实验五:方向耦合器(Directional Coupler).doc
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1、实验五:方向耦合器(实验五:方向耦合器(DirectionalDirectional CouplerCoupler) * *一实验目的: 1.了解方向耦合器的原理及基本设计方法。 2.利用实验模组实际测量以了解方向耦合器的特性。 3.学会使用微波软件对方向耦合器进行设计和仿真,并分析结果。二预习内容: 1、熟悉耦合原理的理论知识。 2、熟悉方向耦合器的原理的理论知识。三实验设备: 项次设备名称数量备注1MOTECH RF2000 测量仪1 套亦可用网络分析仪2方向耦合器模组2 组RF2KM5-1A、RF2KM5-2A350 BNC 接头2 个THRU450负载端子2 个LOAD-1、LOAD-
2、2550 BNC 连接线2 条CA-1、CA-261M BNC 连接线2 条CA-3、CA-47 MICROWAVE 软件1 套微波软件四、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(4port network) ,如图 51 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
3、、P4 皆用毫瓦(mW)来表示,定向耦 合器的四大参数,则可定义为:Directional CouplerPort-1 P1Port-2 P2Port-2 P3Port-4 P4传输系数:12log10)(PPdBTonTransmissi耦合系数:13log10)(PPdBCCoupling隔离度:14log10)(PPdBIIsolation方向性:)()()(dBCdBIdBDyDirectivit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
4、 5-2(a)(b)(c)所示。图 5-2(a)低通 L-C 式支线型耦合器; (b) 高通 L-C 式支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) 。Port-1P1P3Port-3Port-2P2LsLsCpCpZo(a) low-pass typeP4Port-4Port-1 P1Port-2 P2P3 Port-3CsCsLpLpZo(b) high-pass typeP4Port-4Port-1 P1 Port-2P2P4 Port-4P3 Port-3图 5-2 (d) 平行线型
5、耦合 器/ 4ZoeZoeZooZooPort-1 P1Port-2 P2P3 Port-3P4 Port-4ZoZoZoZoZoZosZoZopZopZoZosZo/ 4图 5-2 (c)传输线式支线型耦合器/4步骤二:利用下列公式计算出 K、Z0S及 Z0P :KKZoZKZoZKpsC11100010/步骤三:利用下列公式计算出所需的值: (a)低通 L-C 式pcP cs SZfCfZL00 21 2(b)高通 L-G 式cp P scSfZLZfC22100(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 Zop 的微带线宽度(W1、W
6、2)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 Zoe及 Zoo。20/20/20/20/101101101101CCooCCoeZoZZoZ步骤三:依据设计使用的基板参数(Er,h) ,利用软件计算出符合步骤二
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- 关 键 词:
- 实验 试验 方向 耦合器 directional coupler
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