摘  要： 闡述了寬帶3 dB混合環的基本原理以及支線交接不連續性對混合環設計的影響，提出了修正公式，并介紹了3 dB混合環等效成的波導魔T的結構。
關鍵詞： 寬帶3 dB混合環；支線交接不連續性；波導魔T

　微波電路中常使用混合環結構來實現能量的耦合，根據混合環的不同結構，實現端口之間的相互隔離、功率的分配以及調節功率的輸出地相位等作用[1]。寬帶3 dB混合環是其中常用的一種結構，本文介紹了寬帶3 dB混合環的原理以及支線交接不連續性對混合環設計的影響，并提出了修正公式，介紹了3 dB混合環等效的波導魔T結構。
1 寬帶3 dB混合環的原理
1.1 混合環的原理
　混合環的基本電路如圖1所示。兩個輸出端口的相位差為180°，當信號自混合環的端口1輸入時，信號從端口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，不論信號從其中哪一個端口輸入，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。但實際上，由于工藝的限制，功率分配相差懸殊的混合環因部分電路的阻抗太高而難以實現，實踐中最常用的混合環是輸出功率相等的-3 dB混合環，工藝上可實現的混合環的功率分配比的上限大約為3：1，即-6 dB的混合環[2-5]。

　等功率反相輸出的-3 dB混合環與波導的魔T具有相同的性質，因此有時也稱作魔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，但是兩個輸出端口并非位于一側，因而連接半導體時帶來了一定的線耦合器方便[4-5]。
1.2 3 dB混合環的原理
　混合環的尺寸與波長有關，尤其是3λg/4對頻率更敏感，因此它的帶寬僅為百分之幾，還不足一個倍頻程。所以用一段相移為270°的耦合線節代替。3 dB混合環的基本原理示意圖如圖2所示。

　
其中，Zoi是理想情況下(不考慮不連續性)環的特性阻抗，n、B為T型交接不連續性等效電路的參數。
3 波導魔T的結構
　-3 dB的混合環也可稱為魔T。本文介紹一種電路形式上與普通混合環極不相同的，由微帶和槽線混合構成的魔T。其工作帶寬比-3 dB混合環寬得多，可達一倍頻程。
　波導魔T由并聯(H面)T型接頭和串聯(E面)T型結構構成。并聯T型接頭在微帶電路中容易實現，如圖3(a)所示的串聯T型結構在槽線電路里面容易實現，槽線串聯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T和并聯T的接地面和對稱面重合在一起，就構成圖3(c)的混合結構魔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電感補償,如圖3(b)。為了使串聯T與微帶水平臂實現最佳耦合，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T的阻抗錐形變換可通過微帶電路實現。1/4波長的槽線是限制帶寬的主要因素，而串聯電感有擴展頻帶的作用。

　寬帶3 dB的混合環能夠較好地實現不同端口之間能量的隔離和耦合，但支線交接不連續性對混合環設計有一定的影響，進行修正后得到了3 dB混合環等效的波導魔T結構的實現。
參考文獻
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