《方向耦合器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《方向耦合器（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、理论分析：(一)方向耦合器的原理：方向耦合器是个四端口网络结构(4 port network)，如图5 1所示。图5-1方向耦合器方框图其信号输入端(Port-1, Input Port )的功率为P1,信号传输端(Port-2, Transmission Port)的功率为 P2,信号耦合端(Port-3, Coupling Port) 的功率为P3，而信号隔离端(Port-4, Isolation Port)的功率为P4。若 P1、P2、P3、P4皆用毫瓦(mW)来表示，定向耦合器的四大参数，则可定 义为：传输系数.Transmissi on = T(dB) = -10 - log耦合系数
2、：Coupling = C(dB) = -10 - log隔离度：Isolation = I (dB) = -10 - logP1P1方向性：Directivity = D(dB) = I(dB) 一 C(dB)P1常见的定向耦合器可分成支路型和平行线型两种。其设计方法如下：1、支路型(Branch-line Coupler)其电路根据组成元件可再分为低通L-G式、高通L-G式和传输线式，如图 5-2(a)(b)(c)所示。Port-1_ oIsPort-2P3Port-4Port-3(b) high-pass type(a) low-pass type图5-2(a)低通L-C式支线型耦合器;
3、(b)高通L-C式支线型耦合器P3Port-3图5-2 (c)传输线式支线型耦合器图5-2 (d)平行线型耦合器其设计步骤如下：步骤一:决定耦合器的规格。包括耦合系数C(dB)、端口的等效阻抗Zo(ohm)、 电路使用的中心频率，fc(Hz)。步骤二：利用下列公式计算出K、Zos及Z0P:TKK = 10 c/ioZ 0 = ZJTKZ 0 = Zoj k步骤三：利用下列公式计算出所需的值：(a)低通L-C式L= JC =1S2域cp2域 Z 0(b)高通L-G式C =1ZL = 0P-s2nfZP2城c(c)传输线式若选用微带线来设计，则依据使用基板参数(Er、h等)利用软件计算出Zos 及
4、Zop的微带线宽度(W1、W2)和四分之一波长的长度(P1、P2)。步骤四：利用模拟软件检验，再经过微调以满足设计要求。2、平行线型(Parallel-line Coupler)此电路结构如图5-2(d)所示，常用微带线(Microstrip line)来设计。其设计步骤如下：步骤一:决定耦合器规格。包括耦合系数C(dB)、各端口的特性阻抗Zo(ohm)、 电路使用的中心频率，fc(Hz)、基板参数(Er，h)。步骤二：利用下列公式计算出Z及Z。Z疽岛10C/201 - 10 c /20I 1 - 10 C /20（Er, h）,利用软件计算出符合步骤二所步骤三：依据设计使用的基板参数算出（Z
5、oe. Zoo）的微带耦合线的宽度及间距（W、S）和四分之一波长的长度（P）。步骤四：利用模拟软件检验，再经过微调以满足设计要求。实例分析:（一）设计一个工作频率为 400MHz的10dB的高通L-C支路型耦合器。 （Zo=50ohm）解：C = -10dB, fc = 400MHzK = 10c/10 = 0.1Z = Zo 1 - K = 47.43Q0sV1- K 八Z = Z= 150Q0pV KcSLp=8.39 pFZ= 59.68nH2呀c（二）设计一个工作频率为750MHz的10dB的平行线型耦合器。（Zo=50ohm）解：C= -10dB , fc=750MHz ,ZoeZo；1 + 10 c/20I弋 |1 - 10 c /2069.37QZ尸气 1 + 10c/20I 1 一 10 c/20Z = ZoJ + 10= 36.04Q选用 FR4 基板，其参数为 Er=4.5、h=1.6mm、TAND=0.015、Metal二Cu, 1mil、 HU=10mm。经软件计算出其耦合线宽度W=2.38mm,间距S=0.31mm及长度P=57.16mm, 且50ohm微带线宽度W50=2.92mm。
