《定向耦合器》课件

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1、第六章定向耦合器一.功能耦合传输性设电磁波从1口输入，除一部分从2口直接输出，另一部分能量从3口输出——功率分配特性隔离性1口输入的电磁能量从2口和3口输出，从4口无输出——定向耦合性6-1概述①③定向耦合器②④1第六章定向耦合器二.分类定向耦合器的种类很多。2第六章定向耦合器下图给出了几种定向耦合器的结构示意图，其中图(a)为微带分支定向耦合器，图(b)为波导单孔定向耦合器，图(c)为平行耦合线定向耦合器，图(d)为波导匹配双T，图(e)为波导多孔定向耦合器，图(f)为微带混合环。3第六章定向耦合器三

2、.定向耦合器的技术指标定向耦合器一般属于四端口网络，它有输入端、直通端、耦合端和隔离端，分别对应右图所示的1、2、3和4端口。定向耦合器的主要技术指标有耦合度、隔离度(或方向性)、输入驻波比和工作带宽。(一)耦合度C耦合度C定义为输入端的输入功率P1与耦合端的输出功率P3之比的分贝数，即（dB)①③定向耦合器②④4第六章定向耦合器由于定向耦合器是一个可逆四端口网络，因此耦合度又可表示(dB)由此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10~2

3、0dB的定向耦合器称为中等耦合定向耦合器；把耦合度大于20dB的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。5第六章定向耦合器(二）隔离度D隔离度D定义为输入端的输入功率P1与隔离端的输出功率P4之比的分贝数，即(dB)若用散射参量来描述，则有(dB)在理想情况下，隔离端应无输出功率，即P4=0，此时隔离度为无限大。但实际上由于设计或加工制作的不完善，常有极小部分功率从隔离端输出，使隔离度不再为无限大。有时用方向性(dB)来表示耦合器的隔离性能，它是耦合端输出功率P3与隔离端的输出功率P4之比。也可用散射参量来表示

4、方向性，即6第六章定向耦合器(三）输入驻波比将定向耦合器除输入端外，其余各端均接上匹配负载时，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（四）频带宽度频带宽度是指耦合度、隔离度(或方向性)及输入驻波比都满足指标要求时，定向耦合器的工作频带宽度，简称工作带宽。7第六章定向耦合器一、波导匹配双T的构成矩形波导的T形接头有E-T接头和H-T接头两种，如图所示。其中E-T接头的分支波导宽面与主波导中TE10模的电场所在平面平行；H-T接头的分支波导的宽面

5、与主波导中TE10模的磁场所在的平面平行。6-2波导匹配双T8第六章定向耦合器对于波导的T形接头，我们把主波导的两臂分别称为1和2端口，分支臂称为3端口。分析波导的T形接头的工作特性，可利用波导中TE10模的电场分布来分析。E-T接头和H-T接头中TE10模的电场分布分别如图所示。9第六章定向耦合器E-T接头具有下列特性：当信号从3端口输入时，则1和2端口有等幅反相输出，用散射参量表示则有：S13=-S23；(2)由于1和2端口在结构上对称，故有：S11=S22；(3)当信号由1和2端口等幅同相输入时，

6、3端口无输出，此时对称面为电场的波腹点；反过来，当信号由1和2端口等幅反相输入时，3端口输出最大，此时对称面为电场的波节点。H-T接头具有下列特性：(1)当信号从3端口输入时，则1和2端口有等幅同相相输出，用散射参量表示则有：S13=S23；(2)由于1和2端口在结构上对称，故有：S11=S22；(3)当信号由1和2端口等幅同相输入时，3端口输出最大，此时，3端口对称面处为电场波腹点；反之，当信号由1和2端口等幅反相输入时，3端口无输出，3端口对称面处为电场波节点。10第六章定向耦合器二、普通波导双T和

7、波导匹配双T将具有共同对称面的E-T接头和H-T接头组合起来，即构成普通双T接头，如右图所示。双T接头可等效为一个可逆无耗四端口网络，其散射参量矩阵为③④11第六章定向耦合器对于普通的双T接头，由于连接处结构突变，即使双T各臂均接匹配负载，接头处也会产生反射，为了消除反射，通常在接头处加入匹配元件(如螺钉、膜片或锥体等)，就可以得到匹配的双T，它具有下列重要性质：(1)匹配特性：在理想情况下，它的四个端口是完全匹配的，只要1和2端口能调到匹配，3和4端口一定匹配，即S11=S22=S33=S44=0；(

8、2)隔离特性：当3和4端口具有隔离特性时，即S34=S43=0，则1和2端口也具有隔离特性，即S12=S21=0；(3)平分特性：当信号由3端口输入时，则同相等分给1和2端口，即S13=S23；当信号由4端口输入时，反相等分给1和2端口，即S14=－S24；当信号由1端口输入时，则同相等分给3和4端口，即S31=S41；当信号由2端口输入时，则反相等分给3和4端口，即S32=-S42。故匹配双T的散射参量矩阵为12第六章定向耦合器6－3分支