项目11定向耦合器分析与设计.PDF

项目 11 定向耦合器分析与设计 本项 目重难点： （1）定向耦合器的工作原理、技术指标； （2）定向耦合器四大参数的含义以其计算方法； （3）常见定向耦合器的类型以及各参数的计算方法； （4）定向耦合器电路的一般设计方法。 （5）定向耦合器的参数测试方法； （6）定向耦合器功率的计算，懂得魔 T 的特性； （7）使用仿真软件进行各种定向耦合器电路的仿真设计。 任务 1 定向耦合器的原理、技术指标分析与测试 重难点分析： （1）定向耦合器的结构以及各端口的具体含义； （2）描述定向耦合器的四大参数以及测试方法； （3）定向耦合器主要技术指标以其测试方法。 一、定向耦合器基本原理 图 11.4表示一波导定向耦合器。 它共有四个端 口： ①—②代表主波导通道， ③—④代表副波导通道。 定向耦合器的主要特性表现在从①端口输入的主波导功 率除直接由②端口输出外，还可以通过孔耦合由③端口输出。由于高定向性，④ 端口几乎没有功率输出。同样，如果由②端口输入则可耦合至④端口，但几乎与 ③端口隔离。常用的定向耦合器一般在④端口接有良好匹配的负载，真正对外工 作的端口只有三个。如果在端口①输入，这时称定向耦合器为正向运用；若在端 口②输入，则称之为反向运用。定向耦合器是无源和可逆网络，理论上，定向 耦合器是无耗电路，而且其各个端口均应是匹配的。 1  图 11.4 波导定向耦合器 （a）定向耦合器简化结构 （b）定向耦合器内部结构简体 图 11.5 定向耦合器简化图 从上文的波导定向耦合器可知，定向耦合器是四端 口网络，可简化成图 11.5 所示的结构。图中定义①为输入端，功率用 P 表示；②为信号传输端，功率用 P  1  2  表示；③为信号耦合端，功率用 P 表示；④为信号隔离端，功率用 P 表示。由此 3  4  可知主传输线为①—②，副传输线为③—④。如果功率都用毫瓦 （mW）表示，定 向耦合器的四大参数则可定义为 插入损耗 （传输系数）T  （dB ） ：  P  1  T (dB)= - 10lg 2  = 10lg  （11.1） P  |S | 2  1  21  耦合度 C  （dB ） （表明输入与耦合之间的关系即耦合系数）：  P  1 1  C (dB)= - 10lg 3  = 10lg = 20lg  （11.2） P |S | 2  |S  |  1 31  31  隔离度 I  （dB ） （表明输入端与隔离端之间的关系）：  P  1  I (dB) = 10lg 4  = 10lg