微波技术：功率分配器与定向耦合器详解

"本资源主要介绍了功率分配器和定向耦合器在微波技术中的应用和基本特征，包括T型结功率分配器、Wilkinson功率分配器、波导定向耦合器、正交混合网络、耦合线定向耦合器、Lange耦合器以及180度混合网络。内容涵盖了这些器件的工作原理、设计和应用，特别强调了三端口网络（T型结）的性质，以及在互易无耗情况下的不可能性。此外，还讨论了如何通过放宽互易、无耗和匹配条件来实现不同的微波器件，如非互易环行器和非全匹配的功率分配器。" 在微波技术中，功率分配器和定向耦合器是两种重要的无源器件，它们主要用于功率的分配和组合。功率分配器，如T型结和Wilkinson功率分配器，通常设计为3dB，即功率均匀分配到各个端口。而定向耦合器，如波导定向耦合器，允许特定方向的功率传输，同时隔离反向信号，常用于信号监测、功率提取等。 T型结是最简单的功率分配器形式，由一个中心分支和两个侧分支构成。在互易无耗且所有端口匹配的理想情况下，无法构建这样的三端口网络，因为这将导致矛盾。因此，必须至少放宽一个条件，例如非互易性、无耗性或端口匹配，才能实现实际的功率分配器或耦合器。 无耗、互易和全匹配是微波器件设计中的三个关键属性，但它们不能同时存在于同一三端口网络中。例如，非互易环行器允许功率单向流动，满足无耗和匹配，但不满足互易性。另一方面，如果保持无耗和互易，可以牺牲全匹配，这样可以设计出一种仅在部分端口匹配的功率分配器。 定向耦合器，如耦合线定向耦合器和Lange耦合器，提供了不同方向的功率耦合比例，可用于信号的抽取或隔离。正交混合网络，如90度混合网络，常用于实现等功率分配，并引入固定的相移。 平面电路型和波导型是功率分配器和耦合器的两种常见结构形式，分别适用于微波频段的不同应用场景。平面电路型通常在高频集成电路中使用，而波导型则在更高的频率和大功率应用中更为常见。 功率分配器和定向耦合器在微波通信、雷达系统、卫星通信等领域有着广泛的应用，它们的设计和选择取决于具体系统的需求，如功率分配比例、隔离度、带宽和频率响应等。理解这些器件的基本特征和工作原理对于微波系统的设计至关重要。