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  • 交叉耦合系数
    2020-12-24 11:43:40

    耦合器设计 微带耦合器 微带耦合器 耦合器couplers(有时又叫混合环Hybrids)是微波电路中常用的无源器件,它们一般有四个端口,且每一端口为匹配负载端接条件,也就是说在给定频率范围内,端口的反射系数是很小的。 耦合器参数定义 耦合器是四端口网络,四个端口是输入端口、直通端口、耦合端口与隔离端口。设P1是馈入端口1的功率,P2、P3、P4分别在端口2、3、4可得到的功率,描述该端口的网络参数主要有: 耦合系数(dB) 方向性(dB) 隔离度(dB) 通过率(dB) 各个端口的反射系数s11、s22、s33、s44 (dB) 微带分支电桥的工作原理 环形分支电桥原理 对于3dB耦合器,并联臂和串联臂的阻抗分别为Zp=Z0、 Zr=Z0/ ,Z0是输入端和输出端特征阻抗。所以串联臂微带线导带宽度更宽,如图5-47a。微带双分支定向耦合器也可做成圆形结构,叫做环形分支电桥,如图5-47b。从1臂的输入功率平分到2、3臂,它们到4臂路径相差半个波长即?/2,相位相反,故4臂没有输出,为隔离臂。从1臂到2臂、3臂的功率相等,但路径相差?/4,因而有90?相位差。方形分支电桥、环形分支电桥,在混频器电路中应用甚广。 图5-47 (a)方形分支电桥; (b)圆形分支电桥 平行耦合线耦合器 平行耦合线耦合器(见图5-48)具有两种对称性:1、对称面上电流=0,电压最大,相当于开路,称为偶对称;2、另一种分布,对称面上电压=0,电流最大,相当于短路,称为奇对称。耦合线上任何场分布都可看成奇模与偶模场分布的组合。基于奇、偶模分析可得到耦合线结构3dB定向耦合器的设计方程,如下。 平行耦合线耦合器 对于准TEM模,输入匹配条件为 以及 耦合器的耦合系数及方向性都是频率的函数 式中 下标e、o表示属于偶模even和奇模odd的量。 ?e、?o是偶模和奇模的传播常数。 当方向性达到最佳。因此从方向性考虑,希望奇模与偶模具有相同的相速。为此在耦合两端并联电容C1、C2,并联电容对偶模不起作用,对奇模相移有影响,其增加的相移??o为 式中f0是耦合器中心频率。 平面结构的螺旋耦合器、折叠线型耦合器 耦合器结构型式众多,如平面结构的螺旋耦合器和折叠线型耦合器。 (a)(b) 图5-50 (a)螺旋耦合器;(b)折叠线型耦合器 3dB交叉指lange耦合器 图5-44(d)所示3dB交叉指lange耦合器。端口1输入,端口2和3输出功率相等,但有90?相移,其特点是频带宽,设计公式为 C是电压耦合系数,R为阻抗比,Z为归一化奇模阻抗,R、Z与耦合系数C关系见图5-49,N为导体数,一般为4,Z0e、Z0o表示偶模、奇模阻抗,Z0为端口阻抗,当N=2, ,当N?2时,这个关系不成立。 交叉指耦合器的耦合段有两个短指和长指,短指长度取工作频段内最高频率的?gh/4,而长指应为最低工作频率的?gL/4。连接相应耦合指的跳线为几十?m直径的金丝或铝丝,叉指尺寸W、S由要求奇、偶模阻抗决定。 波导结构耦合器---魔T * 图5-44 微波混合环与耦合器 (a)分支线混合环; (b)集总参数分支混合环; (c)平行耦合定向耦合器; (d)3dB lange耦合器 图5-45 A B D C ?/4 y01=1 y02=1/R ?/4 y0 = b y0 = b y0 = a1 y0 = a2 y04=1 y03=1/R 对称 平面 (1) (2) (4) (3) (a) ?/4 ?/8 ?/8 1 b 1/R a1 a2 A B (d) ?/4 ?/8 ?/8 1 b 1/R a1 a2 A B (e) (b) 开路 (c) 短路 图2-46 微带双分支定向耦合器 图5-48 集中电容补偿微带耦合器 图5-48 集中电容补偿微带耦合器 *

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    写关于滤波器的耦合矩阵的论文中发现的

    不少国外的文章都是给出了耦合矩阵就能直接画出S11 S21的频率响应曲线

    请问哪位大侠知道这是怎么得出的,滤波器的回损和插损和耦合系数之间有什么关系么

    如果有相关的论文,也请各位推荐

    可以看cammer的文章

    “Genera coupling matrix synthexis methods for chebyshev filtering functions”

    Genera coupling matrix synthexis methods for chebyshev filtering functions

    camera的这篇文章只是介绍了怎么通过综合法综合出耦合矩阵,并且是基于传输零点位置的

    并没有介绍耦合矩阵到频率响应的方法啊

    照理说应该是一个耦合矩阵对应一个频率响应才对,谁有这方面的材料

    这么简单的问题,难道我还要向国外的教授发邮件询问么

    滤波器综合是知道了S11,S21频率响应,再去得到耦合系数的

    为什么要从耦合系数去得到频率响应呢?

    有公式算的。s21=2/(q1*qn)^(0.5)[An1]^(-1);s11=1-1/(q1*[A11]^(-1);这两个公式是通过等效电路算出来的。先计算z矩阵,然后通过归一话电压电流和S参数的关系就可以的到。

    楼上的公式是从HONG的那本书里得出的吧,我用MATLAB仿真,可是得出的频率响应似乎不是那么回事,我贴个图,大家看看问题有可能出在哪里?003d8e63e1136cba558c8ae33c3748c7.png

    另外我用1999年camera的文章的方法,对耦合矩阵M0,进行了一次旋转变换,得到M1,对应的频率响应照理应该一样,可是变成上边带和下边带各只有一个notch

    也把图发出来,可能是什么原因呢?7f26e690c8a2524b96b9c9168603f9d8.png

    把你的耦合矩阵贴出来,否则别人也不知道是什么原因啊

    展开全文
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    找到阈值增益差最大的那个点,就是我们设计半波耦合器的目标。

    首先设计半波耦合器的目标是使耦合相位为180度,以及归一化交叉耦合系数能够使阈值增益差达到最大;这个什么什么时候归一化交叉耦合系数能使阈值增益差达到最大,有计算公式,这里先不作说明;先讨论半波耦合器的长度和宽度对归一化交叉耦合系数Y(下面都用Y代替)和耦合相位的影响;

                                             

    设置成这样的结构,然后在两边的波导处都添加路径和监视器,分别监视相位以及能量的变化;然后launch field在一边添加就行了,然后这个你要的波长以及背景折射率,以及材料的折射率根据实际情况而定

                                           

    我是在网上找的文献,一般的半波耦合器的长宽都是多少,然后再通过设置长度和宽度的范围扫描,得到不同的长度和宽度下的耦合相位和光场能量大小,这里是扫描后输出很多文件,在raw里面有很多mon文件代表不同长度和宽度搭配形成的mon文件,mon文件里有你监视器的输出结果,你可以计算出每个mon文件里耦合相位差,我是一个一个的计算的,很费时间,不知道有没有更好的方法;然后用origin输出结果图:

                                           

    我得出来是这样的,那归一化耦合系数的话我准备还是一个一个算,根据归一化耦合系数的公式,有点麻烦,不知哪位大神可以指导指导我

    展开全文
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  • 关于定向耦合器(三)

    千次阅读 2021-06-02 10:15:59
    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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