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導讀：很多朋友不知道耦合器的原理及指標，如何選擇耦合器。射頻易商城RFeasy.cn為你解答耦合器的原理及指標

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微波耦合器的基本簡介及指標信息

在微波系統中, 往往需將一路微波功率按比例分成幾路, 這就是功率分配問題。 實現這一功能的元件稱為功率分配元器件, 主要包括: 定向耦合器、 功率分配器以及各種微波分支器件。 這些元器件一般都是線性多端口互易網絡, 因此可用微波網絡理論進行分析。

耦合器 - 定向耦合器
定向耦合器是一種具有定向傳輸特性的四端口元件, 它是由耦合裝置聯系在一起的兩對傳 輸系統構成的。 如圖 5 - 13 所示。 圖中“①、 ②” 是一條傳輸系統, 稱為主線； “③、 ④” 為另一條 傳輸系統, 稱為副線。 耦合裝置的耦合方式有許多種, 一般有孔、 分支線、 耦合線等, 形 成不同的定向耦合器。 首先介紹定向耦合器的性能指標, 然后介紹波導雙孔定向耦合器、 雙分支定向耦合器和平 行耦合微帶定向耦合器。
1. 定向耦合器的性能指標
定向耦合器是四端口網絡, 端口“①” 為輸入端, 端口“②” 為直通輸出端, 端口“③” 為耦合輸出端, 端口“④” 為隔離端, 并設其散射矩陣為［S］ 。 描述定向耦合器的性能指 標有: 耦合度、 隔離度、 定向度、 輸入駐波比和工作帶寬。 下面分別加以介紹。
2. 隔離度
輸入端“①” 的輸入功率 P1 和隔離端“④” 的輸出功率 P4 之比定義為隔離度， 記作 I。
3. 定向度
耦合端“③” 的輸出功率 P3 與隔離端“④” 的輸出功率 P4 之比定義為定向度， 記作 D。
4.輸入駐波比
端口“②、 ③、 ④” 都接匹配負載時的輸入端口“①” 的駐波比定義為輸入駐波比， 記 作ρ 。 耦合器
5. 工作帶寬
工作帶寬是指定向耦合器的上述 C、 I、 D、 ρ 等參數均滿足要求時的工作頻率范圍。 耦合器 - 波導雙孔定向耦合器
波導雙孔定向耦合器是最簡單的波導定向耦合器, 主、 副波導通過其公共窄壁上兩個相距 d=(2n+1) λ g0/4 的小孔實現耦合其中， λ g0 是中心頻率所對應的波導波長, n 為正整數, 一般取 n=0。 耦合孔一般是圓形, 也可以是其它形狀。 定向耦合器的結構如圖 5 - 14(a) 所示, 下面簡單介紹其工作原理。 根據耦合器的耦合機理, 畫出如圖 5 - 14(b) 所示的原理圖。 設端口“①” 入射 TE10 波 (u+1=1) , 個小孔耦合到副波導中的歸一化出射波為 和, q 為小孔耦合系數。 假設小孔很小, 到達第二個小孔的電磁波能量不變, 只是引起相 位差(β d) , 第二個小孔處耦合到副波導處的歸一化出射波分別為和在副波導輸出端口“③” 合成的歸一化出射波為
耦合器
5-14 波導雙孔定向耦合器
副波導輸出端口“④” 合成的歸一化出射波為 耦合器 式中, a、 b 分別為矩形波導的寬邊和窄邊； r 為小孔的半徑； β 是 TE10 模的相移常數。 而 波導雙孔定向耦合器的定向度為 當工作在中心頻率時, β d=π /2, 此時 D→∞; 當偏離中心頻率時, secβ d 具有一定的數 值, 此時 D 不再為無窮大。 實際上雙孔耦合器即使在中心頻率上, 其定向性也不是無窮大, 而只能在 30dB 左右。 總之， 波導雙孔定向耦合器是依靠波的相互干涉而實現主波導的定向輸出, 在耦合口上同

相疊加, 在隔離口上反相抵消。 為了增加定向耦合器的耦合度， 拓寬工作頻帶, 可采用多孔定向耦合器,

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頻率范圍：DC-20 GHz

插入損耗：1.2 dB

耦合度：20 dB

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