Hybird散射特性

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1、180°混合网络（Hybird）散射特性分析041110211王之光摘要：随着微波技术的发展，对定向耦合器也越来越有高标准的要求。本文着重介绍了耦合器中的180°混合网络（Hybird），主要对环形混合网络和渐变耦合线混合网络进行了散射特性的分析。关键词：定向耦合器　180°混合网络　散射特性环形混合网络渐变耦合线混合网络一、前言定向耦合器是一种无源微波器件，用于功率分配或功率组合（如图1）。耦合器可以是有耗或无耗三端口器件或四端口器件。三端口网络采用T型结和其他功分器形式，四端口网络采用定向耦合器和混合网络形式。定向耦合器可以设计

2、为任意功率分配比，混合结一般是等功率分配，混合结在输出端口之间有90°（正交）或180°（魔T）相移。耦合器耦合器图1我们着重要讨论的是180°混合网络。180°混合结是一种在两个输出端口间有180°相移的四端口网络图2（b）。它也可以工作在同相输出。180°混合网络所用的符号如图2（ａ）所示。施加到端口1的信号将在端口2和端口3被均匀分成两个同相分量，而端口4将被隔离。若输入施加到端口4，则输入将在端口2和端口3等分成两个有180°相位差的分量，而端口1将被隔离。当作为合成器使用时，输入信号施加在端口2和端口3，在端口1将形成输入

3、信号的和，而在端口4将形成输入信号的差。因此端口1称为和端口，端口4称为差端口。图2（ａ）　11图２（b）定向耦合器的常用表示符号和常规功率流向理想的3dB的180°混合网络的散射矩阵有如下形式：180°混合网络有几种形式。图3和图4（a）所示的环形混合网络或称为环形波导可制成平面（微带线或带状线）形式，也可以制成波导形式。另一种平面型180°混合网络使用渐变匹配线和耦合线，如图4（b）。此外，还有一种类型的混合网络是混合波导结或魔T，如图4（c）。图3图4（c）图4（a）图4（b）二、散射特性分析1.散射矩阵S在与高频网络打交道时

4、，等效的电压和电流，以及相关的阻抗和导纳在概念上变得有些抽象。由散射矩阵给出的入射波、反射波和透射波的概念是与直接测量更为符合的表示方法。对于N端口网络，其中是入射到n端口的电压波振幅，是自n端口反射的电压波振幅。散射矩阵由这些入射和反射电压波之间的联系确定：矩阵元可确定为11对于互易网络有对于非零的无耗网络若所有端口是匹配的2.偶-奇模分析法因为激励的对称性和反对称性，四端口网络能分解为一组两个无耦合的二端网络。3.环形混合网络，对它进行偶-奇模分析（1）考虑一个单位振幅的波在图5（a）所示的环形混合网络的端口1输入。在环形结中波

5、将分成两个分量，同相到达端口2和端口3，而在端口4相位相差180°。用偶-奇模分析技术，可将这种情况分解为图5（b）、（c)两个较简单的电路和激励的叠加。图5（a）图5（b）　偶模图5（c）　奇模11来自环形混合网络的散射波振幅是用图5中的偶模和奇模二端口电路的ABCD矩阵计算图5定义的反射和传输系数，得到利用附录表1，有将这些结果代入到上式，得11这表明输入端（端口1）是匹配的，端口4是隔离的，输入功率是等分的，端口2和端口3之间是同相的。（2）考虑一个单位振幅的波在图5（a）所示的环形混合网络的端口4输入。在环上，这两个波分量同

6、相到达端口2和端口3，端口2和端口3之间有180°相位差，波分量在端口1的相位差为180°。这种情况可分解为图6两个较简单的电路和激励的叠加。图6当端口4用单位振幅输入波激励时，环形混合网络分解为偶模和奇模：（ａ）偶模；（ｂ）奇模当端口4用单位振幅输入波激励时，环形混合网络分解为偶模和奇模：（a）偶模；（b）奇模该散射波的振幅是图6中偶模和奇模电路的ABCD矩阵是11利用附录表1，有将这些结果代入到上式，得这表明输入端（端口4）是匹配的，端口1是隔离的，输入功率是等分的，端口2和端口3有180°相位差。环形混合网络的带宽受限于与环长

7、度有关的频率，但通常有20%-30%量级的带宽。4.渐变耦合线混合网络，对它进行偶-奇模分析图4（b）所示的渐变耦合线180°混合网络可提供任意功率分配比，并有十倍或更大的带宽。这种混合网络也称为非对称渐变耦合线耦合器。耦合器有两根长度在0

8、这些渐变匹配线。对于L