Mikrowellentechnik - EH Plane Tee
Ein EH Plane Tee-Übergang wird gebildet, indem zwei einfache Wellenleiter, einer parallel und der anderen Reihe, an einem rechteckigen Wellenleiter angebracht werden, der bereits zwei Anschlüsse hat. Dies wird auch als bezeichnetMagic Tee, oder Hybrid oder 3dB coupler.
Die Arme rechteckiger Wellenleiter bilden zwei Ports collinear ports dh Port 1 und Port 2, während Port 3 als bezeichnet wird H-Arm oder Sum port oder Parallel port. Port 4 heißt alsE-Arm oder Difference port oder Series port.
Die Querschnittsdetails von Magic Tee sind aus der folgenden Abbildung ersichtlich.
Die folgende Abbildung zeigt die Verbindung der Seitenarme mit dem bidirektionalen Wellenleiter, um sowohl parallele als auch serielle Anschlüsse zu bilden.
Eigenschaften von EH Plane Tee
Wenn ein Signal gleicher Phase und Größe an Port 1 und Port 2 gesendet wird, ist der Ausgang an Port 4 Null und der Ausgang an Port 3 ist das Additiv der beiden Ports 1 und 2.
Wenn ein Signal an Port 4 (E-Arm) gesendet wird, wird die Leistung gleichmäßig, jedoch in entgegengesetzter Phase, zwischen Port 1 und 2 aufgeteilt, während an Port 3 kein Ausgang vorhanden wäre. Daher ist $ S_ {34} $ = 0 .
Wenn ein Signal an Port 3 eingespeist wird, wird die Leistung gleichmäßig zwischen Port 1 und 2 aufgeteilt, während an Port 4 kein Ausgang vorhanden wäre. Daher ist $ S_ {43} $ = 0.
Wenn ein Signal an einem der kollinearen Ports eingespeist wird, erscheint am anderen kollinearen Port kein Ausgang, da der E-Arm eine Phasenverzögerung und der H-Arm einen Phasenvorschub erzeugt. Also ist $ S_ {12} $ = $ S_ {21} $ = 0.
Eigenschaften von EH Plane Tee
Die Eigenschaften von EH Plane Tee können durch die Matrix $ \ left [S \ right] _ {4 \ times 4} $ definiert werden.
Es ist eine 4 × 4-Matrix, da es 4 mögliche Eingänge und 4 mögliche Ausgänge gibt.
$ [S] = \ begin {bmatrix} S_ {11} & S_ {12} & S_ {13} & S_ {14} \\ S_ {21} & S_ {22} & S_ {23} & S_ {24} \\ S_ {31} & S_ {32} & S_ {33} & S_ {34} \\ S_ {41} & S_ {42} & S_ {43} & S_ {44} \ end {bmatrix} $ ........ Equation 1
Da es H-Plane Tee Abschnitt hat
$ S_ {23} = S_ {13} $........ Equation 2
Da es E-Plane Tee Abschnitt hat
$ S_ {24} = -S_ {14} $........ Equation 3
Der E-Arm-Port und der H-Arm-Port sind so isoliert, dass der andere keinen Ausgang liefert, wenn an einem von ihnen ein Eingang angelegt wird. Daher kann dies als vermerkt werden
$ S_ {34} = S_ {43} = 0 $........ Equation 4
Aus der Symmetrieeigenschaft haben wir
$ S_ {ij} = S_ {ji} $
$ S_ {12} = S_ {21}, S_ {13} = S_ {31}, S_ {14} = S_ {41} $
$ S_ {23} = S_ {32}, S_ {24} = S_ {42}, S_ {34} = S_ {43} $........ Equation 5
Wenn die Ports 3 und 4 perfekt auf die Verbindung abgestimmt sind, dann
$ S_ {33} = S_ {44} = 0 $........ Equation 6
Ersetzen Sie alle obigen Gleichungen in Gleichung 1, um die $ [S] $ -Matrix zu erhalten.
$ [S] = \ begin {bmatrix} S_ {11} & S_ {12} & S_ {13} & S_ {14} \\ S_ {12} & S_ {22} & S_ {13} & -S_ {14 } \\ S_ {13} & S_ {13} & 0 & 0 \\ S_ {14} & -S_ {14} & 0 & 0 \ end {bmatrix} $........ Equation 7
Aus der Einheitseigenschaft ist $ [S] [S] ^ \ ast = [I] $
$ \ begin {bmatrix} S_ {11} & S_ {12} & S_ {13} & S_ {14} \\ S_ {12} & S_ {22} & S_ {13} & -S_ {14} \\ S_ {13} & S_ {13} & 0 & 0 \\ S_ {14} & -S_ {14} & 0 & 0 \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix} S_ {11} ^ {*} & S_ {12} ^ } -S_ {14} ^ {*} \\ S_ {13} & S_ {13} & 0 & 0 \\ S_ {14} & -S_ {14} & 0 & 0 \ end {bmatrix} $
$ = \ begin {bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \ end {bmatrix} $
$ R_1C_1: \ left | S_ {11} \ rechts | ^ 2 + \ links | S_ {12} \ rechts | ^ 2 + \ links | S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 + \ left | S_ {14} \ right | ^ 2 = 1 $......... Equation 8
$ R_2C_2: \ left | S_ {12} \ rechts | ^ 2 + \ links | S_ {22} \ right | ^ 2 + \ left | S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 + \ left | S_ {14} \ right | ^ 2 = 1 $......... Equation 9
$ R_3C_3: \ left | S_ {13} \ rechts | ^ 2 + \ links | S_ {13} \ right | ^ 2 = 1 $......... Equation 10
$ R_4C_4: \ left | S_ {14} \ rechts | ^ 2 + \ links | S_ {14} \ right | ^ 2 = 1 $......... Equation 11
Aus den Gleichungen 10 und 11 erhalten wir
$ S_ {13} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} $........ Equation 12
$ S_ {14} = \ frac {1} {\ sqrt {2}} $........ Equation 13
Wenn wir die Gleichungen 8 und 9 vergleichen, haben wir
$ S_ {11} = S_ {22} $ ......... Equation 14
Unter Verwendung dieser Werte aus den Gleichungen 12 und 13 erhalten wir
$ \ left | S_ {11} \ rechts | ^ 2 + \ links | S_ {12} \ right | ^ 2 + \ frac {1} {2} + \ frac {1} {2} = 1 $
$ \ left | S_ {11} \ rechts | ^ 2 + \ links | S_ {12} \ right | ^ 2 = 0 $
$ S_ {11} = S_ {22} = 0 $ ......... Equation 15
Aus Gleichung 9 erhalten wir $ S_ {22} = 0 $ ......... Equation 16
Jetzt verstehen wir, dass die Ports 1 und 2 perfekt auf die Kreuzung abgestimmt sind. Da es sich um eine 4-Port-Kreuzung handelt, sind die beiden anderen Ports immer dann perfekt an die Kreuzung angepasst, wenn zwei Ports perfekt übereinstimmen.
Die Kreuzung, an der alle vier Ports perfekt aufeinander abgestimmt sind, wird als Magic Tee Junction bezeichnet.
Durch Ersetzen der Gleichungen von 12 bis 16 in der $ [S] $ -Matrix von Gleichung 7 erhalten wir die Streumatrix von Magic Tee as
$$ [S] = \ begin {bmatrix} 0 & 0 & \ frac {1} {2} & \ frac {1} {\ sqrt {2}} \\ 0 & 0 & \ frac {1} {2} & - \ frac {1} {\ sqrt {2}} \\ \ frac {1} {\ sqrt {2}} & \ frac {1} {\ sqrt {2}} & 0 & 0 \\ \ frac {1} {\ sqrt {2}} & - \ frac {1} {\ sqrt {2}} & 0 & 0 \ end {bmatrix} $$
Wir wissen bereits, dass $ [b] $ = $ [S] [a] $
Wenn wir das Obige umschreiben, bekommen wir
$$ \ begin {vmatrix} b_1 \\ b_2 \\ b_3 \\ b_4 \ end {vmatrix} = \ begin {bmatrix} 0 & 0 & \ frac {1} {2} & \ frac {1} {\ sqrt {2} } \\ 0 & 0 & \ frac {1} {2} & - \ frac {1} {\ sqrt {2}} \\ \ frac {1} {\ sqrt {2}} & \ frac {1} {\ sqrt {2}} & 0 & 0 \\ \ frac {1} {\ sqrt {2}} & - \ frac {1} {\ sqrt {2}} & 0 & 0 \ end {bmatrix} \ begin {vmatrix} a_1 \ \ a_2 \\ a_3 \\ a_4 \ end {vmatrix} $$
Anwendungen von EH Plane Tee
Einige der häufigsten Anwendungen von EH Plane Tee sind:
Der EH-Ebenenübergang wird zum Messen der Impedanz verwendet. - Ein Nulldetektor ist an den E-Arm-Anschluss angeschlossen, während die Mikrowellenquelle an den H-Arm-Anschluss angeschlossen ist. Die kollinearen Ports bilden zusammen mit diesen Ports eine Brücke, und die Impedanzmessung erfolgt durch Auswuchten der Brücke.
EH Plane Tee wird als Duplexer verwendet - Ein Duplexer ist eine Schaltung, die sowohl als Sender als auch als Empfänger fungiert und für beide Zwecke eine einzige Antenne verwendet. Port 1 und 2 werden als Empfänger und Sender verwendet, wo sie isoliert sind und daher nicht stören. Die Antenne ist an den E-Arm-Anschluss angeschlossen. Eine angepasste Last ist an den H-Arm-Anschluss angeschlossen, der keine Reflexionen liefert. Jetzt gibt es problemlos Senden oder Empfangen.
Das EH-Flugzeug-T-Stück wird als Mischer verwendet. Der E-Arm-Anschluss ist mit der Antenne und der H-Arm-Anschluss mit dem lokalen Oszillator verbunden. Port 2 hat eine angepasste Last, die keine Reflexionen aufweist, und Port 1 hat die Mischschaltung, die die Hälfte der Signalleistung und die Hälfte der Oszillatorleistung erhält, um eine ZF-Frequenz zu erzeugen.
Zusätzlich zu den obigen Anwendungen wird ein EH Plane Tee Junction auch als Mikrowellenbrücke, Mikrowellendiskriminator usw. verwendet.