将定向耦合器除输入端外，其余各端均接上匹配负载 时，输入端的驻波比即为定向耦合器的输入驻波比。 此时，网络输入端的反射系数即为网络的散射参量S11， 故有 1 S11 1 S11 频带宽度
定向耦合器分类及构成思想
定向耦合器分类及构成思想
定向耦合器一般属 于四端口网络，它有 输入端、直通端、耦 合端和隔离端， 主线的两个端口为“1”和“2”，副线的两个端口为 “3”和“4”。两线间有一定的耦合机构。 当功率由端口“1”输入时，一部分功率从直通端口 “2”输出；还有一部分功率耦合到副线中，利用各分波 的场矢量叠加或波程差，设法使耦合到副线中的波在其 中一端口同相叠加形成耦合口，而在另一端口反相抵消 形成隔离口。至于端口“3”和“4”中谁为耦合口谁为隔 离口，这取决于定向耦合器的耦合机构。通常在隔离端 口外接匹配负载。
信标分 离器 接收设备
带阻滤 波器
双工器
方圆转 换器
极化变 换器
高次模 耦合器
旋转关节
信标
信标
魔T 定向耦 合器 跟踪接 收机 发送波 信标差信号 伺服控 制系统 驱动系 统
信标和信号
滤波器
天馈系统原理框图
常用的矩形波导分支有E面分支、H面分支、双T接 头及魔T等，此外还有同轴线分支、微带线分支等。
等效网络法只研究了非均匀区对传输系统的 宏观影响，并不涉及非均匀区内部的电磁场特 性。 因此，如果要设计微波元、器件，也许就不 得不利用解析方法、近似方法、数值计算方法 等求解非均匀区内部的电磁场得到其等效网络 特性。
一个微波系统通常包含微波传输线和微 波部件。微波部件的功能是对微波能量或 微波信号进行处理和变换。 微波元器件又可分为线性互易，线性非 互易，非线性和有源器件四大类。
（2）
（3）
由于1和2端口在结构上对称，故有：S11 = S22；
2、H面分支（H-T接头）
当信号由1和2等幅 同相输入时，端口3 输出最大。
（1）
（3）
（2）
当信号由1和2等幅 反相输入时，端口3 无输出。
（1） （3）
（2）
1. E面T和H面T—分路元件 E面 T
1 1
串接元件
H面 T
3
并接元件
4、 魔T元件
魔T元件应用
在接收机混频电路中， 为使本振信号与接收信号 隔离，可将它们分别接在 魔 T 的 E 臂和 H 臂上。主线的 两臂中装接混频晶体 。本 振信号和接收信号都能以 相等的幅度，适当的相位 加在两晶体上进行混频 。 其差频信号送至中频电路 进行放大。
4、 魔T元件
魔T元件应用
E-T接头
H-T接头
1、E面分支（E-T接头）
（3）
当信号由端口 1输入时，端口2 和3都有输出。
（1）
（ 2）
（3） 当信号由端口2 输入时，端口1和3 都有输出。 （2）
（1）
1、E面分支（E-T接头）
当信号由端口3输入时， 端口1和2等幅反相输出。 用散射参量表示则有： S13 = -S23； 由于1和2端口在结构上对称， 故有：S11 = S22； （1）
3 4
2 2
3 2 4
①端输入，②和③端功率平分，相 位相反。 用于和差： ②和③同相等幅输入，①端无输出 ②和③反相等幅输入，①端输出最 大。
④端输入，②和③端功率平分相位相 同。 用于和差： ②和③端同相等幅输入，④端输出最 大； ②和③端反相等幅输入，④端无输出
3、 双T接头
将 E-T 和 H-T 组合起来，即得到 双 T 接头，它保持了 E-T 和 H-T 接口 的特性。3和4是相互隔离的。 普通双T接头的特性总结起来为： 1)E臂输入，两主臂“1”，“2”等幅反相输出，H臂无输出 2)H臂输入，两主管“1”，“2”等幅同相输出，E臂无输出 3)主臂“1”， “2”等幅反相输入，E臂输出，H臂无输出； 4)主臂“l”，“2”等幅同相输入，H臂输出，E臂无输出。
4、 魔T元件
魔T元件
魔 Ｔ 特性可以看作是 E-T 和 H-T 的结合，也可能看 作是特殊的3 dB桥。
0 1 0 S 2 1 1
魔T
0 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 0
4、 魔T元件
魔T元件
魔T具有如下重要特性： ①四个端口完全匹配； ②不仅E臂和H臂相互隔 离，而且两侧臂(即1、2臂) 也相互隔离； (3)进入一侧臂的信号， 将由E臂和H臂等分输出，而 不进入另一侧臂； ④进入H臂的信号，将 由两侧臂等幅同相输出，而 不进入E臂；
三、非线性元器件
非线性元件内部有非线性物质，能对微波 的频率或微波信号的频谱进行变换。常用的 非线性元、器件有：调制器，检波器，混频 器，倍频器等等。 四、有源器件
微波有源器件可以产生微波能量或对微波 信号进行放大。常见的有源器件有：振荡器， 放大器，微波管等等。
常见的微波系统均由传输线和上述器件组合 而成。近年来，为了实现微波系统的小型化， 开始采用由微带和集中参数元件组成的微波集 成电路，可以在一块基片上做出大量的元件， 组成复杂的微波系统，完成各种不同功能。 对微波元件的基本要求： ※ 损耗 ※ 输入驻波比 ※ 工作频带尽可能宽 ※ 功率容量 ※ 结构 ※ 特殊元件的特殊要求
二、线性、非互易元件 线性、非互易元件内部的媒质是线性的，但 具有各向异性。具有非互易特性，其散射矩阵 是不对称的。但仍工作于线性区域，属于线性 元件范围。 常见的线性非互易媒质有磁化铁氧体，磁化 等离子体，晶体等等。 线性、非互易元件也不能做频率或频谱的变 换，它们的主要特征是可以区别沿不同方向传 输的导行电磁波。 常见的线性、非互易元件有：隔离器，环行 器等。
定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器，它 能从主传输系统的正向波中按一定比例分出部分功率， 并基本上不从反向波中分出功率。因此利用定向耦合 器可以对主传输系统中的入射波和反射波分别进行取 样。 定向耦合器用于监视功率、频率和频谱；把功 率进行分配和合成；构成雷达天线的收发开关、平衡 混频器和测量电桥；测量反射系数和功率等。四端口网 Nhomakorabea基本性质
性质1
无耗互易四端口网络四个端口可以完全匹配。即：
S11 S22 S33 S44 0
并且为一理想的定向耦合器；即若（1）端口为输 入口，则 S , S , S 中必有一个为0。
12 13 14
四端口网络基本性质
性质2
具有理想定向性的无耗互易四端口网络不一定四个端 口均匹配。或者说，四个端口均匹配是定向耦合器的 充分条件，而不是必要条件。 四个端口均匹配 理想的定向耦合器
（3） （2）
1、E面分支（E-T接头） （3）
当信号由1和2 等幅反相输入时， 端口3输出最大。 （1） （2）
（3） 当信号由1和2 等幅同相输入时， 端口3没有输出。 （1） （2）
1、E面分支（E-T接头）
E—T接头的特性可用S矩阵表示。E—T接头使用时多由端3输入， 假定端口3匹配（S33＝0)，由于结构对称．端口1和2的驻波比应 相等(S11＝S22)，于是E—T接头的S矩阵可以写成
一、线性互易元件
这类元件内部只有线性、互易物质，它们只 能对微波能量或微波信号进行线性处理和线性 变换。这里所说的“线性”是指元件不能做频 率或频谱的变换。
常见的线性互易元件有：匹配负载，衰减器， 移相器，功率分配器，定向耦合器，阻抗匹配 器 (可调)，阻抗变换器 (不可调)，短路活塞， 滤波器，微波电桥等等。
P I 10 lg 1 20 lg S41 (dB) P 4
隔离度
S31 P P 3 3 P 1 方向性 D 10lg 10lg 20lg (dB) P P S41 4 1 P 4
理想定向耦合器的 S14 0 ，即具有无限大的隔离度和方向性。
定向耦合器的技术参数
输入驻波比
S11 S S 12 S13
S12 S11 S23
S13 S 23 0
1 2 1 S 2 1 2
1 2 1 2 1 2
1 2 1 2 0
2、H面分支（H-T接头）
当信号由端口3输 入时，端口1和2等幅 （1） 同相输出。 即：S13 = S23；
定向耦合器分类及构成思想
定向耦合器就是用于监测功率的一例，它从微 波信号发生器至负载的主传输线中取出一小部分功 率输至功率监测器，只要知道耦合强弱便可由监测 器的功率读数得知信号发生器的输出功率。
定向耦合器分类及构成思想
用反射计测量反射系数的系统示意图，其中有两个以相反方向接入主线的具有高方 向性的定向耦合器，各自按同一比例取出入射与反射波中的一小部分功率，经检波 后输入到“比值计”使可在经过校准的仪表卜读出反射系数的大小(幅值)。
输入功率 隔离度 I 10lg 隔离口输出功率 (dB)
耦合口输出功率 (dB) 方向性 D 10lg 隔离口输出功率
三者之间的关系： I C D
定向耦合器的技术参数
以同向定向耦合器为例，写出散射参数与技术参数 之间的关系为：
耦合度
P 1 1 C 10lg 10lg 20lg S31 (dB) 2 P S31 3
性质3
对于无耗互易四端口网络，有两个端口匹配且相 互隔离，则该四端口网络必为一理想定向耦合器， 且其余两个端口匹配并相互隔离。
定向耦合器的技术参数
定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件。 主要技术指标有耦合度、隔离度(或方向性)、输入驻 波比和工作带宽。
耦合度
输入功率 C 10 lg 耦合口输出功率 (dB)
矩形波导的T形接头有E-T接头和H-T接头两种，如 图所示。其中E-T接头的分支波导宽面与主波导中 TE10模的电场所在平面平行；H-T接头的分支波导的 宽面与主波导中TE10模的磁场所在的平面平行。