文档介绍:功分器定向耦合器和混合环
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功率分路和合路器
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功分器、耦合器和混合接头的基本特性
三端口网络(T型接头)
分支线(90º)耦合器
分支耦合器是3dB方向耦合器,在直通和耦合端口有90º相位差。这种类型的耦合器也被称为分支线混合接头,通常用微带或带线形式制作,。
分支线耦合器结构
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分支线耦合器的基本工作情况如下,当所有端口都匹配时,送入到1端的功率平均地在端2和端3之间分配,这些输出端口之间具有90º相位移,没有功率耦合到端口4。[S]矩阵的形式为
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奇偶模分析
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归一化形式分支线耦合器电路
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分支线耦合器分解为奇模激励和偶模激励
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三节微带分支线耦合器
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耦合线定向耦合器
耦合传输线:当两根无屏蔽的传输线紧靠在一起时,由于各根线电磁场的相互作用,线之间可能产生功率耦合。。
各种耦合传输线结构
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耦合线理论
,。
三线耦合传输线和它的等效电容网络
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现在考虑耦合线的两种专门激励情况:偶模-带线上的电流幅度相等,而且方向相同;奇模-带线上的电流幅度相等,但方向相反。。
耦合线的偶、奇模激励和它的等效电容网络
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对偶模情况,电场相对中心线是对称的,没有电流在两根带线之间流动。这导致了所示的等效电路中C12等效为开路。如果假定两根带线的尺寸和位置一致,任一根线对地的总电容为
且偶模的特性阻抗为
式中v是线上的传输速度。
对奇模情况,电力线相对于中心线是奇对称的,在两带线之间存在有电压零点。可以认为地平面通过C12的中间,得所示的等效电路。任一根带线和地之间的等效电容为
而奇模的特性阻抗为
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()
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耦合线耦合器的设计
利用前面偶模和奇模特性阻抗的定义,可以将偶-奇模分析法用到一段耦合线上,以获得用于单节耦合线耦合器的设计方程。。
单节耦合线耦合器
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单节耦合线耦合器偶模特性阻抗的设计方程为:
单节耦合线耦合器奇模特性阻抗的设计方程为:
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多节耦合线耦合器设计
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N节耦合线耦合器
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Lange耦合器
一般讲,耦合线耦合器的耦合较松,很难做到3dB或6dB耦合度。增加边缘耦合线耦合的一种方法是采用几条线彼此并行,以使得线的两边都产生耦合。实际应用这种概念来实现时,。这里四根耦合线采用相互连接以提供紧耦合。这种耦合器很容易做到3dB耦合度,具有一个或多个倍频程带宽。设计思路是补偿偶模和奇模速度的不等,也改善了带宽。输出线(端口2和3)之间具有90º相位差,以使这种耦合器是一种典型的90º分支耦合器。其主要缺点是在实用上线很窄,而且靠得近,古制作很困难,另外还需要粘接跳线。这种类型的耦合线结构也被称为交指型耦合器,亦能用于滤波电路。
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Lange耦合器
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180º混合环
180º混合环
混合接头是一种四端口网络,它的两个输出端口之间具有180º相移,也可以运行在输出同相位状态。º混合接头符号。加到1端口的信号,将被均等地在端口2和3剖分为两个同相分量,端口4降为隔离端口。如输入信号从4端口送入,它将被等分为两根具有180º相位差的分量在端口2和3输出,端口1为隔离端口。当用作功率合成时,将输入信号加在端口2和3,在端口1形成输入信号之和,在端口4形成它们之差。因此端口1和4对应地称为和、差端口。
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180º混合接头符号
理想的3dB、180º混合接头的散射矩阵具有下述形式
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混合接头的制作形式:
混合环(或rat-race):