微帶線定向耦合器的設計

1、微帶線定向耦合器的設計一、數(shù)學模型 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)?，而中心頻率的耦合度為，2、耦合區(qū)的長度根據(jù)（11）式可知，當耦合區(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，應取：式中：分別為“奇?！焙汀芭寄！辈▽РㄩL，而和分別是“奇模”和“偶?！钡挠行Ы殡姵?shù)。 注意：當工作頻率較高時“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，具體取多少倍應視具體情況而定。3、平行耦合微帶線定向耦合器結構尺寸的近

3、似計算 （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?！焙汀捌婺！钡奶匦宰杩箍捎孟率接嬎?，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構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計必然是一個反復試算的過程。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

4、度和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構尺寸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構尺寸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計#include<iostream.h>#include<math.h>void main()int Z0=50,H=1,K=4;/端接阻抗Z0,微帶導體的數(shù)目K

5、float 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<<'n