📜  微波工程-平面三通

📅  最后修改于: 2020-11-24 06:08:22             🧑  作者: Mango


通过将简单的波导连接到已经具有两个端口的矩形波导的较宽尺寸,可以形成E平面T形结。矩形波导的臂形成两个端口,称为共线端口,即Port1和Port2,而新的端口Port3被称为Side arm或E-arm 。他的E平面三通也称为Series Tee

由于侧臂的轴平行于电场,因此该结称为E平面T形结。这也称为电压串联结。端口1和2彼此异相180°。 E平面三通的横截面细节可通过下图了解。

横截面平面

下图显示了侧臂与双向波导的连接,以形成并行端口。

并口

电子平面三通的特性

E平面三通的属性可以通过其$ [S] _ {3×3} $矩阵来定义。

它是3×3矩阵,因为有3个可能的输入和3个可能的输出。

$ [S] = \ begin {bmatrix} S_ {11}&S_ {12}&S_ {13} \\ S_ {21}&S_ {22}&S_ {23} \\ S_ {31}&S_ {32 }&S_ {33} \ end {bmatrix} $ ……..等式1

端口3的输入使散射系数$ S_ {13} $和$ S_ {23} $异相180°。

$ S_ {23} = -S_ {13} $ ……..等式2

该端口与结点完美匹配。

$ S_ {33} = 0 $ ……..等式3

从对称性质来看

$ S_ {ij} = S_ {ji} $

$ S_ {12} = S_ {21} \:\:S_ {23} = S_ {32} \:\:S_ {13} = S_ {31} $ ……..等式4

考虑方程式3和4,可以将$ [S] $矩阵写为:

$ [S] = \ begin {bmatrix} S_ {11}&S_ {12}&S_ {13} \\ S_ {12}&S_ {22}&-S_ {13} \\ S_ {13}&-S_ {13}&0 \ end {bmatrix} $ ……..等式5

考虑对称性,可以说我们有四个未知数。

从单一财产

$$ [S] [S] \ ast = [I] $$

$$ \ begin {bmatrix} S_ {11}&S_ {12}&S_ {13} \\ S_ {12}&S_ {22}&-S_ {13} \\ S_ {13}&-S_ {13} &0 \ end {bmatrix} \:\ begin {bmatrix} S_ {11} ^ {*}&S_ {12} ^ {*}&S_ {13} ^ {*} \\ S_ {12} ^ {*} &S_ {22} ^ {*}&-S_ {13} ^ {*} \\ S_ {13} ^ {*}&-S_ {13} ^ {*}&0 \ end {bmatrix} = \ begin { bmatrix} 1&0&0 \\ 0&1&0 \\ 0&0&1 \ end {bmatrix} $$

我们乘以

(将R表示为行,将C表示为列)

$ R_1C_1:S_ {11} S_ {11} ^ {*} + S_ {12} S_ {12} ^ {*} + S_ {13} S_ {13} ^ {*} = 1 $

$ \左| S_ {11} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {11} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {11} \ right | ^ 2 = 1 $ ……..等式6

$ R_2C_2:\ left | S_ {12} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {22} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 $ ………等式7

$ R_3C_3:\左| S_ {13} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 $ ………等式8

$ R_3C_1:S_ {13} S_ {11} ^ {*}-S_ {13} S_ {12} ^ {*} = 1 $ ………等式9

等式6和7,我们得到

$ S_ {11} = S_ {22} $ ………等式10

根据公式8,

$ 2 \左| S_ {13} \ right | ^ 2 \ quad或\ quad S_ {13} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} $ ………等式11

根据公式9,

$ S_ {13} \ left(S_ {11} ^ {*}-S_ {12} ^ {*} \ right)$

或$ S_ {11} = S_ {12} = S_ {22} $ ………等式12

使用公式10中的公式10、11和12,

我们得到

$ \左| S_ {11} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {11} \ right | ^ 2 + \ frac {1} {2} = 1 $

$ 2 \左| S_ {11} \ right | ^ 2 = \ frac {1} {2} $

或$ S_ {11} = \ frac {1} {2} $ ………等式13

将上述等式中的值替换为$ [S] $矩阵,

我们得到

$$ \ left [S \ right] = \ begin {bmatrix} \ frac {1} {2}&\ frac {1} {2}&\ frac {1} {\ sqrt {2}} \\ \ frac { 1} {2}&\ frac {1} {2}&–frac {1} {\ sqrt {2}} \\ \ frac {1} {\ sqrt {2}}&–\ frac {1} { \ sqrt {2}}&0 \ end {bmatrix} $$

我们知道$ [b] $ = $ [S] [a] $

$$ \ begin {bmatrix} b_1 \\ b_2 \\ b_3 \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} \ frac {1} {2}&\ frac {1} {2}&\ frac {1} {\ sqrt {2}} \\ \ frac {1} {2}&\ frac {1} {2}&–\ frac {1} {\ sqrt {2}} \\ \ frac {1} {\ sqrt {2 }}&-\ frac {1} {\ sqrt {2}}&0 \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix} a_1 \\ a_2 \\ a_3 \ end {bmatrix} $$

这是E型平面三通的散射矩阵,解释了它的散射特性。