摘  要： 闡述了寬帶3 dB混合環(huán)的基本原理以及支線交接不連續(xù)性對(duì)混合環(huán)設(shè)計(jì)的影響，提出了修正公式，并介紹了3 dB混合環(huán)等效成的波導(dǎo)魔T的結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞： 寬帶3 dB混合環(huán)；支線交接不連續(xù)性；波導(dǎo)魔T

　微波電路中常使用混合環(huán)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)能量的耦合，根據(jù)混合環(huán)的不同結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)端口之間的相互隔離、功率的分配以及調(diào)節(jié)功率的輸出地相位等作用[1]。寬帶3 dB混合環(huán)是其中常用的一種結(jié)構(gòu)，本文介紹了寬帶3 dB混合環(huán)的原理以及支線交接不連續(xù)性對(duì)混合環(huán)設(shè)計(jì)的影響，并提出了修正公式，介紹了3 dB混合環(huán)等效的波導(dǎo)魔T結(jié)構(gòu)。
1 寬帶3 dB混合環(huán)的原理
1.1 混合環(huán)的原理
　混合環(huán)的基本電路如圖1所示。兩個(gè)輸出端口的相位差為180°，當(dāng)信號(hào)自混合環(huán)的端口1輸入時(shí)，信號(hào)從端口3和4按一定的功率分配比反向輸出，而端口2從理論上無輸出，為隔離端口；反之，若信號(hào)從端口2輸入，則端口3和4按照一定的功率分配比同相輸出，端口1無輸出，因此，端口1和端口2彼此隔離。同樣，端口3和端口4也相互隔離，不論信號(hào)從其中哪一個(gè)端口輸入，僅在端口1和端口2有同相或反相輸出，而端口4或3沒有輸出。
混合環(huán)兩輸出端口的輸出功率分配從理論上講是可以任意的。但實(shí)際上，由于工藝的限制，功率分配相差懸殊的混合環(huán)因部分電路的阻抗太高而難以實(shí)現(xiàn)，實(shí)踐中最常用的混合環(huán)是輸出功率相等的-3 dB混合環(huán)，工藝上可實(shí)現(xiàn)的混合環(huán)的功率分配比的上限大約為3：1，即-6 dB的混合環(huán)[2-5]。

　等功率反相輸出的-3 dB混合環(huán)與波導(dǎo)的魔T具有相同的性質(zhì)，因此有時(shí)也稱作魔T，其用途與-3 dB的雙直線耦合器相似，而其帶寬與隔離等方面的性能比直線耦合器更好，但是兩個(gè)輸出端口并非位于一側(cè)，因而連接半導(dǎo)體時(shí)帶來了一定的線耦合器方便[4-5]。
1.2 3 dB混合環(huán)的原理
　混合環(huán)的尺寸與波長有關(guān)，尤其是3λg/4對(duì)頻率更敏感，因此它的帶寬僅為百分之幾，還不足一個(gè)倍頻程。所以用一段相移為270°的耦合線節(jié)代替。3 dB混合環(huán)的基本原理示意圖如圖2所示。

　
其中，Zoi是理想情況下(不考慮不連續(xù)性)環(huán)的特性阻抗，n、B為T型交接不連續(xù)性等效電路的參數(shù)。
3 波導(dǎo)魔T的結(jié)構(gòu)
　-3 dB的混合環(huán)也可稱為魔T。本文介紹一種電路形式上與普通混合環(huán)極不相同的，由微帶和槽線混合構(gòu)成的魔T。其工作帶寬比-3 dB混合環(huán)寬得多，可達(dá)一倍頻程。
　波導(dǎo)魔T由并聯(lián)(H面)T型接頭和串聯(lián)(E面)T型結(jié)構(gòu)構(gòu)成。并聯(lián)T型接頭在微帶電路中容易實(shí)現(xiàn)，如圖3(a)所示的串聯(lián)T型結(jié)構(gòu)在槽線電路里面容易實(shí)現(xiàn)，槽線串聯(lián)T接頭的水平臂可用微帶代替，如圖3所示。將圖3(b)中的串聯(lián)T和并聯(lián)T的接地面和對(duì)稱面重合在一起，就構(gòu)成圖3(c)的混合結(jié)構(gòu)魔T。微帶接頭垂直臂的線性錐形過渡用作阻抗變換，直角處的反射由接地面中的串聯(lián)電感補(bǔ)償,如圖3(b)。為了使串聯(lián)T與微帶水平臂實(shí)現(xiàn)最佳耦合，槽線的終端有錐形的過渡。過渡的長度至少是1/4槽線波長。串聯(lián)T的阻抗錐形變換可通過微帶電路實(shí)現(xiàn)。1/4波長的槽線是限制帶寬的主要因素，而串聯(lián)電感有擴(kuò)展頻帶的作用。

　寬帶3 dB的混合環(huán)能夠較好地實(shí)現(xiàn)不同端口之間能量的隔離和耦合，但支線交接不連續(xù)性對(duì)混合環(huán)設(shè)計(jì)有一定的影響，進(jìn)行修正后得到了3 dB混合環(huán)等效的波導(dǎo)魔T結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 薛正輝.微波固態(tài)電路(第一版)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2004.
[2] PON C Y. Hybrid-ring directional coupler for arbitrary power divisions[J]. IRE Transactions on Microware Theoryand Techniques， 1961，9(6)：529-535.
[3] MARCH S. A wideband stripline hybrid ring[J]. IEEE Transactions on Microware Theory and Technology， 1968，MTT-16：361.
[4] 高翔，程崇虎.一種新型微帶線槽線混合結(jié)構(gòu)的寬帶魔T[J].微波學(xué)報(bào)，2005，21(4)：12-14.
[5] 周明，陳荻.一種平面魔T結(jié)構(gòu)的研究[J].艦船電子對(duì)抗，2007，30(4)：119-120.
[6] 林炫龍，姜興.Ku波段寬頻帶雙極化微帶天線陣的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008，24(7)：183-184.