射频工程师必知必会——波导定向耦合器.docx
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1、矩形波导定向耦合器微波技术与微波器件矩形波导定向耦合器同上面介绍的两款定向耦合器一样,由主波导和负波导组成。通过主波导和副波导公共壁上的耦合孔进行耦合。根据耦合孔的数目和形状,波导定向耦合器可分为单孔定向耦合器,多孔定向耦合器,十字孔定向耦合器匹配双T和波导裂缝电桥等多种结构形式。(1)No.1单孔定向耦合器(4)(2)单孔定向耦合器的结构如上图所示,其主副波导的公共壁是宽壁,圆孔开在公共宽壁的中心线上。假设输入信号的波形为TEIO模,其模式图如下图所示。当TEIo波从主波导端口1输入后,大部分的信号从端口2输出,一小部分的信号能量通过公共壁上的圆孔耦合到副波导中去,而且耦合到副波导中的能量大
2、部分从端口3输出,端口4有很少的信号能量输出。那么对于单孔耦合器,端口1为耦合器的输入口,端口2为直通口,端口3为耦合口,端口4为隔离口。为什么呢?先看下面的场图和电流分布图。把这个记在脑海我们从电磁场的分布中去寻找答案。根据TE1o波再矩形波导中的电磁场分布,在耦合圆孔附近的电场和磁场分布如下图所示。彳、一(1)(2)当主波导的TE1O波到达耦合圆孔时,电场能量E会通过耦合圆孔进入副波导的公共宽壁上,使圆孔周围得到大小相等方向相同的电场分布,如上图b所示。由于圆孔在波导宽面的中心线上,在圆孔处,除了电场耦合外,磁场同样会通过耦合圆孔进入到副波导中去。如图C所示。这样电磁场通过耦合孔进入到副波
3、导线中之后,会相互叠加。由上图可知,在端口3t电磁场耦合的信号相互叠加增强,端口4处的电磁场耦合的信号抵消减弱。对于单孔耦合器的计算可以通过小孔耦合理论进行定量分析计算,具体过程可参见今日推文2学习矩形波导与圆柱波导或圆柱谐振腔间的小孔耦合。这里仅给出利用小孔耦合理论推到出的单孔定向耦合器的耦合度C和隔离度D的计算公式。(划重点)式中a,b分别为波导的宽边和窄边尺寸,波导波长为:No.2多孔定向耦合器上面介绍完单孔耦合器,我们接着来学习多孔耦合器。下面介绍的矩形波导多孔耦合器的主波导线和副波导线相互平行,公共壁为波导窄壁,在公共窄壁上开有若干个相隔一定距离的小孔,最简单的多孔耦合器为双孔定向耦
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