西安电子科技大学硕士学位论文带状线定向耦合器的分析与设计姓名：周萌申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：陈南20090101摘要摘要定向耦合器广泛应用于幅度控制系统、平衡放大器、功率分配和合成器等许多微波网络和系统中。它们在各端口均阻抗匹配，这使得它们可以方便地嵌入到其它电路或子系统中。本文首先采用奇偶模法研究了对称耦合传输线的网络特性，求得了由对称耦合传输线构成的后向波定向耦合器的散射矩阵，并分析了定向耦合器的一些重要的特性一相移、端口隔离度和传输延迟。其次，介绍了单节和三节对称耦合器的综合过程以及如何使用综合过程求出的电路参数计算出宽边错位耦合结构的耦合器各部分的物理尺寸。第三，设计并实现了一个３ｄＢ的宽带带状线定向耦合器。该３ｄＢ耦合器由两个对称的耦合较弱的耦合器（一个单节耦合器和一个三节耦合器）交叉串联构成。采用前面介绍的综合方法分别计算出两个耦合器的电路参数再求出相应的物理尺寸，同时使用电磁仿真软件ＨＦＳＳ对设计数据进行仿真修正，然后制作了耦合器实物。实物的测量结果表明它的各项指标均达到了设计要求。该宽带定向耦合器的突出优点是可承受大功率（＞８００Ｗ）且在较低的工作频率（１００，－．５００ＭＨｚ）下具有较小的器件尺寸和较好的幅度及相位平衡度。最后，为了改善耦合器的幅度平衡度和使该耦合器能工作在更低的频段（３肚１５０ＭＨｚ）分别对原设计进行了不同的修改，均取得了预期的效果。关键词：定向耦合器带状线串联宽带ＨＦＳＳＡｂｓｔｒａｃｔＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａＳａｌｌｉｎｔｅｇｒａｌｐａｒｔｏｆｍａｎｙｍｉｃｒｏｗａｖｅｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄｓｙｓｔｅｍｓ，ｓｕｃｈａＳａｍｐｌｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｂａｌａｎｃｅｄａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ｐｏｗｅｒｓｐｌｉｔｔｅｒａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｒ．Ｔｈｅｙｈａｖｅｍａｔｃｈｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｔａｌｌｆｏｕｒｐｏｒｔｓ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅｍｉｄｅａｌｆｏｒｉｎｓｅｒｔｉｏｎｉｎａｃｉｒｃｕｉｔｏｒｓｕｂｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｏｄｄ··ｍｏｄｅａｎｄｅｖｅｎ·－ｍｏｄｅｎｅｔｗｏｒｋａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｃｏｕｐｌｅｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｓｃａｔｔｅｒｍａｔｒｉｘｏｆｂａｃｋｗａｒｄ—ｗａｖｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｃｏｕｐｌｅｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓｉｓｔｈｅｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．ＩｍｐｏｒｔａｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒｓｕｃｈａＳｐｈａｓｅｓｈｉｆｔ，ｐｏｒｔｉｓｏｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｄｅｌａｙａｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅ··ｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｒｅｅ··ｓｅｃｔｉｏｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｆｏｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒ、析ｔｌｌｂｒｏａｄｓｉｄｅ－ｃｏｕｐｌｅｄｏｆｆｓｅｔｓｔｒｉｐｌｉｎｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｉｓａｌｓｏｇｉｖｅｎ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｗｅｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａ３－ｄＢｂｒｏａｄｂａｎｄｓｔｒｉｐｌｉｎｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒ．Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｓｔｒｏｎｇｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆ３ｄＢ，ｔｗｏｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｃｏｕｐｌｅｒｓ（ａｓｉｎｇｌｅ—ｓｅｃｉｔｏｎｃｏｕｐｌｅｒａｎｄａｔｈｒｅｅ－ｓｅｃｔｉｏｎｃｏｕｐｌｅｒ）ｗｉｔｈｗｅａｋｅｒｃｏｕｐｌｉｎｇａｒｅｃａｓｃａｄｅｄｉｎｔａｎｄｅｍ．Ｉｄｅａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｃｉｒｃｕｉｔｅｌｅｍｅｎｔｖａｌｕｅｓａｎｄｐｈｙ７ｓｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｃｏｕｐｌｅｒｓａｒｅｃｏｍｐｕｔｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｔａｎｄｅｍｃｏｕｐｌｅｒｉｓｓｅｔｕｐｕｓｉｎｇａｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｏｌ－－ＨＦＳＳｔｏｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ａ３－ｄＢｂｒｏａｄｂａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ＴｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｏｕｐｌｅｒｓｈｏｗｔｈａｔｉｔｍａｔｃｈｅｓＯｕｒｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｗｅｌｌ．Ｔｈ