华中师范大学职业技术学院
第六章 定向耦合器、混合电桥与功率分配器§6.1 定向耦合器的基本概念
微波定向耦合器是微波系统中应用最广泛的元件之一，它是个四端口网络。其原理方框图如图（6.1-1）所示，图（a）是同向定向耦合器，图（b）是反向定向耦合器。对于正向定向耦合器，它的工作过程是，当电磁波从端口1输入时，除了一部分电磁能量直接从端口4输出外，同时还有一部分电磁能量从端口3输出，而端口2无输出。我们将端口3称为耦合口，端口2称为隔离口。对于反向定向耦合器，当电磁波从端口1输入时，除了一部分电磁能量直接从端口4输出外，同时还有一部分电磁能量从端口2输出，而端口3无输出。此时端口2为耦合口，端口3为隔离口。 图6.1-1 正向和反向定向耦合器
显然，定向耦合器是是一个四端口网络，它的特性可用各种网络参数来描述，对于图（6.1-1）所示的定向耦合器，考虑到网络是互易，对称和无耗的，其散射矩阵为
（6.1-1）
在理想情况下，定向耦合器的各端口都是匹配的，即
化学价对于图（6.1-1a）所示的正向定向耦合器，当1口输入时，2口没有输出，因此有
根据无耗网络的矩阵的么正性，有
（6.1-2）
此式表明，该网络的端口3和端口4的输出功率之和等于输入功率，而两个端口输出相位相差900。由此可以看出，一个互易，无耗，完全对称的四端口网络，可以构成一个理想的900定向耦合器。
这样，正向定向耦合器的散射矩阵变为
（6.1-3）
同理，对于图（6.1-1b）的反向定向耦合器，其散射矩阵为
（6.1-4）
式中与秦淮名妓相位上相差90大数据风控的营销0。
定向耦合器的主要技术指标
定向耦合器的技术指标主要有耦合系数，定向性系数和隔离度，下面以正向定向耦合器为例，分别给出它们的定义。
1． 耦合系数
耦合系数定义为耦合口的耦合功率输出与输入口的功率输入之比。对于图（6.1-1a）所示的正向定向耦合器有（用分贝表示）
（6.1-5）
由于定向耦合器的耦合功率总是小于输入功率，因此耦合系数的分贝数总是负值，但在习惯上，人们总是不提及负号，这是在设计定向耦合器时要注意的。
2． 定向性系数
在理想情况下，定向耦合器的隔离口是没有输出的，但是实际上由于设计或制造等原因，隔离口是有一定的输出的，这当然是我们在设计定向耦合器时应尽量减小的。为了表示耦合通道的定向传输性能，通常将耦合口和隔离口输出功率之比的分贝数，定义为定向性系
数，对于图（6.1-1a）所示的正向定向耦合器有
（6.1-6）
从定向性系数的定义可以看出，D越大，定向耦合器的反向传输功率越小，定向性越好。在实际应用中，常对定向耦合器的工作频带内提出一个最低定向性要求，称为最小定向性系数Dmin。
3． 隔离度
隔离度的定义为隔离口的反向耦合输出功率与输入口的输入功率之比。对于图（6.1-1a）的正向定向耦合器，有
（6.1-7）
可以看出，隔离度与定向性以及耦合度的关系是
圆柱凸轮
由于定向性和隔离度同属描述定向耦合器的定向性能的技术指标，故通常在设计定向耦合器时，采用定向性系数，而较少采用隔离度。
pdflib由于实现定向耦合器的微波传输线的不同，定向耦合器的设计和分析方法是完全不同的，对于不同结构的定向耦合器的具体分析和设计，将在后续章节中进行讲述。。
§6.2 平行耦合线定向耦合器
图（6.2-1）示出一个单节1/4波长平行耦合线定向耦合器，它是由一等宽的平行耦合线节构成，线长在中心频率上是1/4波长，线的各端口都接以匹配负载。若信号从端口1输入，则电磁波除在1~4的主传输线上传输外，还有一部分电磁能量耦合到2~3的副传输线上。这种耦合是通过电场和磁场进行的，电场耦合在副传输线上产生对称电场，磁场耦合在副传输线上产生反对称电场，因此，在副传输线的端口2处两种耦合产生的电场相互加强，而在端口3处两种耦合产生的电场相互抵消，在理想情况下，端口2有耦合输出，端口3无输出，故这种定向耦合器是反向定向耦合器。用几节这样的1/4波长平行耦合线相级联，就构成多节1/4平行耦合线定向耦合器，其性能可以更好，带宽可以更宽。
图6.2-1 平行耦合线定向耦合器
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