分支线耦合器阻抗公式极简推导,碎片三分钟,收获一丢丢。
经典文献的复杂冗长的推导方法,是从一般的应用场景和基本理论出发,由浅入深、环环相扣地推导出普适性公式,能解决所有应用场景的一切问题,经得起“打破沙锅问到底”的任何质疑。
所以经典文献的复杂冗长的推导过程,是人类科技文明的基石。
本文只不过是在基石上的空中楼阁上挂个不起眼的小装饰:最简化推导微带分支线耦合器阻抗。
空中楼阁,能解决绝大部分工程应用。EDA仿真软件,其实直接应用了经典文献的普适性公式。
废话少说。
微带分支线耦合器特例:初始边界条件
初始边界条件之一:四个端口无反射,阻抗统一匹配为Z0 = 50欧,参见本公众号还没及时录入的科普文章《射频标准阻抗为什么定为50欧》;
初始边界条件之二:任何端口都可当做输入端口,也就是说拓朴结构满足X轴镜像对称、Y轴镜像对称、180度旋转对称;

初始边界条件之三:构成分支线耦合器的四条边的长度全部是1/4波长;这是站在经典文献推导出结论(基石)上,参见经典文献的推导过程;
初始边界条件之四:输入端口信号总功率1+K2 ,其中输出到直通端口功率为P直 = 1,耦合端口功率为P耦 = K2,隔离端口无信号输出;

隔离端的信号,本质是上图红蓝两路信号的矢量叠加构成的,两路信号路径相差λ/2,相位相反,互相抵消。所以要精确控制上图中的Z1和Z2,使得两路信号功率幅度相等,才能抵消到

本文介绍了微带分支线耦合器的阻抗公式简化推导过程,通过设置特定的初始边界条件,如四端口50欧姆匹配,对称性和四分之一波长长度,简化电路并利用电压连续性方程和λ/4阻抗变换器公式,推导出阻抗关系。通过EDA仿真验证了推导的正确性,实现了2GHz频点上的良好阻抗匹配和功率分配比例。
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