定向耦合器耦合度及方向性的研究

摘要

定向耦合器广泛应用于幅度控制系统、平衡放大器、功率分配器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。从结构上来看，矩形波导、圆波导、同轴线、带状线、微带线都可以构成定向耦合器。因此，定向耦合器的种类较多，差异很大。本文所研究的定向耦合器由矩形波导和带状线组合而成，具有尺寸小、结构简单等特点。
　　 本文在国内外相关研究工作的基础上，利用简单的变换函数将理想带状线变换成平板电容器，从简单的平板电容器场分布求出复杂的带状线中场分布。再结合矩形波导中的场，根据小孔耦合理论，导出了耦合度、方向性以及理想方向角的计算公式，接着利用matlab对定向耦合器的结构尺寸（包括耦合小孔的半径r0、耦合小孔的深度t、方位角θ、带状线与接地板间的距离h、带状线接地板直径d、矩形波导的宽边a、矩形波导的窄边b）与特性参量的关系进行了详细的分析。最后，根据这些不同因素对定向耦合器实际影响的程度，提出了一种设计该类定向耦合器的方法。
　　 总之，本论文中给出的计算公式和一系列的重要结论以及相关的变化曲线，将为后人设计该类定向耦合器提供很大的帮助。