【正文】 s13=(TeTo)/2=0 第二類 由式（ ）可計算該 定向耦合器的耦合度為 4 1 1 4 2s in2 1 c o s s ineo jKssKj???? ? ?? ? ??? （ ） 93 上式中 K=(ZCeZCO)/(ZCe+ZCo) 稱為耦合線的耦合系數(shù) 。 分支導(dǎo)帶的長度及其間隔均為 1/4線上波長 ，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 （ a）所示， 其分支數(shù)可為兩分支或更多。 理想情況下，從端口 1輸入功率時，端口 2和 3有輸出，端口 4無輸出。圖 （ b）、（ c）中的二端口網(wǎng)絡(luò)均可分成 三個網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián) 。1][ 227。3]為兩段不同特性導(dǎo)納的傳輸線相連接，且連接點并聯(lián)一電納時的二端口網(wǎng)絡(luò)的 227。 98 偶模等效電路的 227。故令 Гe＝ 0， Гo＝ 0。 102 由式（ ），該定向耦合器的耦合度為 L=20lg(1/|s13|)=20lg[(G2+1)/GH ] (dB) 當(dāng)功率平分耦合 ，即 3dB定向耦合器，或稱之為電橋時，應(yīng)有 2 12GGH ? ? （ ） 式（ ）與式（ ）聯(lián)立，解得 G=1, H=21/2 此即為電橋各臂的歸一化特性導(dǎo)納值 。這種微帶環(huán)形定向耦合器上下結(jié)構(gòu)是對稱的，但左右結(jié)構(gòu)不再對稱 ，故其散射矩陣可寫為 ? ?11 12 13 1412 22 23 1313 23 22 1214 13 12 11s s s ss s s sss s s ss s s s????????? 采用奇偶模分析法。 圖 環(huán)形定向耦合器 圖 端口 1和端口 4奇偶模激勵時的環(huán)形定向耦合器的奇偶模等效電路 106 二端口網(wǎng)絡(luò)的奇偶模等效電路的總歸一化 227。 109 由式（ ）、（ ）可得 212 2212221eoTT jHsHH? ?????（ ） 114 2212221eo jHsHH? ? ? ????? （ ） 可見 4兩端口輸出電壓同相位 。整個環(huán)帶的寬度是均勻的。 圖 環(huán)形電橋 信號和本振輸入、二混頻管連接，在結(jié)構(gòu)上困難 112 圓極化器 圓極化器的功能是將線極化波變換成圓極化波 。 ，那么它們可以形成圓極化波 。 從微波網(wǎng)絡(luò)的觀點分析。 114 現(xiàn)在是參考面上有多于一個的模在工作，廣義傳輸理論中的下列關(guān)系式： ET(x、 y、 z)＝ e(x、 y)V(z) HT(x、 y、 z)＝ h(x、 y)I(z) 這里每一個模式都有它自己所對應(yīng)的等效電壓 V（ z）和等效電流 I(z),故每一個模式都須用一對獨立的等效長線來表示，亦即每一個模式對應(yīng)參考面上的一個端口 。 (1)各端口無反射時有 sii=0 (i=1,2,3,4) (2)模式正交性有 s12=0 s14=0 s23=0 s34=0 (3)垂直極化波相位領(lǐng)先水平極化波 π/2，此時設(shè) s31=ejφ 則 s42=jejφ (4)網(wǎng)絡(luò)互易性有 sij=sji (I, j=1,2,3,4) 116 ? ?0 0 00000000 0 0jjjjejeseje?????????????????所以 117 圖 圓極化器原理示意圖 若介質(zhì)片的反射不為零，需引入不等于零的 sii，若兩極化波的相位差 ??≠π/2，或 ?≠45176。 鐵氧體的電阻率很高，損耗較小，相對介電常數(shù) ? =10~20，而其導(dǎo)磁率在一定條件下呈現(xiàn)出各向異性 。當(dāng)偏置磁場為 H0=?H0時，磁感應(yīng)強度和磁場強度的交變分量 b和 h間將滿足下列關(guān)系式： 119 （ ） 其中 () () 120 式中， ω 為微波場的角頻率； ω0=γH0 。 5. 鐵氧體的張量導(dǎo)磁率 鐵氧體的一個最顯著的特征是，在恒定磁場 H0和微波磁場 h的共同作用下呈現(xiàn)出各向異性。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)理論可以分析這些因素對實現(xiàn)圓極化波的影響。 結(jié)論： 微波器件幾何結(jié)構(gòu)上的單個端口，在單模傳輸時，可視作單個端口；而在多模傳輸時，應(yīng)視作多個端口。 許多微波器件，在其端口上都只有一個模式的波在傳輸，雖然在器件內(nèi)部有可能存在多種模式，但在選定網(wǎng)絡(luò)端口的參考面時，都讓參考面遠(yuǎn)離多模區(qū)域，使參考面上僅有單模傳輸。 113 設(shè)水平極化的 TE11波的傳播常數(shù)為 kx，垂直極化的 TE11波的傳播常數(shù)為 ky， 由于介質(zhì)片的作用， kx≠ky，這兩個線極化波傳播一段距離 l后，會引起相位差 ??＝（ kxky） l，取 ?? ＝π/2，同時取 α=45176。在一段圓波導(dǎo)中插入無耗介質(zhì)片，適當(dāng)選擇入射波的極化方向和介質(zhì)片的長度可形成圓極化波輸出?？梢娢Лh(huán)形電橋的特性與波導(dǎo)魔 T相似。當(dāng)信號從端口 1輸入時，在環(huán)帶上分成上下兩路傳輸，這兩路信號由于存在著路程差，所以有上述情況發(fā)生。 107 由 227。 105 端口 1和端口 4偶模激勵時，對稱面 AA上為電壓波腹點，即開路點， 環(huán)被分成以 AA面為界的 12線和 43線兩個獨立的相同的二端口網(wǎng)絡(luò)。由于端口 1和4互相隔離，故本振和信號互不影響，且本振功率和信號功率皆平分地加到兩個混頻二極管上，同時由于微帶線具有半開放的傳輸線和平面電路的結(jié)構(gòu)，混頻晶體管很容易連接在端口 2和 3上，其結(jié)構(gòu)的簡單性和緊湊性是不言而喻的。 101 由式（ ）， 端口 1至端口 3的傳輸系數(shù) s31為 3 1 1 3 221eoTT GHssG? ?? ? ?? （ ） 由式（ ）， 端口 1至端口 2的傳輸系數(shù) s21為 2 1 1 2 221eoTT jHssG? ?? ? ??（ ） 上述二式表明， 端口 2和 3的輸出電壓相位差為 π/2。矩陣為 21 10 0010oGjHjH HHa jGjG j GGH jH jHHHHH?? ?????? ???? ???? ?? ????? ??????? ?? ??? ????（ ） 99 已知 227。2]為一段電角度為θ＝ π/歸一化特性導(dǎo)納為 H的傳輸線的 227。3],其中 [ 227。矩陣級聯(lián)方法，由級聯(lián)公式 [227。 偶模激勵時， AA對稱面上必為電壓波腹點，亦即開路點，相當(dāng)于 12線或 43線上并聯(lián)了一段 λg/8的開路線，其并聯(lián)導(dǎo)納為 jGtanβl=jG 97 奇模激勵時， AA面上必為電壓波節(jié)點，亦即短路點，相當(dāng)于 12線或 43線上并聯(lián)了一段 λg/8的短路線，其并聯(lián)電納為 jGcotβl=jG 奇模等效電路圖如圖 （ c）所示。 圖 二分支定向耦合器 (a) 二分支定向耦合器（ b）偶模等效電路（ c）奇模等效電路 96 分析二分支的情況，如圖 （ a）所示。 圖 三節(jié)耦合線定向耦合器 微帶耦合線定向耦合器的端口 3是隔離臂，端口 4是耦合臂 這與波導(dǎo)雙小孔定向耦合器的情形正好相反， 相同點是 端口 2是直通臂 ， 耦合臂與直通臂的輸出電壓間有π/2的相位差 。矩陣為 c o s s ins in c o sCooo Coo CCoZjZabZcdjZ?????????????????????91 由 227。 在奇偶模激勵的條件下，原來的四端口網(wǎng)絡(luò)分解為以對稱面為界的獨立的主、副二端口網(wǎng)絡(luò)。適當(dāng)選取參考面的位置，其散射矩陣可寫為 ? ?0 1 01 0 010 0 120 1 0jjsjj?????????????88 微帶線定向耦合器 由于微帶線具有平面電路結(jié)構(gòu)，用其做成的定向耦合器往往比波導(dǎo)型的立體結(jié)構(gòu)簡單得多，在微波集成電路中獲得廣泛應(yīng)用。 圖 波導(dǎo)縫隙定向耦合器 如果忽略圖 ，那么它的偶模和奇模場的橫向分布分別如圖 （ a）和（ b）所示。 79 奇模激勵時，各端口內(nèi)向波和外向波的關(guān)系為 1 1 1 1 2 1 3 1 42 1 2 1 1 1 4 1 33 1 3 1 4 1 1 1 24 1 4 1 3 1 2 1 1120012oooob s s s sb s s s sb s s s sb s s s s??? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ????? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ? ???下角標(biāo) o表示奇模。 奇偶模激勵的疊加即是開始所假設(shè)的僅在端口 1有幅度為 1的內(nèi)向波的情況。 對于第二類對稱理想定向耦合器，假設(shè)端口 1和 3完全隔離，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，端口 2和 4也完全隔離，即 s13= s24= s31= s42=0 74 結(jié)構(gòu)對稱使散射參量有下述關(guān)系： s11= s44= s22= s33， s14= s23， s12= s43 設(shè)網(wǎng)絡(luò)各端口均已調(diào)好匹配，即 sii=0(i=1,2,3,4),綜合以上特點并考慮到該對稱四端口網(wǎng)絡(luò)的無耗互易性，最后得第二類對稱理想定向耦合器的散射矩陣為 ? ?00000000jjsjj????????????????? （ ） 75 應(yīng)用奇偶模理論分析定向耦合器 奇偶模理論是分析對稱結(jié)構(gòu)定向耦合器的有力工具。 11111 | |1 | |ss????70 對稱理想定向耦合器的散射矩陣 對稱理想定向耦合器 (上下、左右對稱 )。 （ 1）耦合度 L：定義為主波導(dǎo)輸入功率 P1與副波導(dǎo)中耦合臂的輸出功率 P3之比，即 13 1 311 0 l g 2 0 l g ( )||PL d BPs?? 耦合度也稱為過渡衰減，其數(shù)值隨使用要求而定。兩波導(dǎo)相互垂直，銑去下面波導(dǎo)的一部分寬壁，使兩波導(dǎo)重合部分只有一層波導(dǎo)壁。由于 k1，故可忽略第①小孔分功率后對 P1的影響，而認(rèn)為主波導(dǎo)中第②小孔處的入射波功率仍為 P1，經(jīng)小孔②耦合在副波導(dǎo)中再次激勵起向左右兩個方向傳輸?shù)?aˊ波和 bˊ 波，它們幅度相等，仍為 k|a1|。圖中耦合孔位于波導(dǎo)的公共窄壁上，兩孔大小形狀相同， 間距為 λ g/4。 1 ，故有 此式表明當(dāng)魔 T的端口 2和 3的短路活塞同步移動時，端口 4和 1之間相當(dāng)于一個移相器。 魔 T的端口 1接匹配信號源，端口 4接匹配功率計，端口 2和 3分別接負(fù)載 Z2和 Z3，與其對應(yīng)的反射系數(shù)為?2和 ?3，問端口 4外向波 b4如何？ 解 將魔 T當(dāng)作四端口網(wǎng)絡(luò)，由其端口條件（包括激勵條件與負(fù)載條件）和網(wǎng)絡(luò)條件可列出下述聯(lián)立方程組：