第4-2章功率分配元件.ppt

1、定向耦合器 1）定向耦合器的性能指标 正交混合电桥 2.功率分配器 三端口网络的特性 1）两路微带功率分配器 二等分功分器的基本要求： 例： 例： S参数的特性 已知E-T，当由③的输入功率为25W时，①和②两端口的输出功率为多少？ 如由①口入，则由②和③口的输出功率为多少？ 解： Pin=25W a)由端口③的输入功率为： 由端口①和②的输出功率分别为： ∴ 由E-T的散射矩阵可知： b) 4) H-T接头 主要特性： 当信号由③口入时，①和②口都有等幅同相输出 可用作功率分配器或功率合成器。 H-T接头端口③匹配时，①和②口并不匹配，驻波比等于3。 其公式与E-T类似（式中 ）。 返回 5）匹配双T（波导魔T） 波导魔T是匹配双T，由双T波导接头处加入匹配元件（螺钉、膜片或小锥体）构成。 四个端口完全匹配； 不仅E臂和H臂相互隔离，而且两侧臂也相互隔离； 进入一侧臂的信号，将由E臂和H臂等分输出，而不进入另一臂； 魔T具有如下特性： E臂 H臂 进入E臂的信号，将由两侧臂等幅反相输出，而不进入H臂； 若两臂同时加入信号，E臂输出的信号等于两输入信号相量差的 倍；H臂输出的信号等于两输入信号相量和的 倍。 进入H臂的信号，将由两侧臂等幅同相输出，而不进入E臂； 故E臂称为差臂；H臂称为和臂。 魔T在微波技术中有着广泛的应用，可用来组成微波阻抗电桥、平衡混频器、功率分配器、和差器、相移器、天线双工器、平衡相位检波器、鉴频器、调制器等。 波导魔T的S矩阵： 如图所示E-T分支，其臂2接短路活塞，请问短路活塞与对称中心平面的距离l为多少时，臂3的负载得到最大功率或得不到功率？ 解： l 2端口输出的信号经短路器全部反射回来。 与1端口的信号同相时，3端口输出的信号为差信号； 与1端口反相时，3端口输出为最大。 又由于短路器的反射系数为-1，即有p的相位差。 反射波回至A点所走过的路程为2l，由路程所致相位差为2βl，因此，当波回A点时与1端口的入射波的相位差为π+2βl A 当l=lg/4时，2l= lg/2，路程所致相位差为p，π+2βl＝2p，同相，3端口输出最小功率。 l 当l=lg/2时，2l= lg，路程所致相位差为2p，加上短路反射所得相位差p，反相，3端口的输出为最大功率。 * 定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件 ①端口是输入端口； ②端口是直通输出端口； ③端口是耦合输出端口； ④端口是隔离端口。 四端口网络可以同时具备互易、无耗、完全匹配 性质1 无耗互易四端口网络可以完全匹配，且为一理想定向耦合器。 （可由互易、幺正性证明。） 一个可逆无耗四端口网络，各个端口完全匹配，有一个端口同输入端口完全隔离，输入功率在其余两个端口上分配输出，这种网络称为理想定向耦合器。 四端口网络的特性 性质2 有理想定向性的无耗互易四端口网络不一定四个端口均匹配，即是说四个端口匹配是定向耦合器的充分条件，而不是必要条件。 性质 3 有两个端口匹配且相隔离的无耗互易四端口电路必然为一理想定向耦合器，且其余两个端口亦匹配并相互隔离。 （可由其幺正性得到证明） 隔离度(表明输入端口与隔离端口之间的关系)： 定向性(表明耦合线上耦合端口与隔离端口之间的关系): 耦合度(表明输入与耦合之间的关系) : 此三参数有如下关系： 工作带宽：指定向耦合器的C、I、D、r 等参数均满足要求时的工作频率范围。 输入驻波比(端口②③④均接匹配负载时输入端口①的驻波比定义为输入驻波比) : 理想的定向耦合器：具有无限大的定向性和隔离度（S14=0），S31和S32则可根据给定的耦合度C求得。 公共宽臂（或窄臂）上相距 的双孔耦合器。如图。 2）波导双孔定向耦合器. 设电磁波由端口①输入，大部分波向端口②传输，一部分波通过两个孔耦合到副波导中。由于两孔相距 ，结果在端口③方向的波相位同相而增强，在端口④方向则因相位反相而相互抵消。 注意：在端口④方向波的抵消是与频率有关的，故其定向性是频率的敏感函数；而耦合度则受频率的影响较小。 式中 为第一个小孔的。 对于双孔尺寸一样，则 (dB) 定向性则为　 　 (dB) 因此在多孔耦合器的综合设计中总是选择定向性的响应作为综合设计用的频率响应。 双分支定向耦合器是由主线、副线和两条分支线组成。 3)双分支定向耦合器 其特性是当所有端口匹配时，由端口①输入的功率： 直通臂②：一路经lg/4、另一路经3lg/4（不幅度反相）在②口相减输出,输出相位比①口输入