【正文】 jGHao 21100001~ （ ） 南京理工大學(xué) 通信工程系 46 奇偶模的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)分別為 ????????????????????????HGHHjHGHHHGje 22121???????????????????????HGHHjHGHHHGjo 22121???????? ?????HGHHjHGT e 2122???????? ????HGHHjHGT o 2122（ ） （ ） （ ） （ ） 由式（ ），定向耦合器端口 1的反射系數(shù) s11為 211oes ????南京理工大學(xué) 通信工程系 47 21441oess ?????由式（ ），端口 1至端口 4的傳輸系數(shù) s41為 作為理想定向耦合器應(yīng)有 011 ?s 041 ?s故令 0??e0??o012 ??? HHHG 122 ?? HG （ ） 將上式代入式（ ）、式（ ），得 GjHTe ?? GjHTo ??南京理工大學(xué) 通信工程系 48 由式（ ），端口 1至端口 2的傳輸系數(shù) s21為 12 21221 ??????GjHTTss oe （ ） 由式（ ），端口 1至端口 3的傳輸系數(shù) s31為 12 21331 ??????GGHTTss oe（ ） 上述二式表明，端口 2和 3的輸出電壓相位差為 ? /2 。 該定向耦合器的耦合度為 ? ?dBGHGsL 1lg201lg20 213???南京理工大學(xué) 通信工程系 49 212??GHG（ ） 當(dāng)功率平分耦合，即 3dB定向耦合器，或稱之為 電橋 時(shí)，應(yīng)有 式（ ）與式（ ）聯(lián)立，解得 1?G 2?H 此即為電橋各臂的歸一化特性導(dǎo)納值。 上述電橋的散射矩陣為 ? ??????????????????????01000110001021jjjjs南京理工大學(xué) 通信工程系 50 圖 ，并說(shuō)明了它的一種主要用途 ——微帶平衡混頻器。由于端口 1和 4互相隔離，故本振和信號(hào)互不影響，且本振功率和信號(hào)功率皆平分地加到兩個(gè)混頻二極管上，同時(shí)由于微帶線具有半開(kāi)放的傳輸線和平面電路的結(jié)構(gòu)，混頻晶體很容易連接在端口 2和 3上，其結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性和緊湊性是不言而喻的。 112121111 1本 振信 號(hào)混 頻 二 極 管圖 微帶平衡混頻器 南京理工大學(xué) 通信工程系 51 四、微帶線功分器 圖 三分貝微帶線功分器 圖 器結(jié)構(gòu)示意圖。 它的輸入線和輸出線的特性阻抗均為 Zc，兩段長(zhǎng)度為 lg/4 的分支線的特性阻抗為 cZZ 21 ?在分支線的末端 A、 B兩點(diǎn)跨接一個(gè)電阻 R，其值為 2Zc。 這種結(jié)構(gòu)的功分器具有以下特性：當(dāng)輸出端口 2和 3接匹配負(fù)載時(shí)，輸入端口 1無(wú)反射，從端口 1輸入的功率被平分到端口 2和 3，且端口 2和 3相互隔離。 南京理工大學(xué) 通信工程系 52 212 ZZC假設(shè)端口 2和端口 3接匹配負(fù)載，經(jīng) 1／ 4波長(zhǎng)分支線的變換，在分支線的中央 O點(diǎn)處并聯(lián)后的電導(dǎo)為 若令此值等于端口 1輸入線的特性導(dǎo)納 1/ZC ，則輸入端口匹配，即 s11=0 ，無(wú)反射。由此得出，分支線的特性阻抗 CZZ 21 ?由于兩路結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，保證了兩路功率平分。為了使端口 2和端口 3相互隔離，在兩分支線的末端 A、 B兩點(diǎn)處跨接電阻 R，且 R＝ 2ZC 。 下面來(lái)推導(dǎo)跨接電阻 R何以等于 2ZC 南京理工大學(xué) 通信工程系 53 圖 求隔離電阻 R所用的等效二端口網(wǎng)絡(luò) 設(shè)信號(hào)從端口 2輸入，端口 1接匹配負(fù)載，將圖 。 因?yàn)槎丝?1接匹配負(fù)載，那么三端口網(wǎng)絡(luò)等效為二端口網(wǎng)絡(luò)，并且又可分解為兩個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)。 將該二端口網(wǎng)絡(luò)端口重新編號(hào)，原三端口網(wǎng)絡(luò)的端口 2和端口 3現(xiàn)分別改為等效二端口網(wǎng)絡(luò)的端口 1和端口 2。 南京理工大學(xué) 通信工程系 54 顯然，用導(dǎo)納矩陣討論網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)問(wèn)題比較方便。 等效二端口網(wǎng)絡(luò)的歸一化導(dǎo)納矩陣 [y] 為兩個(gè)導(dǎo)納矩陣之和，即 ? ? ? ? ? ?TR yyy ??為串聯(lián)電阻 R 的歸一化導(dǎo)納矩陣 ? ?Ry? ?Ty 為兩段 lg/4 線及中間并聯(lián)阻抗 ZC 的 T形網(wǎng)絡(luò)的歸一化導(dǎo)納矩陣。 描述輸入端口與輸出端口之間的互導(dǎo)納是矩陣元素 y21 (或 y12 )，若希望端口 1與 2相互隔離，須使 ? ? ? ? 0212121 ??? TR yyy （ ） ? ? RZy CR ??21 （ ） 其中 南京理工大學(xué) 通信工程系 55 由轉(zhuǎn)移矩陣的級(jí)聯(lián)關(guān)系 ? ? ? ? ? ? ? ? 44 ~~~~ gCg aaaa ZT ll? （ ） ? ? 4~ ga l? ? CZa~四分之一波長(zhǎng)線段的轉(zhuǎn)移矩陣 并聯(lián)阻抗 ZC的轉(zhuǎn)移矩陣 ? ????????????????????????????????????????????????????????1010010100~2111111CCCCCCTZZZZjZZjZZZZjZZja（ ） 南京理工大學(xué) 通信工程系 56 由轉(zhuǎn)移矩陣與歸一化導(dǎo)納矩陣的換算關(guān)系，有 ? ?2121 ?????????ZZy CT（ ） 將式（ ）和式（ ）代入式（ ），得 02121 ????????????ZZRZy CC （ ） CZZ 21 ?CZR 2?（ ） 南京理工大學(xué) 通信工程系 57 當(dāng) R 滿足上式時(shí)，經(jīng)由 R 分到 B點(diǎn)的電流與經(jīng)由 T形網(wǎng)絡(luò)分到 B點(diǎn)的電流相互抵消，從而使得功分器的端口 2和端口 3相互隔離。 一般情況下， ZC = 50W ，故隔離電阻 R = 100W 。 圖 ，故其三個(gè)端口可同時(shí)調(diào)好匹配。其散射矩陣為 ? ????????????002/1002/12/12/10s （ ） 作為功分器的逆過(guò)程，若兩路相同的信號(hào)從端口 2和 3同時(shí)輸入時(shí)，則端口 1的輸出是這兩路的功率之和，此時(shí)稱之為 功率合成器 。 南京理工大學(xué) 通信工程系 58 微帶線諧振腔 0C 0C0Z0Zll? l?（ a） （ b） 圖 開(kāi)路微帶諧振器 對(duì)于微帶線來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)路比實(shí)現(xiàn)短路容易，因此微帶諧振器的常見(jiàn)形式便是如圖 （ a）所示的一段兩端開(kāi)路微帶線，圖 （ b）為其等效電路。 微帶開(kāi)路端存在的邊緣場(chǎng)效應(yīng)常用一接地電容或一段開(kāi)路微帶線 ?l 來(lái)等效，因此，兩端開(kāi)路微帶諧振器之導(dǎo)帶實(shí)際長(zhǎng)度 l 略小于 1/2帶內(nèi)波長(zhǎng)。 南京理工大學(xué) 通信工程系 59 諧振條件為 22pnll l??? ? ??2,1?n （ ） ? ? rellncf????220（ ） 諧振頻率為 其中代表邊緣電容效應(yīng)的縮短長(zhǎng)度 ?l 可用實(shí)驗(yàn)方法確定，也可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 2 6 2 5 4 1 ??????hWhWhlrere?? （ ） 南京理工大學(xué) 通信工程系 60 圖 微帶環(huán)諧振器 圖 ，當(dāng)微帶環(huán)的平均周長(zhǎng)等于微帶帶內(nèi)相波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)即產(chǎn)生諧振，其諧振條件為 ? ? pnrr l? ?? 21 ? ??,2,1?n微帶相波長(zhǎng) rep ?ll 0?? ?renrr ??l 210?? （ ） 故微帶環(huán)諧振器的諧振波長(zhǎng)計(jì)算公式為 式中 r1 和 r2 分別為微帶環(huán)的內(nèi)、外半徑， ?re 介質(zhì)基片的有效介電常數(shù)。