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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