📜  微波工程-H平面三通

📅  最后修改于: 2020-11-24 06:08:45             🧑  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来形成H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H-arm 。此H平面T恤也称为分流T恤

由于侧臂的轴平行于磁场,因此该结称为H平面T型结。这也称为电流结,因为磁场将自身分成臂。 H平面三通的横截面细节可通过下图了解。

H平面三通

下图显示了侧臂与双向波导的连接,以形成串行端口。

双向波导

H平面三通的特性

H平面三通的属性可以通过其$ \ left [S \ right] _ {3 \ times 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

散射系数$ S_ {13} $和$ S_ {23} $在此处相等,因为结在平面上对称。

从对称性质来看

$ S_ {ij} = S_ {ji} $

$ S_ {12} = S_ {21} \:\:S_ {23} = S_ {32} = S_ {13} \:\:S_ {13} = S_ {31} $

端口完美匹配

$ S_ {33} = 0 $

现在,$ [S] $矩阵可以写成

$ [S] = \ begin {bmatrix} S_ {11}&S_ {12}&S_ {13} \\ S_ {12}&S_ {22}&S_ {13} \\ S_ {13}&S_ {13 }&0 \ end {bmatrix} $ ……..等式2

考虑对称性,可以说我们有四个未知数。

从单一财产

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

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

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_ {12} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 $ ……..等式3

$ R_2C_2:\ left | S_ {12} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {22} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 $ ………等式4

$ R_3C_3:\左| S_ {13} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 $ ………等式5

$ R_3C_1:S_ {13} S_ {11} ^ {*}-S_ {13} S_ {12} ^ {*} = 0 $ ………等式6

$ 2 \左| S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 \ quad或\ quad S_ {13} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} $ ………等式7

$ \左| S_ {11} \ right | ^ 2 = \ left | S_ {22} \ right | ^ 2 $

$ S_ {11} = S_ {22} $ ………等式8

根据公式6, $ S_ {13} \ left(S_ {11} ^ {*} + S_ {12} ^ {*} \ right)= 0 $

由于$ S_ {13} \ neq 0,S_ {11} ^ {*} + S_ {12} ^ {*} = 0,\:或\:S_ {11} ^ {*} = -S_ {12} ^ {*} $

$ S_ {11} = -S_ {12} \:\:或\:\:S_ {12} = -S_ {11} $ ………等式9

在公式3中使用这些

由于$ S_ {13} \ neq 0,S_ {11} ^ {*} + S_ {12} ^ {*} = 0,\:或\:S_ {11} ^ {*} = -S_ {12} ^ {*} $

$ \左| S_ {11} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {11} \ right | ^ 2 + \ frac {1} {2} = 1 \ quad或\ quad 2 \ left | S_ {11} \ right | ^ 2 = \ frac {1} {2} \ quad或\ quad S_ {11} = \ frac {1} {2} $ …..等式10

根据公式8和9

$ S_ {12} =-\ frac {1} {2} $ ………等式11

$ S_ {22} = \ frac {1} {2} $ ………等式12

用公式7和10、11和12代替公式2中的$ S_ {13} $,$ S_ {11} $,$ S_ {12} $和$ S_ {22} $,

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H平面三通的散射矩阵,解释了它的散射特性。