實(shí)驗(yàn)三-方向耦合器

實(shí)驗(yàn)三：功率衰減器學(xué)院：____信息學(xué)院____實(shí)驗(yàn)日期：2023年11月5日班級(jí)〔專業(yè)〕：____通信國(guó)防___________學(xué)號(hào)：_______2023106006______姓名：___胡志偉__實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解方向耦合器的原理及根本設(shè)計(jì)方法。2.利用實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M實(shí)際測(cè)量以了解方向耦合器的特性。3.學(xué)會(huì)使用微波軟件對(duì)方向耦合器進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，并分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：項(xiàng)次設(shè)備名稱數(shù)量備注1MOTECHRF2000測(cè)量?jī)x1套亦可用網(wǎng)絡(luò)分析儀2方向耦合器模組2組RF2KM5-1A、RF2KM5-2A350ΩBNC接頭2個(gè)THRU4[50Ω]負(fù)載端子2個(gè)LOAD-1、LOAD-2550ΩBNC連接線2條CA-1、CA-261MΩBNC連接線2條CA-3、CA-47MICROWAVE軟件1套微波軟件理論分析：〔一〕方向耦合器的原理：方向耦合器是個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)〔4－portnetwork〕，如圖5－1所示。DirectionalCouplerPort-1P1Port-2P2Port-2P3Port-4P4圖5-1方向耦合器方框圖圖5-1方向耦合器方框圖其信號(hào)輸入端〔Port-1，InputPort〕的功率為P1，信號(hào)傳輸端〔Port-2，TransmissionPort〕的功率為P2，信號(hào)耦合端〔Port-3，CouplingPort〕的功率為P3，而信號(hào)隔離端〔Port-4，IsolationPort〕的功率為P4。假設(shè)P1、P2、P3、P4皆用毫瓦〔mW〕來(lái)表示，定向耦合器的四大參數(shù)，那么可定義為：傳輸系數(shù)：耦合系數(shù)：隔離度：方向性：常見(jiàn)的定向耦合器可分成支路型和平行線型兩種。其設(shè)計(jì)方法如下：1、支路型〔Branch-lineCoupler〕其電路根據(jù)組成元件可再分為低通L-G式、高通L-G式和傳輸線式，如圖5-2(a)(b)(c)所示。Port-1Port-1P1P3Port-3Port-2P2LsLsCpCpZo(a)low-passtypeP4Port-4Port-1Port-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo(b)high-passtypeP4Port-4圖5-2(a)低通L-C式支線型耦合器;(b)高通L-C式支線型耦合器圖5-2(d)平行線型耦合器λ/4ZoeZooPort-1圖5-2(d)平行線型耦合器λ/4ZoeZooPort-1P1Port-2P2P3Port-3P4Port-4ZoZoZoZoPort-2P2ZoZoPort-1P1ZoP3Port-3圖5-2(c)傳輸線式支線型耦合器λ/4ZosZoP4Port-4ZopZoP3Port-3圖5-2(c)傳輸線式支線型耦合器λ/4ZosZoP4Port-4Zopλ/4ZopZos其設(shè)計(jì)步驟如下：步驟一：決定耦合器的規(guī)格。包括耦合系數(shù)C(dB)、端口的等效阻抗Zo〔ohm〕、電路使用的中心頻率，fc〔Hz〕。步驟二：利用以下公式計(jì)算出K、Z0S及Z0P:步驟三：利用以下公式計(jì)算出所需的值:低通L-C式高通L-G式傳輸線式假設(shè)選用微帶線來(lái)設(shè)計(jì)，那么依據(jù)使用基板參數(shù)〔Er、h等〕利用軟件計(jì)算出Zos及Zop的微帶線寬度〔W1、W2〕和四分之一波長(zhǎng)的長(zhǎng)度〔P1、P2〕。步驟四：利用模擬軟件檢驗(yàn)，再經(jīng)過(guò)微調(diào)以滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)驗(yàn)步驟利用實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M實(shí)際測(cè)量〔1〕將信號(hào)從信號(hào)輸入端P1輸入，在其它三個(gè)端口接電阻，進(jìn)行測(cè)量；〔2〕將信號(hào)從信號(hào)輸入端P1輸入，在其它三端分別進(jìn)行接線的測(cè)量〔每次一個(gè)端口接線，其它三個(gè)端口都接電阻〕。軟件仿真設(shè)計(jì)一個(gè)工作頻率為400MHz的10dB的高通L-C支路型耦合器。〔Zo=50ohm〕解:C=-10dB，fc=400MHz實(shí)驗(yàn)記錄1、支路型方向耦合器：實(shí)際模組測(cè)量信號(hào)從P1端輸入：〔1〕其它三端接50歐電阻：信號(hào)在P1端衰減約10dB，圖中S21為35dB，信號(hào)通過(guò)模組后幾乎全部被電阻吸收?！?〕P2端接線，P3和P4端接50歐電阻：信號(hào)在P1端衰減約10dB，P2端為信號(hào)傳輸端，從P1到P2信號(hào)根本不衰減?！?〕P3端接線，P2和P4端接50歐電阻：信號(hào)在P1端衰減約10dB，P3端為信號(hào)耦合端，信號(hào)從P3端輸出衰減約10dB?！?〕P4端接線，P2和P3端接50歐電阻：信號(hào)在P1端衰減約10dB，P4為信號(hào)隔離端，信號(hào)從P4端輸出衰減約10dB。軟件仿真：由圖可以看出：S11約為10dB，S12約為0〔即信號(hào)從P1傳到P2根本不衰減〕，S13與S4也與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果在誤差范圍內(nèi)相等。平行線型方向耦合器信號(hào)從P1端輸入其它三端接