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定向耦合器作为一种重要的微波元件在微波电路与微波集成电路中有着广泛的应用,它常用于平衡混频器、功率增益控制、平衡放大器、阻抗电桥等微波电路的设计,同时它还是单脉冲雷达和差网络的关键部件。传统的定向耦合器如分支线定向耦合器、混合环等其相位转换是通过使用四分之一波长的传输线段来实现的,因此其工作带宽较窄,通常相对带宽只有10%左右。近年来,随着通信系统与雷达的工作频带越来越趋向宽带化,传统的定向耦合器己无法满足系统带宽工作的要求,在这种情况下,宽带定向耦合器的设计便成为一个重要的研究课题.
本文主要研究具有反相输出特性的3dB平面结构宽带定向耦合器的设计问题,这种定向耦合器通常也称魔T。所谓平面结构通常指微带结构或共面波导结构,微带混合环便是一种典型的微带结构的魔T。为拓宽工作频带,本文提出了两种宽带魔T的改进设计方案,新的改进设计方案都基于槽线/微带混合结构的设计思路,即利用对槽线与微带线转换部分的改进获得较好性能。由于所使用的微带线-槽线转换结构可以降低辐射,因而可以获得很宽的工作频带和较低的传输损耗。本文详细介绍了两种宽带魔T的改进方法、电路结构及其性能指标。试验数据表明这两种宽带魔T都能够实现性能的改进。