微波技术_第6章
微波技术基础期末复习题
《微波技术基础》期末复习题第2章 传输线理论1. 微波的频率范围和波长范围频率范围 300MHz ~ 3000 GHz 波长范围 1.0 m ~ 0.1mm ；2. 微波的特点⑴ 拟光性和拟声性；⑵ 频率高、频带宽、信息量大；⑶ 穿透性强；⑷ 微波沿直线传播；3. 传输线的特性参数⑴ 特性阻抗的概念和表达公式特性阻抗＝传输线上行波的电压／传输线上行波的电流 1101R j L Z G j C ⑵ 传输线的传播常数传播常数 j γαβ=+的意义，包括对幅度和相位的影响。
4. 传输线的分布参数：⑴ 分布参数阻抗的概念和定义⑵ 传输线分布参数阻抗具有的特性()()()in V d Z d I d =00ch sh sh ch L L L L V d I Z d V d I d Z γγγγ+=+000th th L L Z Z d Z Z Z d γγ+=+① 传输线上任意一点 d 的阻抗与该点的位置d 和负载阻抗Z L 有关； ② d 点的阻抗可看成由该点向负载看去的输入阻抗；③ 传输线段具有阻抗变换作用；由公式 ()in Z d 000th th L L Z Z d Z Z Z dγγ+=+ 可以看到这一点。
④ 无损线的阻抗呈周期性变化，具有λ/4的变换性和 λ/2重复性； ⑤ 微波频率下，传输线上的电压和电流缺乏明确的物理意义，不能直接测量；⑶ 反射参量① 反射系数的概念、定义和轨迹；② 对无损线，其反射系数的轨迹？；③ 阻抗与反射系数的关系；in ()1()()()1()V d d Z d I d d 01()1()d Z d ⑷ 驻波参量① 传输线上驻波形成的原因？② 为什么要提出驻波参量？③ 阻抗与驻波参量的关系；5. 无耗传输线的概念和无耗工作状态分析⑴ 行波状态的条件、特性分析和特点；⑵ 全反射状态的条件、特性分析和特点；⑶ 行驻波状态的条件、特性分析和特点；6. 有耗传输线的特点、损耗对导行波的主要影响和次要影响7. 引入史密斯圆图的意义、圆图的构成；8. 阻抗匹配的概念、重要性9. 阻抗匹配的方式及解决的问题⑴ 负载 — 传输线的匹配⑵ 信号源 — 传输线的匹配⑶ 信号源的共轭匹配10. 负载阻抗匹配方法⑴ λ/4阻抗匹配器⑵ 并联支节调配器⑶ 串联支节调配器第3章 规则金属波导1. 矩形波导的结构特点、主要应用场合；2. 矩形波导中可同时存在无穷多种TE 和TM 导模；3. TE 和TM 导模的条件；TE 导模的条件：00(,,)(,)0j z z z z E H x y z H x y e β-==≠TE 导模的条件：00(,,)(,)0j z z z z H E x y z E x y e β-==≠4. 关于矩形波导的5个特点；5. 掌握矩形波导TE 10模的场结构，并在此基础上掌握TE m0模的场结构；6. 管壁电流的概念；7. 管壁电流的大小和方向；8. 矩形波导的传输特性（导模的传输条件与截止）；9. 圆形波导主模TE11模的场结构。
《微波技术》课程教学大纲
《微波技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：08030010课程中文名称：微波技术课程英文名称：microwave technology课程性质：专业指定选修课考核方式：考查开课专业：电子信息工程、通信工程、信息对抗技术开课学期：5总学时：40+16总学分：3.5二、课程目的和任务《微波技术》是研究微波信号的产生、放大、传输、发射、接收和测量的学科。
通过讲述传输线理论、理想导波系统理论、微波网络理论，使学生掌握传输线的工作状态和特性参量、波导的场结构和传输特性，了解常用微波元件的基本结构和工作原理，具有解决微波传输基本问题的能力。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）1．掌握传输线的基本理论和工作状态，具有分析传输线特性参量的基本能力，掌握阻抗圆图和导纳圆图的基本构成和应用，了解阻抗匹配的基本方法和原理。
2．掌握矩形波导的一般理论与传输特性，掌握矩形波导主模的场分布与相应参数，了解圆波导、同轴线、带状线和微带线等传输线的工作原理、结构特点、传输特性和分析方法。
3．掌握微波网络的基本理论，重点包括微波网络参量的基本定义、基本电路单元的参量矩阵、微波网络组合的网络参量、微波网络的工作特性参量，了解二端口微波网络参量的基本性质，具有分析二端口微波网络工作特性参量的基本能力。
4．掌握阻抗变换器、定向耦合器、微带功分器、波导匹配双T的结构特点、工作原理、分析方法及其主要用途，了解电抗元件、连接元件、衰减器和移相器、微波滤波器和微波谐振器等微波元件的结构特点和工作原理。
四、教学内容与学时分配第一章绪论（2学时）微波的概念及其特点，微波技术的发展和应用，微波技术的研究方法和基本内容。
第二章传输线理论（13学时）1．传输线方程及其求解2．传输线的特性参量3．均匀无耗传输线工作状态分析4．阻抗圆图及其应用5．传输线的阻抗匹配第三章微波传输线（9学时）1．理想导波系统的一般理论2．导波系统的传输特性3．矩形波导4．带状线5．微带线第四章微波网络（9学时）1．波导等效为平行双线2．微波元件等效为微波网络3．二端口微波网络4．基本电路单元的参量矩阵5．二端口微波网络的组合及参考面移动的影响6．二端口微波网络的工作特性参量7. 多端口微波网络第五章常用微波元件（7学时）1．阻抗变换器2．定向耦合器3．波导匹配双T4．微波滤波器第六章实验教学（16）五、教学方法及手段（含现代化教学手段）以课堂讲授为主，适当配合课堂讨论，充分使用多媒体教学；以学生自学为辅，学生可以通过网络课堂和微波网站在线学习。
《微波技术与天线》第6章
比较电基本振子的远区场 Eθ与磁基本振子的远区场 Eφ , 可 以发现它们具有相同的方向函数 |sinθ|, 而且在空间相互正交 , 相位相差90°。所以将电基本振子与磁基本振子组合后 , 可构
成一个椭圆（或圆）极化波天线, 具体将在第8章中介绍。
磁基本阵子的应用
电磁测井
6.3 天线的电参数
1. 天线方向图及其有关参数 天线方向图，是指在离天线一定距离处, 辐射场的 相对场强（归一化模值）随方向变化的曲线图, 通常采 用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向 图来表示。
例：画出沿z轴放置的电基本振子的E平面和H平面方向图。
解: ① E平面方向图:
② H平面方向图:
给定r处, 对于θ=π/2, Eθ的归一化场强值为|sinθ|=1,与φ无关， 因 而 H平面方向图为一个圆, 其圆心位于沿z方向的振子轴上, 且半径为1
图 6 -5 (a) 电基本振子E平面方向图
6.2 基本振子的辐射 预备知识：时变场的达朗贝尔方程，滞后位及其解
磁矢位和电标位 线性、均匀各向同性的无耗媒质中， 时谐形式的麦克斯韦方程
天线辐射场的求解思路：
点 点 源 的 磁 矢 位 转 换 点 源 的 辐 射 场 计算 连续 分布 结构 的辐 射场
源
突破点源后利用 结果推导新结构 的结果
pm k2 k 1 H j sin ( j 2 j 3 )e jkr 2 r r r
与电基本振子做相同的近似得磁基本振子的远区场为:
2 rλ 1 ω μ 0 pm Hθ sin θ e jkr η 2 rλ
E j
μ 0 pm
sin θe jkr
(6-2-8)
1. 电基本振子
微波技术与天线第6章复习
第6章1、简述天线的功能（概念+4个功能）在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或将无线电波转变为导波能量，原来辐射和接收无线电波的装装置称为天线。
①天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量.这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配.②天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接受, 即天线具有方向性.③天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化.④天线应有足够的工作频带.2、名词解释:什么是天线？①作用：在发射部分，将高频导行波转换为空间电波，在接收端，空间电波转换为导行波。
②性能：是能量转换器件、具有定向辐射能力、频率选择特性、极化特性。
③结构：开放。
3、把天线和发射机或接收机连接起来的系统为馈线系统，天线和馈线系统统称天线馈线系统，简称天馈系统。
4、点电基本振子近区场又为准静态场；离天线较远时，近似为0；电场磁场相位差90°，为感应场。
远区场中电基本振子的的远区场是沿着径向外传的横电磁波，远区场又称辐射场。
E/H=120pi，远区场具有与平面波相同的特性。
随着距离增加，辐射场减小。
4、电，磁基本振子具有相同的方向函数，空间相互正交，相位差90°5、天线的电参数有哪些？①主瓣宽度:主瓣宽度是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。
在场强方向图中，等于最大场强两点间的宽度，称为半功率波瓣宽度；或将头两个零点之间的角度作为主瓣宽度，即零功率波瓣宽度。
②旁瓣电平: 旁瓣电平是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣电平, 一般以分贝表示。
③前后比: 前后比是指最大辐射方向（前向）电平与其相反方向（后向）电平之比, 通常以分贝为单位。
④方向系数:方向系数定义为: 在离天线某一距离处, 天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度Smax与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度S0之比,记为D, 即天线方向系数的一般表达式为6、要使天线方向系数大，不仅要求主瓣窄，还要全空间的旁瓣电平小。
微波技术和天线(第四版)刘学观 第6章
将B = ∇ × （ A A为磁矢位）代入上述第二式得 定义电标位φ ，因而有
E = −∇φ − ∂A ∂t
∂A ⎤ ⎡ ∇ × ⎢E + =0 ⎥ ∂t ⎦ ⎣
一旦求得位函数 旦求得位函数——磁矢位和电标位，即可求得时变电场和时变磁场。 磁矢位和电标位 即可求得时变电场和时变磁场 《微波技术与天线》
《微波技术与天线》
第六章 天线辐射与接收的基本理论之°概论
3. 天线的分类
如果按用途的不同，可将天线分为通信天线、广播 电视天线、雷达天线等； 如果按工作波长的不同 可将天线分为长波天线 如果按工作波长的不同，可将天线分为长波天线、 中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。 如果按辐射元的类型则天线大致可以分为两大类 如果按辐射元的类型则天线大致可以分为两大类： 线天线和面天线。
天线 波前
球面波
《微波技术与天线》
第六章 辐射与接收的基本理论之°基本振子的辐射
1.电基本振子的磁矢位
电基本振子：它是一段长度远小于波长（dl<<λ），电流 I振幅均匀分布、相位相同的直线电流元。 设电基本振子沿z轴放置其电流元为 a z Idl ′ = a z 式中 S为电流元的横截面积。 式中， 为电流元的横截面积 电基本振子的长度远小于波长，因此可取 r′=0 即 R≈r ， 所以 其磁矢位的表达式为 所以，其磁矢位的表达式为
第六章 天线辐射与接收的基本理论之°概论
第六章 天线辐射与接收的基本理论
随时间变化的电荷或电流激发出的电磁场，可以脱 离场源以电磁波的形式向远处传播出去而不再返回场 源，我们把这种现象称为电磁辐射。
本章内容
6.1 概论 6.2 基本振子的辐射 6.3 天线的电参数 6.4 接收天线理论
微波技术基础第4,6,7章【khdaw_seven】
0 1
2(ad bc) a bcd a b c d a bcd
a1 0
又
ZZ 0 Zin = Z + Z0
ZZ 0 Z0 Z Z0 Z0 S11 ZZ 0 2Z Z 0 Z0 Z Z0
S21 =
V - / Z 02 b2 = 2+ a1 a2 = 0 V1 / Z 01
其中： A 1
B 1
2W 1 b t 2b t ln bt bt t
b 1 bt 0.414t 1 4W ln 0.5 (0.5W 0.7t ) b t W 2 t
d
后 答
ktg 2f r tg 2 10 10 9 2.2 0.001 0.155( Np / m) 2 c 2 2 3.0 10 8
4.16 可由 P.130:4.3-27 式计算 已知 Z 0e 70 ， Z 0o 30 ， b 4mm ， r 2.1
Ae Z 0e r 30 3.3813
1 2
e Ae 2 4 k e 1 e Ae 2
cos BZ 0 jZ 0 sin j (2 B cos sin / Z 0 BZ 0 sin ) cos BZ 0 sin
课
后 答
abcd 0 abcd
abcd 0
B 2ctg / Z0
co m
Ao Z 0o r 30
2
e 3.3813 2 4 1 e 3.3813 2
1.45
微波技术课后习题答案-第六章习题参考答案
第六章习题参考答案6.5: 已知并联导纳的ABCD 矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡101Y D C B A 和一段传输线的ABCD 矩阵l ch V l V V V A L I L I γ=====021)(2 l Z s h I l V I V B L V L V γ=====021)(2Z lsh V l I V I C L I LI γ=====021)(2 l ch I l I I I D L V LV γ=====021)(2对于无耗线:l j l ch A ββγγcos )(=== l jZ j l Zsh B ββγγsin )(=== l Zj j Z l sh C ββγγsin 1)(===l j l ch D ββγγcos )(=== 总的ABCD 矩阵为三个二端口网络ABCD 矩阵的乘积⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡θθθθθθθθθθθsin cos sin 1cos 2sin sin cos 101cos sin 1sin cos 10122BZ i Z Z B jB jZ BZ jB Zj jZ jB D C B A 则总的归一化ABCD 矩阵为：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡D CZ Z BAd c b a 00 由S 矩阵ABCD 矩阵的关系式⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+----++++=D CZ B Z A BC AD D CZ B Z A D CZ B Z A S 00000012)(2111][ 可求出S 矩阵。
对于本题目求出不引起附加反射的条件，只需求θθcos 2sin )1(00220011B Z Z B Z Z Z Z S =⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⇒=由上式可得各参数满足的关系式02)1(20202202=--+Z tg BZ Z Z tg Z B θθ6.9由题意知(a)和(c)图均为右端或中断开路的一端口网络，求S 矩阵只需求始端反射系数即可（略）(b)图为并联导纳的S 矩阵（参考6.5）（略） 6.14 推导：原来第i 个参考面位于0=i z ，归一化入射和反射波为：i i b a , 当第i 个参考面移到i i l z =时，归一化入射和反射波为：i i j i i j i i e b b e a a θθ='='-,，其中giii l λπθ2=（p.21，2.1-14）j i j i j j ij j j ji j i ije S e a b a b S θθθθ----==''=' 写成矩阵形式为：]][][[][P S P S ='其中： ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=---N j j j e e e P θθθ0000][21已知：参考面21,T T 处的S 矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=22211211S S S S S⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=--221121220000][g g l j l j j j e e e e P λπλπθθ 则由公式]][][[][P S P S ='可求出][S '。
微波技术基础简答题整理
对于电场线，总是垂直于理想管壁，平行于理想管壁的分量为 对于磁场线，总是平行于理想管壁，垂直于理想管壁的分量为 （ P82）
0 或不存在； 0 或不存在。
2-10. 矩形波导的功率容量与哪些因素有关？ 矩形波导的功率容量与波导横截面的尺寸、模式（或波形） 导中填充介质的击穿强度等因素有关。 （P90）
工作波长 λ，即电磁波在无界媒介中传输时的波长， λ与波导的形状与尺寸无关。 截止波数为传播常数 γ等于 0 时的波数，此时对应的频率称为截止频率，对应的 波长则称为截止波长。它们由波导横截面形状、尺寸，及一定波形等因素决定。 波长只有小于截止波长， 该模式才能在波导中以行波形式传输， 当波长大于截止 波长时，为迅衰场。
2-2. 试从多个方向定性说明为什么空心金属波导中不能传输 TEM模式。※
如果空心金属波导内存在 TEM 波，则要求磁场应完全在波导横截面内，而且是 闭合曲线。 由麦克斯韦第一方程， 闭合曲线上磁场的积分应等于与曲线相交链的 电流。由于空心金属波导中不存在沿波导轴向（即传播方向）的传到电流，所以 要求存在轴向位移电流，这就要求在轴向有电场存在，这与 TEM 波的定义相矛 盾，所以空心金属波导内不能传播 TEM 波。
按损耗特性分类： （ 1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （ 2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （ 3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微 带线） （ 4）光频波段传输线（介质光波导、光纤）
1-3. 什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什 么？
4-5. 微波谐振器的两个主要功能是 储能 和选频 。
4-6. 无耗传输线谐振器串联谐振的条件是 Zin =0，并联谐振的条件是 Zin =∞。
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－35.00
－40.00 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 FREQ[GHz]
图 6-8平行线型耦合器仿真结果
• 在上述平行耦合线定向耦合器的基础
上,可以得到各种变形结构,如图6-9 所 示。结构越复杂,计算越困难。在正确概 念的指导下,实验仍然是这类电路设计的 有效方法。
步骤一: 确定耦合器指标,包括耦合系数C(dB)、 各端
口的特性阻抗Z0（Ω）、中心频率fc、基板参数（εr,h）。
•
步骤二: 利用下列公式计算出支线和主线的归一化导
纳a和b:
•
•
⎧ ⎪C = 20 lg
b2 −1
⎨
b
⎪⎩1+ a2 = b2
• 步骤三: 计算特性阻抗Za和Zb, 以及相应的波导波长。
4
1
θ
41
θθθ
4
2
3
2
3
K
K
θ
θ
(a)
图 6-9耦合线的变形
输入端口 1
3 耦合端口
隔离端口 2
(a) 输入端口
1
4 直接端口 C
3 耦合端口 (b)
图 6-9耦合线的变形
直接端口 2
4 隔离端口
W′
上置导体
l
h W W εr
基片 W
微带
h
S
εr
耦合微带
接地板 (c)
覆盖介质
上置导体
图 6-9耦合线的变形
的功能与分支线耦合器相似,不同的是两个输出端口的相 位差为180°。当信号从端口1输入时,端口4是隔离端,端 口2和端口3功率按一定比例反相输出,也就是相位差为 180°。当信号从端口4输入时,端口1是隔离端,端口3和端 口2功率按一定比例反相输出。同样地,端口2和端口3也是 隔离的,无论从哪个口输入信号,仅在端口1和端口4比例反 相输出。
图6-6所示。所以能量从1口输入,则耦合口是4口。
•
而在3口因为电耦合电流的ic3与磁耦合电流iL的作用相反
而能量互相抵消,故3口是隔离口。
i1
1
2
Cm
ic4
ic3
4
3
iL
图6-6 耦合线方向性的解释
• 6.3.2 平行耦合线耦合器设计方法
• 平行线耦合定向耦合器的设计步骤如下:
• 步骤一: 确定耦合器指标, 包括耦合系数C(dB)、 各端口的特性阻抗Z0（Ω）、中心频率fc、基板参数 （εr,h）。
耦合度-隔离度。
• 6.1.2 定向耦合器的原理
• 定向耦合器是个四端口网络结构,如图6-1所示。
2
1 P1
P2 定向耦合器
4
3
P4
P3
图 6-1 定向耦合器方框图
•
信号输入端1的功率为P1,信号传输端2的功率为P2,信号
耦合端3的功率为P3,信号隔离端4的功率为P4。若P1、P2、
P3、P4皆用毫瓦（mW）来表示,定向耦合器的四大参数则
• 步骤三: 计算特性阻抗：
Za
=
1 Ya
=
1 aYa
= 50Ω
Zb
=
1 Yb
=
1 aY0
= 35.3Ω
• 步骤四: 计算微带实际尺寸:
• 支线 50 ΩW=0.83 mm, L=6.02mm • 主线 35.3ΩW=1.36 mm, L=5.84 mm
6.5 环形桥定向耦合器
• 混合环又称环形桥,结构如图 6-11 (a) 所示。它
λg
2
4
4
λg
λg
4
4
1 3
2
1
3
ZR 4
(a)
(b)
图 6-11 微带环形桥与波导魔T
• 用波程相移理解这个原理比较简单： 当信 号从端口1输入时,到端口2为90°,到端口3为 270°,故端口3比端口2滞后180°。端口1的信 号经端口2到达端口4为180°,经端口3到达端 口4为360°,两路信号性质相反,在端口4抵消 形成隔离端。
Z0s = Z0 1− k
Z0p = Z0
1− k k
• 步骤三: 利用下列公式计算出元件值:
• （1） 低通L-C式:
Ls
=
Z0s 2πfc
Cp
=
1 2πfc Z0 p
• （2） 高通L-C式:
Cs
=
1 2πf c Z 0 s
Lp
=
Z0 p 2πfc
• 步骤四: 利用模拟软件检验,再经过微调以满足设计要求。
可定义为：
• 插入损耗
• •
T (dB ) = −10 lg P2 = 10 lg 1
耦合度
P1
S21 2
C(dB) = −10 lg P3 = 10 lg 1
• 方向性
P1
S31 2
I (dB) = −10 lg P4 = 10 lg 1
• 隔离度
P1
S41 2
D(dB) = −10 lg P3 = 10 lg 1 −10 lg 1 = I (dB) − C(dB)
•
通常,平行耦合线定向耦合器由主线和辅线构成,两条平
行微带的长度为四分之一波长,如图6-5所示。信号由1口输
入,2口输出,4口是耦合口,3口是隔离端口。
•
因为在辅线上耦合输出的方向与主线上波传播的方向相
反,故这种形式的定向耦合器也称为“反向定向耦合器”。 当导
线1—2中有交变电流i1流过的时候,由于4—3线和1—2线相互 靠近,故4—3线中便耦合有能量,能量既通过电场（以耦合电
Zs
1
2
串联臂
Z0
λgp
4
并联臂
Zp
4
3
λgs
4
图 6-10分支线耦合器
5
• 如果分支线耦合器的各个端口接匹配负载,信号从1口 输入,4口没有输出,为隔离端,2口和3口的相位差为90°,
功率大小由主线和支线的阻抗决定。
• 6.4.2 分支线型定向耦合器设计
•
分支线型定向耦合器的设计步骤如下:
•
• 6.2.2 集总参数定向耦合器设计实例
• 设计一个工作频率为400 MHz的10 dB低通L-C支路型耦合器。 Z0=50 Ω,要求S11≤-13dB, S21≥-2 dB, S31≤-13 dB,S41≥10dB。
• 步骤一: 确定耦合器的指标,C=-10dB,fc=400MHz, Z0=50 Ω。
• 合环的设计关键就是按照分配比计算阻抗值和长 度。对于等分环形桥,有
•
Z1=Z2= 2 Z0
•
• 每个端口之间的距离为λg/4或3λg/4。
谢谢！
图 6-7平行线型耦合器电路图
• Microwave Office 软件仿真结果如图
6-8 所示,图中自上而下便是S21、 S31、 S41、 S11的dB值,这些值可以在附录1的实 验中测量作比较。
dB
0.00
S21 －5.00
－10.00 S31
－15.00
－20.00
S41
－25.00 S11
P4
S41 2
S31 2
1
6.2 集总参数定向耦合器
• 6.2.1 集总参数定向耦合器设计方法
• 常用的集总参数定向耦合器是电感和电容组成的分支 线耦合器。其基本结构有两种： 低通L-C式和高通L-C式, 如图6-2所示。
1 Z0
Ls
P1
Cp
4
Ls
P4
2 P2
Cp
3 P3
1 Z0
Cs
P1
Lp
4
容表示）又通过磁场（以耦合电感表示）耦合。通过耦合电 容Ｃm的耦合,在传输线4—3中引起的电流为ic4和ic3。
1
2
P1
P2
Z
Z
Z0e
Z
0o
Z
Z
λ
P4
4
P3
4
3
图 6-5平行线型耦合器
•
同时由于i1的交变磁场的作用,在线4—3上感应有电流iL。
•
根据电磁感应定律,感应电流iL的方向与i1的方向相反, 如
图 6-3低通L-C支路型耦合器等效电路
2
仿真结果如图6-4所示。
0.00
－5.00
－10.00
－15.00
－20.00
－25.00
－30.00
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
FREQ[GHz]
图 6-4 低通L-C支路型耦合器仿真结果
6.3 耦合微带定向耦合器
• 6.3.1 平行耦合线耦合器基本原理
• 步骤四: 用软件计算微带实际尺寸。
• 6.4.3 分支线型定向耦合器设计实例
•
设计3 dB 分支线耦合器,负载为50Ω ,中心频率为 5
GHz ,基板参数为εr＝9.6, h=0.8mm 。
•
步骤一: 确定耦合器指标(略)。
•
步骤二: 计算归一化导纳:
•
b= 2 , a=1
• 理论上,环形桥的两个输出口的功率比值可 以是任意的,实际中,各个环段上的阻抗不宜相 差太大,阻抗差别过大难于实现。工程中,常用 的环形桥两个输出口是等功率的。
•
6
• 等功率输出环形桥与波导魔T如图6-11 (b) 所
示,两者有相同的性质,故环形桥又称魔T。其用途与分 支线相同,频带和隔离特性比分支线更好。由于隔离口 夹在两个输出口之间,输出信号要跨过隔离端,实现微 波电子线路不如分支线方便。