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何为波导魔T?为何如此“魔性”?
嘉兆科技 | 2019-07-02 11:50:41    阅读:144   发布文章

在回答这个问题之前,先来看一组关于魔T(Magic Tee)的关键词:

• 魔T属于波导的其中一类

• 魔T是4个端口180度Hybrid功分器

• 魔T与由带状线或微带波导器件制成的环形耦合器类似

作为一种微波元件,魔T 最初开发于上世纪期间,由W. A. Tyrell在1947年首次发表于IRE杂志。魔T也称E-H平面三通,之所以被冠之“魔T”的名称,是因其不但能够在将进入E平面端口和H平面端口的能量在两个处于同一直线上的共线端口之间分配,且与此同时,还可将E平面端口和H平面端口与这两个共线端口彼此隔离。

▲WR-10波导魔T,UG-387/U-Mod圆形法兰, 75 - 110 GHz

对称性

与其他功率分配器或耦合器不同,魔T的E平面端口和H平面端口具有相对独立的功能。H平面端口(也称求和端口),对于两个共线端口而言是同相端口,而E平面端口对于这两个端口而言则为180度反向端口。魔T的这一功能具有对称性,其将进入共线端口的能量在E平面端口和H平面端口之间进行分配。由此可见,魔T对进入共线端口的各个信号进行同时分割,并在H平面端口处将分割后的信号相加,在E平面端口处将分割后的信号相减。

▼魔T的理想S参数如下:

限制性

然而,魔T的“魔性”也并非万能。上述功能也仅限于理论基础或者理想状态下才能够完全实现。在实际操作中,匹配度、平衡度和隔离度不同的魔T存在着多种限制。这类限制主要涉及以下三个方面:

第一,调谐和阻抗匹配机制是魔T能够正常运作的基本点,然而,正是由于这一机制引发了相应的频率范围限制、插入损耗、E-H端口隔离度限制,以及共线端口之间隔离度限制。

第二,E平面端口和H平面端口所需的匹配,对共线端口的匹配度具有影响。

第三,由于E平面端口和H平面端口只有完全正交,才能保持较高的隔离度,因此组装质量也会影响魔T的性能。

▲WR-19波导魔T,UG-383/U-Mod 圆形法兰,40 - 60 GHz

▲WR-42波导魔T,UG-595/U 矩形法兰,18 – 26.5 GHz

应用

魔T的“魔性”还在于其应用范围之广。以下示例,即是魔T在被用作阻抗测量工具、双工器、混频器时的应用。

• 阻抗测量

使用魔T进行阻抗测量时,可先在E平面端口上连接零值指示器,并在H平面端口上连接微波源,然后平衡其与共线端口形成的抗阻电桥。

• 双工器

如需将魔T用作双工器,可在其两个不同的共线端口上分别接入发射器和接收器,在E平面端口连接天线,并将H平面端口以匹配的负载端接。

• 混频器

当在魔T的E平面端口上连接天线,在H平面端口上连接本地振荡器,将其中的一个共线端口端接,并在另一个共线端口上连接混频器电路时,可在这两个共线端口之间形成混频器。

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