目录
一、前言..............................................02 二、发展背景.............................................02 三、组成及分类...........................................03 四、原理简介.............................................03 五、定向耦合器的基本功能和参数指标.....................04 1、耦合度.............................................05 2、隔离性.............................................05 3、定向性D........................................... 05 4、输出驻波比....................................... .06 5、工作频带宽度..................................... 06 六、定向耦合器的应用................................... 08 七、总结................................................ 11 八、参考文献............................................ 12
定向耦合器的原理及介绍
一、前言
定向耦合器在微波波段有着广泛的应用，其主要用途有用来监视功率、频率和频谱，把功率进行分配和合成，构成平衡混频器和测量电桥，利用定向耦合器来测量反射功率系数和功率。它的本质是将微波信号按一定的定向耦合器比例进行功率分配。
二、发展背景
在20世纪50年代初以前，几乎所有的微波设备都采用金属波导和同轴线电路，那个时候的定向耦合器也多为波导小孔耦合定向耦合器，其理论依据是Bethe小孔耦合理论，Cohn和Levy等人也做了很多贡献。随着航空和航天技术的发展，要求微波电路和系统做到小型化、轻量化和性能可靠，于是出现了带状线和微带线。随后由于微波电路与系统的需要有相继出现了鳍线、槽线、共面波导和共面带状线等微波集成传输线。这样就出现了各种传输线定向耦合器。第一个真正意义上的定向耦合器由H. A. Wheeler在1944年设计实现，Wheeler使用了一对长为四分之一中心频率波长的圆柱来实现电场与磁场的能量相互耦合，遗憾的是这种方法只能实现一个倍频程的带宽。
三、组成及分类
定向耦合器由传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器，所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大。但从它的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。
定向耦合器 四、原理简介
主线中传输的功率通过多种途径耦合到副线,并互相干涉而在副线中只沿一个方向传输。
图1为矩形波导定向耦合器的三种典型耦合结构。a是相距1/4导波长的双孔耦合;b是间距和长度都等于1/4导波长的双串联分支线耦合；c是在裂缝区域内TE和TE两种传播模式的连续耦合。以a和b两种结构为例，从端口①输入的信号分两路耦合到副线后，朝端口④方向因行程相等而同相叠加，有输出；朝③方向则行程相差1/2导波长而反相抵消，被隔离而无输出。
图2为微带定向耦合器的两种典型的耦合结构。A是间距和长度都等于1/4导波长的双并联的分支线耦合,b是在平行区域内电场和磁场
两种结构连续耦合。以b的结构为例,从端口①输入的信号由电场耦合在副线的两个端口上产生同相感应电压，磁场耦合则产生反相感应电压。结果在端口④处相加而有输出，③处则抵消而呈隔离无输出。
图(1) 图(2)
五、定向耦合器的基本功能和参数指标
定向耦合器是一个4端口网络，它有输入端口、直通端口、耦合端口和隔离端口，分别对应图中的1、2、3、4端口
1
2
3
定向耦合器
4
定向耦合器的主要技术指标有耦合度、隔离度、定向性、输入驻波比及工作带宽等，下面介绍上述各指标
1、 耦合度
耦合度C定义为输入端口的输入功率P1和耦合端口P3之比的分贝数，
耦合度C表示为：C?10lgP1(dB) P2 引入网络散射参量，耦合度又可以表示为：
±/2Ui1P1C?10lg1?10lg?20lg(dB) 2P3S31±/2S13Uil耦合度的分贝数越大耦合越弱，通常把耦合度为0dB~10dB的定向耦合器称为强耦合定向耦合器，把耦合度为10dB~20dB的定向耦合器称为中等耦合定向耦合器，把耦合度大于20dB的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。 2、 隔离性
隔离度I定义为输入端口的输入功率P1和隔离窗口的输出功率P4之比的分贝数，隔离度I表示为：
I?10lgP11(dB)?20lg(dB) P4S41理想状态下，隔离度为无穷大。 3、 定向性D
在理想情况下，隔离端口应没有输出功率，但由于设计公式及制
微波报告之定向耦合器
