幻T形接頭

幻T形接頭英語:[1],是一種混合或功率均分定向耦合器,屬於一種微波器件[2]。它是環形耦合器的替代品,然而因為它是三維結構的,不容易在微帶線帶狀線中實現。

幻T由四個矩形波導組成。

幻T最初是在第二次世界大戰中開發的,由貝爾實驗室的WA Tyrell 在1947年的IRE論文中發表。Robert L. Kyhl和Bob Dicke在同一時間獨立創造了幻T。

構造

幻T是E與H平面T的組合。臂3形成具有臂1和2的H形平面T形臂。臂4形成具有臂1和2的E形平面T形臂。臂1和2有時被稱為側面或共線臂。端口3稱為H平面端口,也稱為Σ端口,和端口或P端口(用於“并联”)。端口4是E平面端口,也稱為Δ端口,差異端口或S端口(用於“串联”)。關於端口編號,沒有一個單一的既定設定。

為了正常運行,幻T必須包含內部匹配結構。該結構通常包括H形平面T形內部的柱和E平面肢體內的感應虹膜,儘管已經提出了許多替代結構。對匹配結構的依賴意味著魔術T卹只能在有限的頻段上工作

運作

幻T的名稱源於各端口之間的功率分配方式。注入H平面端口的信號將在端口1和2之間平均分配,並且同相。注入E平面端口的信號也將在端口1和2之間平均分配,但相位相差180度。如果通過端口1和2饋入信號,則H平面端口為兩者的相加;E平面端口處則是兩者相減[3]。因此,如圖所示編號的端口,其散射矩陣是:

幻性

如果通過合適的內部結構,E平面(差)和H平面(和)端口同時匹配,那麼通過對稱互易能量守恆,可以顯示兩個共線端口也匹配,並且“魔幻地”彼此隔離。

每個端口中的主導模式的電場垂直於波導的寬壁。因此,E平面和H平面端口中的信號具有正交偏振,因此(考慮到結構的對稱性),這兩個端口之間不能進行通信。

對於進入H平面端口的信號,匹配結構將防止信號中的任何功率被反射回同一端口。由於不能與E平面端口進行通信,並且再次考慮結構的對稱性,因此該信號中的功率必須在兩個共線端口之間平均分配。

類似地,對於E平面端口,如果匹配結構消除了來自該端口的任何反射,則進入它的功率必須在兩個共線端口之間平均分配。

現在通過互易性,任何一對端口之間的耦合在任一方向上都是相同的(散射矩陣是對稱的)。因此,如果H平面端口匹配,則進入任一個共線端口的一半功率將通過H平面端口離開。如果E平面端口也匹配,那麼E平面端口將留下一半的功率。在這種情況下,沒有剩餘電力被反射出第一共線端口或傳輸到另一個共線端口。儘管顯然是彼此直接通信,但兩個共線端口是“魔幻地”隔離的。

E平面和H平面端口之間的隔離是寬帶的,並且與設備的對稱性一樣完美。然而,共線端口之間的隔離受到匹配結構的性能的限制。

參考來源

  1. . 國家教育研究院. [2019-03-11] (中文(臺灣)).
  2. "Hybrid circuits for microwaves", W. A. Tyrell, Proc. IRE, vol. 35, pp. 1294-1306; November 1947.
  3. "Basic Microwave Techniques and Laboratory Manual" By M. L. Sisodia, Published by New Age International, 1987
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.