实验七 定向耦合器的性能测量

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1、亚美微波YAMEIMICROWAVE实验七定向耦合器的性能测量一、实验目的和要求应用所学的有关理论知识，理解定向耦合器的工作原理。学会对波导定向耦合器主、副线的耦合度（C），方向性（D）的测量。二、实验内容利用微波测量系统测试波导定向耦合器主、副线的耦合度，方向性。三、实验原理1．定向耦合器在微波工程中有着广泛的应用，如可用来监视功率、频率和频谱，测量传输系统和元器件的反射系数、插入损耗，还可以用作衰减器、功率分配器等。2．波导定向耦合器（主、副线皆为矩形波导的定向耦合器）大都通过主、副波导公共壁上的耦合孔（或槽、缝）进行耦合。主波导中的场通过耦合孔（或槽、缝）

2、进行耦合，并在副波导中激励起主模场。波导定向耦合器一般可按耦合孔的规格分为单孔、双孔、多孔定向耦合器、十字形孔耦合器以及裂缝电桥等。3．BD20-5定向耦合器的外形成十字形，它的耦合元件是主副波导相对宽边之间的一对十字槽，能量通过这一对十字槽耦合到副波导中。当主波导的能量沿正方向传输时，副波导耦合所得能量在它的传输方向是迭加，而与此相反的方向则互相抵消。副波导中的这一端装有一匹配负载，以吸收未抵消尽的能量。4．定向耦合器是一个四端口网络，它有输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口，分别对应图十所示的①、②、③和④端口。5．定向耦合器的主要技术指标有耦合度、定向性

3、、输入驻波比和工作带宽。-30-亚美微波YAMEIMICROWAVE输入②θ③①④图十定向耦合器的四个端口5.1耦合度C耦合度C（dB）定义为输入端口的输入功率P1和耦合端口的输出功率P3之比的分贝数，即：由于定向耦合器是个可逆四端口网络，因此耦合度（dB）又可表示为：由C的定义可见耦合度的分贝数愈大耦合愈弱。通常把耦合度为0～10dB的定向耦合器称为强耦合定向耦合器；把耦合度为10～20dB的定向耦合器称为中耦合定向耦合器；把大于20dB耦合度的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。5.2定向性D在理想情况下，隔离端口应没有输出功率，但由于受设计公式和制造精度的限制

4、，使隔离端口尚有一些功率输出。通常采用耦合端口和隔离端口的输出功率之比的分贝数来表示定向耦合器的定向传输性能，称为定向性D（dB），即：上式表明，D愈大隔离端口输出愈小，定向性能愈好。在理想情况下，P4→0，D→∞。实用中常提出一个最低要求Dmin。5.3输入驻波比ρ-30-亚美微波YAMEIMICROWAVE将定向耦合器除输入端口外，其余各端口均接上匹配负载时，输入端的驻波比即为定向耦合器的输入驻波比。此时，网络输入端的反射系数即为网络的散射参量S11，故有：5.4工作频带宽度满足定向耦合器以上三个指标的频率范围，即为工作频带宽度，简称工作频带。需要说明的是，

5、由于定向耦合器是可逆四端口网络，因而任一端口都可作为输入端口，对指定的定向耦合器而言，当确定某一端口为输入端口后，相应的其他三个端口功能也将被确定。四、实验步骤定向耦合器可变衰减器可变衰减器E-H面阻抗双路调配器波导/同轴转换器信号源YM1123BD20-9BD20-8BD20-2(Ⅰ)BD20-2(Ⅱ)BD20-5或YM1124图十一匹配负载去YM3892输入插座单螺钉调配器定向耦合器图十二-30-亚美微波YAMEIMICROWAVE1．如图十一连接测试系统2．将可变衰减器(Ⅰ)旋钮置于衰减量30dB处。例：查可变衰减器(Ⅰ)的“可变衰减器”曲线表中10.00

6、GHz曲线，30dB衰减时刻度为10.2。同上置可变衰减器(Ⅱ)旋钮于衰减量30dB处。例：刻度为10.2。打开信号源开关，频率置“10.00”GHz。工作状态置“”方波。3．调谐晶体检波器使选频放大器指示最大，分贝在60dB处。调节选频放大器“增益”旋钮和信号源“衰减dB”旋钮，使选频放大器指针满度1000处。4．测（副线）耦合度信号源置“外整步”，将匹配负载和晶体检波器对调。信号源置“”方波，此时选频放大器指针接近零点。5．将可变衰减器(Ⅰ)衰减量退出，即旋钮逆时针移动，观察选频放大器指针，使其到满度（即1000处）。查看可变衰减器刻度并记录其值（例：6.0

7、0）。“可变衰减器”曲线表刻度6.00其对应的衰减量为7.3dB。则可变衰减器的变化量就是定向耦合器的耦合度。C＝30dB－7.3dB＝22.7dB6．测主线和副线的方向性将定向耦合器的输入端接匹配负载，输出端接输入信号。定向耦合器反接前后，保持指示器的指示不变。二个可变衰减器衰减量即为定向耦合器的方向性。7．将可变衰减器(Ⅱ)衰减量退出，使选频放大器指针仍指示在满度（即1000处）。查可变衰减器(Ⅱ)刻度并记录其值（例6.90）。可变衰减器曲线表刻度8.30其对应的衰减量为11.5dB。则二个可变衰减器的变化量就是定向耦合器的方向性D。D＝22.7dB+11.

8、5dB＝44.2dB-3