定向耦合器耦合度
理想的定向耦合器
④端输入，②和③端功率平分相位 相同。 用于和差：②和③端同相等幅输入 ，④端输出最大；②和③端反相等 幅输入，④端无输出。
二、三口元件
2. 铁氧体环行器——环行元件
3
1
2
0 0 1 [S ] 1 0 0 0 1 0
理想s矩阵 [例1] 理想环行器端口③接匹配负载 L o ，即可构 成二端口隔离器。
2 2
(20-26)
对于理想的3 dB桥
1 | S13 | | S14 | 2 2
(20-27)
代入上式可知 |S11|≈|S12| 另一方面，由
* * * * S11S12 S12 S11 S13S14 S14 S13 0
(20-28)
三、四口网络的一般性质
又可得到
| S11 || S12 |cos(1 2 )| S13 || S14 |cos(3 4 ) 0
b3 a e j ( n1) a e j ( n1) a e j ( n1) a ne j ( n1) b2 a a e j 2 a e j 4 a e j 2( n1)
a (1 e j 2 e j 4 e j 2( n1) ) 1 e j 2 n j ( n 1) sin n a a e j 2 sin 1 e
* * * * (| S11|2 | S12 |2 )( S13 S14 S13 S14 ) (| S13 |2 | S14 |2 )( S11S12 S11S12 )
三、四口网络的一般性质
也即
(| S11 |2 | S12 |2 )| S13 || S14 |sin( 3 4 ) (| S13 | | S14 | )| S11 || S12 |sin(1 2 )
3dB电桥属定向耦合器
耦合器顾名思义，就是把信号耦合出来，也可以理解为把信号分出来，耦合器有分定向非定向，还有不同的dB值，在室内分部中用的比较多，当然在线路当中也可以用到。
3dB电桥属定向耦合器，它的耦合很强，达到3dB，即耦合输出与直通输出幅度相等，相位相差90°，使用范围很广。
由于耦合很强，无论是设计，还是制造都有别于一般的定向耦合器，因此，将在定向耦合器的基础上再对3dB电桥进行适当的描述。
定向耦合器的主要指标是：定向性和耦合系数，现对其进行简要说明。
.
定向耦合器的应用
定向耦合器，由于它具有定向性，能对传输线中的信号实现定向耦合，而且耦合器输出的大小可控，因此，它在雷达馈线系统中常用作信号采集和注入元件，以实时监测馈线系统工作的质量。
这就是常说的监测定向耦合器。
在集中发射机的雷达馈线系统中，连接发射管的主馈线，功率很高，主馈线的输入驻波相对来说也较大，为了保护发射管的输出窗口。
监视主馈线的驻波并实现保护控制很有必要。
利用两只定向耦合器或一只双定向耦合器串接在发射管的输出端口，实时测量入射波和反射波信号的大小，并送控保电路以对发射管实现控保。
在大功率测量中，由于被测功率电平很高，直接测量有时十分困难，早期的大功率测量曾用流动的水作吸收负载，通过
测量进出水的温差测量功率，这种方法测量误差较大。
通过式大功率计，利用定向耦合器串接在吸受负载之前，耦合出少量功率进行测量，把大功率测量变为小功率测量。
总之，由于定向耦合器的定向耦合特性和耦合度大小可任意设计的特性，它在微波技术和雷达馈线系统中有较广泛的应用。
双分支定向耦合器
雷达系统中的应用
发射与接收分离
在雷达系统中，双分支定向耦合器可用于将发射信号和接收信号进行分离，确保接收端能够准确地接收到目标反射回 来的微弱信号。
功率分配与合成
雷达系统通常需要向多个方向发射信号，双分支定向耦合器可以将发射功率按比例分配到不同的天线或阵列中，实现 多波束发射。同时，也可以将多个接收天线的信号合成到一个输出端口，提高接收信号的信噪比。
耦合器接入
将待测试的耦合器接入测试系 统，确保连接良好且没有反射 。
数据记录
记录不同频率和功率下的输入 、输出信号幅度和相位等关键
数据。
结果分析与讨论
数据处理
结果展示
对实验数据进行整理、计算和分析，提取 关键性能指标。
通过图表等形式展示实验结果，包括插入 损耗、耦合度、隔离度等指标。
结果对比
问题讨论
功率监测与控制
通过测量耦合端口的信号功率，可以实时监测通信系统中传输信号的功 率变化，进而实现功率控制和功率调整。
03
信号隔离与保护
双分支定向耦合器具有良好的隔离性能，可以防止信号在传输过程中的
相互干扰和反射，保护系统免受不必要的信号干扰。
雷达系统中的应用
发射与接收分离
在雷达系统中，双分支定向耦合器可用于将发射信号和接收信号进行分离，确保接收端能够准确地接收到目标反射回 来的微弱信号。
功率分配与合成
雷达系统通常需要向多个方向发射信号，双分支定向耦合器可以将发射功率按比例分配到不同的天线或阵列中，实现 多波束发射。同时，也可以将多个接收天线的信号合成到一个输出端口，提高接收信号的信噪比。
系统监测与调试
通过测量耦合端口的信号功率和相位等信息，可以对雷达系统的性能进行实时监测和调试，确保系统处 于最佳工作状态。
定向耦合器
定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。
主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。
基本简介定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配。
定向耦合器由传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器，所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大。
但从它的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。
定向耦合器是把两根传输线放置在足够近的位置使得一条线上的功率可以耦合到另一条线上的元件。
它的两个输出端口的信号幅度可以相等也可以不等，一种应用特别广泛的耦合器是3dB 耦合器，这种耦合器的两个输出端口输出信号的幅度是相等的。
在20世纪50年代初以前，几乎所有的微波设备都采用金属波导和同轴线电路，那个时候的定向耦合器也多为波导小孔耦合定向耦合器，其理论依据是Bethe小孔耦合理论，Cohn和Levy等人也做了很多贡献。
随着航空和航天技术的发展，要求微波电路和系统做到小型化、轻量化和性能可靠，于是出现了带状线和微带线。
随后由于微波电路与系统的需要有相继出现了鳍线、槽线、共面波导和共面带状线等微波集成传输线。
这样就出现了各种传输线定向耦合器。
第一个真正意义上的定向耦合器由H. A. Wheeler在1944年设计实现，Wheeler使用了一对长为四分之一中心频率波长的圆柱来实现电场与磁场的能量相互耦合，遗憾的是这种方法只能实现一个倍频程的带宽。
定向耦合器是一种具有方向性的功率耦合(分配)元件。
它是一种四端口元件，通常由称为直通线(主线)和耦合线(副线)的两段传输线组合而成。
直通线和耦合线之间通过一定的耦合机制(例如缝隙、孔、耦合线段等)把直通线功率的一部分(或全部)耦合到耦合线中，并且要求功率在耦合线中只传向某一输出端口，另一端口则无功率输出。
耦合器耦合度
耦合器耦合度摘要：1.耦合器简介2.耦合度的定义与测量3.耦合度的分类4.耦合度的影响因素5.耦合度的应用领域6.耦合度的优化与改进7.总结正文：耦合器是连接两个轴以传递扭矩的机械元件，广泛应用于各种工程传动系统中。
耦合器耦合度是指耦合器在传递扭矩过程中，输入轴与输出轴之间的相对位移程度。
1.耦合器简介耦合器是一种用于连接两个轴以传递扭矩的机械元件，通常由两个相互啮合的齿轮组成。
耦合器可以实现轴之间的相对旋转，使得动力从一个轴传递到另一个轴，同时允许轴之间存在一定的相对位移。
2.耦合度的定义与测量耦合度是指耦合器在传递扭矩过程中，输入轴与输出轴之间的相对位移程度。
通常用相对位移与模数的比值来表示，单位为毫米/毫米。
测量耦合度时，需要分别测量输入轴与输出轴的相对位移，然后计算其比值。
3.耦合度的分类耦合度可分为以下几种类型：柔性耦合度、刚性耦合度和半刚性耦合度。
其中，柔性耦合度允许较大的轴间相对位移，适用于轻载、高速传动系统；刚性耦合度允许较小的轴间相对位移，适用于重载、低速传动系统；半刚性耦合度介于两者之间，适用于中等载荷、中等速度的传动系统。
4.耦合度的影响因素耦合度受多种因素影响，主要包括：轴之间的距离、轴的材质和尺寸、齿轮的材料和齿数等。
在设计耦合器时，需要根据实际传动系统的要求，合理选择这些因素以满足耦合度的要求。
5.耦合度的应用领域耦合度在各种工程传动系统中都有广泛应用，如风力发电、汽车传动、工业机器人等。
通过优化耦合度，可以提高传动系统的性能、可靠性和寿命。
6.耦合度的优化与改进为了提高耦合器的性能，可以从以下几个方面进行优化和改进：采用先进的制造工艺，提高齿轮的啮合质量和稳定性；选择合适的材料，提高齿轮的抗磨损和抗疲劳性能；优化齿轮的设计，提高其承载能力和传动效率。
7.总结耦合器耦合度是评价传动系统性能的重要指标，影响着传动系统的可靠性和寿命。
三分贝定向耦合器
三分贝定向耦合器摘要：3dB定向耦合器是通信、广播电视系统中重要的器件之一，本文介绍了描述定向耦合器的性能指标参数，详细介绍了3dB定向耦合器的基本结构及特性。
Abstract: 3dB coupler is one of the important components in communication and broadcasting system. In this paper, the specifications of directional coupler are presented,and the basic structures and properties of 3dB coupler are presented in detail.1.引言在广播电视和通信系统中，经常需要耦合部分的射频功率，以满足各种需要。
定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器，它能从主传输线系统的正向波中按一定比例分出部分功率，实现功率的分支、分配或合成。
三分贝耦合器是一种特殊的定向耦合器，它广泛应用于功率合成，恒阻滤波器和多工器等系统中。
下面介绍定向耦合器的性能参数，并详细介绍三分贝耦合器的特性。
2. 定向耦合器的基本参数定向耦合器可等效成四端口网络。
它的基本工作原理借助图1来描述。
图1 定向耦合器原理自端口1入射的功率中部分功率从直通端口2输出，另外一部分被耦合到端口3，在理想情况下，没有功率送到隔离端口4。
描述定向耦合器性能的参数主要有耦合度、隔离度、方向性、插入衰减、输入驻波比、频带宽度等。
其中耦合度表征了耦合的强弱。
理想的定向耦合器端口驻波比为1，即端口没有反射；隔离度为无穷大，即隔离端没有输出功率。
设定向耦合器输入端的输入功率为，主线输出端(简称为直通端)的输出功率为，耦合输出端(简称为耦合端)的输出功率为，隔离端的输出功率为，则定向耦合器的有关参数的定义如下。
耦合度C：输入功率与耦合端的输出功率之比，一般用分贝表示，即上式中P1/P3称为功率耦合系数。
使用定向耦合器注意事项及定向耦合器的用途
使用定向耦合器注意事项及定向耦合器的用途
定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和
混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测
试等。
主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。
用来分配或合成微波信号功率并具有定向耦合特性的微波元件。
它是在主、副两根传输线(简称主、副线)之间设置适当的耦合结构组成的。
定向耦合器
采用同轴线、带状线、微带线、金属波导或介质波导等各种型式。
耦合结构
有耦合孔、耦合分支线和连续结构耦合等型式。
什幺叫“定向耦合器”？
耦合器的主要功能就是主线中传输的功率通过多种途径耦合到副线,并互
相干涉而在副线中只沿一个方向传输。
目前，主要有两种类型的定向耦合器：具有一个耦合端口和一个端接端口的标准定向耦合器；以及具有正向和反向耦合端口的双定向耦合器。
此外，。
定向耦合器
单位代码： 10293 密 级：硕 士 学 位 论 文论文题目：带短路支节的高隔离度分支线定向耦合器设计研究电磁场与微波技术 移动通信与射频技术 工学硕士二零一五年三月学 科 专业 研 究 方向 申请学位类别 论文提交日期摘要定向耦合器是一种常用微波无源元件，在无线系统的射频前端中有着广泛的应用。
特别在收发同频的无线系统中定向耦合器常常被用作隔离收发信号的一种关键部件。
但是传统的定向耦合器隔离度偏低且工作带宽较窄，无法满足系统的要求。
本文以分支线定向耦合器为研究对象，主要围绕如何提高其隔离度和增加工作带宽来进行深入研究。
论文的主要工作和创新点包括：（1）根据功率相消原理在其耦合端口增加一条微带短路支节，设计出一款3dB带短路支节双分支线定向耦合器。
这种方法结构简单，易于实现，且能够大幅提高耦合器隔离度。
（2）完成了一款实验样品的加工、测量工作，验证了短路支节线用于提高双分支线定向耦合器隔离度的效果，以及工作带宽提高不明显的缺点。
（3）在双分支线定向耦合器基础上，总结出一种有效提高其工作带宽的方法：增加耦合路径，并设计出一款3dB三分支线定向耦合器，该耦合器能够大幅拓宽工作带宽。
在3dB带短路支节双分支线定向耦合器的基础上设计出一款3dB带短路支节三分支线定向耦合器，该款改进型定向耦合器在很大程度上拓宽了工作带宽，且提高了隔离度。
关键词: 定向耦合器，隔离度，短路支节，工作带宽AbstractReader is an important part of the RFID system, and the reader send and receive isolation is one of the key performance of RFID system. At present, the most common methods to improve the reader transceiver isolation degree is to add directional coupler in front of the reader antenna feed network.The traditional directional coupler isolation and working bandwidth is narrow,and can not meet the requirements if the RFID system. In this paper,we focus on the branch line of directional coupler and research on how to improve the isolation and increase bandwidth. The main work and innovation of this paper include:(1)We use method of old-even mode to analyze the double branch line directional coupler,and use the HFSS simulation software to model and simulation,find the directional has a low degree isolation shortcoming. In order to increase isolation of the directional coupler,according to the theory of destructive power we increase a short branch section in the port, and design a 3dB dual-branch directional coupler with a short branch section.This method is simple in structure, easy to implement, and can greatly improve the coupler isolation.(2) We process the 3dB dual-branch directional coupler with a short branch section into objects, using a vector network analyzer to measure it,finally compare the simulation results and measurement results and found the isolation has been improved in the very great degree but the bandwith is not obvious increased.(3) Base on the dual branch line directional coupler,we sum an effective operating to improve its bandwidth approach:increase the coupling path,and design a 3dB three-branch line directional coupler, the coupler can greatly expand the bandwidth.Base on the dual-branch line directional coupler with a short branch section we design a 3dB three-branch directional coupler with a short branch section,The directional coupler significantly increases the operating bandwidth, and improve the isolation.Key words: the RFID system, isolation , short branch section, directional coupler目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景与意义 (1)1.2 RFID系统基本介绍 (1)1.3 RFID系统现状和进展 (3)1.3.1 RFID系统使用现状 (3)1.3.2 RFID系统中读写器收发隔离技术的重要程度 (3)1.4本文的主要工作及内容安排 (4)第二章定向耦合器基本原理 (6)2.1 定向耦合器工作原理 (6)2.1.1 定向耦合器基本特性 (6)2.1.2 定向耦合器理论分析 (7)2.1.3 定向耦合器的技术指标 (9)2.2 常见定向耦合器的介绍 (10)2.2.1 平行耦合线定向耦合器 (11)2.2.2 波导定向耦合器 (11)2.2.3 分支线定向耦合器 (13)2.2.3 环形定向耦合器 (14)2.3 3dB微带分支线定向耦合器理论分析 (15)2.4 本章小结 (18)第三章带短路支节双分支线定向耦合器设计 (19)3.1 3dB双分支线定向耦合器设计 (19)3.1.1 3dB双分支线定向耦合器ADS仿真 (19)3.1.2 微带线理论分析 (21)3.1.3 3dB双分支线定向耦合器建模与结果分析 (23)3.2 3dB带短路支节双分支线定向耦合器设计 (26)3.2.1 3dB带短路支节双分支线定向耦合器的工作原理 (27)3.2.2 3dB带短路支节双分支线定向耦合器建模与仿真 (29)3.2.3 相关参数优化与结果分析 (31)3.2.4 两款定向耦合器对比分析 (38)3.3 本章小结 (40)第四章实物测试与结果分析 (41)4.1 实物加工与测试 (41)4.2 测试结果与仿真结果分析 (44)4.3 本章小结 (47)第五章改进型微带分支线定向耦合器设计 (48)5.1 3dB微带三分支线型定向耦合器设计 (48)5.1.1 3dB微带三分支线定向耦合器ADS仿真 (48)5.1.2 3dB微带三分支线定向耦合器建模与仿真 (51)5.2 3dB带短路支节三分支线定向耦合器设计 (54)5.2.1 3dB带短路支节三分支线定向耦合器建模与仿真 (54)5.2.2 参数优化与结果分析 (56)5.2.3 3dB带短路支节双分支线和3dB带短路支节三分支线定向耦合器对比分析 (60)5.3 本章小结 (61)第六章总结与展望 (62)参考文献 (64)第一章绪论1.1研究的背景与意义无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它的主要特征是运用射频信号和空间耦合传输特性，达到对被识别物体的自动识别[1]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
定向耦合器耦合度
引言
定向耦合器是一种用于无线通信系统中的重要设备，它的作用是将信号从一个输入端口耦合到一个或多个输出端口。
定向耦合器的耦合度是指在耦合过程中输入信号与输出信号之间的关联程度。
本文将从耦合器的基本原理、耦合度的定义和计算方法、耦合度的影响因素以及耦合度的优化方法等方面对定向耦合器耦合度进行探讨。
定向耦合器的基本原理
定向耦合器是一种基于微波技术的被动器件，通常由多个传输线构成。
其基本原理是通过电磁波在传输线之间的耦合作用，将输入信号从一个传输线耦合到其他传输线上。
定向耦合器通常具有两个输入端口和两个输出端口，其中一个输入端口和一个输出端口用于输入和输出信号的耦合，另一个输入端口和另一个输出端口用于通过耦合器的内部结构将信号耦合到其他输出端口上。
耦合度的定义和计算方法
耦合度是衡量定向耦合器输入信号与输出信号之间关联程度的指标。
一般来说，耦合度越高，输入信号与输出信号之间的关联程度越强，耦合器的性能越好。
耦合度的计算方法通常使用功率比或插入损耗来表示。
功率比法
功率比法是通过比较输出端口上的功率与输入端口上的功率来计算耦合度的方法。
假设输入端口上的功率为Pin，输出端口上的功率为Pout，那么耦合度可以用以下公式表示：
Coupling = 10 * log10(Pout / Pin)
其中，Coupling表示耦合度，单位为dB。
根据功率比法计算的耦合度可以直观地
反映输入信号与输出信号之间的关联程度。
插入损耗法
插入损耗法是通过比较输入信号与输出信号之间的功率损耗来计算耦合度的方法。
假设输入端口上的功率为Pin，输出端口上的功率为Pout，那么耦合度可以用以下公式表示：
Coupling = 10 * log10(Pin / Pout)
根据插入损耗法计算的耦合度可以反映定向耦合器对信号的衰减程度。
耦合度的影响因素
定向耦合器的耦合度受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：
传输线长度和宽度
传输线长度和宽度对定向耦合器的耦合度有较大影响。
当传输线长度增加时，耦合度会降低；当传输线宽度增加时，耦合度会增加。
耦合器结构
定向耦合器的结构对耦合度有较大影响。
不同的结构设计会导致不同的耦合度。
常见的定向耦合器结构包括贴片耦合器、微带耦合器、同轴耦合器等。
材料特性
定向耦合器所使用的材料的特性也会对耦合度产生影响。
材料的介电常数、磁导率等特性参数会影响定向耦合器的电磁波传输特性，进而影响耦合度。
工艺制造误差
工艺制造误差是指在定向耦合器的制造过程中由于工艺限制而产生的误差。
这些误差会导致定向耦合器的结构参数偏离设计要求，从而影响耦合度。
耦合度的优化方法
为了提高定向耦合器的耦合度，可以采取以下优化方法：
结构优化
通过优化定向耦合器的结构设计，可以改变耦合器的传输线长度、宽度等参数，从而改善耦合度。
例如，可以通过调整传输线长度和宽度的比例来改变耦合度。
材料选择
选择合适的材料对定向耦合器的耦合度也有重要影响。
可以根据设计要求选择具有合适介电常数和磁导率的材料，以提高耦合度。
工艺控制
在定向耦合器的制造过程中，通过严格控制工艺参数，减小工艺制造误差，可以提高定向耦合器的耦合度。
例如，可以采用先进的微纳加工技术，提高制造精度。
仿真模拟
利用电磁仿真软件对定向耦合器进行建模和仿真，可以预测耦合度，并通过优化设计参数来提高耦合度。
通过仿真模拟可以快速评估不同设计方案的性能。
结论
定向耦合器的耦合度是衡量其性能优劣的重要指标。
本文从定向耦合器的基本原理、耦合度的定义和计算方法、耦合度的影响因素以及耦合度的优化方法等方面对定向耦合器耦合度进行了全面、详细、完整且深入的探讨。
通过合理的结构设计、材料选择、工艺控制和仿真模拟等方法，可以提高定向耦合器的耦合度，从而提升其性能。