文档介绍：实验五 定向耦合器实验
实验目的
1. 掌握微波定向耦合器的原理及特性
实验原理
定向耦合器概述
P.
二输出端口3
二隔离端口4
定向耦有对称结构的耦合微带线定向耦合器的定量分析，通常采用奇偶模 法。图5-4给出了这种分析法的简图。图（a）代表某一对称结构的定向耦合器,
图（b）是偶激
它的中心平面OO'是个几何对称面，四个端口都接以匹配负载。
1 1
-1 3 -
1 1
l/2Tu
4 1/2tJ
⑹偶模激励
1/27^
l/2Te
3 *
励情形，图（C）是奇激励情形。
1伽 1-
1/2V 匚
1/2 r 2
1 r
* I
丨空 匚
-1 \_
-:乃Y
图 5-4 耦合微带线节的偶模和奇模
所谓奇偶模法，是指在对称的四口网络中，当其中的一个端口输入信号，求
其它端口输出时，可以认为在两个对称的端口同时输入一对偶模信号和一对奇模
信号，然后分别对奇、偶模进行分析，最后应用迭加原理把所得奇、偶模信号的
结果在各端口进行迭加，就得到各端口的总输出。
下面简单介绍用奇偶模法分析微带定向耦合器的方法。
图（a）：在端口 1以IV电压激励，其它端口都接以匹配负载Z，故其它端 c
口入射波电压为零。各端口的反射波电压为b , b , b , b。 1234
图（b）：在端口 1与端口 2分别以丄V电压激励，对应端口的反射波与传输 2
波分别为r /2和T」2。由于是偶激励，对称面是磁壁，电路可从磁壁分开成为
e e
两个相同的双口网络，可取其中之一进行分析，每根传输线的特性阻抗均为Z。
e
图（c）：端口 1与端口 2分别以-V和--V电压激励，对应端口的反射波 22
与传输波分别为±r ；2和±t /2。由于是奇激励，对称面是电壁，电路可从电壁
e e
分成两个单独的双口网络，取其中之一进行分析，单根传输线的特性阻抗均为
Z。
o
5-1)
图（b）和图（c）叠加后就是图（a）的情况，因此有
b
二 S -
丄(r
+r
)
1
11
2 e
o
b
二 S =
=-(r
-r
)
2
21
2 ，
o
b
=S 二
=-(T
+T
)
3
31
2 e
o
b
二 S =
二-（T
-T
)
4
41
2 e
o
求图（b）的r和t时，必须先写出其单根偶模传输线的转移矩阵为
ee
cos 0 jZ sin 0
[a] =
e
e e e
j — sin 0 cos 0
Z e e
e
式中0为单根线的电长度。
e
再由［a］的元素求得r和t为
e
A + A Z — A Z — A
丄丄 丄厶 c 厶丄 c 厶厶
A + A Z + A Z + A
11 12 c 21 c 22
2cos 0 + j
e
A + A Z + AZ + A
11 12 c 21 c 22
2cos 0 + j
e
厂Z Z、
{Z Z丿 e -
（Z Z
—e +
IZ Z
c <
2
IZ Z丿
ce
sin0
e
—c
e
sin0e （5-2）
sin0
e
求图（c）
的 r 和 T 时，也须先写出其单根奇模传输线的转移矩阵为 oo
[a]=
o
cos 0 jZ sin 0
o o o
j sin 0 cos 0 Z
o
再由［A］的元素求得r和t为
o
oo
A + A Z
=—H 12—
A + A Z + A Z + A
11
12 c 21 c
22
A + A Z + AZ + A
11 12 c 21 c 22
2cos 0 + j
o
2cos 0 + j
o
'Z Z ） {Z Z丿 o -
'Z Z
o
IZ
c
2
IZ Z丿
co
sin 0
o
Z丿
o
sin0o （5-3）
sin0
o
把（5-2）、（5-3）式代入（5-1）式中得
S
11
S
21
S
31
S
41
sin0
e
sin0
o
(Z
Z )
(Z
Z )
——e
■ + f
sin0
2cos 0 + j
+ r
IZ
Z J
e
o
LZ
Z丿
ce
co
sin0
o