micro微带线分支线定向耦合器
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1、实验 设计仿真微带线分支线定向耦合器一、 实验目的: 掌握微带分支线定向耦合器的设计方法; 掌握用VOLTAIRE进行仿真;二、 实验原理:在一些电桥电路及平衡混频器等元件中,常用到分支线定向耦合器,微带二分支定向耦合器如下图所示,图中的字母G、H和数字1是各线段特性导纳的归一化值(对50欧姆阻抗对应的导纳值归一化),因各端口的导纳值相同,所以又称为等阻二分支定向耦合器。g/4H(1) 1 1 (4) G GA A1 g2/4(2) 1 1 (3)H当功率由(1)臂输入时,(3)、(4)两臂有输出;理想情况下,(2)臂无功率输出,故(2)臂是隔离臂,(3)、(4)两臂的输出可按一定的比例分配,
2、若(3)、(4)两臂的输出功率相同,都等于输入功率的一半,则成为3dB定向耦合器或3dB分支电桥。利用奇偶模分析法,将上述电路在中心线AA1处切开,此时可将两条线(1)(4)及(2)(3)从AA1面分开来考虑,这样将四端口网络转换为二端口网络,上下是对称的。所以利用各端口理想的匹配及(1)、(2)端口之间理想的隔离条件,得出下列公式:其中C称为定向耦合器的耦合度,u1、u3、u4分别为(1)口输入电压和(3)、(4)口输出电压,可见(3)口和(4)口的输出电压相位差90度,对与3dB定向耦合器(C3dB)代入上式得:三、 实验要求:设计3dB微带分支定向耦合器已知条件:微带线介质基片厚度h=1
3、mm,r9.6,中心频率f03GHz,输入输出端口的通信的阻抗为50 欧姆。指标要求:1) 根据所给的已知条件计算出各段微带线的宽度和长度,画出电路原理图2) 对电路原理图进行仿真并对各线段调谐,达到指标如下:当频偏臂f/f0=1.06(即频率范围2.83.2GHz)时:在中心频率处耦合度(S31模值)为2.93.1dB输入驻波比,方向性或隔离度(即S21的模值)17.5dB,两臂的不平衡度(即S31与S41的模值dB差)0.26dB。四设计思路:1参数设定: G1 所以Z50所以 宽度为1.0302 H=1.414 所以Z70.7 类似方法求出 宽度1.939电路图:2调谐电路这次实验中的数据指标要求比较多,所以我采用优化来精确定位。设计三个优化目标输入驻波比方向性或隔离度(即S21的模值)17.5dB(即S31与S41的模值dB差)0.26dB输出方程设定:将TL2和TL7设定为可调谐的3输出波形将S31和S41放大观察:将S31S21的差cha用图形表示,可以看出在2.8到3.2频段内都满足0.26dB
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