第六章+定向耦合器ppt课件.ppt

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1、RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第6 6章章 混合接头与耦合器混合接头与耦合器 6.1 6.1 引言引言6.2 6.2 集总参数定向耦合器集总参数定向耦合器6.3 6.3 分支线定向耦合器分支线定向耦合器 6.4 6.4 耦合线定向耦合器耦合线定向耦合器6.5 6.5 环形桥定向耦合器环形桥定向耦合器6.6 6.6 孔定向耦合器孔定向耦合器RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中

2、毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多6.1 6.1 引言引言6.1.1 6.1.1 混合接头与耦合器的技术指标混合接头与耦合器的技术指标 包括频率范围、包括频率范围、包括频率范围、包括频率范围、插入损耗、插入损耗、插入损耗、插入损耗、耦合度、耦合度、耦合度、耦合度、方向性、方向性、方向性、方向性、隔离度、幅度平衡度、相位一致性等。隔离度、幅度平衡度、相位一致性等。隔离度、幅度平衡度、相位一致性等。隔离度、幅度平衡度、相位一致性等。(1)(1)(1)(1)工作频带工作频带工作频带工作频带:定向耦合器的功能实现主要依靠波程相位的关定向耦合

3、器的功能实现主要依靠波程相位的关定向耦合器的功能实现主要依靠波程相位的关定向耦合器的功能实现主要依靠波程相位的关系系系系,也就是说与频率有关。也就是说与频率有关。也就是说与频率有关。也就是说与频率有关。(2)(2)(2)(2)插入损耗：插入损耗：插入损耗：插入损耗：主路输出端和主路输入端的功率比值主路输出端和主路输入端的功率比值主路输出端和主路输入端的功率比值主路输出端和主路输入端的功率比值,包括耦包括耦包括耦包括耦合损耗和导体介质的热损耗。合损耗和导体介质的热损耗。合损耗和导体介质的热损耗。合损耗和导体介质的热损耗。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw

4、寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多(3)(3)(3)(3)耦合度耦合度耦合度耦合度:描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系,通常用分贝表示通常用分贝表示通常用分贝表示通常用分贝表示,dB,dB,dB,dB值越大值越大值越大值越大,耦合端口输出功率越小。耦合端口输出功率越小。耦合端口输出功率越小。耦合端口输出功率越小。耦合度的大小由定向耦合器的用途决定。耦合度的大小由定向耦合器的用途决定。耦合度

5、的大小由定向耦合器的用途决定。耦合度的大小由定向耦合器的用途决定。(4)(4)(4)(4)方向性方向性方向性方向性:描述耦合输出端口与耦合支路隔离端口的比例关描述耦合输出端口与耦合支路隔离端口的比例关描述耦合输出端口与耦合支路隔离端口的比例关描述耦合输出端口与耦合支路隔离端口的比例关系。理想情况下系。理想情况下系。理想情况下系。理想情况下,方向性为无限大。方向性为无限大。方向性为无限大。方向性为无限大。(5)(5)(5)(5)隔离度隔离度隔离度隔离度:描述主路输入端口与耦合支路隔离端口的比例关描述主路输入端口与耦合支路隔离端口的比例关描述主路输入端口与耦合支路隔离端口的比例关描述主路输入端口与

6、耦合支路隔离端口的比例关系。理想情况下系。理想情况下系。理想情况下系。理想情况下,隔离度为无限大。隔离度为无限大。隔离度为无限大。隔离度为无限大。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多6.1.2 6.1.2 混合接头与耦合器的原理混合接头与耦合器的原理 以四端口网络结构为例以四端口网络结构为例以四端口网络结构为例以四端口网络结构为例 描述定向耦合器特性的三个指标间有严格的关描述定向耦合器特性的三个指标间有严格的关系系,即方向性隔离度即方向性隔

7、离度-耦合度。耦合度。图图 6-1 6-1 耦合器方框图耦合器方框图RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多定向耦合器的参数则可定义为：定向耦合器的参数则可定义为：定向耦合器的参数则可定义为：定向耦合器的参数则可定义为：插入损耗插入损耗方向性方向性耦合度耦合度隔离度隔离度RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒

8、假招工的陷阱很多6.2 6.2 集总参数定向耦合器集总参数定向耦合器6.2.1 6.2.1 集总参数定向耦合器设计方法集总参数定向耦合器设计方法 常用的集总参数定向耦合器是电感和电容组成常用的集总参数定向耦合器是电感和电容组成常用的集总参数定向耦合器是电感和电容组成常用的集总参数定向耦合器是电感和电容组成的分支线耦合器。其基本结构有两种：的分支线耦合器。其基本结构有两种：的分支线耦合器。其基本结构有两种：的分支线耦合器。其基本结构有两种：低通低通低通低通L-CL-CL-CL-C式式式式和高通和高通和高通和高通L-CL-CL-CL-C式。式。式。式。图图 6-2 L-C 6-2 L-C分支线型耦

9、合器分支线型耦合器(a)(a)低通式；低通式；(b)(b)高通式高通式 RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多集总参数定向耦合器的设计步骤：集总参数定向耦合器的设计步骤：集总参数定向耦合器的设计步骤：集总参数定向耦合器的设计步骤：步骤一步骤一步骤一步骤一:确定耦合器的指标确定耦合器的指标确定耦合器的指标确定耦合器的指标,包括耦合系数包括耦合系数包括耦合系数包括耦合系数C(dB)C(dB)C(dB)C(dB)、端口的等效阻抗端口的等效阻抗端口的

10、等效阻抗端口的等效阻抗Z Z Z Z0 0 0 0（）、电路的工作频率）、电路的工作频率）、电路的工作频率）、电路的工作频率f f f fc c c c。步骤二：利用公式计算出步骤二：利用公式计算出步骤二：利用公式计算出步骤二：利用公式计算出k k k k、Z Z Z Z0s0s0s0s及及及及Z Z Z Z0p0p0p0p:RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 步骤三步骤三步骤三步骤三:利用下列公式计算出元件值利用下列公式计算出元件值利用

11、下列公式计算出元件值利用下列公式计算出元件值:（1 1 1 1）低通低通低通低通L-CL-CL-CL-C式式式式:（2 2 2 2）高通高通高通高通L-CL-CL-CL-C式式式式:步骤四步骤四步骤四步骤四:利用模拟软件检验利用模拟软件检验利用模拟软件检验利用模拟软件检验,再微调。再微调。再微调。再微调。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 6.2.2 6.2.2 集总参数定向耦合器设计实例集总参数定向耦合器设计实例 设计一个工作频率为设计

12、一个工作频率为设计一个工作频率为设计一个工作频率为400 MHz400 MHz400 MHz400 MHz的的的的10 dB10 dB10 dB10 dB低通低通低通低通L-CL-CL-CL-C支支支支路型耦合器。路型耦合器。路型耦合器。路型耦合器。Z Z Z Z0 0 0 0=50,=50,=50,=50,要求要求要求要求S S S S11111111-13dB,S-13dB,S-13dB,S-13dB,S21212121-2 dB,-2 dB,-2 dB,-2 dB,S S S S31313131-13 dB,S-13 dB,S-13 dB,S-13 dB,S41414141-10 dB-

13、10 dB-10 dB-10 dB。步骤一步骤一步骤一步骤一:确定耦合器的指标确定耦合器的指标确定耦合器的指标确定耦合器的指标,C=-10dB,f,C=-10dB,f,C=-10dB,f,C=-10dB,fc c c c=400MHz,=400MHz,=400MHz,=400MHz,Z Z Z Z0 0 0 0=50=50=50=50。步骤二步骤二步骤二步骤二:计算计算计算计算K K K K、Z Z Z Z0s0s0s0s、Z Z Z Z0p0p0p0p：RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充

14、实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 步骤三步骤三步骤三步骤三:利用下列公式计算元件值：利用下列公式计算元件值：利用下列公式计算元件值：利用下列公式计算元件值：RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多图图 6-3 6-3低通低通L-CL-C支路型耦合器等效电路支路型耦合器等效电路步骤四步骤四:仿真计算。仿真计算。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选

15、择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多图图 6-4 6-4 低通低通L-CL-C支路型耦合器仿真结果支路型耦合器仿真结果RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多6.3 6.3 分支线型定向耦合器分支线型定向耦合器6.3.1 6.3.1 分支线型定向耦合器原理分支线型定向耦合器原理如图示如图示如图示如图示,各条支线在中心频率上是四分之一波各条支线在中心频率上是四分之一波各条支线在中心频率上是四分之一波各条支线在

16、中心频率上是四分之一波导波长导波长导波长导波长,由于微带的波导波长还与阻抗有关由于微带的波导波长还与阻抗有关由于微带的波导波长还与阻抗有关由于微带的波导波长还与阻抗有关,故图中故图中故图中故图中支线与主线的长度不等支线与主线的长度不等支线与主线的长度不等支线与主线的长度不等,阻抗越大阻抗越大阻抗越大阻抗越大,尺寸越长。尺寸越长。尺寸越长。尺寸越长。图图 6-5 6-5分支线耦合器分支线耦合器RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多如果分支线耦合

17、器的各个端口接匹配负载如果分支线耦合器的各个端口接匹配负载如果分支线耦合器的各个端口接匹配负载如果分支线耦合器的各个端口接匹配负载,信号信号信号信号从从从从1 1 1 1口输入口输入口输入口输入,4,4,4,4口没有输出口没有输出口没有输出口没有输出,为隔离端为隔离端为隔离端为隔离端,2,2,2,2口和口和口和口和3 3 3 3口的相位差口的相位差口的相位差口的相位差为为为为90,90,90,90,功率大小由主线和支线的阻抗决定。功率大小由主线和支线的阻抗决定。功率大小由主线和支线的阻抗决定。功率大小由主线和支线的阻抗决定。6.3.2 6.3.2 分支线型定向耦合器设计分支线型定向耦合器设计设

18、计步骤设计步骤设计步骤设计步骤:步骤一步骤一步骤一步骤一:确定耦合系数确定耦合系数确定耦合系数确定耦合系数C(dB)C(dB)C(dB)C(dB)、各端口的特性阻各端口的特性阻各端口的特性阻各端口的特性阻抗抗抗抗Z Z Z Z0 0 0 0（）、中心频率）、中心频率）、中心频率）、中心频率f f f fc c c c、基板参数（、基板参数（、基板参数（、基板参数（r r r r,h,h,h,h）。）。）。）。步骤二步骤二步骤二步骤二:计算支线和主线的归一化导纳计算支线和主线的归一化导纳计算支线和主线的归一化导纳计算支线和主线的归一化导纳a a a a和和和和b:b:b:b:RF&MW成都信息工

19、程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 步骤三步骤三步骤三步骤三:计算特性阻抗计算特性阻抗计算特性阻抗计算特性阻抗Z Z Z Za a a a和和和和Z Z Z Zb b b b和相应的波导波长。和相应的波导波长。和相应的波导波长。和相应的波导波长。步骤四步骤四步骤四步骤四:用软件计算微带实际尺寸。用软件计算微带实际尺寸。用软件计算微带实际尺寸。用软件计算微带实际尺寸。6.3.3 6.3.3 分支线型定向耦合器设计实例分支线型定向耦合器设计实例 设计设计设计设计

20、3dB3dB3dB3dB分支线耦合器分支线耦合器分支线耦合器分支线耦合器,负载为负载为负载为负载为50,50,50,50,中心频率为中心频率为中心频率为中心频率为 5GHz,5GHz,5GHz,5GHz,基板参数为基板参数为基板参数为基板参数为r r r r9.6,h=0.8mm9.6,h=0.8mm9.6,h=0.8mm9.6,h=0.8mm。步骤一步骤一步骤一步骤一:确定耦合器指标。确定耦合器指标。确定耦合器指标。确定耦合器指标。步骤二步骤二步骤二步骤二:计算归一化导纳计算归一化导纳计算归一化导纳计算归一化导纳:b=,a=1b=,a=1b=,a=1b=,a=1 RF&MW成都信息工程学院电

21、子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多步骤三步骤三步骤三步骤三:计算特性阻抗：计算特性阻抗：计算特性阻抗：计算特性阻抗：步骤四步骤四步骤四步骤四:计算微带实际尺寸计算微带实际尺寸计算微带实际尺寸计算微带实际尺寸:支线支线支线支线 50 W=0.83 mm,L=6.02mm 50 W=0.83 mm,L=6.02mm 50 W=0.83 mm,L=6.02mm 50 W=0.83 mm,L=6.02mm 主线主线主线主线 35.3 W=1.36 mm,L=5.84 mm

22、35.3 W=1.36 mm,L=5.84 mm 35.3 W=1.36 mm,L=5.84 mm 35.3 W=1.36 mm,L=5.84 mm RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多6.3.4 6.3.4 如何直接写出其如何直接写出其S S矩阵（矩阵（3dB3dB）？）？6.3.5 6.3.5 如何由奇偶模分析法验证其如何由奇偶模分析法验证其S S矩阵？矩阵？RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒

23、假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多对于偶模，对于偶模，RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多对于奇模，对于奇模，奇偶模叠加，得奇偶模叠加，得RF&MW成都信息工程学院电子工程

24、学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 当频率在中心频率附近变化当频率在中心频率附近变化当频率在中心频率附近变化当频率在中心频率附近变化10%10%10%10%时，相差也改变时，相差也改变时，相差也改变时，相差也改变550 0，由于超出带宽，由于超出带宽，由于超出带宽，由于超出带宽10%10%10%10%外的隔离度不能接受，其有用带宽外的隔离度不能接受，其有用带宽外的隔离度不能接受，其有用带宽外的隔离度不能接受，其有用带宽限制在限制在限制在限制在10%10%10%10%，理论

25、上能设计成，理论上能设计成，理论上能设计成，理论上能设计成3 3 3 39dB9dB的耦合度。的耦合度。的耦合度。的耦合度。a a a a2 2 2 2a a a a1 1 1 1b b b bRF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多接上页接上页接上页接上页R R1 10.750.750.50.51/31/3k k0.7070.7070.6140.6140.50.5b b1.4141.4141.611.612 2a a1 11 11 11 11

26、 1a a2 21 11.341.342 23 3分支线定向耦合器分支线定向耦合器分支线定向耦合器分支线定向耦合器RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多分支线耦合器可增加节数以拓展带宽分支线耦合器可增加节数以拓展带宽分支线耦合器可增加节数以拓展带宽分支线耦合器可增加节数以拓展带宽RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目

27、前社会上寒假招工的陷阱很多尺寸压缩的准集中式分支线耦合器尺寸压缩的准集中式分支线耦合器RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多取取 的结果的结果可提供更宽的带宽，但需接地点可提供更宽的带宽，但需接地点RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多分支线耦合分支线耦合器的另一类器的另一类型：圆形分型：圆

28、形分支线耦合器支线耦合器RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多6.4 6.4 耦合线定向耦合器耦合线定向耦合器6.4.1 6.4.1 平行耦合线耦合器基本原理平行耦合线耦合器基本原理 通常通常通常通常,它由主线和辅线构成它由主线和辅线构成它由主线和辅线构成它由主线和辅线构成,两条平行微带的长度为两条平行微带的长度为两条平行微带的长度为两条平行微带的长度为四分之一波长。信号由四分之一波长。信号由四分之一波长。信号由四分之一波长。信号由1 1 1

29、 1口输入口输入口输入口输入,2,2,2,2口输出口输出口输出口输出,4,4,4,4口是耦合口口是耦合口口是耦合口口是耦合口,3,3,3,3口是隔离端口。口是隔离端口。口是隔离端口。口是隔离端口。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 因在辅线上耦合输出的方向与主线上波传播的方向因在辅线上耦合输出的方向与主线上波传播的方向因在辅线上耦合输出的方向与主线上波传播的方向因在辅线上耦合输出的方向与主线上波传播的方向相反相反相反相反,它也被称为它也被

30、称为它也被称为它也被称为“反向定向耦合器反向定向耦合器反向定向耦合器反向定向耦合器”。当导线。当导线。当导线。当导线12121212中中中中有交变电流有交变电流有交变电流有交变电流i i i i1 1 1 1流过的时候流过的时候流过的时候流过的时候,由于由于由于由于43434343线和线和线和线和12121212线相互靠线相互靠线相互靠线相互靠近近近近,43,43,43,43线中耦合有能量线中耦合有能量线中耦合有能量线中耦合有能量,能量既通过电场（以耦合电容能量既通过电场（以耦合电容能量既通过电场（以耦合电容能量既通过电场（以耦合电容表示）又通过磁场（以耦合电感表示）耦合。通过耦合表示）又通过

31、磁场（以耦合电感表示）耦合。通过耦合表示）又通过磁场（以耦合电感表示）耦合。通过耦合表示）又通过磁场（以耦合电感表示）耦合。通过耦合电容电容电容电容m m m m的耦合的耦合的耦合的耦合,在传输线在传输线在传输线在传输线43434343中引起的电流为中引起的电流为中引起的电流为中引起的电流为i i i ic4c4c4c4和和和和i i i ic3c3c3c3。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多图图 6-6 6-6平行线型耦合器平行线型耦合

32、器图图6-7 6-7 耦合线方向性的解释耦合线方向性的解释RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 同时由于同时由于同时由于同时由于i i i i1 1 1 1的交变磁场的作用的交变磁场的作用的交变磁场的作用的交变磁场的作用,在线在线在线在线43434343上感应有上感应有上感应有上感应有电流电流电流电流i i i iL L L L。根据电磁感应定律根据电磁感应定律根据电磁感应定律根据电磁感应定律,感应电流感应电流感应电流感应电流i i i i

33、L L L L的方向与的方向与的方向与的方向与i i i i1 1 1 1的方向的方向的方向的方向相反相反相反相反,所以能量从所以能量从所以能量从所以能量从1 1 1 1口输入口输入口输入口输入,耦合口就是耦合口就是耦合口就是耦合口就是4 4 4 4口。而在口。而在口。而在口。而在3 3 3 3口口口口因为电耦合电流的因为电耦合电流的因为电耦合电流的因为电耦合电流的i i i ic3c3c3c3与磁耦合电流与磁耦合电流与磁耦合电流与磁耦合电流i i i iL L L L的相位相反而叠的相位相反而叠的相位相反而叠的相位相反而叠加抵消加抵消加抵消加抵消,故故故故3 3 3 3口是隔离口。口是隔离口

34、。口是隔离口。口是隔离口。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多6.4.2 6.4.2 平行耦合线耦合器设计方法平行耦合线耦合器设计方法 平行线耦合定向耦合器的设计步骤平行线耦合定向耦合器的设计步骤平行线耦合定向耦合器的设计步骤平行线耦合定向耦合器的设计步骤:步骤一步骤一步骤一步骤一:确定耦合系数确定耦合系数确定耦合系数确定耦合系数C(dB)C(dB)C(dB)C(dB)、各端口的特性阻各端口的特性阻各端口的特性阻各端口的特性阻抗抗抗抗Z Z

35、 Z Z0 0 0 0（）、中心频率）、中心频率）、中心频率）、中心频率f f f fc c c c、基板参数（、基板参数（、基板参数（、基板参数（r r r r,h,h,h,h）。）。）。）。步骤二：计算奇模阻抗和偶模阻抗步骤二：计算奇模阻抗和偶模阻抗步骤二：计算奇模阻抗和偶模阻抗步骤二：计算奇模阻抗和偶模阻抗Z Z Z Z0e0e0e0e和和和和Z Z Z Z0o0o0o0o。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多步骤三步骤三步骤三步骤三

36、:依据基板参数（依据基板参数（依据基板参数（依据基板参数（r r r r,h,h,h,h）,利用软件利用软件利用软件利用软件ADSADSADSADS计算微带耦合线的宽度及间距（计算微带耦合线的宽度及间距（计算微带耦合线的宽度及间距（计算微带耦合线的宽度及间距（W,SW,SW,SW,S）和四分）和四分）和四分）和四分之一波长的长度（之一波长的长度（之一波长的长度（之一波长的长度（P P P P）。）。）。）。步骤四步骤四步骤四步骤四:利用模拟软件检验利用模拟软件检验利用模拟软件检验利用模拟软件检验,再微调。再微调。再微调。再微调。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院

37、RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多6.4.3 6.4.3 平行耦合线耦合器设计实例平行耦合线耦合器设计实例 设计一个工作频率为设计一个工作频率为设计一个工作频率为设计一个工作频率为750 MHz750 MHz750 MHz750 MHz的的的的10dB10dB10dB10dB平行线型耦平行线型耦平行线型耦平行线型耦合器合器合器合器(Z(Z(Z(Z0 0 0 0=50)=50)=50)=50)。步骤一步骤一步骤一步骤一:确定确定确定确定,包括包括包括包括C=-10dB,fC=-10dB,fC=-10dB,

38、fC=-10dB,fc c c c=750MHz,FR4=750MHz,FR4=750MHz,FR4=750MHz,FR4基基基基板参数板参数板参数板参数r r r r=4.5,h=1.6 mm=4.5,h=1.6 mm=4.5,h=1.6 mm=4.5,h=1.6 mm，tan=0.015tan=0.015tan=0.015tan=0.015，材料为，材料为，材料为，材料为铜铜铜铜(1 mil)(1 mil)(1 mil)(1 mil)。步骤二步骤二步骤二步骤二:计算奇偶模阻抗：计算奇偶模阻抗：计算奇偶模阻抗：计算奇偶模阻抗：RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院

39、RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多步骤三步骤三步骤三步骤三:建立图示电路拓扑建立图示电路拓扑建立图示电路拓扑建立图示电路拓扑,计算得计算得计算得计算得W=2.38mm,S=0.31mm,P=57.16mm,W=2.38mm,S=0.31mm,P=57.16mm,W=2.38mm,S=0.31mm,P=57.16mm,W=2.38mm,S=0.31mm,P=57.16mm,且且且且50505050微带线宽度微带线宽度微带线宽度微带线宽度W W W W50505050=2.92mm=2.92mm=2.92m

40、m=2.92mm。图图 6-8 6-8 平行线型耦合器电路图平行线型耦合器电路图RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多仿真结果如图示。仿真结果如图示。仿真结果如图示。仿真结果如图示。图图 6-9 6-9平行线型耦合器仿真结果平行线型耦合器仿真结果RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 在上述

41、平行耦合线定向耦合器的基础上在上述平行耦合线定向耦合器的基础上在上述平行耦合线定向耦合器的基础上在上述平行耦合线定向耦合器的基础上,可可可可以得到各种变形结构。结构越复杂以得到各种变形结构。结构越复杂以得到各种变形结构。结构越复杂以得到各种变形结构。结构越复杂,计算越困难。计算越困难。计算越困难。计算越困难。在正确概念的指导下在正确概念的指导下在正确概念的指导下在正确概念的指导下,实验仍然是这类电路设计实验仍然是这类电路设计实验仍然是这类电路设计实验仍然是这类电路设计的有效方法。的有效方法。的有效方法。的有效方法。图图 6-10 6-10 耦合线的变形（多节，改善频率特性）耦合线的变形（多节，

42、改善频率特性）RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 宽频带的多节耦合器，可以制作成关于中央宽频带的多节耦合器，可以制作成关于中央节对称的，也可制作成不对称的。节对称的，也可制作成不对称的。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 宽频带的多节耦合器，当节数足够多，可变宽频带的多节耦合器，当节

43、数足够多，可变形成锯齿型形成锯齿型RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多LangeLange耦合器，也称交指耦合器，左为四指耦合，右耦合器，也称交指耦合器，左为四指耦合，右为其展开型，使线两边的杂散场对耦合也有贡献，实为其展开型，使线两边的杂散场对耦合也有贡献，实现紧耦合。这样容易达到现紧耦合。这样容易达到3dB3dB耦合，并有一个倍频程耦合，并有一个倍频程或更宽的带宽。或更宽的带宽。图图 6-10 6-10耦合线的变形（增大耦合度，紧耦合）

44、耦合线的变形（增大耦合度，紧耦合）RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 平行耦合有窄边平行耦合有窄边平行耦合有窄边平行耦合有窄边耦合和宽边耦合形式，耦合和宽边耦合形式，耦合和宽边耦合形式，耦合和宽边耦合形式，其特性可由偶模和奇其特性可由偶模和奇其特性可由偶模和奇其特性可由偶模和奇模的适当线性组合实模的适当线性组合实模的适当线性组合实模的适当线性组合实现。一般带状线耦合现。一般带状线耦合现。一般带状线耦合现。一般带状线耦合为为为为TEMTEM

45、TEMTEM波，微带线为波，微带线为波，微带线为波，微带线为准准准准TEMTEMTEMTEM波。波。波。波。图图 6-10 6-10耦合线的变耦合线的变形（微带线的宽边形（微带线的宽边耦合与窄边耦合）耦合与窄边耦合）RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多图图 6-10 6-10耦合线的变形（高方向性）耦合线的变形（高方向性）RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择

46、去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多图图 6-10 6-10耦合线的变形（拓展带宽）耦合线的变形（拓展带宽）RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多6.5 6.5 环形桥定向耦合器环形桥定向耦合器 混合环又称环形桥混合环又称环形桥混合环又称环形桥混合环又称环形桥,两个输出端口相差两个输出端口相差两个输出端口相差两个输出端口相差180180180180。也称为鼠笼式混合接头，匹配也称为鼠笼式混合接头，匹配也称为

47、鼠笼式混合接头，匹配也称为鼠笼式混合接头，匹配T T T T型混合接头（魔型混合接头（魔型混合接头（魔型混合接头（魔T T T T）RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 用波程相移解释：当信号从端口用波程相移解释：当信号从端口用波程相移解释：当信号从端口用波程相移解释：当信号从端口1 1 1 1输入时输入时输入时输入时,到端口到端口到端口到端口2 2 2 2为为为为90,90,90,90,到端口到端口到端口到端口3 3 3 3为为为为270

48、,270,270,270,故端口故端口故端口故端口3 3 3 3比端口比端口比端口比端口2 2 2 2滞后滞后滞后滞后180180180180。端口端口端口端口1 1 1 1的信号经端口的信号经端口的信号经端口的信号经端口2 2 2 2到达端口到达端口到达端口到达端口4 4 4 4为为为为180,180,180,180,经端口经端口经端口经端口3 3 3 3到达到达到达到达端口端口端口端口4 4 4 4为为为为360,360,360,360,两路信号相位相反两路信号相位相反两路信号相位相反两路信号相位相反,在端口在端口在端口在端口4 4 4 4抵消形成隔抵消形成隔抵消形成隔抵消形成隔离端。离端

49、。离端。离端。理论上理论上理论上理论上,环形桥的两个输出口的功率比值可以是任环形桥的两个输出口的功率比值可以是任环形桥的两个输出口的功率比值可以是任环形桥的两个输出口的功率比值可以是任意的意的意的意的,实际中实际中实际中实际中,各个环段上的阻抗不宜相差太大各个环段上的阻抗不宜相差太大各个环段上的阻抗不宜相差太大各个环段上的阻抗不宜相差太大,差别差别差别差别过大难于实现。工程中过大难于实现。工程中过大难于实现。工程中过大难于实现。工程中,两个输出口多是等功率的。两个输出口多是等功率的。两个输出口多是等功率的。两个输出口多是等功率的。RF&MW成都信息工程学院电子工程学院成都信息工程学院电子工程学

50、院RF&mw寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 等功率输出环形桥的用途与分支线相同等功率输出环形桥的用途与分支线相同等功率输出环形桥的用途与分支线相同等功率输出环形桥的用途与分支线相同,频频频频带和隔离特性比分支线更好。由于隔离口夹在两带和隔离特性比分支线更好。由于隔离口夹在两带和隔离特性比分支线更好。由于隔离口夹在两带和隔离特性比分支线更好。由于隔离口夹在两个输出口之间个输出口之间个输出口之间个输出口之间,输出信号要跨过隔离端输出信号要跨过隔离端输出信号要跨过隔离端输出信号要跨过隔离端,实现起来实现起来实现起来