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  • 定向耦合器的主要性能指标 定向耦合器及其等效电路图如下: 如图(b)所示,在理想情况下,当信号功率从端口1输入时,输出功率只应出现在端口2和端口3,而端口4是完全隔离的,没有功率输出。但是在实际情况下,...
  • 定向耦合器

    2018-04-17 10:36:05
    详细讨论了双定向耦合器的方向性,通过方向性的详细介绍说明了方向性对于测量的误差的影响
  • 定向耦合器在射频电路中有着重要作用,既可作分支器件及功率检测部件,又可作为放大器的反馈元件。   本文在概述了课题背景之后介绍了定向耦合器两种耦合方式:串联耦合和并联耦合。这两种耦合方式是实现...
  • 定向耦合器是微波测量和其它微波系统中常见的微波/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。它是一种有方向性的微波功率分配器,更是近代...
  • 定向耦合器原理及应用
  • 汽车雷达、5G 蜂窝、物联网等射频 (RF) 应用中,电子系统对射频源的使用量与日俱增。所有这些射频源都需要设法监测和控制射频功率水平,同时又不能造成传输线和负载的损耗。...在采样过程中,定向耦合器
  • 给出了一种快速设计任意弱耦合非对称渐变线定向耦合器的方法,以线性渐变为基础,通过仿真优化获取最优渐变,摆脱了传统方法中的复杂运算。为改善定向耦合器在频率高端的定向性,在结构上引入了锯齿加载。设计了一个...
  • 提出了一种基于三芯光子晶体光纤的定向耦合器。通过增大纤芯两侧空气孔直径来引入非对称纤芯,该方法有效地实现了1×3分束的目的。数值分析表明,该三芯光子晶体光纤定向耦合器的工作带宽可达113.9 nm(具体为波长从...
  • 利用三维全矢量时域有限差分法(FDTD)数值模拟了一种波导间隔金属条高度小于金属层厚度的表面等离子体激元(SPP)定向耦合器,并分析了其在基模传输时的模式场分布和能流密度分布,讨论了耦合长度、最大转移功率与间隔...
  • 宽带带状线定向耦合器的设计
  • 多阶1/4波长滤波器理论为宽带定向耦合器的研究提供了依据,利用该方法设计了应用频段为2~6 GHz的多节3 dB的交错耦合带状线定向耦合器,并利用电磁仿真软件HFSS进行仿真。仿真结果表明,该带状线耦合器具有良好的...
  • 本文提出一种用以计算三沟道定向耦合器耦合长度的精确变分方法。同时讨论一下已有的几种主要近似方法的适用范围:(1)平板波导近似(Marcatili法);(2)有效折射率法(EDC);(3)微扰论方法。可以看出,Marcatili方法得出...
  • 提出了一种在X波段工作的高定向性的微带线定向耦合器结构,该结构在微带线两端和中间同时加人补偿电容以实现高定向性;随后我们分析了该种定向耦合器,推出了计算它的一系列表达式;最后通过ADS软件模拟得出了用该...
  • 第7章_功率分配器和定向耦合器(好)功率分配器和定向耦合器
  • 微带双分支定向耦合器的小型化设计与实现
  • 新型耦合器开发与设计,30MHz-512MHz宽带带状线定向耦合器的设计与实现,
  • 适用于UHF RFID阅读器的基于可调谐变压器的CMOS定向耦合器
  • 定向耦合器是一种极具使用价值的无源射频器件,其可从主传输路径中提取一小部分能量,并将其导向至一个或多个耦合端口。由于耦合端口与主传输路径之间具有高隔离度时较为有利,因此定向耦合器端口间的隔离度通常较高...
  • 定向耦合器测试

    2017-08-21 22:37:48
    定向耦合器测试
  • 射频器件——定向耦合器

    千次阅读 2021-04-26 21:06:54
    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...

    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。

    定向耦合器
    定向耦合器

    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。如果直通线中波的传播方向变为与原来的方向相反,则耦合线中功率的输出端口与无功率输出的端口也会随之改变,也就是说,功率的耦合(分配)是有方向的,因此称为定向耦合器(方向性耦合器)。

    定向耦合器作为许多微波电路的重要组成部分被广泛应用于现代电子系统之中。它可以被用来为温度补偿和幅度控制电路提供采样功率,可以在很宽的频率范围完成功率分配与合成;在平衡放大器中,它有助于获得良好的输入输出电压驻波比(VSWR);在平衡混合器和微波设备(例如,网络分析仪)中,它可以被用来采样入射和反射信号;在移动通信中,使用

    90°电桥耦合器可以确定 π /4移相键控(QPSK)发射机的相位误差。耦合器在所有四个端口均匹配于特性阻抗,这使得它可以方便地被嵌入到其它电路或子系统之中。通过采用不同的耦合结构、耦合介质和耦合机制,可以设计出适合各种微波系统不同要求的定向耦合器。

    工作原理

    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。

    图1为矩形波导定向耦合器的三种典型耦合结构。a是相距1/4导波长的双孔耦合;b是间距和长度都等于1/4导波长的双串联分支线耦合;c是在裂缝区域内TE和TE两种传播模式的连续耦合。以a和b两种结构为例,从端口①输入的信号分两路耦合到副线后,朝端口④方向因行程相等而同相叠加,有输出;朝③方向则行程相差1/2导波长而反相抵消,被隔离而无输出。

    图2为微带定向耦合器的两种典型的耦合结构。A是间距和长度都等于1/4导波长的双并联的分支线耦合,b是在平行区域内电场和磁场两种结构连续耦合。以b的结构为例,从端口①输入的信号由电场耦合在副线的两个端口上产生同相感应电压,磁场耦合则产生反相感应电压。结果在端口④处相加而有输出,③处则抵消而呈隔离无输出。

    图(1)图(1)

    图(2)图(2)

    图(3)图(3)

    此外,也可构成其他传输线的定向耦合器(图3)。

    网络特性

    定向耦合器
    定向耦合器

    定向耦合器可被看作为四端口网络,其特性可用散射矩阵【s】表示,即

    计算公式计算公式

    其中各端口的反射系数sii(i=1、2、3、4)的值很小(理想值为零),表示各端口的匹配情况;耦合系数s13=s31=s24=s42的值由设计时候的耦合度决定,比如10db耦合器,s13=s31=s24=s42=10db,s14=s41=s23=s32是隔离系数,理想值为零。

    定向耦合的主要技术指标是耦合度C(分贝)、定向性D(分贝)和工作频带,其中

    C=-20lg|s14|  (dB)

    D=20lg|s14/s13|  (dB)

    理想定向耦合器的散射矩阵为

    计算公式计算公式

    两个输出信号有90°的相位差。

    上述双孔或双分支线耦合的单节定向耦合器工作频带较窄。若采用多孔或多分支线耦合结构的多节定向耦合器(几个单节的级联),可借助综合设计方法展宽工作频带。

    主要参数

    定向耦合器主要参数有以下几个:

    1、直通参数:根据散射矩阵可知由S21表征。

    2、耦合参数:根据散射矩阵可知由S31表征。

    3、隔离参数:根据散射矩阵可知由S41表征。

    4、反射参数:根据散射矩阵可知由S11表征。

    展开全文
  • 在本文中所讨论的带状线定向耦合器具有平行板间耦合矩形棒结构――在相距为b的两平行地平板之间有厚度为t,边距为s的两平行中心导体的结构,其横截面如图1所示。
  • 定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件,它的主要功能是将微波信号按一定的比例进行功率分配。定向耦合器的方向性是耦合器分离前向和反向波分量能力的量度,是衡量一个定向耦合器的重要指标,在应用中通常...
  • 理论设计了带有扇环共振微腔的弯曲金属-介质-金属(MIM)波导结构,利用共振微腔结构控制表面等离子体波在扇环直角顶点处的定向传播。通过有限时域差分(FDTD)法计算带有扇环微腔结构的直波导透射率与波长关系,并计算...
  • 为解决传统分支线定向耦合器带宽较窄,且应用到线性化器等微波元件中时受谐波信号影响较大的问题,提出了一个宽带且带有谐波抑制功能的定向耦合器。该定向耦合器在双支节定向耦合器的基础上增加一个支节,可有效地提高...
  • 定向耦合器是一种无源器件,用于传输线上功率...本文主要根据定向耦合器的工作原理,讨论定向耦合器不同方向性不同负载对正向功率测量误差的影响,从而确定无负载定向耦合器用于C带微波功率测量的工作参数和标定方法。
  • 一种新型的毫米波微带定向耦合器,刘文豹,杨涛,介绍应用于微波技术的微带线定向耦合器的基本结构与定向耦合原理,简单说明了其主要的性能指标。提出了一种在毫米波段工作的微带
  • 文章目录一、定向耦合器作反射计(矢网的测试原理)二、定向耦合器方向性系数的测量三、作者有话说欢迎转载,转载注明出处! 一、定向耦合器作反射计(矢网的测试原理) (同样还是懒,不愿意画图1) 定义: 注:...

    一、定向耦合器作反射计(矢网的测试原理)

    在这里插入图片描述

    (同样还是懒,不愿意画图1)

    定义:

    在这里插入图片描述

    注:c是小于1的数,d是大于1的数。

    先直接给出Vi和Vr的表达式:

    在这里插入图片描述
    观察表达式,Vi其实由两部分组成:

    1、从port1耦合过去;

    2、因隔离度不够,从port2泄露过去

    问题:两者为何 可以线性叠加?

    因为网络是线性的。所以通过解线性方程将4端口变为3端口,求解3端口的S参数矩阵得到的结果,和对两端口分别激励,并将激励线性叠加得到的结果是一样的。本质上还是因为网络是线性的。这点要特别仔细的体会。

    用①/②,得到:
    在这里插入图片描述
    当定向性d→∞,有:
    在这里插入图片描述
    一般采用此法测试反射系数,要求定向性D>40dB

    二、定向耦合器方向性系数的测量

    先给结论:定向耦合器的方向性系数一般不能直接测量

    例子耦合系数:C=20dB; 方向系数;D=35dB; 假设负载的回波损耗RL=30dB
    在这里插入图片描述

    (同样还是懒,不愿意画图2)

    路径①:从port1 → port2 →port3 衰减量:20+30=50dB

    路径②:从port1 → port4 →port3 衰减量:20+30=50dB

    路径③:从port1 →port3 衰减量20+35=55 dB

    无论是①还是②,其路径衰减都比③要小。即:直接测量的话,该微弱信号会被直通臂/耦合臂的反射信号所掩盖。

    在实际中,使用的方法是:滑动匹配负载

    在这里插入图片描述

    (同样还是懒,不愿意画图3)

    耦合臂信号:
    在这里插入图片描述
    改变滑动负载的位置,使|Γ|不变,只改变相位θ的值。

    测量隔离端口的信号P0=V02/R,P0会随着θ的值变化,变化关系如下:

    在这里插入图片描述
    得到最大功率Pmax 和最小功率Pmin

    在这里插入图片描述
    令:
    在这里插入图片描述
    解得:
    在这里插入图片描述

    (该公式从右往左看,一般来说d>>1)

    一般来说,采用此法测量隔离度,对负载的回波损耗要求为:|Γ|<<1/d

    用dB表示为:RL>>D

    三、作者有话说

    关于定向耦合器的分享到这里结束了,希望对大家有帮助。如果有疑问、想法、建议、意见,欢迎私信或者评论区留言哦。

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  • 为了减少对调试员工的依赖性,提高产品调试速度和检测精度,设计出一种可以实现自动方向性调节的定向耦合器。与传统方法相比,该方法采用PIN型二极管代替调节电容,利用其阻抗可变特性,通过偏置电压来调节匹配阻抗...
  • 假设定向耦合器是理想的,且[S]矩阵如下: 由[b]=[S][a],写成方程形式,则有: 1° 直通端port2失配 带入方程②,并消掉① ③ ④中的a2,有: 得到新的S参数矩阵[S’] 此时有:S13’=S14= jαβΓ1 此时,port...

    端口定义如下:port1 :输入端 port2 :直通端 port3:耦合端 port4:隔离端。(太懒了,直接拍照上图
    在这里插入图片描述
    假设定向耦合器是理想的,且[S]矩阵如下:

    在这里插入图片描述
    由[b]=[S][a],写成方程形式,则有:

    在这里插入图片描述

    1° 直通端port2失配

    在这里插入图片描述
    带入方程②,并消掉① ③ ④中的a2,有:

    在这里插入图片描述
    得到新的S参数矩阵[S’]
    在这里插入图片描述
    此时有:S13’=S14= jαβΓ1

    此时,port1和port4之间的隔离度(ISO)不在是∞,而是:
    在这里插入图片描述
    ZL‘是归一化的负载阻抗
    在这里插入图片描述

    注:

    1、当ZL’'稍微偏离50欧姆,隔离度会迅速变差

    2、当port2开路或者短路时,ISO≈20log|β|,即为定向耦合器的耦合系数

    3、S12’=S13=jβ,即port2失配,并不会影响耦合到port3的功率及相位。

    2° 直通端port2&& port3失配

    在port2失配的同时,在port3也引入失配,来看看使S14=0需要什么条件?


    在这里插入图片描述
    带入⑥式,则有:
    在这里插入图片描述
    带入⑤ ⑦式,有:
    在这里插入图片描述
    [S’’]矩阵为:

    在这里插入图片描述
    S12’’=S14= jαβ(Γ1+Γ2 )=0,则有Γ1=-Γ2,此时port1与port4隔离度可上升至 ∞

    3°实际意义

    以上两种情况对应了SJC(自干扰对消)的两种不同的处理方式。O(∩_∩)O

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空空如也

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