0 7 .   [1 7 ]   S e d ig h y   S H .   a n d   Kh a laj   A .   M. ,   Co m p a c W il k in so n   p o w e d iv id e u sin g   ste p p e d   im p e d a n c e   tran s m is sio n   li n e s ,”   J o u rn a o El e c tro ma g n e ti c   W a v e s a n d   Ap p li c a ti o n s ,   v o l/ issu e 2 5 ( 1 3 ) ,   p p .   1 7 7 3 - 82 2 0 1 1 .   [1 8 ]   Co im b ra   a n d   M a u r o   L . ,   T h e   g e n e ra li z e d   d e lt a   stu b s ,”   I n ter n a ti o n a M icr o wa v e   S y mp o si u m ,   1 9 8 7 .   [1 9 ]   Na d e ra   A .   a n d   Ko k   Y. ,   W id e b a n d   a n d   Co m p a c W il k in so n   P o w e Div id e Util izin g   S e ries   De lt a - S tu b   a n d   F o l d e d   S tep p e d - Im p e d a n c e   T ra n sm i ss io n   L in e ,”   Ra d i o e n g in e e rin g   J o u rn a l ,   ( w il b e   p u b li s h e d   o n   F e b   2 0 1 8 ).   [2 0 ]   Na d e ra   N .   a n d   Ko k   Y. ,   Co m p a c a n d   W id e b a n d   M o d if ied   W il k in so n   P o w e Div id e rs ,”   4 th   IEE E   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   S m a rt I n str u me n ta ti o n ,   M e a su re me n a n d   Ap p li c a t i o n s ( ICS IM A) ,   2 0 1 7 .   [2 1 ]   De n g   P H . e a l. ,   Ne W il k in so n   p o w e d iv id e rs  b a se d   o n   c o m p a c t   ste p p e d - im p e d a n c e   tran s m is sio n   li n e a n d   sh u n t   o p e n   st u b s ,”   Pr o g re ss   In   E l e c tro ma g n e ti c s R e se a rc h ,   v o l.   1 2 3 ,   p p .   4 0 7 - 26 2 0 1 2 .   [2 2 ]   Zh o u   B . e a l. ,   A   m o d if ied   U W W il k in so n   p o w e d iv id e u sin g   d e lt a   st u b ,”   Pro g re ss   i n   El e c tro ma g n e ti c s   Res e a rc h   L e tt e rs ,   v o l.   19 ,   p p .   49 - 55 2 0 1 0 .   [2 3 ]   N.  Ed w a rd e a l. ,   Re c o n f ig u ra b le  F e e d in g   Ne tw o rk   w it h   Du a l - ba n d   F il ter  f o W iM AX   A p p li c a ti o n ,”   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) v o l/ issu e 7 (5 ) ,   p p .   2 4 1 1 - 2 4 1 9 2 0 1 7 .   [2 4 ]   P o z a D M. ,   M icro w a v e   e n g in e e rin g ,”   Jo h n   W il e y   &   S o n s ,   2 0 0 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.