新型微波定向耦合器及Gysel功率分配器设计
新型微波定向耦合器及Gysel功率分配器设计
随着通信技术的飞速发展和应用的普及，对于高性能微波设备的需求也越来越高。作为微波设备中的重要组成部分，定向耦合器和功率分配器在信号的分配和耦合过程中起到至关重要的作用。本文将重点介绍一种新型的微波定向耦合器及
Gysel功率分配器的设计。
首先，我们来了解一下定向耦合器的基本原理。定向耦合器是将微波信号从一个输入端口耦合到多个输出端口的一种被动组件。其主要由T型耦合器和相位平差网络组成。T型耦合
器主要通过在主传输线上引入两条耦合线实现信号的分配；而相位平差网络则通过调整不同分支线上的电路元件的参数，使得不同输出端口上的信号的相位差保持一致。这样，通过定向耦合器分配的信号可以实现同时馈送到多个终端，提高了系统的传输效率。
然而，传统的定向耦合器存在一些问题，如较大的功耗、大量的占用面积和较高的损耗等。为了解决这些问题，研究人员提出了一种新型的微波定向耦合器设计。该设计主要通过采用新颖的层状电感结构来减小功耗和面积，并通过优化电路参数来减小信号的损耗。
接下来，我们来介绍一下Gysel功率分配器的设计。
Gysel功率分配器是一种常见的被动功率分配器，其结构简单、性能可靠。其主要由一个输入端口和多个输出端口组成，通过合理设计电路参数，将输入功率在输出端口之间平均分配。
在设计Gysel功率分配器时，首先需要确定输出端口的数量和分配比例。在确定了数量和比例之后，需要根据电路的特性来确定合适的参数数值。为了提高功率分配器的性能，可以
采用一些技术手段，如优化分支网络的结构、控制电路元件的尺寸等。
总结来说，新型微波定向耦合器及Gysel功率分配器的设计是为了提高微波设备的性能和效率。通过采用新颖的电路结构和优化的电路参数设计，可以减小功耗、面积和损耗，同时提高分配和耦合的效果。这将为微波通信技术的发展提供更好的支持，推动通信设备的进一步创新和应用
综上所述，新型微波定向耦合器和Gysel功率分配器的设计在提高微波设备的性能和效率方面具有重要意义。通过采用新颖的电路结构和优化的电路参数设计，可以减小功耗、面积和损耗，同时提高分配和耦合的效果。这些设计有助于提高微波通信技术的传输效率，为通信设备的创新和应用提供更好的支持。未来的研究可以进一步探索和优化这些设计，以进一步提高微波设备的性能和效率
第六章-定向耦合器
第六章 定向耦合器、混合电桥与功率分配器 §6.1 定向耦合器的基本概念 微波定向耦合器是微波系统中应用最广泛的元件之一，它是个四端口网络。其原理方框图如图（6.1-1）所示，图（a ）是同向定向耦合器，图（b ）是反向定向耦合器。对于正向定向耦合器，它的工作过程是，当电磁波从端口1输入时，除了一部分电磁能量直接从端口4输出外，同时还有一部分电磁能量从端口3输出，而端口2无输出。我们将端口3称为耦合口，端口2称为隔离口。对于反向定向耦合器，当电磁波从端口1输入时，除了一部分电磁能量直接从端口4输出外，同时还有一部分电磁能量从端口2输出，而端口3无输出。此时端口2为耦合口，端口3为隔离口。 图6.1-1 正向和反向定向耦合器 显然，定向耦合器是是一个四端口网络，它的特性可用各种网络参数来描述，对于图（6.1-1）所示的定向耦合器，考虑到网络是互易，对称和无耗的，其散射矩阵为 []????? ???????=111213141211141313141112 14131211s s s s s s s s s s s s s s s s s （6.1-1） 在理想情况下，定向耦合器的各端口都是匹配的，即 044332211====s s s s 对于图（6.1-1a ）所示的正向定向耦合器，当1口输入时，2口没有输出，因此有 012=s 根据无耗网络的[]s 矩阵的么正性，有 ?????=+=+0 1*1314*1413214213s s s s s s （6.1-2） 此式表明，该网络的端口3和端口4的输出功率之和等于输入功率，而两个端口输出相位相差900 。由此可以看出，一个互易，无耗，完全对称的四端口网络，可以构成一个理想的900定向耦合器。 这样，正向定向耦合器的散射矩阵变为
实验三定向耦合器
南京邮电大学 实验报告 实验名称：_____传输线参数（特征阻抗）的分析与综合 威尔金森功分器设计____________ 定向耦合器（90/180°均可） _ 无源滤波器设计 ____ 课程名称: 微波技术EDA 姓名：____赵玉蓉_____ 学号：___B10020504___ 小组成员：韩倩（B10020404） 丁耀慧（B10020501） 开课时间 2012 /2013 学年，第 2 学期
实验三 定向耦合器 一：实验名称：定向耦合器（90/180°均可） 二：实验目的 1. 了解微波EDA 软件的类型和用途； 2. 掌握ADS 软件并进行定向耦合器的建模，仿真，优化和调试等任务； 3. 了解微波电路仿真软件IE3d 的应用范围和使用方法； 4. 分析ADS 中有耗传输线和无耗传输线仿真的异同； 5. 分析ADS Momentum 和IE3d 建模结果的异同。 三：实验原理 在射频微波电路中，经常用到多端口网络，分支定向耦合器是最常用的多端口网络，它在电路中起到了十分重要的作用，它能够在固定的参考相位的条件下，分开和组合射频微博端口。 （一）、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 4 3 定向耦合器 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： 12 10lg ()P C dB P = 引入网络散射参量，耦合度又可以表示为： ±±11233113/2110lg 10lg 20lg ()/2i il U P C dB P S S U ===
定向耦合器
单位代码： 10293 密 级： 硕 士 学 位 论 文 论文题目：带短路支节的高隔离度分支线定向耦合器设计研究 电磁场与微波技术 移动通信与射频技术 工学硕士 二零一五年三月 学 科 专 业 研 究 方 向 申请学位类别 论文提交日期
摘要 定向耦合器是一种常用微波无源元件，在无线系统的射频前端中有着广泛的应用。特别在收发同频的无线系统中定向耦合器常常被用作隔离收发信号的一种关键部件。但是传统的定向耦合器隔离度偏低且工作带宽较窄，无法满足系统的要求。本文以分支线定向耦合器为研究对象，主要围绕如何提高其隔离度和增加工作带宽来进行深入研究。论文的主要工作和创新点包括： （1）根据功率相消原理在其耦合端口增加一条微带短路支节，设计出一款3dB带短路支节双分支线定向耦合器。这种方法结构简单，易于实现，且能够大幅提高耦合器隔离度。 （2）完成了一款实验样品的加工、测量工作，验证了短路支节线用于提高双分支线定向耦合器隔离度的效果，以及工作带宽提高不明显的缺点。 （3）在双分支线定向耦合器基础上，总结出一种有效提高其工作带宽的方法：增加耦合路径，并设计出一款3dB三分支线定向耦合器，该耦合器能够大幅拓宽工作带宽。在3dB带短路支节双分支线定向耦合器的基础上设计出一款3dB带短路支节三分支线定向耦合器，该款改进型定向耦合器在很大程度上拓宽了工作带宽，且提高了隔离度。 关键词: 定向耦合器，隔离度，短路支节，工作带宽
Abstract Reader is an important part of the RFID system, and the reader send and receive isolation is one of the key performance of RFID system. At present, the most common methods to improve the reader transceiver isolation degree is to add directional coupler in front of the reader antenna feed network.The traditional directional coupler isolation and working bandwidth is narrow,and can not meet the requirements if the RFID system. In this paper,we focus on the branch line of directional coupler and research on how to improve the isolation and increase bandwidth. The main work and innovation of this paper include: (1)We use method of old-even mode to analyze the double branch line directional coupler,and use the HFSS simulation software to model and simulation,find the directional has a low degree isolation shortcoming. In order to increase isolation of the directional coupler,according to the theory of destructive power we increase a short branch section in the port, and design a 3dB dual-branch directional coupler with a short branch section.This method is simple in structure, easy to implement, and can greatly improve the coupler isolation. (2) We process the 3dB dual-branch directional coupler with a short branch section into objects, using a vector network analyzer to measure it,finally compare the simulation results and measurement results and found the isolation has been improved in the very great degree but the bandwith is not obvious increased. (3) Base on the dual branch line directional coupler,we sum an effective operating to improve its bandwidth approach:increase the coupling path,and design a 3dB three-branch line directional coupler, the coupler can greatly expand the bandwidth.Base on the dual-branch line directional coupler with a short branch section we design a 3dB three-branch directional coupler with a short branch section,The directional coupler significantly increases the operating bandwidth, and improve the isolation. Key words: the RFID system, isolation , short branch section, directional coupler
新型微波定向耦合器及Gysel功率分配器设计
新型微波定向耦合器及Gysel功率分配器设计 随着通信技术的飞速发展和应用的普及，对于高性能微波设备的需求也越来越高。作为微波设备中的重要组成部分，定向耦合器和功率分配器在信号的分配和耦合过程中起到至关重要的作用。本文将重点介绍一种新型的微波定向耦合器及 Gysel功率分配器的设计。 首先，我们来了解一下定向耦合器的基本原理。定向耦合器是将微波信号从一个输入端口耦合到多个输出端口的一种被动组件。其主要由T型耦合器和相位平差网络组成。T型耦合 器主要通过在主传输线上引入两条耦合线实现信号的分配；而相位平差网络则通过调整不同分支线上的电路元件的参数，使得不同输出端口上的信号的相位差保持一致。这样，通过定向耦合器分配的信号可以实现同时馈送到多个终端，提高了系统的传输效率。 然而，传统的定向耦合器存在一些问题，如较大的功耗、大量的占用面积和较高的损耗等。为了解决这些问题，研究人员提出了一种新型的微波定向耦合器设计。该设计主要通过采用新颖的层状电感结构来减小功耗和面积，并通过优化电路参数来减小信号的损耗。 接下来，我们来介绍一下Gysel功率分配器的设计。 Gysel功率分配器是一种常见的被动功率分配器，其结构简单、性能可靠。其主要由一个输入端口和多个输出端口组成，通过合理设计电路参数，将输入功率在输出端口之间平均分配。 在设计Gysel功率分配器时，首先需要确定输出端口的数量和分配比例。在确定了数量和比例之后，需要根据电路的特性来确定合适的参数数值。为了提高功率分配器的性能，可以
采用一些技术手段，如优化分支网络的结构、控制电路元件的尺寸等。 总结来说，新型微波定向耦合器及Gysel功率分配器的设计是为了提高微波设备的性能和效率。通过采用新颖的电路结构和优化的电路参数设计，可以减小功耗、面积和损耗，同时提高分配和耦合的效果。这将为微波通信技术的发展提供更好的支持，推动通信设备的进一步创新和应用 综上所述，新型微波定向耦合器和Gysel功率分配器的设计在提高微波设备的性能和效率方面具有重要意义。通过采用新颖的电路结构和优化的电路参数设计，可以减小功耗、面积和损耗，同时提高分配和耦合的效果。这些设计有助于提高微波通信技术的传输效率，为通信设备的创新和应用提供更好的支持。未来的研究可以进一步探索和优化这些设计，以进一步提高微波设备的性能和效率
定向耦合器结构原理及各项指标说明
定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件，它是由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的，它是微波功率分配器件的一种。 一、结构原理： 图中“①、②”是一条传输系统，称为主线；“③、④”为另一条传输系统，称为副线。定向耦合器是四端口网络，端口“①”为输入端，端口“②”为直通输出端，端口“③”为耦合输出端，端口“④”为隔离端。 二、耦合器型号较多如 从结构上分一般分为：微带和腔体2种。腔体耦合器内部是2条金属杆，组成的一级耦合。 微带耦合器内部是2条微带线，组成的一个类似于多级耦合的网络。 三、主要指标：耦合度、隔离度、方向性、插入损耗、输入输出驻波比、功率容限、频段范围、带内平坦度。 以下对各项指标进行说明: 耦合度： 信号功率经过耦合器，从耦合端口输出的功率和输入信号功率直接的差值。（一般都是理论值如：6dB、10dB、30dB等）耦合度的计算方法：如上图所示。是信号功率C-A的值比如输入信号A为30dBm 而耦合端输出信号C为24dBm 则耦合度＝C-A＝30-24＝6dB，所以此耦合器为6dB耦合器。因为耦合度实际上没有这么理想，一般有个波动的范围，比如标称为6dB的耦合器，实际耦合度可能为：5.5~6.5之间波动。 隔离度： 指的是输出端口和耦合端口之间的隔离；一般此指标仅用于衡量微带耦合器。并且根据耦合度的不同而不同：如：5－10dB为18～23dB，15dB为20～25dB，20dB（含以上）为：25～30dB；腔体耦合器的隔离度非常好所以没有此指标要求。 计算方法：如上图指的是图中的淡蓝色曲线上的损耗，使用网络分析仪将信号由B输入，测C处减小的量即为隔离度。
宽带带状线定向耦合器的设计
宽带带状线定向耦合器的设计 宽带带状线定向耦合器是一种重要的微波元件，在雷达、通信和电子对抗等领域有着广泛的应用。本文将介绍宽带带状线定向耦合器的特点、设计流程和实际应用案例，帮助读者更好地了解这一重要元件。宽频带：宽带带状线定向耦合器具有较宽的频带，可以满足不同系统的需求。 高隔离度：耦合器端口之间的隔离度较高，可以有效减少信号的交叉干扰。 低损耗：宽带带状线定向耦合器的损耗较低，可以减小信号的衰减。结构紧凑：宽带带状线定向耦合器的结构较为紧凑，便于安装和集成。宽带带状线定向耦合器的设计需要遵循以下步骤： 确定技术指标：根据实际应用需求，确定宽带带状线定向耦合器的技术指标，如工作频率、耦合度、方向性等。 选择合适的结构：根据技术指标要求，选择适合的耦合器结构，如双孔耦合、多级耦合等。
计算耦合系数：根据选择的耦合器结构，计算出耦合系数，并优化其值以提高性能。 设计馈线部分：根据计算出的耦合系数，设计馈线部分的尺寸和形状，以确保良好的传输性能。 仿真验证：通过电磁仿真软件对设计进行验证，检查是否满足技术指标要求。 加工制作：根据仿真结果，对实物进行加工制作。 测试分析：对制作完成的宽带带状线定向耦合器进行测试分析，以确认性能是否达标。 宽带带状线定向耦合器在雷达系统中有着广泛的应用。例如，在雷达天线上，宽带带状线定向耦合器可以被用来实现信号的接收和发射，并且可以控制信号的方向性，从而提高雷达的探测能力。在雷达信号处理系统中，宽带带状线定向耦合器也被广泛应用于信号的采样和处理过程中，它可以有效地减少信号的交叉干扰和噪声，提高信号的纯净度和处理精度。 宽带带状线定向耦合器作为雷达、通信和电子对抗等领域的一种重要元件，其优良的性能和广泛的应用前景已经得到了人们的普遍认可。
定向耦合器的工作原理
定向耦合器的工作原理 定向耦合器是一种常见的微波器件，广泛应用于无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域。它具有将微波能量从一个波导传输到另一个波导的功能，同时能够实现对微波能量的定向耦合和解耦。在本文中，我们将详细介绍定向耦合器的工作原理。 定向耦合器通常由主波导、辅助波导和耦合装置组成。主波导和辅助波导分别用于传输微波能量，而耦合装置则用于实现微波能量的定向耦合和解耦。在定向耦合器中，主波导和辅助波导之间通过耦合装置进行能量的传输和耦合。当微波能量从主波导传输到辅助波导时，耦合装置将一部分微波能量耦合到辅助波导中，同时将剩余的微波能量继续传输到主波导中。这样，就实现了微波能量的定向耦合。 定向耦合器的工作原理可以通过电磁场理论来解释。当微波能量在主波导中传输时，会产生一定的电磁场分布。而耦合装置的设计则能够利用这种电磁场分布，实现微波能量的定向耦合和解耦。通过合理设计耦合装置的结构和参数，可以实现不同程度的定向耦合效果，从而满足不同的应用需求。 除了电磁场理论，定向耦合器的工作原理还涉及到微波传输理论和波导理论。在微波传输过程中，波导的特性对能量的传输和耦合起着重要作用。定向耦合器的设计需要考虑到波导的特性，以实现高效的微波能量传输和定向耦合。 在实际应用中，定向耦合器还需要考虑到频率响应、功率损耗、耦合效率等因素。通过优化设计，可以实现定向耦合器在特定频率范围内的高效能量传输和定向耦合。同时，定向耦合器还需要考虑到耦合装置的制造工艺和材料选择，以实现稳定可靠的性能。 总之，定向耦合器是一种重要的微波器件，它通过合理设计的耦合装置，实现了微波能量的定向耦合和解耦。在实际应用中，定向耦合器的工作原理涉及到电磁
带状线定向耦合器的分析与设计的开题报告
带状线定向耦合器的分析与设计的开题报告 1. 研究背景和意义 带状线定向耦合器是一种常用的微波器件，它的主要作用是在微波电路中实现信号的定向耦合和功率的分配。随着微波通信技术的不断发展，带状线定向耦合器在微波器件的应用中越来越重要。因此，对带状线定向耦合器的分析和设计具有重要的理论和实际意义。 2. 研究目的 本次研究旨在深入探究带状线定向耦合器的特性和工作原理，进行模拟仿真和优化设计，通过对其结构和参数的研究，提高其工作效率和性能，以满足实际应用。 3. 研究内容 本次研究主要包括以下内容： （1）带状线定向耦合器的基本原理和特性分析； （2）仿真分析，利用软件对其工作效率和性能进行模拟计算，包括S参数、功率分配等方面的测试； （3）优化设计，对其结构和参数进行调整和优化，提高微波器件的性能和可靠性； （4）实验验证，对优化后的带状线定向耦合器进行实验验证，验证理论分析正确性，同时考虑到实际应用，对其稳定性和使用寿命等方面进行测试。 4. 研究方法 本研究将采用理论分析、仿真计算和实验验证相结合的方法。 （1）理论分析：利用微波电路的基本原理和计算方法，对带状线定向耦合器进行理论分析和建模。
（2）仿真计算：应用仿真软件对带状线定向耦合器进行模拟计算，得到其S参数、功率分配等性能指标。 （3）优化设计：根据模拟计算的结果，对带状线定向耦合器的结构和参数进行优化设计。 （4）实验验证：对优化后的带状线定向耦合器进行实验验证，验证理论分析正确性，同时考虑到实际应用，对其稳定性和使用寿命等方面进行测试。 5. 预期结果 通过本次研究，预期能够深入了解带状线定向耦合器的工作原理和特性，对其进行理论分析和建模，并通过仿真计算和优化设计，提高带状线定向耦合器的工作效率和性能，进一步提高微波通信系统的运作效率和稳定性，为实际应用提供一定的理论和技术支持。
短波定向耦合器设计
短波定向耦合器设计 1. 前言 短波定向耦合器是通信与微波技术中常用的器件，主要用于在无线通信中进行信号的耦合和分配。本文将介绍短波定向耦合器的设计原理和设计步骤，以及常见的应用场景和注意事项。 2. 短波定向耦合器原理 短波定向耦合器的主要原理是利用耦合孔，在主线和分支线之间产生一定的电磁场，使得微波信号通过耦合孔被耦合到分支线中。在功率传输方面，耦合器在主线中的功率和在分支线中的功率之比可以通过设计时的阻抗匹配来控制。 短波定向耦合器的结构包括主线和分支线，通常采用无机瓷或铝氧化物陶瓷的材料制成。在主线和分支线交叉口处，通过加工或成型等工艺形成一个或多个耦合孔，用于将主线中的微波信号耦合到分支线中。 3. 短波定向耦合器设计步骤 短波定向耦合器的设计步骤包括：确定工作频率和带宽、计算结构参数、优化设计。
3.1 确定工作频率和带宽 短波定向耦合器在设计之前，需要确定其工作频率和带宽范围。 在选择频率时，要考虑到耦合器的应用场景和应用要求，同时要选择 相应的无机瓷或铝氧化物陶瓷材料。 3.2 计算结构参数 计算结构参数是确定短波定向耦合器的关键步骤。在进行计算时，需要确定主线和分支线的特性阻抗、耦合孔的位置和大小等参数。计 算结果可以通过模拟软件进行仿真验证，以确定设计的合理性。 3.3 优化设计 在进行优化设计时，需要考虑到短波定向耦合器的功率损耗、端 口匹配、驻波比等因素。通过优化设计，可以增加耦合器的传输效率 和调制精度。 4. 短波定向耦合器应用场景 短波定向耦合器主要应用于微波通信、微波雷达、毫米波通信等 领域，常见的应用场景包括： 4.1 信号的耦合和分配 在微波通信领域中，短波定向耦合器可用于将信号从主线中耦合 到多个分支线中进行传输。通过设计合适的耦合孔，可以实现精确的 信号耦合和分配。
一种改进型Gysel功率分配／合成器
一种改进型Gysel功率分配／合成器的设计 时间：2010-05-08 11:50:12 作者：张兆华郑新 0 引言 在微波电路中，功率分配／合成器是非常重要的器件，它广泛应用于馈线系统、混频及功率放大器中。Gysel功率分配／合成器由Ulrich H．Gysel于1975年提出，其拓扑结构介于分支线耦合器结构和威尔金森结构之间，与分支线耦合器一样，其终端负载可以通过一段任意长度，且特性阻抗与负载阻抗相同的传输线引到电路上的任意位置，因而负载可以根据需要外接在电路上，便于大功率负载的使用；同时具有和威尔金森功率分配／合成器一样的相对带宽。此外，Gysel 功率分配／合成器可以采用同轴线、带状线、空气板线及微带线等多种形式实现。但是，Gysel功率分配／合成器也存在一些缺点：首先，Gysel形式在20％相对带宽情况下，其插入损耗、驻波等指标比威尔金森形式要好，显示出较好的宽带特性。但窄带情况下，当传输线损耗相同时，Gysel形式的损耗值约为0.12 dB，威尔金森则为0.1 dB，驻波也稍大一些。其次，在输入输出端口回波损耗小于-20 dB的原则下，Gysel功率分配／合成器的相对带宽为20％左右，在一些宽频带应用的场合，Gysel功率分配／合成器的带宽仍需要提高。另外，在设计Gysel 功率分配／合成器时，各个微带支节的阻抗值不是完全确定的，其中两个隔离电阻间的λ0／2微带线的阻值随带宽、隔离度等指标的要求变化，不利于设计和应用。 本文对Gysel功率分配／合成器进行了改进，目的是提高其隔离度、回波损耗等指标的宽带特性。通过对整个拓扑的改进，新功率分配／合成器的插入损耗、回波损耗、隔离度等指标明显优于Gysel功分器，而且各个微带支节的阻抗值是确定的，非常便于设计。 1 结构及原理分析 传统微带型Gysel功分器的结构如图1所示，由4个λ0／4微带线及1个λ0／2微带支节构成。对于Gysel功分器典型的分析方法是奇偶模分析法及单位元素(Unit Elements)分析方法。一般来说，Gysel功率分配／合成器各个微带支节的阻抗值可以取：
微波定向耦合器工作原理
微波定向耦合器工作原理 一、引言 微波定向耦合器是一种常用的微波器件，广泛应用于微波通信、雷达系统、卫星通信等领域。它具有方便、灵活、高效的特点，能够实现微波信号的分配和耦合，是实现无线通信系统中重要的组成部分。本文将对微波定向耦合器的工作原理进行全面、详细、完整的探讨。 二、微波定向耦合器的基本结构 微波定向耦合器通常由耦合器和耦合环组成。耦合器是一种特殊的波导结构，用于将微波信号从一个波导传输到另一个波导。耦合环是一种特殊的环形结构，用于实现信号的定向耦合。 三、微波定向耦合器的工作原理 微波定向耦合器的工作原理可以简单地分为两个步骤：耦合和定向。 3.1 耦合 在耦合器中，微波信号通过波导进入耦合环。当信号进入耦合环时，一部分能量会被传输到耦合环内部，形成环内模式。耦合环内部的环形结构可以通过控制其几何参数来实现对耦合效果的调节。当耦合环的几何参数适当时，可以实现最佳的耦合效果，使得尽可能多的能量被传输到耦合环内部。 3.2 定向 在耦合环内部，耦合器通过调节耦合环的几何参数和输入信号的相位差，实现对信号的定向耦合。定向耦合是指将输入信号按照一定的比例传输到不同的输出端口上。耦合环内部的环形结构可以通过调节其几何参数来实现对信号的定向耦合。当耦合环的几何参数适当时，可以实现理想的定向耦合效果，使得输入信号按照预定的比例传输到不同的输出端口上。
四、微波定向耦合器的性能指标 微波定向耦合器的性能主要包括插入损耗、耦合平衡度、隔离度等指标。 4.1 插入损耗 插入损耗是指微波信号在经过耦合器时的功率损耗。插入损耗越小，说明耦合器的能量传输效果越好。 4.2 耦合平衡度 耦合平衡度是指在不同的输出端口上输出的信号功率之间的平衡程度。耦合平衡度越高，说明耦合器的定向耦合效果越好。 4.3 隔离度 隔离度是指不同输出端口上的信号之间的相互干扰程度。隔离度越高，说明耦合器的输出信号之间的相互干扰越小。 五、微波定向耦合器的应用 微波定向耦合器在无线通信系统中有着广泛的应用。它可以用于实现微波信号的分配和耦合，提高无线通信系统的传输效率和可靠性。 5.1 微波通信系统 在微波通信系统中，微波定向耦合器可以用于将微波信号从一个发射天线传输到多个接收天线，实现信号的分配和耦合。这样可以提高微波通信系统的传输效率和覆盖范围。 5.2 雷达系统 在雷达系统中，微波定向耦合器可以用于将雷达信号从一个发射天线传输到多个接收天线，实现信号的分配和耦合。这样可以提高雷达系统的目标探测能力和探测范围。
双频段Gysel功分器设计
双频段Gysel功分器设计 张漫;吴云飞;韩海生;赖署晨;崔永良 【摘要】伴随着无线通讯技术的飞速发展,传统的wilkinson功分器在带宽、小型化以及双频段等方面已不能满足一些系统的设计要求.通过理论计算分析双频段微带线理论和工作方式,以及Gysel的工作原理,在此基础上结合Gysel功分器以及双频段微带结构,设计出一种新型双频段Gysel功分器.该双频段Gysel功分器主要工作在1.8 GHz和5.8 GHz两个频段.ADS仿真结果表明,该Gysel功分器在上述两个频段内的插损均小于3.45 dB,回波损耗小于-10 dB,隔离度大于等于10 dB,在中心频率为1.8 G Hz频段中,3 dB带宽为120 M Hz,而在高频段5.8 GHz中心频段中,3 dB带宽为100 MHz. 【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2019(033)001 【总页数】4页(P47-49,55) 【关键词】双频段;Gysel功分器;插损;回波损耗 【作者】张漫;吴云飞;韩海生;赖署晨;崔永良 【作者单位】佳木斯大学理学院 ,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院 ,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院 ,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院 ,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯十九中学 ,黑龙江佳木斯 154007 【正文语种】中文 【中图分类】O157.5
随着无线通信的持续发展，需要更加紧凑的、更宽的带宽，满足多频段同时工作的功分器器件。Wilkinson功分器[1]具有低插损、高隔离以及所有端口匹配的特性，适用于双频段[2-4]以及超宽带[5]领域。一个显著的特征是Wilkinson功分器都具有一个未连接到地的内部隔离电阻。为了实现输出端口之间的高隔离度，这些隔离电阻应该满足零相位延迟。而且Wilkinson功分器目前对耗散在隔离电阻上的热 耗处理也不是很好，这些缺点严重限制了Wilkinson功分器在大功率条件下的应 用[1-5]。 图1 典型Gysel功分器拓扑 典型的Gysel功分器[6]如图1所示，其本身具有良好的散热能力，广泛地应用于 诸如波束成型网络[7]和高功率放大器[8]等微波和毫米波电路中。在文献[9]中，通过在传统Gysel功率分配器中增加匹配网络，使得Gysel功分器实现了44.3%的 相对带宽和15 dB的回波损耗。通过对多级级联的Gysel功率分配器结构[10]的 研究，证明多级级联Gysel功分器在相对带宽为62%时，仍然具有15 dB隔离度。通过使用优化算法[11]，文献[10]中的功分器扩展可以在任意功分比和任意端口匹配条件下进行设计。这些Gysel功分器进一步验证了Gysel可以满足高隔离度大 带宽的需求。将交换结构应用于环形功率分配器中[12]可以提高器件的隔离度，而双频段应用则未被考虑。最近，额外带有分流短截线的双频带Gysel功率分配器 在文献[13]中实现，其缺点是带宽有限。测量结果表明，每个通带的15 dB回波 损耗下隔离带宽仅为65 MHz。文献[14]在文献[13]的基础上，进一步提出具有任意隔离电阻的不等分功率分配器的设计方程。但是其设计带宽也是有限的。 本文提出一种双频段Gysel功分器结构，该双频段Gysel的15 dB回波损耗下的 隔离带宽明显得到增加。此外，它在设计和制造功分器时具有更大的灵活性，在选择结构参数上具有更大的自由度。
微带分支线定向耦合器的小型化
微带分支线定向耦合器的小型化 微带分支线定向耦合器是一种重要的微波元件，它在信号传输和处理方面具有广泛的应用。微带分支线定向耦合器的主要作用是实现信号的定向传输，同时能够有效地隔离输入和输出端口，从而避免信号的泄露和反射。由于其在通信、雷达、电子对抗等领域的重要性，如何实现微带分支线定向耦合器的小型化，以便更好地满足实际应用的需求，成为了当前的研究热点。 微带分支线定向耦合器主要由微波传输线、分支线和耦合线三部分组成。微波传输线是用来传输信号的直线导体，分支线则是用来将从主传输线上分出的部分信号传输到耦合线上，而耦合线则是用来将信号从主传输线和分支线上耦合到输出端口。其主要工作原理是利用微波传输线的电磁场分布，通过分支线和耦合线的几何形状和尺寸来改变电磁场的分布，从而实现信号的定向传输和隔离。 微带分支线定向耦合器的设计主要涉及到建模、仿真和优化三个步骤。需要对耦合器的各个组成部分进行建模，建立微波电路模型，并利用电磁场仿真软件进行仿真分析。根据仿真结果进行优化设计，主要包括调整分支线和耦合线的几何形状和尺寸，以实现最佳的信号传输和隔离性能。对优化后的设计方案进行实际制作和测试，以验证设计的
正确性和可靠性。 为了满足实际应用的需求，微带分支线定向耦合器的小型化是必然趋势。主要可以通过以下几种技术实现： 分模块集成技术：将微带分支线定向耦合器的各个组成部分分别制作在不同的芯片或模块上，然后通过集成的方式将其组合在一起，从而实现体积的减小。 平面工艺技术：利用平面工艺制作微带分支线定向耦合器的各个组成部分，可以大幅度减小体积，同时还可以提高制作精度和降低成本。倒装芯片技术：将芯片组件倒装在基板上，可以减小体积、提高散热性能和增加稳定性。 微带分支线定向耦合器在信号传输和处理方面具有广泛的应用，例如：在通信系统中，可以用作功率分配器、混合器、相位检测器等；在雷达系统中，可以用作收发前端、功率合成器、信号分离器等；在电子对抗系统中，可以用作干扰器、信号截获器、辐射计等。其小型化的实现将更加促进这些应用的发展。 微带分支线定向耦合器作为一种重要的微波元件，在信号传输和处理方面具有广泛的应用。本文主要从原理分析、设计方法、小型化实现
微波电路简介
微波电路简介 1 微波电路简介 1.1 微波无源器件 微波无源器件由传输线的组合构成。 除了微波传输线以外，微波无源电路主要有功率分配器，定向耦合器，环 行器，滤波器，隔离器，均衡器，短路器，衰减器，极化器，吸收负载，天线等无源器件。 我们在这里主要介绍其中主要类型。 一．定向耦合器 定向耦合器是常用无源微波器件.可以作为信号的检测，合成及耦合使用。如图1-4分别为微带环形定向耦合器；侧耦合定向耦合器；矩形微带定向耦合器和波导定向耦合器。定向耦合器一般有四个端口。如图4中的波导定向耦合器，如信号由1端口输入，则2端口为信号的主通道，3端口为1端口的耦合端，而4端口则是隔离端口。 图2环行定向耦合器 图3矩形微带定向耦合器 图4波导定向耦合器 图4.1 侧耦合侧耦合侧耦
二．滤波器 滤波器是典型的常用的无源微波网络器件，在微波电路中占有重要的地位。 滤波器从响应函数的角度可以分为最大平滑式，等波纹式和椭圆函数滤波器三种。从结构上可以分为微带，波导和同轴腔体等结构的滤波器。 由信号的导通或截止可以分为高通，低通和带通滤波器。如图5为侧边耦合微带带通滤波器。图6为一种简单的椭圆函数滤波器。 图5侧边耦合微带滤波器 图6微带滤波器 图6为波导膜片滤波器。由微带构成的谐振电路Q 值一般小于波导腔体的Q 值，所以微带滤波器的插入损耗一般要大于波导腔体滤波器。 图7 波导膜片滤波器 三．微波功率分配器 虽然定向耦合器在一定情况下具有功率分配的作用，但是原则上定向耦合器是一四端 口器件。功率分配功能可以由一三端口器件来完成。如图8为Wilkinson 功率分配器/合成器。由2, 3端口输入的功率可以无反射地传输到1 端口。相反由1端口输入的微波功率 图8 Wilkinson 功率分配器/合成器 可以在2,3端口分为二路。如电路上下是对称的，则射频功率在2，3端口是平分的。微波功分配器还有其他许多种类。 四 微波阻抗匹配器。 阻抗匹配是许多微波电路的基本要求。常常在系统中是一项重要指标，对系统性能有 1 2 3
ADS设计定向耦合器讲解
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1概述 1.1 微波技术产生的背景及发展趋势 微波技术是无线电电子学的一个重要分支，已成为现代通信、雷达、导航和遥感等领域最为敏感的课题之一，发展至今已经有比较久的历史了，无论在理论上还是在实践上，微波科学技术逐渐成熟，并拥有很多的从业人员。微波波段的电磁波能穿透电离层,因而卫星通信与卫星电视广播、宇宙通信及射电天文学的研究等均需利用微波来实现，在通信、雷达、导航、遥感、天气、气象、工业、农业、医疗以及科学研究等方面得到越来越广泛的应用，成为了无线电电子学的一个重要的分支趋向。 随着通信技术的迅速发展，为了便于携带和移动,无线电设备的小型化是未来的发展趋势，而移动通信所使用频段处于微波范围,因此实现微波电路的更高频率化, 小型化,固体化,不仅在实用方面,而且在学术方面均有重要的研究价值。定向耦合器通常有两种实现方式: Lange耦合器和带线耦合器。Lange耦合器具有结构紧凑,便于集成的优点,但一般使用陶瓷基板, 电路制作要求较高,加工工艺和成本限制了它的应用。带线耦合器虽然对电路制作工艺要求相对较低,但存在结构复杂、体积较大以及集成困难等缺点。 传统的定向耦合器虽然具有设计成任意功率分配比例的优点，但是体积较大，不利于微波集成化方向发展，因此寻找性能更好和功能独特的小型定向耦合器，一直是人们去研究的课题之一。而微带定向耦合器由于具有结构紧凑、制作简单、便于和其他电路集成等优点,目前已引起人们的极大研究兴趣，未来的耦合器必然会向着集成化和小型化方向发展。 同时,用微带线设计的微波元器件,可以直接做在电路板上,具有所占空间小、易于和其它电路元件连接的特点。因为微带线具有上述特点,所以用它来做微波电路。这将有助于提高微波集成电路的集成度。 然而，微带定向耦合器也有自身的不足，主要体现在耦合度较低和方向性差等方面。为了克服上述缺陷,研究者提出了多种补偿方法，本文也将结合微波理论知识和先进的仿真软件技术，来实现对微带定向耦合器的耦合度和方向性等性能的改善和提高。
双脊波导定向耦合器耦合器设计412教材
双脊波导宽带定向耦合器设计 摘要 定向耦合器是微波系统中广泛使用的微波器件，在功率测量、微波传输系统，反射计及双工器等中有着广泛的应用。由于定向耦合器应用场合及条件的不同，其种类很多而且差异性极大。从结构上可分为波导、带状线、微带线、同轴线耦合器；从耦合形式上分为小孔耦合及缝隙耦合定向耦合器。 现代电子系统、测量系统以及一些微波系统要求实现宽带，这种趋势对各种微波器件提出了更高的带宽要求，所以对宽带定向耦合器的研究具有重要的的现实意义。本文对脊波导、矩形波导、耦合方式进行分析的基础上，设计一款符采用非对称十字孔耦合定向耦合器。通过分析及仿真知脊波导与矩形波导相比截止频率更低，相同尺寸情况下脊波导具有更宽的频带；非对称十字孔耦合在带宽方面比小孔耦合具有更宽的带宽更高的优势。本论文对双脊波导定向耦合器及同轴波导转换器进行全面分析研究，主要工作如下： 1.介绍了定向耦合器的种类、耦合机理主要性能参数等，在此基础上研究 了双脊波导及矩形波导的传输特性，并利用HFSS软件给出了研究仿真 实例。 2.设计一款采用非对称十字孔缝耦合定向耦合器，并对小孔孔径、孔间距 以及孔边距对耦合器参数的影响进行分析。 3.设计一款双脊波导与同轴之间转换的同轴波导转换器，并对其阻抗匹 配、带宽特性进行研究。 4.自己看看有没有要增加的研究内容或创新点。 关键词：定向耦合器双脊波导非对称十字孔宽带 Abstract The directional coupler is applied widely to Microwave Devices in Microwave
System, for example there are all directional couplers in power measurement, microwave transmission system, reflect-meter, double stitch and duplexer. As the directional coupler has a wide use under different conditions. The directional coupler has a great many kinds and the otherness is large. In structure the coupler can be made in wave-guide strip-line microcircuit and coaxial axis. In coupling mode small aperture coupling is used most widely. Home and abroad the research of coupler is ripe, especially the research of wave-guide coupler is Pinakamatagal and the kinds are the most. However, the researches of double-ridge waveguide directional coupler are few. Modern microwave systems have a trend that more and more wide band is needed. Because the request of bandwidth is more and more wider in modern electronic system measurement system and other microwave systems, the trend promote the research of more wide band microwave devices, so the more wide band research has a greatly significant. Also this trend also promotes the research of coupler. In this article we will use the different principles of design of waveguide directional coupler for reference, we adopt the form of double-ridge waveguide to design high-power and broadband directional coupler. (Here we use the WRD650 standard form) As we know that the double-ridge waveguide has lower cut-off frequency than rectangular waveguide, the double-ridge waveguide also has wider single model bandwidth and lower impedance. So the double-ridge form has superiority. In the design first we adopt the circular holes coupling mode to acquire advantages and disadvantages in this mode. Then we change to adopt unsymmetrical cross hole to design the coupler. Comparing cross hole and circular hole we can find that the unsymmetrical cross hole is better than circular hole. By theory analysis, numerical calculation and electromagnetism simulating software we compare the results and improve the property . For the perfect target we also take several particular actions to improve the capability of double-ridge waveguide coupler. In this article, we have a comprehensive analysis and research to double-ridge waveguide directional coupler. The specific work is as follows: 1.According to the basic coupler theory we apply the double-ridged
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