四功分器定向耦合器和ppt课件.ppt

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时间:2020-09-14

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1、三端口网络三端口网络不可能同时满足无耗、互易、所有端口匹配的条件。证明:采用反证法,假设三端口网络的所有端口匹配、互易,网络无耗。互易:无耗:结果矛盾,命题不成立。匹配:三端口网络——网络是非互易的,匹配,无耗(2)(1)匹配、非互易无耗环形器三端口网络——两个端口匹配,无耗,互易三端口网络——网络有耗,则互易、所有端口匹配分路器:电阻分路器,功分器T型接头功分器——无耗功分器网络是互易、无耗,但满足输入端口3匹配时,输出端口不匹配,并且两输出端口之间没有隔离。在分路处加某种类型的电抗调谐元件,可在一个窄带内抵消电抗B(

2、一般可用调谐杆、调谐螺钉等),则等效B=0,,相当于阻抗并联形式。Z1、Z2的选值用于分功率比。例:Z0=50Ω,功分比为2:1,求Z1、Z2,Γout解:输入功率根据输出功率功分比2:1,同时:则:Z1=3Z0=150Ω,Z2=3Z0/2=75Ω接头处阻抗:Zin=75//150=50Ω=Z0,输入端对输出端匹配从150Ω线看入:Zout1=50//75=30Ω从75Ω看入:Zout2=50//150=375Ω求得:显然,输出端口1、2均不匹配。T型接头功分器——电阻功分器从分支点向有Z0/3电阻看入的阻抗在接头处看向

3、另两个支路的阻抗端口匹配:由对称性,3个端口都匹配奇偶模分析法基于线性网络叠加原理,将线性网络的散射参数用偶模和奇模情况下的反射系数(和透射系数)来表示。如果在网络的两个端口上,同时分别以入射波a1和a2激励,则响应b1、b2是两种情况下分别响应的叠加。偶模:两个端口以幅度、相位都相同的电压波激励(ae,ae);奇模:两个端口以幅度相同、相位相反的电压波激励(ao,-ao)。奇偶模分析法(续1)奇偶模分析法(续2)令奇偶模分析法(续3)微带功分器(Wilkison功分器)理想的功分器,要求端口1、2都匹配并彼此隔离微带功

4、分器(Wilkison功分器)(续1)(1)由奇模本征反射系数(2)由偶模,如果Γe=0,这是λg/4波长阻抗变换器微带功分器(Wilkison功分器)(续2)(3)输入端口3:奇模时,端口3短路,得不到信号,只需分析偶模激励电路微带功分器(Wilkison功分器)(续3)微带功分器(Wilkison功分器)(续3)功率不等分:K2=P2/P1输出线被匹配到阻抗R1=ZcK和R2=Zc/K四端口网络的基本特性四端口网络可以是互易、无耗、各端口同时匹配的。首先假设四端口网络是互易、各端口同时匹配,证明如果是无耗的网络,会得

5、到什么样的电路。条件:对于无耗网络,[S]应满足么正性,即[S]T*[S]=[1]。四端口网络的基本特性(续1)证明:互易,有[S]T=[S]无耗网络的散射矩阵满足么正性四端口网络的基本特性(续2)四端口网络的基本特性(续3)根据式(1),S12、S13、S14不能同时为0。四端口网络的基本特性(续4)第一种情况:在S12、S13、S14这3个参量中,考虑任两个为0。如S12=S13=0,则代入(16)式,得到:代入(3)式:代入(2)式:即S12=S13=S34=S24=0,有2个的模值为1,即令四端口网络的基本特性(

6、续4)第二种情况:在S12、S13、S14这3个参量中,考虑只有一个参量为0的情况:如:令S14=0由(14)、(15)式,有,则代入(1)~(4):四端口网络的基本特性(续5)整理以上结果:选择适当参考面,令S12=S34=α,S13=βejθ,S24=βejφ代入(1)式:α2+β2=1代入(5)式:αβejθ+αβejφ=0,即ejθ+ejφ=0应有:取n=0:θ+φ=π四端口网络的基本特性(续6)对于对称耦合器:取θ=φ=π/2则:S13=S24=jβ如果四端口网络的基本特性(续7)不对称耦合器:取θ=0,φ=π

7、则S13=β,S24=-β四端口网络的基本特性(续8)当(3dB)时,则当功率由端口1输入,端口4隔离,功率由2、3端等幅(等分)同相输出;当功率由端口4输入,端口1隔离,功率由2、3端等幅(等分)反相输出。这是魔T、微带混合环的工作原理。隔离端通常接吸收负载,以防止泄漏到端口4的功率反射回网络通用的定向耦合器符号和端口定义耦合度:方向性:隔离度:I=D+C对称四端口网络奇偶模分析对称四端口网络奇偶模分析(续1)对称四端口网络奇偶模分析(续2)作业题: 2.28、4.13、4.15

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