電磁場課件-第四章定向耦合器

電磁場課件--第四章定向耦合器第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一一結(jié)構(gòu)原理圖中“①、②”是一條傳輸系統(tǒng),稱為主線；“③、④”為另一條傳輸系統(tǒng),稱為副線。耦合裝置的耦合方式有許多種,一般有孔、分支線、耦合線等,形成不同的定向耦合器。定向耦合器是四端口網(wǎng)絡(luò),端口“①”為輸入端,端口“②”為直通輸出端,端口“③”為耦合輸出端,端口“④”為隔離端。第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一定向耦合器的原理圖第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一二性能指標(biāo)描述定向耦合器的性能指標(biāo)有:耦合度、隔離度、定向度、輸入駐波比和工作帶寬。第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一1耦合度輸入端“①”的輸入功率P1和耦合輸出端“③”的輸出功率P3之比定義為耦合度,記作C。第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一2隔離度輸入端“①”的輸入功率P1和隔離端“④”的輸出功率P4之比定義為隔離度,記作I。第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一3定向度耦合端“③”的輸出功率P3與隔離端“④”的輸出功率P4之比定義為定向度，記作D。第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一4輸入駐波比端口“②、③、④”都接匹配負載時的輸入端口“①”的駐波比定義為輸入駐波比，記作ρ。第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一5工作帶寬工作帶寬是指定向耦合器的上述C、I、D、ρ等參數(shù)均滿足要求時的工作頻率范圍。第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一三各種耦合器件圖4-19中依序為波導(dǎo)窄壁孔耦合定向耦合器、正交波導(dǎo)寬壁十字孔耦合定向耦合器、耦合帶狀線定向耦合器及微帶線分支定向耦合器。第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一四波導(dǎo)窄壁雙孔耦合定向耦合器波導(dǎo)窄壁雙孔定向耦合器是最簡單的波導(dǎo)定向耦合器,

主、副波導(dǎo)通過其公共窄壁上兩個相距l(xiāng)=(2n+1)λ/4的小孔實現(xiàn)耦合。第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一1工作原理簡析輸入波行進至耦合孔a、b時，電磁能通過小孔耦合至副波導(dǎo)。第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一小孔耦合電磁能通過小孔耦合、激勵的問題，要用小孔繞射理論來分析，這是微波經(jīng)典理論中的重要內(nèi)容之一，嚴格求解存在數(shù)學(xué)上的困難。對于尺寸遠小于工作波長的小孔，可看作是小孔位置處輻射電偶極子與磁偶極子的組合，而其偶極矩則分別與入射波在小孔位置處的法向電場與切向磁場成正比。這樣可以用一耦合系數(shù)來表示小孔的耦合強度。第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一副波導(dǎo)中的耦合波端口①輸入波行進至小孔a處，耦合至副波導(dǎo)中的波以表示向端口③傳輸?shù)牟糠郑员硎鞠蚨丝冖軅鬏數(shù)牟糠?，為耦合系?shù)。輸入波行進至小孔b處依然向副波導(dǎo)耦合，分為向端口③的和向端口④的兩部分。假定輸入波經(jīng)過小孔a、b后幅值不變（弱耦合）。第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一2性能指標(biāo)第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一理想條件下的性能指標(biāo)耦合端的輸出是兩小孔耦合波的同相疊加，而隔離端則是兩小孔耦合波的反相疊加而抵消。這種利用波長關(guān)系的定向耦合器的工作頻帶是較窄的，因為兩小孔間距偏離上述條件時，隔離端來自兩小孔的耦合波不再是反相位疊加，隔離端會有輸出。

第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一3應(yīng)用在實際使用中，定向耦合器的隔離端口④都要接有匹配負載，用以吸收傳輸來的（漏泄）信號功率，以免產(chǎn)生反射而影響其它端口的信號功率分配，而破壞定向耦合器的工作性能。為了增加定向耦合器的耦合度，拓寬工作頻帶,可采用多孔定向耦合器。第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一多孔定向耦合器原理多個耦合小孔將會在副波導(dǎo)中激勵出多個向隔離端傳輸?shù)挠胁煌辔徊畹牟?，它們可在多個頻率上疊加抵消（這里所說抵消只能說是減弱，而一般不可能為零），這樣隔離端的輸出功率雖然不為零，但可在一較寬的頻率范圍內(nèi)為很小值，從而實現(xiàn)了帶寬展寬。

第十九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期一多孔定向耦合器設(shè)計多孔耦合定向耦合器，可作成耦合小孔孔徑相同孔距相等，也可作成孔徑不同孔距相等?？讖讲煌瑒t耦合系數(shù)不同，可使它們比例于二項式展開式中的系數(shù)，或比例于切比雪夫多項式等。這種以元件要素擬合確知