魔T
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魔T(英语:Magic tee)[1], 是一种混合或功率均分定向耦合器,属于一种微波器件[2]。它是环形耦合器的替代品,然而因为它是三维结构的,不容易在微带线或带状线中实现。
魔T最初是在第二次世界大战中开发的,由贝尔实验室的WA Tyrell 在1947年的IRE论文中发表。Robert L. Kyhl和Bob Dicke在同一时间独立创造了魔T。
构造
[编辑]魔T是E与H平面T的组合。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有时被称为侧面或共线臂。端口3称为H平面端口,也称为Σ端口,和端口或P端口(用于“并联”)。端口4是E平面端口,也称为Δ端口,差异端口或S端口(用于“串联”)。关于端口编号,没有一个单一的既定设定。
为了正常运行,魔T必须包含内部匹配结构。该结构通常包括H形平面T形内部的柱和E平面肢体内的感应虹膜,尽管已经提出了许多替代结构。对匹配结构的依赖意味着魔术T恤只能在有限的频段上工作
运作
[编辑]魔T的名称源于各端口之间的功率分配方式。注入H平面端口的信号将在端口1和2之间平均分配,并且同相。注入E平面端口的信号也将在端口1和2之间平均分配,但相位相差180度。如果通过端口1和2馈入信号,则H平面端口为两者的相加;E平面端口处则是两者相减[3]。因此,如图所示编号的端口,其散射矩阵是:
幻性
[编辑]如果通过合适的内部结构,E平面(差)和H平面(和)端口同时匹配,那么通过对称、互易和能量守恒,可以显示两个共线端口也匹配,并且“魔幻地”彼此隔离。
每个端口中的主导模式的电场垂直于波导的宽壁。因此,E平面和H平面端口中的信号具有正交偏振,因此(考虑到结构的对称性),这两个端口之间不能进行通信。
对于进入H平面端口的信号,匹配结构将防止信号中的任何功率被反射回同一端口。由于不能与E平面端口进行通信,并且再次考虑结构的对称性,因此该信号中的功率必须在两个共线端口之间平均分配。
类似地,对于E平面端口,如果匹配结构消除了来自该端口的任何反射,则进入它的功率必须在两个共线端口之间平均分配。
现在通过互易性,任何一对端口之间的耦合在任一方向上都是相同的(散射矩阵是对称的)。因此,如果H平面端口匹配,则进入任一个共线端口的一半功率将通过H平面端口离开。如果E平面端口也匹配,那么E平面端口将留下一半的功率。在这种情况下,没有剩余电力被反射出第一共线端口或传输到另一个共线端口。尽管显然是彼此直接通信,但两个共线端口是“魔幻地”隔离的。
E平面和H平面端口之间的隔离是宽带的,并且与设备的对称性一样完美。然而,共线端口之间的隔离受到匹配结构的性能的限制。