常用微波器件

1、等效網(wǎng)絡(luò)法只研究了非均勻區(qū)對(duì)傳輸系統(tǒng)的等效網(wǎng)絡(luò)法只研究了非均勻區(qū)對(duì)傳輸系統(tǒng)的宏觀宏觀影響，并不涉及非均勻區(qū)內(nèi)部的電磁場(chǎng)特影響，并不涉及非均勻區(qū)內(nèi)部的電磁場(chǎng)特性。性。因此，如果要設(shè)計(jì)微波元、器件，也許就不因此，如果要設(shè)計(jì)微波元、器件，也許就不得不利用解析方法、近似方法、數(shù)值計(jì)算方法得不利用解析方法、近似方法、數(shù)值計(jì)算方法等求解非均勻區(qū)內(nèi)部的電磁場(chǎng)得到其等效網(wǎng)絡(luò)等求解非均勻區(qū)內(nèi)部的電磁場(chǎng)得到其等效網(wǎng)絡(luò)特性。特性。一個(gè)微波系統(tǒng)通常包含微波傳輸線和微一個(gè)微波系統(tǒng)通常包含微波傳輸線和微波部件。微波部件的功能是對(duì)微波能量或波部件。微波部件的功能是對(duì)微波能量或微波信號(hào)進(jìn)行處理和變換。微波信號(hào)進(jìn)行處理和變換。

2、微波元器件又可分為線性互易，線性非微波元器件又可分為線性互易，線性非互易，非線性和有源器件互易，非線性和有源器件四大類四大類。一、線性互易元件一、線性互易元件這類元件內(nèi)部只有這類元件內(nèi)部只有線性線性、互易物質(zhì)，它們只、互易物質(zhì)，它們只能對(duì)微波能量或微波信號(hào)進(jìn)行線性處理和線性能對(duì)微波能量或微波信號(hào)進(jìn)行線性處理和線性變換。這里所說(shuō)的變換。這里所說(shuō)的“線性線性”是指元件不能做是指元件不能做頻頻率率或或頻譜的變換頻譜的變換。常見(jiàn)的線性互易元件有：匹配負(fù)載，衰減器，常見(jiàn)的線性互易元件有：匹配負(fù)載，衰減器，移相器，功率分配器，定向耦合器，阻抗匹配移相器，功率分配器，定向耦合器，阻抗匹配器器 (可調(diào)可調(diào))，

3、阻抗變換器，阻抗變換器 (不可調(diào)不可調(diào))，短路活塞，短路活塞，濾波器，微波電橋等等。濾波器，微波電橋等等。二、線性、非互易元件二、線性、非互易元件線性、非互易元件內(nèi)部的媒質(zhì)是線性的，但線性、非互易元件內(nèi)部的媒質(zhì)是線性的，但具有各向異性。具有非互易特性，其散射矩陣具有各向異性。具有非互易特性，其散射矩陣是不對(duì)稱的。但仍工作于線性區(qū)域，屬于線性是不對(duì)稱的。但仍工作于線性區(qū)域，屬于線性元件范圍。元件范圍。常見(jiàn)的線性非互易媒質(zhì)有常見(jiàn)的線性非互易媒質(zhì)有磁化鐵氧體磁化鐵氧體，磁化磁化等離子體等離子體，晶體晶體等等。等等。線性、非互易元件也不能做頻率或頻譜的變線性、非互易元件也不能做頻率或頻譜的變換，它們的

4、主要特征是可以區(qū)別沿不同方向傳換，它們的主要特征是可以區(qū)別沿不同方向傳輸?shù)膶?dǎo)行電磁波。輸?shù)膶?dǎo)行電磁波。常見(jiàn)的線性、非互易元件有：隔離器，環(huán)行常見(jiàn)的線性、非互易元件有：隔離器，環(huán)行器等。器等。三、非線性元器件三、非線性元器件非線性元件內(nèi)部有非線性物質(zhì)，能對(duì)微波非線性元件內(nèi)部有非線性物質(zhì)，能對(duì)微波的頻率或微波信號(hào)的頻譜進(jìn)行變換。常用的的頻率或微波信號(hào)的頻譜進(jìn)行變換。常用的非線性元、器件有：調(diào)制器，檢波器，混頻非線性元、器件有：調(diào)制器，檢波器，混頻器，倍頻器等等。器，倍頻器等等。四、有源器件四、有源器件微波有源器件可以產(chǎn)生微波能量或?qū)ξ⒉ㄎ⒉ㄓ性雌骷梢援a(chǎn)生微波能量或?qū)ξ⒉ㄐ盘?hào)進(jìn)行放大。常見(jiàn)的有源器

5、件有：振蕩器，信號(hào)進(jìn)行放大。常見(jiàn)的有源器件有：振蕩器，放大器，微波管等等。放大器，微波管等等。 常見(jiàn)的微波系統(tǒng)均由傳輸線和上述器件組合常見(jiàn)的微波系統(tǒng)均由傳輸線和上述器件組合而成。近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)微波系統(tǒng)的小型化，而成。近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)微波系統(tǒng)的小型化，開(kāi)始采用由微帶和集中參數(shù)元件組成的微波集開(kāi)始采用由微帶和集中參數(shù)元件組成的微波集成電路，可以在一塊基片上做出大量的元件，成電路，可以在一塊基片上做出大量的元件，組成復(fù)雜的微波系統(tǒng)，完成各種不同功能。組成復(fù)雜的微波系統(tǒng)，完成各種不同功能。對(duì)微波元件的基本要求：對(duì)微波元件的基本要求： 損耗損耗 輸入駐波比輸入駐波比 工作頻帶盡可能寬工作頻帶盡可能寬

6、功率容量功率容量 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 特殊元件的特殊要求特殊元件的特殊要求微波元件是用導(dǎo)行系統(tǒng)做成的，種類繁多。微波元件是用導(dǎo)行系統(tǒng)做成的，種類繁多。按導(dǎo)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分按導(dǎo)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分：可分為波導(dǎo)型、同軸線型、微帶可分為波導(dǎo)型、同軸線型、微帶 線型等；線型等；按工作波型分按工作波型分：可分為單模元件和多模元件；可分為單模元件和多模元件；按作用分按作用分：可分為連接元件、終端元件、匹配元件、可分為連接元件、終端元件、匹配元件、衰減與相移元件、分路元件、濾波元件等。衰減與相移元件、分路元件、濾波元件等。 按端口分按端口分：可分為一端口元件、二端口元件、三端口可分為一端口元件、二端口元件、三端口 元件、四端口元

7、件、五端口元件、六端口元件、四端口元件、五端口元件、六端口 元件等。元件等。 信標(biāo)和信號(hào) 信標(biāo)差信號(hào) 信標(biāo)分離器 帶阻濾波器 雙工器 方圓轉(zhuǎn)換器 極化變換器 高次模耦合器 信標(biāo) 信標(biāo) 魔T 濾波器 定向耦合器 跟蹤接收機(jī) 伺服控制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 發(fā)送波 接收設(shè)備 天饋系統(tǒng)原理框圖 常用的矩形波導(dǎo)分支有常用的矩形波導(dǎo)分支有E E面分支、面分支、H H面分支、雙面分支、雙T T接接頭及魔頭及魔T T等，此外還有同軸線分支、微帶線分支等。等，此外還有同軸線分支、微帶線分支等。 矩形波導(dǎo)的矩形波導(dǎo)的T T形接頭有形接頭有E-TE-T接頭和接頭和H-TH-T接頭兩種，如接頭兩種，如圖所示。其中

8、圖所示。其中E-TE-T接頭的分支波導(dǎo)寬面與主波導(dǎo)中接頭的分支波導(dǎo)寬面與主波導(dǎo)中TETE1010模的電場(chǎng)所在平面平行；模的電場(chǎng)所在平面平行；H-TH-T接頭的分支波導(dǎo)的接頭的分支波導(dǎo)的寬面與主波導(dǎo)中寬面與主波導(dǎo)中TETE1010模的磁場(chǎng)所在的平面平行。模的磁場(chǎng)所在的平面平行。 E-TE-T接頭接頭對(duì)于波導(dǎo)的T形接頭，我們把主波導(dǎo)的兩臂分別稱為1和2端口，分支臂稱為3端口。分析波導(dǎo)的T形接頭的工作特性，可利用波導(dǎo)中TE10模的電場(chǎng)分布來(lái)分析。E-T接頭和H-T接頭中TE10模的電場(chǎng)分布分別如圖所示。H-TH-T接頭接頭1 1、E E面分支（面分支（E-TE-T接頭）接頭） （1）（2）（3） （

9、1）（2）（3） 當(dāng)信號(hào)由端口當(dāng)信號(hào)由端口1輸入時(shí)，端口輸入時(shí)，端口2和和3都有輸出。都有輸出。 當(dāng)信號(hào)由端口當(dāng)信號(hào)由端口2輸入時(shí)，端口輸入時(shí)，端口1和和3都有輸出。都有輸出。 1 1、E E面分支（面分支（E-TE-T接頭）接頭） 當(dāng)信號(hào)由端口當(dāng)信號(hào)由端口3輸入時(shí)，輸入時(shí)，端口端口1和和2等幅反相輸出。等幅反相輸出。用散射參量表示則有：用散射參量表示則有： S13 = -S23；由于由于1和和2端口在結(jié)構(gòu)上對(duì)稱，端口在結(jié)構(gòu)上對(duì)稱，故有：故有：S11 = S22； （2） （1）（3）1 1、E E面分支（面分支（E-TE-T接頭）接頭） （1）（2）（3） 當(dāng)信號(hào)由當(dāng)信號(hào)由1和和2等幅同相輸

10、入時(shí)，等幅同相輸入時(shí)，端口端口3沒(méi)有輸出。沒(méi)有輸出。（2）（1）（3） 當(dāng)信號(hào)由當(dāng)信號(hào)由1和和2等幅反相輸入時(shí)，等幅反相輸入時(shí)，端口端口3輸出最大。輸出最大。1 1、E E面分支（面分支（E-TE-T接頭）接頭） ET接頭的特性可用S矩陣表示。ET接頭使用時(shí)多由端3輸入，假定端口3匹配（S330)，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱端口1和2的駐波比應(yīng)相等(S11S22)，于是ET接頭的S矩陣可以寫(xiě)成 11121312112313230SSSSSSSSS 11122211122211022S 當(dāng)信號(hào)由端口當(dāng)信號(hào)由端口3輸輸入時(shí)，端口入時(shí)，端口1和和2等幅等幅同相輸出。同相輸出。 即：即：S13 = S23；由于由于

11、1和和2端口在結(jié)構(gòu)上對(duì)稱，故有：端口在結(jié)構(gòu)上對(duì)稱，故有：S11 = S22； （1）（3）（2）2 2、H H面分支（面分支（H-TH-T接頭）接頭） 當(dāng)信號(hào)由當(dāng)信號(hào)由1和和2等幅等幅反相輸入時(shí)，端口反相輸入時(shí)，端口3無(wú)輸出。無(wú)輸出。 （1）（3）（2）2 2、H H面分支（面分支（H-TH-T接頭）接頭） 當(dāng)信號(hào)由當(dāng)信號(hào)由1和和2等幅等幅同相輸入時(shí)，端口同相輸入時(shí)，端口3輸出最大。輸出最大。 （3）（1）（2）1. 1. E E面面T T和和H H面面T T分路元件分路元件3221133442E E面面T TH H面面T T串接元件并接元件端輸入，端輸入，和和端功率平分，相端功率平分，相位相

12、反。位相反。用于和差：用于和差：和和同相等幅輸入，同相等幅輸入，端無(wú)輸出端無(wú)輸出和和反相等幅輸入，反相等幅輸入，端輸出最端輸出最大。大。端輸入，端輸入，和和端功率平分相位相端功率平分相位相同。同。用于和差：用于和差：和和端同相等幅輸入，端同相等幅輸入，端輸出最端輸出最大；大；和和端反相等幅輸入，端反相等幅輸入，端無(wú)輸出端無(wú)輸出 將E-T和H-T組合起來(lái)，即得到雙T接頭，它保持了E-T和H-T接口的特性。3和4是相互隔離的。3 3、 雙雙T接頭接頭普通雙T接頭的特性總結(jié)起來(lái)為：1)E臂輸入，兩主臂“1”，“2”等幅反相輸出，H臂無(wú)輸出2)H臂輸入，兩主管“1”，“2”等幅同相輸出，E臂無(wú)輸出3)

13、主臂“1”， “2”等幅反相輸入，E臂輸出，H臂無(wú)輸出；4)主臂“l(fā)”，“2”等幅同相輸入，H臂輸出，E臂無(wú)輸出。波導(dǎo)魔T是匹配的雙T，由雙T波導(dǎo)接頭處加入匹配元件(螺定膜片或小錐體)構(gòu)成，如圖所示為波導(dǎo)魔T的兩種結(jié)構(gòu)。4 4、 魔魔T元件元件魔T元件再讓“1”，“2”，“4”三個(gè)端口均接匹配負(fù)載，TE10波自E臂輸入，在分支交叉區(qū)的E臂中加入一感性膜片，使其產(chǎn)生一新的反射與接頭處的反射相抵消。由于膜片與E臂中的電場(chǎng)力線相平行而與H臂中的電場(chǎng)力線相垂直，故僅對(duì)E臂中的場(chǎng)有反射作用，而對(duì)H臂的場(chǎng)無(wú)影響。膜片的大小、厚度及位置由實(shí)驗(yàn)調(diào)整確定。4 4、 魔魔T元件元件魔T元件 當(dāng)“1”，“2”，“3

14、，三個(gè)端口均接匹配負(fù)載時(shí)，讓TE10波自H臂輸入，在分支交叉區(qū)對(duì)稱面上插入一根金屬圓棒，使其與H臂中TEl0模的電場(chǎng)力線相平行，而與E臂中TEl0模的電場(chǎng)力線相垂直，故此棒的存在僅對(duì)H臂中的場(chǎng)有影響，面對(duì)E臂中的場(chǎng)幾乎不起作用。調(diào)整此棒的粗細(xì)、位置及插入深度，使H臂端口呈匹配狀態(tài)，然后鎖緊。魔T元件 魔魔特性可以看作是特性可以看作是E-TE-T和和H-TH-T的結(jié)合，也可能看的結(jié)合，也可能看作是特殊的作是特殊的3 dB3 dB橋。橋。00111001 1110021100S魔魔T T 4 4、 魔魔T元件元件魔T具有如下重要特性： 四個(gè)端口完全匹配； 不僅E臂和H臂相互隔離，而且兩側(cè)臂(即1、

15、2臂)也相互隔離； (3)進(jìn)入一側(cè)臂的信號(hào)，將由E臂和H臂等分輸出，而不進(jìn)入另一側(cè)臂； 進(jìn)入H臂的信號(hào)，將由兩側(cè)臂等幅同相輸出，而不進(jìn)入E臂； 進(jìn)入E臂的信號(hào)，將由兩側(cè)臂等幅反相輸出，而不進(jìn)入H臂； (6)若兩側(cè)臂同時(shí)加入信號(hào)， E臂輸出的信號(hào)等于兩輸入信號(hào)相量差的 倍； H售輸出的信號(hào)則等于兩輸入信號(hào)相量和的 倍。2/12/1魔T元件4 4、 魔魔T元件元件 由于有第(6)特性，所以魔T的E臂常稱為差臂，H臂則常稱為和臂。 魔T在微波技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，可用來(lái)組成微波阻抗電橋、平衡混頻器、功率分配器、和差器、相移器、天線雙工器、平衡相位檢波器、鑒頻器、調(diào)制器等。魔T元件應(yīng)用4 4、 魔魔T

16、元件元件魔T元件應(yīng)用4 4、 魔魔T元件元件 在接收機(jī)混頻電路中，在接收機(jī)混頻電路中，為使本振信號(hào)與接收信號(hào)為使本振信號(hào)與接收信號(hào)隔離，可將它們分別接在隔離，可將它們分別接在魔魔T T的的E E臂和臂和H H臂上。主線的臂上。主線的兩臂中裝接混頻晶體。本兩臂中裝接混頻晶體。本振信號(hào)和接收信號(hào)都能以振信號(hào)和接收信號(hào)都能以相等的幅度，適當(dāng)?shù)南辔幌嗟鹊姆龋m當(dāng)?shù)南辔患釉趦删w上進(jìn)行混頻。加在兩晶體上進(jìn)行混頻。其差頻信號(hào)送至中頻電路其差頻信號(hào)送至中頻電路進(jìn)行放大。進(jìn)行放大。魔T元件應(yīng)用4 4、 魔魔T元件元件 由由H H臂輸入的信號(hào)被等幅、同相臂輸入的信號(hào)被等幅、同相地分到地分到“1”1”，“2”2

17、”兩臂中，兩臂中，“1”1”端口接已知可變阻抗端口接已知可變阻抗Z Z0 0，“2”2”端口端口接被測(cè)阻抗接被測(cè)阻抗ZxZx 。若。若ZxZx與與Z Z0 0相等，則相等，則反射波等幅同相，反射波等幅同相，E E臂不會(huì)有輸出，臂不會(huì)有輸出，指示器的指示值為零。指示器的指示值為零。 若若ZxZx與與Z Z0 0不等，則由此引起的反不等，則由此引起的反射波不僅不同相，且幅度也不等，射波不僅不同相，且幅度也不等，因此因此E E臂中有輸出，指示不為零，此臂中有輸出，指示不為零，此時(shí)可調(diào)整已知阻抗時(shí)可調(diào)整已知阻抗Z Z0 0，直至指示器，直至指示器指示為零、則所測(cè)阻抗指示為零、則所測(cè)阻抗ZxZx便等于調(diào)

18、便等于調(diào)整后的已知阻抗整后的已知阻抗Z Z0 0 定向耦合器是一種具有方向性的功率分配器，它定向耦合器是一種具有方向性的功率分配器，它能從主傳輸系統(tǒng)的正向波中按一定比例分出部分功率，能從主傳輸系統(tǒng)的正向波中按一定比例分出部分功率，并基本上不從反向波中分出功率。因此利用定向耦合并基本上不從反向波中分出功率。因此利用定向耦合器可以對(duì)主傳輸系統(tǒng)中的入射波和反射波分別進(jìn)行取器可以對(duì)主傳輸系統(tǒng)中的入射波和反射波分別進(jìn)行取樣。樣。 定向耦合器用于監(jiān)視功率、頻率和頻譜；把功定向耦合器用于監(jiān)視功率、頻率和頻譜；把功率進(jìn)行分配和合成；構(gòu)成雷達(dá)天線的收發(fā)開(kāi)關(guān)、平衡率進(jìn)行分配和合成；構(gòu)成雷達(dá)天線的收發(fā)開(kāi)關(guān)、平衡混頻

19、器和測(cè)量電橋；測(cè)量反射系數(shù)和功率等。混頻器和測(cè)量電橋；測(cè)量反射系數(shù)和功率等。 定向耦合器分類及構(gòu)成思想定向耦合器分類及構(gòu)成思想 定向耦合器一般屬定向耦合器一般屬于四端口網(wǎng)絡(luò)，它有于四端口網(wǎng)絡(luò)，它有輸入端、直通端、耦輸入端、直通端、耦合端和隔離端，合端和隔離端， 主線的兩個(gè)端口為主線的兩個(gè)端口為“1”1”和和“2”2”，副線的兩個(gè)端口為，副線的兩個(gè)端口為“3”3”和和“4”4”。兩線間有一定的耦合機(jī)構(gòu)。兩線間有一定的耦合機(jī)構(gòu)。 當(dāng)功率由端口當(dāng)功率由端口“1”1”輸入時(shí)，一部分功率從直通端輸入時(shí)，一部分功率從直通端口口“2”2”輸出；還有一部分功率耦合到副線中，利用各輸出；還有一部分功率耦合到副線

20、中，利用各分波的場(chǎng)矢量疊加或波程差，設(shè)法使耦合到副線中的波分波的場(chǎng)矢量疊加或波程差，設(shè)法使耦合到副線中的波在其中一端口同相疊加形成耦合口，而在另一端口反相在其中一端口同相疊加形成耦合口，而在另一端口反相抵消形成隔離口。至于端口抵消形成隔離口。至于端口“3”3”和和“4”4”中誰(shuí)為耦合口中誰(shuí)為耦合口誰(shuí)為隔離口，這取決于定向耦合器的耦合機(jī)構(gòu)。通常在誰(shuí)為隔離口，這取決于定向耦合器的耦合機(jī)構(gòu)。通常在隔離端口外接匹配負(fù)載。隔離端口外接匹配負(fù)載。定向耦合器分類及構(gòu)成思想定向耦合器分類及構(gòu)成思想 定向耦合器就是用于監(jiān)測(cè)功率的一例，它從微定向耦合器就是用于監(jiān)測(cè)功率的一例，它從微波信號(hào)發(fā)生器至負(fù)載的主傳輸線中取

21、出一小部分功波信號(hào)發(fā)生器至負(fù)載的主傳輸線中取出一小部分功率輸至功率監(jiān)測(cè)器，只要知道耦合強(qiáng)弱便可由監(jiān)測(cè)率輸至功率監(jiān)測(cè)器，只要知道耦合強(qiáng)弱便可由監(jiān)測(cè)器的功率讀數(shù)得知信號(hào)發(fā)生器的輸出功率器的功率讀數(shù)得知信號(hào)發(fā)生器的輸出功率。定向耦合器分類及構(gòu)成思想定向耦合器分類及構(gòu)成思想用反射計(jì)測(cè)量反射系數(shù)的系統(tǒng)示意圖，其中有兩個(gè)以相反方向接入主線的具有高方用反射計(jì)測(cè)量反射系數(shù)的系統(tǒng)示意圖，其中有兩個(gè)以相反方向接入主線的具有高方向性的定向耦合器，各自按同一比例取出入射與反射波中的一小部分功率，經(jīng)檢波向性的定向耦合器，各自按同一比例取出入射與反射波中的一小部分功率，經(jīng)檢波后輸入到后輸入到“比值計(jì)比值計(jì)”使可在經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)

22、的儀表卜讀出反射系數(shù)的大小使可在經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的儀表卜讀出反射系數(shù)的大小( (幅值幅值) )。定向耦合器分類及構(gòu)成思想定向耦合器分類及構(gòu)成思想四端口網(wǎng)絡(luò)基本性質(zhì)四端口網(wǎng)絡(luò)基本性質(zhì)性質(zhì)性質(zhì)1 1無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)四個(gè)端口可以完全匹配。即：無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)四個(gè)端口可以完全匹配。即：044332211SSSS并且為一理想的定向耦合器；即若（并且為一理想的定向耦合器；即若（1 1）端口為輸）端口為輸入口，則入口，則 中必有一個(gè)為中必有一個(gè)為0 0。141312,SSS四端口網(wǎng)絡(luò)基本性質(zhì)四端口網(wǎng)絡(luò)基本性質(zhì)性質(zhì)性質(zhì)2 2具有理想定向性的無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)不一定四個(gè)端具有理想定向性的無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)不一定四個(gè)

23、端口均匹配?；蛘哒f(shuō)，四個(gè)端口均匹配是定向耦合器的口均匹配?；蛘哒f(shuō)，四個(gè)端口均匹配是定向耦合器的充分條件，而不是必要條件。充分條件，而不是必要條件。四個(gè)端口均匹配四個(gè)端口均匹配理想的定向耦合器理想的定向耦合器性質(zhì)性質(zhì)3 3對(duì)于無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)，有兩個(gè)端口匹配且相對(duì)于無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)，有兩個(gè)端口匹配且相互隔離，則該四端口網(wǎng)絡(luò)必為一理想定向耦合器，互隔離，則該四端口網(wǎng)絡(luò)必為一理想定向耦合器，且其余兩個(gè)端口匹配并相互隔離。且其余兩個(gè)端口匹配并相互隔離。定向耦合器的技術(shù)參數(shù)定向耦合器的技術(shù)參數(shù) 定向耦合器是一種具有定向傳輸特性的四端口元件。主要技術(shù)指標(biāo)有耦合度、隔離度(或方向性)、輸入駐波比和工作帶

24、寬。三者之間的關(guān)系：DCI耦合度lg10C輸入功率耦合口輸出功率(dB)隔離度lg10I隔離口輸出功率輸入功率(dB)方向性lg10D耦合口輸出功率隔離口輸出功率(dB)定向耦合器的技術(shù)參數(shù)定向耦合器的技術(shù)參數(shù) 以同向定向耦合器為例，寫(xiě)出散射參數(shù)與技術(shù)參數(shù)以同向定向耦合器為例，寫(xiě)出散射參數(shù)與技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：耦合度)(lg201lg10lg103123131dBSSPPC隔離度方向性313314144110lg10lg20lg()SPP PDdBPP PS141410lg20lg()PISdBP 理想定向耦合器的 ，即具有無(wú)限大的隔離度和方向性。014S定向耦合器的技術(shù)參數(shù)定

25、向耦合器的技術(shù)參數(shù)輸入駐波比輸入駐波比 將定向耦合器除輸入端外，其余各端均接上匹配負(fù)載時(shí)，輸入端的駐波比即為定向耦合器的輸入駐波比。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射系數(shù)即為網(wǎng)絡(luò)的散射參量S11，故有111111SS頻帶寬度頻帶寬度 頻帶寬度是指耦合度、隔離度(或方向性)及輸入駐波比都滿足指標(biāo)要求時(shí)，定向耦合器的工作頻帶寬度，簡(jiǎn)稱工作帶寬。大多數(shù)波導(dǎo)定向耦合器的耦合都是通過(guò)在主、副波導(dǎo)間公共壁上的耦合孔來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)耦合孔將主波導(dǎo)中的電磁能量耦合到副波導(dǎo)中，并具有一定的方向性。副波導(dǎo)各端口輸出功率的大小，決定于耦合孔的大小、形狀和位置。 波導(dǎo)定向耦合器的種類很多，最常用的波導(dǎo)定向耦合器有：?jiǎn)慰?、多孔和十?/p>

26、孔定向耦合器。其中圖(a)為寬壁斜交單孔耦合器，圖(b)為多孔定向耦合器，圖(c)為十字孔定向耦合器。 1、波導(dǎo)定向耦合器 常用定向耦合器常用定向耦合器 最簡(jiǎn)單的雙孔定向耦合器，是在兩個(gè)波導(dǎo)的公共窄壁上開(kāi)有形狀、尺寸完全相同、相距d為p0/4的兩個(gè)耦合孔，如下圖 所示。這種定向耦合器的定向性是由各孔耦合波相互干涉而得到的，只要控制耦合孔的大小，形狀以及兩耦合孔的距離，使耦合波在一個(gè)方向上同相疊加而有輸出，在另一個(gè)方向上反相疊加而無(wú)輸出或減小輸出，從而獲得定向性。1、波導(dǎo)定向耦合器 常用定向耦合器常用定向耦合器 常用定向耦合器常用定向耦合器1、波導(dǎo)定向耦合器 下圖為通過(guò)開(kāi)在兩個(gè)矩形波導(dǎo)公共寬比上

27、的小孔實(shí)現(xiàn)電磁耦合的波定向耦合器。根據(jù)小孔耦合理論，經(jīng)合理設(shè)計(jì)，使耦合電磁能量只沿耦合端口方向傳輸，從而獲得定向性。 圖中(1)(2)線稱為主線；(3)(4)線稱為副線。當(dāng)S=a/2時(shí)，耦合度為：其中r0是耦合小孔半徑。23p 03ab20lg()8CdBr 它們是利用經(jīng)各分支線耦合得到的分波在各端口所形成的波程差，使之在某一瑞口同相而疊加，在另一端口反相而抵消，從而構(gòu)成定向耦合的。 常用定向耦合器常用定向耦合器2、分支定向耦合器通常運(yùn)用奇模、偶模的概念及迭加原理，將定向耦合器沿其對(duì)稱平面一分為二，使四端口網(wǎng)絡(luò)變?yōu)閮蓚€(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)2、分支定向耦合器分析各端口反射電壓Ur1, Ur2 Ur3 Ur

28、4與Ui1之間的關(guān)系2、分支定向耦合器14111 000221100022iiUU 2、分支定向耦合器011 011 0101201121010,1,01,0,1,1,0,(),eja bbYjaYjaYc djbYajbbYa aajYbbb偶模級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移參量矩陣為2、分支定向耦合器011 011 0101201121010,1,01,0,1,1,0,(),oja bbYjaYjaYc djbYajbbYa aajYbbb奇模級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移參量矩陣為2、分支定向耦合器21212121,(),(),eeeeooooajAR Bbb Ra aaCj bR Dbb RajAR Bbb Ra a

29、aCj bR Dbb R 由于二端口網(wǎng)絡(luò)外接傳輸線的特性阻抗分別為010201ZZRZ和故對(duì)應(yīng)的奇模、偶模網(wǎng)絡(luò)歸一化轉(zhuǎn)移參量為,eoeoeoeoAA BB CCDD 2、分支定向耦合器124311,2211,22r eer eer eer eeUUTUUT偶模工作時(shí)，若用 表示輸入端電壓反射系數(shù)，用 表示網(wǎng)絡(luò)電壓傳輸系數(shù)，則端口1，2，3，4的反射波電壓分別為eeT124311,2211,22r oorooroor ooUUTUUT 奇模工作時(shí)，若用 表示輸入端電壓反射系數(shù)，用 表示網(wǎng)絡(luò)電壓傳輸系數(shù)，則端口1，2，3，4的反射波電壓分別為ooT2、分支定向耦合器1112223334441()2

30、1()21()21()2rr er oeorr er oeorr er oeorr er oeoUUUUUUTTUUUTTUUU 運(yùn)用疊加原理，可得定向耦合器各端口的反射波電壓為2、分支定向耦合器T和11211121()()()()2()()()()()()2()()r eeeeeei eeeeer eei eeeeer ooooooi ooooor ooi oooooUADBCUADBCURTUADBCUADBCUADBCURTUADBC 可用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移參量表示為2、分支定向耦合器11()02reoU 當(dāng)端口1完全匹配時(shí)， 應(yīng)等于零41()02reoU 1rU當(dāng)端口1與4端口理想隔離時(shí)， 應(yīng)等

31、于零4rU則0eo 2、分支定向耦合器,eoeoeoeoAA BB CCDD 1111()()0()()()()0()(),r eeeeeei eeeeer ooooooi oooooeeeeooooUADBCUADBCUADBCUADBCAD BCAD BC 2121,(),eeeeajAR Bbb Ra aaCj bR Dbb R ,eeeeAD BC代入代入2、分支定向耦合器,eeeeooooAD BCAD BC12212aRa(ba a )R=12121r eei eeer ooi oooURTUABURTUAB代入代入21212()()2()()r eei eeeeer ooi oo

32、oooURTUADBCURTUADBC得到得到2、分支定向耦合器2121r eei eeer ooi oooURTUABURTUAB22,eeooajAR Bbb RajAR Bbb R 代入代入得到得到22222222bj(a)1RaRbj(a)1RaReoTT代入代入2223331()21()2rr er oeorr er oeoUUUTTUUUTT2、分支定向耦合器2222222232222bj1jRbR()12(Ra )1aRbaR ba1()12(Ra )1aRreoreoUTTUTT得到得到2i1011c223r3r301UZPRK10lg10lg10lgPUURZ耦合度耦合度Kc

33、Kc為為2、分支定向耦合器r3-1cRU=Klg1012212aRa(ba a )R=122232222baR ba1(Ra )1aRrU代入代入得到得到231bRrU1312abaa =RrU2、分支定向耦合器r3-1c1U=Klg10對(duì)于不變阻雙分支定向耦合器（對(duì)于不變阻雙分支定向耦合器（R=1R=1）231b1rU1321aba =arU2、分支定向耦合器r3121U=,b2,aa12對(duì)于耦合度為對(duì)于耦合度為3 3的的dBdB的不變阻雙分支定向耦合器有的不變阻雙分支定向耦合器有01000110001021jjjjS 當(dāng)所有端口匹配時(shí)，由端口當(dāng)所有端口匹配時(shí)，由端口輸入的功率在端口輸入的功

34、率在端口和和之間之間平分且有平分且有90900 0相位差，端口相位差，端口無(wú)輸出無(wú)輸出( (隔離端口隔離端口) )。 分支線耦合器具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，其任一端口都可用作輸入端口，分支線耦合器具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，其任一端口都可用作輸入端口，兩輸出端口總是在與輸入端口相反的一邊，隔離端口則與輸入端兩輸出端口總是在與輸入端口相反的一邊，隔離端口則與輸入端口處于同一邊，因此使用很方便，常用作平衡混頻器電路?？谔幱谕贿?，因此使用很方便，常用作平衡混頻器電路。正交混合電橋正交混合電橋 1800混合電橋是一種兩輸出端口有1800相位差的四端口網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。加于端口的信號(hào)由端口和(3)等幅同相輸出，端口無(wú)輸出(隔

35、離端口)；若信號(hào)由端口輸入，則由端口(3)和等幅反相輸出，端口無(wú)輸出。當(dāng)用作功率合成器時(shí)，輸入信號(hào)分別加于端口和(3)，則在端口輸出和信號(hào)()，在端口輸出差信號(hào)()，故端口與端口又分別稱為和端口與差端口。 1800混合電橋混合電橋 1800混合電橋混合電橋理想3dB1800混合電橋的S矩陣為:011011001100120110S 1800混合電橋的結(jié)構(gòu)形式很多，包括環(huán)形電橋、漸變耦合線電橋、波導(dǎo)魔T等，其中魔T是其中最典型的一種。魔T元件 魔魔特性可以看作是特性可以看作是E-TE-T和和H-TH-T的結(jié)合，也可能看的結(jié)合，也可能看作是特殊的作是特殊的3 dB3 dB橋。橋。 1800混合電橋混合電橋011010011001011021S魔魔T T 大功率微波功分器采用波導(dǎo)或同軸線結(jié)構(gòu)，中小大功率微波功分器采用波導(dǎo)或同軸線結(jié)構(gòu)，中小功率則采用帶狀線或微帶線結(jié)構(gòu)。功率則采用帶狀線或微帶線結(jié)構(gòu)。 信號(hào)由信號(hào)由1 1端口端口( (所接傳輸線的特所接傳輸線的特性阻抗為性阻抗為Z Z0 0) )輸入，分別經(jīng)過(guò)特輸入，分別經(jīng)過(guò)特性阻抗為性阻抗