微帶線定向耦合器的設(shè)計

1、微帶線定向耦合器的設(shè)計一、數(shù)學(xué)模型 1、耦合度和傳輸系數(shù)圖12所示，是平行耦合微帶線定向耦合器的示意圖。當(dāng)端口信號激勵時，端口為隔離端無輸出、而耦合端口及直通端口有輸出。根據(jù)奇、偶模分析方法可知，耦合端口及直通端口的輸出電壓分別為，式中：和分別為耦合微帶線的偶模和奇模特性阻抗，和分別是耦合微帶線的偶模和奇模的電長度，是端口的端接阻抗。 根據(jù)（1）式可知定向耦合器的耦合度為，而根據(jù)（2）式可得傳輸系數(shù)為，但需要滿足以下條件，即： 如果假設(shè)耦合微帶線中傳輸?shù)氖荰EM波（而不是準TEM波），則可忽略奇、偶模相速的差別而認為：，此時（1）（4）式可以改寫成以下形式，即：式中：但需要滿足以下條件，即：根

2、據(jù)（5）（9）式可知，此時的耦合度和傳輸系數(shù)分別變?yōu)椋行念l率的耦合度為，2、耦合區(qū)的長度根據(jù)（11）式可知，當(dāng)耦合區(qū)的電長度時，耦合度最大，耦合器獲得最大的耦合輸出。因此圖12中“耦合區(qū)”的幾何長度應(yīng)取中心工作頻率的四分之一波長，即：對于工作在準TEM波的耦合微帶線的奇、偶模的相速不相等，應(yīng)?。菏街校悍謩e為“奇?！焙汀芭寄！辈▽?dǎo)波長，而和分別是“奇?！焙汀芭寄！钡挠行Ы殡姵?shù)。 注意：當(dāng)工作頻率較高時“耦合區(qū)”的幾何長度將非常短、制作困難，此時可取：即可以將“耦合區(qū)”的幾何長度設(shè)計成中心工作頻率的四分之一波長的奇數(shù)倍，具體取多少倍應(yīng)視具體情況而定。3、平行耦合微帶線定向耦合器結(jié)構(gòu)尺寸的近似

3、計算（1）TEM波平行微帶線定向耦合器的情況對于TEM波情況耦合微帶線的“偶模”和“奇模”的特性阻抗可用下式計算，即：（2）微帶線定向耦合器的近似求解嚴格耦合微帶線中傳輸?shù)氖菧蔜EM波，則不可忽略“奇、偶模相速”的差別。因此，此時必須要根據(jù)（5）式和（13）式來求出和，但是（5）式和（13）式中的和在耦合器的結(jié)構(gòu)尺寸還沒有未確定以前是未知的，這表明耦合微帶線定向耦合器的嚴格設(shè)計必然是一個反復(fù)試算的過程。不過在許多情況下、特別是在10dB耦合度和更松耦合的情況下，由（19）式和（20）式給出的和近似值具有足夠的精度而值得注意。對于緊密耦合的情況作為一級近似，在要求具有一定值的定向耦合器的耦合度和

4、平行耦合微帶線定向耦合器的介質(zhì)材料（即知介質(zhì)基片的厚度）的條件下，可以首先根據(jù)式（19）和式（20）計算和以確定平行耦合微帶線定向耦合器的結(jié)構(gòu)尺寸W和S（可查類似于表1獲得），然后根據(jù)(5)式計算、和特性阻抗。如果上述計算所獲得值與你所希望獲得的值（通常為50W）出入較大時，則微帶線定向耦合器的結(jié)構(gòu)尺寸W和S必需稍微做一些變動、以修正計算所獲得的值使之逼近所希望獲得的值。二、微帶線定向耦合器的計算機輔助設(shè)計#include<iostream.h>#include<math.h>void main()int Z0=50,H=1,K=4;/端接阻抗Z0,微帶導(dǎo)體的數(shù)目Kfloat F0=6.5,C0=3.0,ER=9.6;/中心頻率F0,耦合分貝數(shù)C0,介質(zhì)基片的相對介電常數(shù)ERfloat C,C1,C2,C3,Q,S1,S2,S3,S4,ZOO,ZOE;C=1/pow(10, C0/20);C1=C*C;C2=K-1;C3=C1+(1-C1)*C2*C2;Q=sqrt(C3);S1=1-C;S2=1+C;S3=1+Q;S4=C+Q;ZOO=Z0*sqrt(S1/S2)*C2*S3/(S4+C2*S1);ZOE=ZOO*S4/C2/S1;cout<<ZOO<<'n'cout<<ZOE<