《波導定向耦合器》PPT課件

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1、定向耦合器研究一、實驗目的和要求本實驗要求學會測量定向耦合器的主要參數(shù)：分貝耦合度C,定向性D和輸入駐波比ρ.同時從理論上了解幾種實際的定向性概念，以及與定向性有關的一些因素。二、實驗原理1，定向耦合器的主要參數(shù)圖22－1表示一波導定向耦合器。它共有四個端口。1一2代表主波導通道，3一4代表副波導通道。定向耦合器的主要特性表現(xiàn)在從1端口輸入的主波導功率除直接由2端口輸出，還可以通過孔耦臺由3端口輸出。由于高定向性，4端口幾乎沒有功率輸出。同樣，如果由2端口輸入則可耦合至4端口，但幾乎與3端口隔離。常用的定向耦合器一般在4端口接有良好匹配的負

2、載Гl，于是真正對外工作的端口便只有三個。如果在端口1輸入時，這時稱定向耦合器為正向運用；反之，若端口2輸入時，則稱之為反向運用。定向耦合器的基本參數(shù)有三個：分貝耦合度C,定向性D和輸入駐波比p。這三個參數(shù)都有一定的頻帶指標。（1）分貝耦合度C定義在各端口匹配情況下，端口1的輸入功率P1和端口3的耦合功率P3之比再取101og即請注意這里定義的分貝耦合度大于odB,數(shù)字愈大則意味著耦合愈松，即進入端口3的功率愈少。實用中，最緊的耦合為3dB，否則只需要將主波導輸出臂作耦合臂即可。（2）定向性D在一般文獻中，對定向性的定義論述得不夠嚴謹、深入

3、。本講義將提出三種不同的定向往定義，供實用時參考。第一種，稱為理論定向性定義Dr它定義為在各端口均接匹配負載時，端口1輸入功率情況下，端口3的耦合功率P3與端口4的耦合功率P4之比，再取101og。即在理想定向耦合器中，定向性應為無窮大。我們注意到對于實際的定向耦合器，由于端日4接有負載，因此（22一2）式定義的定向性往往無法加以實測。為了解決這一矛盾，我們引出另一種定向性定義。第二種，稱為測量定向性定義Dm它定義為：在各端口匹配情況下，端口1輸入時，端口3的耦合功率和端口2輸入時端口3的耦合功率之比，再取10log,即具體參見圖22-2。

4、很顯然，測量定向性Dm定義是在端口4所接負載＝0，即全匹配情況下取得的.大家知道，實際上任何定向耦合器不管其做得如何理想，其端口4的負載不可能為零。所以又引出另一種定向性定義。第三種，稱為實際器件的定向性.它定義為在定向耦合器端口4接有情況下，器件對外顯示為三端口網(wǎng)絡。這個三端口網(wǎng)絡的模之比，再取201og，即需要特別注意的（22一4）式不計（22一3）式盡管形式相同，但含義卻是根本不同的。（22一4）式的參數(shù)是有耗三端口網(wǎng)絡的散射參數(shù)，而（22一3）式則是無耗四端口網(wǎng)絡的散射參數(shù)。導出了Dp的關系為：式中如果網(wǎng)絡的端口1和端口2互相對稱；

5、端口3和端口4互相對稱，則存在對稱算子根據(jù)對稱算子【F】的性質，有可知在這一條件下,（22一2）式和（22一0）式完全相等。也就是說：在對稱定向耦合器條件下，理論定向性Dr和測量定向性Dm相等。至于Dm和Dp的關系則更為明顯：在端口4所接負載＝0的條件下Dm和Dr相同。很自然還能進一步推論：若對稱定向耦合器在端口4所接負載＝0，則理論定向性Dr和實際器件定向性相同。實用上，由于端口3一般為彎口波導，且0，所以Dr、Dm、Dp，三者是不同的。而要衡量定向耦合器性能的，恰好就是實際器件的定向性Dp，這正是我們所要測量的（3）輸入駐波比p它定義在

6、各端口匹配條件下，輸入端口1的駐波比p為輸入駐波比，見圖22-3所示。顯然有實際上，由于0，所以嚴格說來（22一9）式中的是端口4接了的有耗三端口網(wǎng)絡的，它與原四端口網(wǎng)絡S參數(shù)的關系已由附錄4-1給出由于是原四端口網(wǎng)絡的，顯見兩者在0情況下不相等，但實際上由于隔離度較大，即上式中0，因此2，測量基本原理（1）分貝耦合度C的測量分貝耪合度C的測量系統(tǒng)見圖22－4所示。采用衰減法可知C＝A1－A2(22-12)我們注意到，在一般情況下，端接負載不完全匹配對分貝耦合度C的測量影響很小。有些文獻喜歡用電壓耦合系數(shù)，它們之間關系是（2）實際器件定向性

7、Dp的測量圖22-5表示實際器件定向性的測試系統(tǒng)。與分貝耦合度不同，這里主波導終端所接的是滑動匹配負載。在正向運用時，滑動匹配負載對P0毫無影響；而在反向運用時，滑運匹配負載的不同位置，對P0影響很大，為了保持P0不變，即衰減器可能在某一范圍內變化，從變化到。顯然這時所測的，定向性Dp也有一個范圍，即(3)輸入駐波比的測量輸入駐波比，采用下圖測試系統(tǒng)。當很小時，也可采用滑動負載法三，實驗線路和儀器四、實驗步驟本實驗主要測定定向耦合器三個參數(shù)：分貝耦合度C，實際器件定向性Dp和輸入駐波比。1.連接好微波系統(tǒng)，調諧探針，調配信號源，測定電源工作

8、頻率f。2．調配功率計，使等效盡量小。3，按圖22一4系統(tǒng)測定分貝耦合度C。C＝4．按圖22一5的系統(tǒng)測定實際器件的定向性Dp。根據(jù)

9、Dp

10、和

11、

12、大小判別進行計算。在我們的情況下