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魔 T 元件的设计仿真
1 概述
无论在哪个频段工作的电子设备,都需要各种功能的元器件。微波系统
也有各种无源、有源元器件,它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变
换,是微波系统的重要组成部分。微波元器件按照性质可分为线性互易元器
件、线性非互易元器件以及线性元器件三类。其中线性互易元器件只对微波
信号进行线性变换而不改变频率特性,并满足互易定理,主要包括各种微波
连接匹配元件、功率分配元器件、微波滤波器件及微波谐振器件等。
功率分配元器件可以将一路微波功率按比例分成几路,主要包括:定向
耦合器、功率分配器及各种微波分支器。
1.1 波导分支器
将微波能量从主波导中分路接出的元件成为波导分支器,它是微波功率分
配器件的一种,常用的波导分支器有 E 面 T 型分支、H 面 T 型分支和匹配双
T。
E-T 分支: E 面 T 型分支器是在主波导宽边面上的分支,其轴线平行于主
波导的 模的电场方向。E-T 分支相当于分支波导与主波导串联。
H-T 分支是在主波导窄边面上的分支,其轴线平行于主波导 模的磁场
方向。H-T 分支相当于并联于主波导的分支线。
匹配双 T:将 E-T 分支和 H-T 分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的
反射,则构成匹配双T,也称为魔 T。
1

1.2 魔 T 元件
将 E-T 分支和 H-T 分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成
匹配双 T(魔 T),如图 1 所示,它有以下特征:
1) 四个端口完全匹配.
2) 端口①、②对称,即有 = 。
3) 当端口③输入,端口①、②有等辐同相波输出,端口④隔离。
4) 当端口④输入,端口①、②有等辐反相波输出。端口③隔离。
5) 当端口①或②输入时,端口③、④等分输出而对应端口②、①隔离。
6) 当端口①、②同时加入信号时,端口③输出两信号相量和的 倍,
端口④输出两信号差的 倍。
端口③称为魔 T 的 H 臂或和臂,端口④称为魔 T 的 E 臂或差臂。根据以上
分析,魔 T 各散射参数有以下关系:
= = = =0
=
=-
=0
网络是无耗的,则有 =
以上两式经推导可得魔 T 的[S]矩阵为
2

因此魔 T 具有对口隔离,邻口 3bB 耦合及完全匹配的关系。
图 1 魔 T 模型图
2 整体设计
2.1 设计目的
(1) 学习设计波导分支器的方法;
(2) 掌握魔 T 的设计方法及其 S 参数及场分布图的分析。
(3) 掌握 HFSS 软件,加强对相关知识的理解,提高在射频领域的应用
能力。
3
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