四. 功分器、定向耦合器和ppt课件.ppt

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1、射频电路设计第四章功分器、定向耦合器和混合环第四章功分器、定向耦合器和混合环三端口网络微带功分器（Wilkison功分器）四端口网络定向耦合器三端口网络三端口网络特性T型接头功分器无耗功分器电阻功分器三端口网络三端口网络不可能同时满足无耗、互易、所有端口匹配的条件。证明：采用反证法，假设三端口网络的所有端口匹配、互易，网络无耗。互易：无耗：结果矛盾，命题不成立。匹配：三端口网络——网络是非互易的，匹配，无耗（2）（1）匹配、非互易无耗环形器三端口网络——两个端口匹配，无耗，互易三端口网络——网络有耗，则互易、所有端口匹配分路器：电阻分路器，功

2、分器T型接头功分器——无耗功分器网络是互易、无耗，但满足输入端口3匹配时，输出端口不匹配，并且两输出端口之间没有隔离。在分路处加某种类型的电抗调谐元件，可在一个窄带内抵消电抗B（一般可用调谐杆、调谐螺钉等），则等效B＝0，，相当于阻抗并联形式。Z1、Z2的选值用于分功率比。例：Z0＝50Ω，功分比为2:1，求Z1、Z2，Γout解：输入功率根据输出功率功分比2:1，同时：则：Z1＝3Z0＝150Ω，Z2＝3Z0/2＝75Ω接头处阻抗：Zin＝75//150=50Ω=Z0，输入端对输出端匹配从150Ω线看入：Zout1=50//75=30Ω从7

3、5Ω看入：Zout2=50//150=375Ω求得：显然，输出端口1、2均不匹配。T型接头功分器——电阻功分器从分支点向有Z0/3电阻看入的阻抗在接头处看向另两个支路的阻抗端口匹配：由对称性，3个端口都匹配第.四章功分器、定向耦合器和混合环三端口网络微带功分器（Wilkison功分器）四端口网络定向耦合器微带功分器（Wilkison功分器）奇偶模分析法Wilkison功分器奇偶模分析法基于线性网络叠加原理，将线性网络的散射参数用偶模和奇模情况下的反射系数（和透射系数）来表示。如果在网络的两个端口上，同时分别以入射波a1和a2激励，则响应b1、

4、b2是两种情况下分别响应的叠加。偶模：两个端口以幅度、相位都相同的电压波激励（ae，ae）；奇模：两个端口以幅度相同、相位相反的电压波激励（ao，-ao）。奇偶模分析法（续1）奇偶模分析法（续2）令奇偶模分析法（续3）微带功分器（Wilkison功分器）理想的功分器，要求端口1、2都匹配并彼此隔离微带功分器（Wilkison功分器）（续1）（1）由奇模本征反射系数（2）由偶模，如果Γe＝0，这是λg/4波长阻抗变换器微带功分器（Wilkison功分器）（续2）（3）输入端口3：奇模时，端口3短路，得不到信号，只需分析偶模激励电路微带功分器（W

5、ilkison功分器）（续3）微带功分器（Wilkison功分器）（续3）功率不等分：K2=P2/P1输出线被匹配到阻抗R1＝ZcK和R2＝Zc/K第四章功分器、定向耦合器和混合环三端口网络微带功分器（Wilkison功分器）四端口网络定向耦合器四端口网络四端口网络的基本特性通用的定向耦合器符号和端口定义四端口网络的基本特性四端口网络可以是互易、无耗、各端口同时匹配的。首先假设四端口网络是互易、各端口同时匹配，证明如果是无耗的网络，会得到什么样的电路。条件：对于无耗网络，[S]应满足么正性，即[S]T*[S]=[1]。四端口网络的基本特性（续

6、1）证明：互易，有[S]T＝[S]无耗网络的散射矩阵满足么正性四端口网络的基本特性（续2）四端口网络的基本特性（续3）根据式（1），S12、S13、S14不能同时为0。四端口网络的基本特性（续4）第一种情况：在S12、S13、S14这3个参量中，考虑任两个为0。如S12＝S13＝0，则代入（16）式，得到：代入（3）式：代入（2）式：即S12＝S13＝S34＝S24＝0，有2个的模值为1，即令四端口网络的基本特性（续4）第二种情况：在S12、S13、S14这3个参量中，考虑只有一个参量为0的情况：如：令S14＝0由（14）、（15）式，有，则

7、代入（1）～（4）：四端口网络的基本特性（续5）整理以上结果：选择适当参考面，令S12=S34=α，S13=βejθ，S24=βejφ代入（1）式：α2＋β2＝1代入（5）式：αβejθ＋αβejφ＝0，即ejθ＋ejφ＝0应有：取n＝0：θ＋φ＝π四端口网络的基本特性（续6）对于对称耦合器：取θ＝φ＝π/2则：S13=S24=jβ如果四端口网络的基本特性（续7）不对称耦合器：取θ＝0，φ＝π则S13＝β，S24＝－β四端口网络的基本特性（续8）当（3dB）时，则当功率由端口1输入，端口4隔离，功率由2、3端等幅（等分）同相输出；当功率由端口

8、4输入，端口1隔离，功率由2、3端等幅（等分）反相输出。这是魔T、微带混合环的工作原理。隔离端通常接吸收负载，以防止泄漏到端口4的功率反射回网络通用的定向耦合器符号