波导定向耦合器ppt课件
合集下载
第6章 定向耦合器modified
(b)
图6.10 分支线耦合器电路分解为偶模和奇模 (a)偶模 (b)奇模
第6章 定向耦合器
考虑偶模二端口电路Γe和Te的计算，利用A矩阵和S矩阵的 关系 (6-23) 则 (6-24a) (6-24b) 同样对于奇模有 (6-25) (6-26)
第6章 定向耦合器
将(6-24)和(6-26)代入(6-22)中，有
，此时(6-4)转化为 (6-6)
意即只要(6-5)式满足，则端口①(由对称性，其余端口一样)将 是匹配的。在满足(6-5)时，端口③的电压是 (6-7) 采用(6-2)和(6-5)得 (6-8)
第6章 定向耦合器
定义C为 (6-9) 则 将上两式代入(6-8)中可得 (6-10) 同样我们能证明 (6-11) 以及 (6-12) 根据(6-10)和(6-12)可以作出耦合端口和直通端口电压随频率的 关系曲线，如图6.6所示。
第6章 定向耦合器
2.耦合线耦合器的设计
分析方法：偶-奇模分析技术与线的输入阻抗相结合 单端耦合线耦合器及其示意性电路如图6.4所示，其中端 口①的激励可视为偶模和奇模激励之和。由于对称性，对于偶 模，可认为 I = I , I = I , V = V , V = V ，如图6.5(a)所示；而奇模则 满足 I = − I , I = − I , V = −V , V = −V ，如图6.5(b)所示。
图6.2 (a)边耦合带状线 (b)宽边耦合带状线 (c)耦合微带线
第6章 定向耦合器
三线耦合线可用图6.3所示的结构来表征。若假定传输 TEM模，则耦合线电特性仅决定于线间等效电容和线上电磁波 的传播相速。
考虑耦合线的两种特殊的激励类型,如图6.4所示： •偶模：两带状导体上电流的幅值相等，方向相同 偶模电容 偶模阻抗 •奇模：两带状导体上电流的幅值相等，方向相反 奇模电容 奇模阻抗
图6.10 分支线耦合器电路分解为偶模和奇模 (a)偶模 (b)奇模
第6章 定向耦合器
考虑偶模二端口电路Γe和Te的计算，利用A矩阵和S矩阵的 关系 (6-23) 则 (6-24a) (6-24b) 同样对于奇模有 (6-25) (6-26)
第6章 定向耦合器
将(6-24)和(6-26)代入(6-22)中，有
，此时(6-4)转化为 (6-6)
意即只要(6-5)式满足，则端口①(由对称性，其余端口一样)将 是匹配的。在满足(6-5)时，端口③的电压是 (6-7) 采用(6-2)和(6-5)得 (6-8)
第6章 定向耦合器
定义C为 (6-9) 则 将上两式代入(6-8)中可得 (6-10) 同样我们能证明 (6-11) 以及 (6-12) 根据(6-10)和(6-12)可以作出耦合端口和直通端口电压随频率的 关系曲线，如图6.6所示。
第6章 定向耦合器
2.耦合线耦合器的设计
分析方法：偶-奇模分析技术与线的输入阻抗相结合 单端耦合线耦合器及其示意性电路如图6.4所示，其中端 口①的激励可视为偶模和奇模激励之和。由于对称性，对于偶 模，可认为 I = I , I = I , V = V , V = V ，如图6.5(a)所示；而奇模则 满足 I = − I , I = − I , V = −V , V = −V ，如图6.5(b)所示。
图6.2 (a)边耦合带状线 (b)宽边耦合带状线 (c)耦合微带线
第6章 定向耦合器
三线耦合线可用图6.3所示的结构来表征。若假定传输 TEM模，则耦合线电特性仅决定于线间等效电容和线上电磁波 的传播相速。
考虑耦合线的两种特殊的激励类型,如图6.4所示： •偶模：两带状导体上电流的幅值相等，方向相同 偶模电容 偶模阻抗 •奇模：两带状导体上电流的幅值相等，方向相反 奇模电容 奇模阻抗
天线功分器定向耦合器59页PPT
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ天线功分器定向耦合器
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ天线功分器定向耦合器
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
微波电子技术-定向耦合器共40页
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
微波电子技术-定向耦合器
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
第11讲 定向耦合器1
S31
S41
实际上，方向性和隔离度同属表征定向耦 合器定向性能的指标，故而取其一就够 了。
Research Institute of RF & Wireless Techniques
11.2 理想定向耦合器特性
South China University of Technology
【定理】互易、无耗、对称、完全匹配的四端口 网络可以构成一个理想的90定向耦合器。
South China University of Technology
cos jZ0e sin
[ Ae
]
j
1
sin
cos
Z0e
由于传输线两端接匹配负载，所以
S11e
A11 A12 Z0 A21Z0 A22 A11 A12 Z0 A21Z0 A22
Z0 Z0e Z0 Z0o
对应为 Z02 Z0eZ0o
在此条件下，有
式中
k0
Z0e Z0o Z0e Z0o
S11 0
S12
jk0 sin 1 k02 cos j sin
S31
1 k02
1 k02 cos j sin
S41 0
South China University of Technology
于是，任意激励时平行耦合线的散射参数
S11
21
1 2
(S11e
S11o )
j sin( Z0e Z0 )
j sin( Z0o Z0 )
Z0 Z0e
Z0 Z0o
4cos 2 j sin(Z0e Z0 ) 4cos 2 j sin(Z0o Z0 )
第六章+定向耦合器
成都信息工程学院电子工程学院
RF&mw
6.3.4 如何直接写出其S矩阵（3dB）？ RF&MW
6.3.5 如何由奇偶模分析法验证其S矩阵？
成都信息工程学院电子工程学院
RF&mw
RF&MW
成都信息工程学院电子工程学院
RF&mw
e o Te To B1 B2 2 2 Te To e o 对于偶模， B3 2 B4 2
RF&MW
AB 10 0 j / 2 10 1 j CD j1 j 1 j 1 e j / 20
图 6-1 耦合器方框图
成都信息工程学院电子工程学院
RF&mw
RF&MW
定向耦合器的参数则可定义为： 插入损耗 耦合度 隔离度 方向性
T (dB) 10 lg C (dB) 10 lg I (dB) 10 lg P2 1 10 lg 2 P S 1 21 P3 1 10 lg 2 P S 1 31 P4 1 10 lg 2 P S 1 41 P3 1 1 10 lg 10 lg I (dB) C (dB) 2 2 P4 S 41 S31
6.3.2 分支线型定向耦合器设计
设计步骤: 步骤一: 确定耦合系数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: 计算支线和主线的归一化导纳a和b:
成都信息工程学院电子工程学院
RF&mw
RF&MW
b2 1 C 20 lg b 1 a 2 b 2
成都信息工程学院电子工程学院
RF&mw
4定向耦合器-文档资料共76页PPT
4定向耦合器-文档资料
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
《波导RLC元》PPT课件
• 匹配负载是由一段波导和能够吸收微波功率的材 料组合而成。
• 它在实现系统某一部分呈现行波状态的同时，并 可吸收无用的或漏泄的信号。比如定向耦合器的 隔离端就要接用匹配负载，环流器的非输入输出 端也要接匹配负载。在微波测量系统中，也经常 需要匹配负载建立系统的行波状态。
精选PPT
2
1 工作原理
• 一般在一段终端短路的波导内放置一块或几 块劈形吸收片, 用以实现小功率匹配负载, 吸 收片通常由介质片（如陶瓷、胶木片等）涂 以金属碎末或炭木制成。
§4.3 波导RLC元件
• 与普通电路一样，波导系统中需要有电阻 （R）、电感（L）和电容（C）性元件，用 以实现对传输信号幅值、相位的调控及对 信号频率的选择等。
• 对它们的基本要求除了各自的功能外，还 要求因它们的接入而引起的反射小，它们 可正常工作的频带要宽。
精选PPT
1
一匹配负载
• 匹配负载是一种几乎能全部吸收输入功率的单端 口元件。
1 cos4
40lg | cos | (dB)
精选PPT
21
三 电抗元件
• 微波系统中的电抗元件，其构成原理都是 利用微波传输线的结构、形状及尺寸的不 连续性来实现的。
• 电抗元件包括能够集中和储存磁场能量的 电感性元件，和能够集中和储存电场能量 的电容性元件。
• 以下选择其中典型和常用者介绍。
精选PPT
7
举例
• 比如波导失配负载，就是将匹配负载的波 导窄边b制作成与标准波导窄边b0不一样, 使之有一定的反射。
• 例如: 3 cm的波段标准波导BJ-100的窄边为 10.16 mm, 若要求驻波比为1.1和1.2, 则失配 负载的窄边分别为9.236 mm和8.407 mm。
• 它在实现系统某一部分呈现行波状态的同时，并 可吸收无用的或漏泄的信号。比如定向耦合器的 隔离端就要接用匹配负载，环流器的非输入输出 端也要接匹配负载。在微波测量系统中，也经常 需要匹配负载建立系统的行波状态。
精选PPT
2
1 工作原理
• 一般在一段终端短路的波导内放置一块或几 块劈形吸收片, 用以实现小功率匹配负载, 吸 收片通常由介质片（如陶瓷、胶木片等）涂 以金属碎末或炭木制成。
§4.3 波导RLC元件
• 与普通电路一样，波导系统中需要有电阻 （R）、电感（L）和电容（C）性元件，用 以实现对传输信号幅值、相位的调控及对 信号频率的选择等。
• 对它们的基本要求除了各自的功能外，还 要求因它们的接入而引起的反射小，它们 可正常工作的频带要宽。
精选PPT
1
一匹配负载
• 匹配负载是一种几乎能全部吸收输入功率的单端 口元件。
1 cos4
40lg | cos | (dB)
精选PPT
21
三 电抗元件
• 微波系统中的电抗元件，其构成原理都是 利用微波传输线的结构、形状及尺寸的不 连续性来实现的。
• 电抗元件包括能够集中和储存磁场能量的 电感性元件，和能够集中和储存电场能量 的电容性元件。
• 以下选择其中典型和常用者介绍。
精选PPT
7
举例
• 比如波导失配负载，就是将匹配负载的波 导窄边b制作成与标准波导窄边b0不一样, 使之有一定的反射。
• 例如: 3 cm的波段标准波导BJ-100的窄边为 10.16 mm, 若要求驻波比为1.1和1.2, 则失配 负载的窄边分别为9.236 mm和8.407 mm。
波导光学第二章 光波导耦合理论与耦合器
第二章 光波导耦合理论与耦合器
1
光耦合的介绍:
➢光耦合：使光信号从一个光学元 件进入到另一个光学元件
➢耦合器：实现光耦合的元器件统 称为耦合器，集成光学中常用的 耦合器有棱镜，光栅，楔面等。
平板波导模式分布-导模
Cladding
Core
qi
Substrate
导模的特点： • 包层的场成指数衰减。 • 传播常数取分立的值。 • 理论上没有损耗。 • 各个导模正交。
光波导的纵向非均匀性
光波导的纵向不均匀起因：制作不完善；使用时引入；人为引入
芯包分界面不均匀
芯子直径纵向变化 重力影响导致的光纤纵向受力不均，引 起几何尺寸和折射率分布不均匀
制作不完善 ∆纵向不均匀
使用时引入
人为引入：光纤光栅， 重要的光纤器件！
定向耦合器（Directional Coupler）
Input waveguideRin A
B Rout Output waveguide
Coupling region
1
3
D
s
2
4
A0
ZL
x axis
B0
y axis
z axis
波导中传输的导模在芯层外的倏逝场由于相互作用产生耦合，引起波导间模式功 率的相互转移。
8
模式耦合
同向耦合
模式耦合
导波模
应用实例：方向耦合器、Y分支、MZ
E(x, y) Em* (x, y)dxdy
2
功率耦合效率 m
Am 2
E(x, y) E*(x, y)dxdy
E(x, y) Em* (x, y)dxdy E(x, y) E*(x, y)dxdy
13
1
光耦合的介绍:
➢光耦合：使光信号从一个光学元 件进入到另一个光学元件
➢耦合器：实现光耦合的元器件统 称为耦合器，集成光学中常用的 耦合器有棱镜，光栅，楔面等。
平板波导模式分布-导模
Cladding
Core
qi
Substrate
导模的特点： • 包层的场成指数衰减。 • 传播常数取分立的值。 • 理论上没有损耗。 • 各个导模正交。
光波导的纵向非均匀性
光波导的纵向不均匀起因：制作不完善；使用时引入；人为引入
芯包分界面不均匀
芯子直径纵向变化 重力影响导致的光纤纵向受力不均，引 起几何尺寸和折射率分布不均匀
制作不完善 ∆纵向不均匀
使用时引入
人为引入：光纤光栅， 重要的光纤器件！
定向耦合器（Directional Coupler）
Input waveguideRin A
B Rout Output waveguide
Coupling region
1
3
D
s
2
4
A0
ZL
x axis
B0
y axis
z axis
波导中传输的导模在芯层外的倏逝场由于相互作用产生耦合，引起波导间模式功 率的相互转移。
8
模式耦合
同向耦合
模式耦合
导波模
应用实例：方向耦合器、Y分支、MZ
E(x, y) Em* (x, y)dxdy
2
功率耦合效率 m
Am 2
E(x, y) E*(x, y)dxdy
E(x, y) Em* (x, y)dxdy E(x, y) E*(x, y)dxdy
13
定向耦合器1
在耦合臂和直通臂之间存在着 / 2 的相位差 对于第二类，假设端口1和3完全隔离，由于对 称，端口2和4也完全隔离，即
S13 S24 S31 S42 0
成都信息工程学院电子工程系
RF&mw
RF&MW
由结构对称，还有
S14 S23 ,S12 S43
各端口匹配且网络无耗互易，则S矩阵为
0 0 j 0 j 0 S 0 j 0 j 0 0
成都信息工程学院电子工程系
RF&mw
6.4 RF&MW 应用奇偶模理论分析定向耦合器
设有幅度为1的波从端口1输入，分解为奇偶模激励
-20
m3
m3 freq=750.0MHz m4 m4 -30 freq=750.0MHz dB(S(3,1))=-24.785 dB(S(1,1))=-34.557
-40 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
freq, GHz
图 6-8平行线型耦合器仿真结果
成都信息工程学院电子工程系
RF&mw
* S13 S12 0
S S
* 13 12
为纯虚数，令 S12 S13 j
成都信息工程学院电子工程系
RF&mw
RF&MW
则
2＋ 2 1
故这类耦合器的S矩阵为
0 j 0 00 j S j 00 0 j 0
Z 0e Z 0 1 10 C / 20 69 .37 C / 20 1 10 1 10 C / 20 1 10
C / 20
Z 0o Z 0
S13 S24 S31 S42 0
成都信息工程学院电子工程系
RF&mw
RF&MW
由结构对称，还有
S14 S23 ,S12 S43
各端口匹配且网络无耗互易，则S矩阵为
0 0 j 0 j 0 S 0 j 0 j 0 0
成都信息工程学院电子工程系
RF&mw
6.4 RF&MW 应用奇偶模理论分析定向耦合器
设有幅度为1的波从端口1输入，分解为奇偶模激励
-20
m3
m3 freq=750.0MHz m4 m4 -30 freq=750.0MHz dB(S(3,1))=-24.785 dB(S(1,1))=-34.557
-40 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
freq, GHz
图 6-8平行线型耦合器仿真结果
成都信息工程学院电子工程系
RF&mw
* S13 S12 0
S S
* 13 12
为纯虚数，令 S12 S13 j
成都信息工程学院电子工程系
RF&mw
RF&MW
则
2＋ 2 1
故这类耦合器的S矩阵为
0 j 0 00 j S j 00 0 j 0
Z 0e Z 0 1 10 C / 20 69 .37 C / 20 1 10 1 10 C / 20 1 10
C / 20
Z 0o Z 0
第2章波导的耦合讲解
第2章 波导的耦合77. 波导的耦合有哪些类型？各有些什么实际应用？波导的耦合有多种类型，如棱镜耦合、端面耦合、偏折耦合、定向耦合、弯曲耦合、波纹界面耦合等等。
波导的耦合有许多实际应用，如利用棱镜耦合可以测量波导的折射率分布，利用端面耦合可以实现波导的互连，利用偏折耦合可以用来改变光的传输方向，利用定向耦合可以实现直波导间的光功率相互交换，依此可以制作波导定向耦合器、光调制器和光开关，利用弯曲耦合可以使微环波导中的光产生谐振，依此可以制作微环滤波器和波分复用器，利用波纹界面耦合可以制作波纹波导滤波器、布拉格光栅、分布反馈激光器、布拉格反射激光器等等。
78. 一般形式的耦合模方程可以写成如下形式()()()[]z t z z A s s βω+-j exp d d ()()()[]z t zz A s s βω--+j exp d d()()()⎰⎰∞∞*∂∂-=-r y x y x E t P t s yy d d ,,'4j 22ω 式中()s A +、()s A -分别为沿+z 方向传输的正向行波和沿-z 方向传输的反向行波的振幅，试对上述方程加以说明。
式中上角标带有符号(-)的项表示沿-z 方向传输的反向行波，而带有符号(+)的项则表示沿+z 方向传输的正向行波。
式中右边的项可视为引起正向行波()[]z t z A s s βω-+j exp )()(和反向行波()[]z t z A s s βω+-j exp )()(的激励源。
79. 什么是波导的定向耦合？有些什么有用的功能？当相互平行的波导相互邻近时，波导中的模式在传输过程中要发生相互耦合，其结果使模式在传输过程中在波导间产生功率交换，这种现象称为波导的定向耦合。
波导的定向耦合在薄膜器件中可以实现多种有用的功能，包括功率分配、调制、开关、频率选择和偏振选择等等。
80. 双波导定向耦合器的耦合模方程可以写成如下形式()()()()[]z z A K z A M zz A 21212111j exp j j d d ββ---=()()()()[]z z A K z A M zz A 12121222j exp j j d d ββ---= 式中A 1(z )、A 2(z )分别为在波导1和波导2中沿z 方向传输的正向行波的振幅，M 1、M 2称为自耦系数，K 12、K 21称为耦合系数。
- 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)。
（3）输入驻波比p 它定义在各端口匹配条件下，输入端口1的驻波比p为输入驻波比，见图22-3所 示。显然有
实际上，由于 0 ，所以严格说来（ 22一9）式中的是端口4接了 L 4 网络的 ，它与原四端口网络 S 参数的关系已由附录4-1给出 S 11
'2 '2 C D L 4 s 11 1 L 4
波导定向耦合器
定向耦合器的基本参数有三个：分贝耦合度C,定向性D和输入驻波比p。这三个参 数都有一定的频带指标。 （1）分贝耦合度C 定义在各端口匹配情况下，端口1的输入功率P1和端口3的耦合功率P3之比再取 101og 即 P a 1
1 1 C 10 log 20 log 20 log dB P a s 3 2 31
（
1 max
2 min
显然这时所测的，定向性Dp也有一个范围，即
(
3) 输入驻波比的测量 输入驻波比 ，采用下图测试系统。当
很小时，也可采用滑动负载法
三， 实验线路和仪器
四、实验步骤 本实验主要测定定向耦合器三个参数：分贝耦合度 C，实际器件定向性Dp和 输入驻波比。 1. 连接好微波系统，调谐探针，调配信号源 g ，测定电源工作频率f。 2．调配功率计，使等效 L 尽量小。 3，按图22一4系统测定分贝耦合度C。 C＝ A 1 A 2 4．按图22一5的系统测定实际器件的定向性Dp。根据|Dp|和| kL | 大小判别进 ' 行计算。在我们的情况下按
第三种，称为实际器件的定向性.D P 它定义为在定向耦合器端口4接有 L 4 情况下，器件对外显示为三端口网络。这 与 S32模之比，再取201og，即 个三端口网络的S31
s31 D log ( dB ) P 20 s32
需要特别注意的（22一4）式不计（22一3）式尽管形式相同，但含义却是根本 不同的。（22一4）式的参数是有耗三端口网络的散射参数，而（22一3）式则 是无耗四端口网络的散射参数。 导出了Dp的关系为：
1 D 20 log ' P D K L 4
' D M 20
式中
D 10
如果网络的端口1和端口2互相对称；端口3和端口4互相对称，则存在对称算子 F
0 1 F 0 0
可知
1 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
根据对称算子【F】的性质，有
C 10
'
c 20
2）实际器件定向性Dp的测量 图22-5表示实际器件定向性的测试系统。与分贝耦合度不同，这里主波导终端 所接的是滑动匹配负载。在正向运用时，滑动匹配负载对P0毫无影响；而在反向 运用时，滑运匹配负载的不同位置，对P0影响很大，为了保持P0不变，即衰减器 可能在某一范围内变化，从 A 变化到 A 。
请注意这里定义的分贝耦合度大于 odB,数字愈大则意味着耦合愈松，即进入 端口3的功率愈少。实用中，最紧的耦合为3dB，否则只需要将主波导输出臂作耦 合臂即可。 （2）定向性D 在一般文献中，对定向性的定义论述得不够严谨、深入。本讲义将提出三 种不同的定向往定义，供实用时参考。 第一种，称为理论定向性定义Dr 它定义为在各端口均接匹配负载时，端口1输入功率情况下，端口3的耦合功 率P3与端口4的耦合功率P4之比，再取101og。即
P b s 3 3 31 Dr 10 log 20 log 20 log ( dB ) P b s 4 4 41
在理想定向耦合器中，定向性应为无穷大。我们注意到对于实际的定向耦合器， 由于端日4接有负载，因此（22一2）式定义的定向性往往无法加以实测。为了解 决这一矛盾，我们引出另一种定向性定义。 第二种，称为测量定向性定义Dm 它定义为：在各端口匹配情况下，端口1输入时，端口3的耦合功率 P 31 和端口2 输入时端口3的耦合功率 P 32 之比，再取10log, 即
D p k L
5．按图22－8系统测定输入驻波比
。
ห้องสมุดไป่ตู้
P s 31 31 D 10 log 20 log dB M P s 32 32
具体参见图22-2。很显然，测量定向性Dm定义是在端口4所接负载 L 4 ＝0，即全 匹配情况下取得的.
大家知道，实际上任何定向耦合器不管其做得如何理想，其端口4的负载 L 4 不可 能为零。所以又引出另一种定向性定义。
S F F S
s s s 23 41 32
在这一条件下,（22一2）式和（22一0）式完全相等。也就是说：在对称定向耦合 器条件下，理论定向性Dr和测量定向性Dm相等。 至于Dm和Dp的关系则更为明显：在端口4所接负载 L 4＝0的条件下Dm和Dr相 同。很自然还能进一步推论：若对称定向耦合器在端口4所接负载 L 4 ＝0，则理 论定向性Dr和实际器件定向性相同。 实用上，由于端口3一般为弯口波导，且 L4 0，所以Dr、Dm、Dp，三者是 不同的。而要衡量定向耦合器性能的，恰好就是实际器件的定向性Dp，这正是我 们所要测量的
L 4 的有耗三端口
S 11 由于 是原四端口网络的 ，显见两者在 ' D0 离度较大，即上式中 ，因此
0L 情况下不相等，但实际上由于隔 4
S11
2，测量基本原理 （1）分贝耦合度C的测量 分贝耪合度C的测量系统见图22－4所示。采用衰减法可知 C＝A1－A2 (22-12) 我们注意到，在一般情况下，端接负载不完全匹配对分贝耦合度 C的测量影响很 小。有些文献喜欢用电压耦合系数 C ' ，它们之间关系是