微带线定向分支线耦合器doc.docx

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微带线定向分支线耦合器doc

设计仿真微带线分支线定向耦合器

一、设计要求：

设计3dB微带分支定向耦合器

已知条件：

微带线介质基片厚度h=0.5mm，εr＝4.2。

指标要求：

1）通带：

50MHz

2）耦合度：

3dB

3）中心频率：

1.8GHz

4）输入输出阻抗：

50Ω

二、理论分析：

2.1结构分析

在一些电桥电路及平衡混频器等元件中，常用到分支线定向耦合器，微带二分支定向耦合器如下图所示，图中的字母G、H和数字1是各线段特性导纳的归一化值（对50欧姆阻抗对应的导纳值归一化），因各端口的导纳值相同，所以又称为等阻二分支定向耦合器。

λg/4

H（Zb）

（1）11（4）

GG

（Za）（Za）

AA1λg2/4

（2）11（3）

H（Zb）

当功率由

（1）臂输入时，

（2）、（3）两臂有输出；理想情况下，（4）臂无功率输出，故（4）臂是隔离臂，

（2）、（3）两臂的输出可按一定的比例分配，若

（2）、（3）两臂的输出功率相同，都等于输入功率的一半，则成为3dB定向耦合器或3dB分支电桥。

利用奇偶模分析法，将上述电路在中心线A－A1处切开，此时可将两条线

（1）－

（2）及（3）－（4）从A－A1面分开来考虑，这样将四端口网络转换为二端口网络，上下是对称的。

所以利用各端口理想的匹配及

（1）、（4）端口之间理想的隔离条件，得出下列公式：

其中C称为定向耦合器的耦合度，u1、u2、u3分别为

（1）口输入电压和

（2）、（3）口输出电压，可见

（2）口和（3）口的输出电压相位差90度，对与3dB定向耦合器（C＝3dB）代入上式得：

2.2主要技术指标

含量定向耦合器性能的主要技术指标有耦合度、定向性、隔离度、输入电压驻波比和频带宽度。

（1）耦合度C

当端口1接信号源，端口2、3、4均接匹配负载时，端口1的输入功率p1与端口2的输出功率p2之比的分贝数为该定向耦合器的耦合度C，则

（2）方向性系数D

端口2的输出功率p2与端口3的输出功率p3之比的分贝为定向耦合器的方向性系数D，则

（3）隔离度I

端口1的输入功率p1与端口2的输出功率p3之比的分贝数为该定向耦合器的隔离度I，则

（4）输入电压驻波比

指定向耦合器直通端口4、反向耦合端口2、隔离端口3都匹配负载时，在输入端口1测量到的驻波系数。

（5）频带宽度

频带宽度是指当耦合度及输入驻波比都满足指标要求时定向耦合器的工作频带宽度。

对于一个理想的定向耦合起器，p3=0，S31=0，I趋向于无穷大

三、原理图设计及仿真分析：

3.1原理图设计

（1）运行ADS,会弹出ADS开始运行的画面，随后会打开了ADS主窗口

选择【FILE】→【NewProject】命令，输入工程名BLCoupler_prj。

单击ok，在工具栏点击【save】命令后新的工程建立完成。

（2）创建原理图BLCoupler1，并利用ADS微带线的计算工具完成对微带线的计算。

原理图BLCoupler1上，选择【tools】→【LineCalc】→【StartLineCalc】就弹出如下计算窗口。

微带基板参数设置

H=0.5mm微带基片厚度

Er=4.2基片相对介电常数