第13讲-耦合器选读.ppt

* * 考虑 得到奇偶模的特性阻抗ZOE=120.19Ω，ZOO=20.8 Ω * * 耦合器中V3和V4的计算 * * 用于计算V3和V4的等效电路 * * 对于偶模，ABCD级联矩阵表示为： * * 输出电压： 端口3和4的输出电压为： * * V3 对于有限的Z0，ZOE，ZOO，当θ为任意值时，分母DB非0,把 代入表达式中， 即V3始终为0 为0 * * V4 代入 耦合长度900 ， 为入射功率的一半 * * 当耦合线长度为900的奇数倍时，耦合性能最大，3dB空气介质耦合器 * * 中心频率耦合系数2.7dB,k=0.724,得 ZOE＝125 Ω ZOO＝20 Ω 采用过耦合 * * 耦合线耦合器性能 均匀TEM传输线 假定偶模和奇模有同样的传播速度， 耦合器在所有频率点上都匹配（V1＝V0） 耦合器在所有频率点上其方向性为无穷大（V2＝0） 直通电压（V4）和耦合电压（V2）在所有频率点上900反相 耦合输出电压与输入电压幅度比为 * * 定向耦合器 李秀萍 北京邮电大学 * * Outline 基本特性 四端口网络 定向耦合器参量 正交混合网络 耦合线耦合器的设计与分析 * * 四端口网络（定向耦合器） 所有端口都匹配的互易四端口网络的 矩阵形式 利用幺正性和能量守恒条件：让矩阵中的第1行和第2行相乘，第4行和第3行相乘： 同理可得： (1,3 和2,4) 满足条件的一种途径是： 定向耦合器 * * 四端口网络（定向耦合器） 根据幺正矩阵可以得到： 令： 和 是实数， 和 是待定的相位常数 又由于： （忽略 的整数倍） 对称耦合器，反对称耦合器 * * 对称耦合器 选择有振幅 的那些项的相位相等。 则: 正交混合网络，当在端口1馈入时在端口2和端口3之间有 相移。是一个对称的耦合器。其 矩阵有下列形式： * * 反对称耦合器 选择有振幅 的那些项的相位相差 。 则： 魔T混合网络或环形波导（rat-race）混合网络，当在端口4馈入时，端口2和端口3之间有 相差，是一个反对称耦合器的实例。其 矩阵有下列形式。 * * 对称和反对称耦合器 注意：①这两个耦合器的差别只是在参考平面的选择上。 ② 和 不是独立的，有 ③除了相位参考点以为，一个理想的定向耦合器只有一个自由度。 * * 四端口网络（定向耦合器） 满足条件另一种途径是，假定 和 若选择相位参考点，使 则： 解一： （定向耦合器的解相同） 解二： （去耦二端口） 结论：任何互易、无耗、匹配的四端口网络是一个定向耦合器。 * * 四端口网络（定向耦合器） 基本运作图示： 图4 定向耦合器的两种常用表示符号和常规功率流向 * * 定向耦合器的表征 * * 定向耦合器的表征 耦合因数代表耦合到输出端口的功率与输入功率的比值。方向性如同隔离度一样，是耦合器隔离前向波和方向波能力的度量。 表征量的关系： 理想的耦合器有无限大的方向性和隔离度 ，因而 和 可根据耦合 因数C确定。 定向耦合器的特殊情况，耦合因数为3dB，则 正交混合网络 * * * * 耦合线耦合器 关注端口相位 奇偶模分析与线的 输入阻抗结合。 * * 偶模激励 * * 奇模激励 1端口的输入阻抗： * * * * 若令 端口1 的电压V1=V0 端口2的电压 * * 定义电压耦合系数k 同理可得V3和V4 * * 奇偶模分析的单模等效电路 偶模：＋V0；奇模－V0 * * 耦合器在端口A处的输入阻抗 * * 偶模求解 A 处输入阻抗 A 处反射系数 * * 偶模求解 * * 奇模求解 * * 奇模求解 * * 端口A处的输入阻抗 若令 可得 * * 端口1处总反射电压 端口2处偶奇模电压反相 * * 时 偶模分子 为0，耦合器输入端口1在任何频率下都与Z0匹配 * * 当耦合长度为900，化简为 * * 定义电压耦合系数k 以分贝表示的耦合为 * * 如果要设计50Ω、3dB的耦合器(θ=900) 是端口1处的资用功率