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定向耦合器方向性的分析 目前公司许多产品都用到定向耦合器 但在应用过程中都需要 大量调试其方向性来满足指标要求 为了减小调试时间以及调试过 程中产生的一些不稳定因素 让产品在设计时就能满足指标要求或 在产品中增加一些可调器件来降低调试时间和增加产品的可靠性 一 定向耦合器为什么会有方向性 上图为一段平行耦合传输线 当传输线 1 4 中有交变电流iI 流过时 由于 2 3 线与 1 4 线靠得很近 所以 2 3 线中就有耦合 来的能量 这个能量可通过电场 以耦合电容表示 又通过磁 耦合 以耦合电感表示 耦合过来的 通过Cm的耦合在 2 3 线 中产生的电流ic2和ic3 同时由于iI的交变磁场作用 在 2 3 线 上有感应电流iL 根据电磁感应定律 感应电流iL的方向与iI 相反 由上图可以看到 若有能量从端口 1 口输入 端口 2 是 耦合口 端口 4 是输出端 端口 3 上有电耦合电流ic3和磁耦合 电流iL 这两个电流是方向相反能量相同 相互抵消了 故端 口 3 为隔离端 也使得定向耦合器变得有方向性了 二 如何改善耦合器的方向性 1 常用的一种方法是在微带线上覆盖一块与基片相同的介质 请看下图的仿真结果 Port1Port2 Port3Port4 图一 图二 图三 图一是一段耦合微带线 上面什么也没有 仿真的结果为图二 可以看出这时耦合器的方向性很差 就个 2dB 但在这段耦合微带 上覆盖一层与基片相同厚度的介质后 得到的仿真结果为图三 这 时方向性有很大的改善 有 20dB 左右 这个在我们实际的设计时 已经应用到了 就是在主杆旁边直接用微带线来进行耦合 在调试 时去改变腔深对方向性变化很明显 这是因为耦合微带的电场分别 处在空气和介质中 所以它的奇模和耦模的相速不相同的 在隔离 端的信号就不能相互抵消 方向就会变差 当覆盖一层介质后 电 场就只在介质中传输 奇模和耦模的相速就变得相同了 方向就会 得到很大的改善 2 旋转耦合附杆 使之与传输主杆形成一个角度 这在实际应 用中很多例子 这和第一种方法是同种道理 改变奇 耦模的电角 度来改变它的相速 使方向性变好 3 在负载端加一电容后的仿真结果 1 Port1Port2 Port3Port4 图四 图五 在图一的基础上 在隔离端加一电容后仿真的结果 可以看 出方
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