วิศวกรรมไมโครเวฟ - Rat-race Junction

อุปกรณ์ไมโครเวฟนี้ใช้เมื่อจำเป็นต้องรวมสัญญาณสองสัญญาณโดยไม่มีความแตกต่างของเฟสและเพื่อหลีกเลี่ยงสัญญาณที่มีความแตกต่างของเส้นทาง

ทางแยก Tee สามพอร์ตปกติจะถูกนำมาและพอร์ตที่สี่จะถูกเพิ่มเข้าไปเพื่อให้เป็นทางแยกแบบแรตเทรซ พอร์ตทั้งหมดเหล่านี้เชื่อมต่อในรูปแบบวงแหวนเชิงมุมในช่วงเวลาที่เท่ากันโดยใช้อนุกรมหรือทางแยกแบบขนาน

เส้นรอบวงเฉลี่ยของการแข่งขันทั้งหมดคือ1.5λและแต่ละพอร์ตทั้งสี่จะถูกคั่นด้วยระยะทางλ / 4 รูปต่อไปนี้แสดงภาพของทางแยก Rat-race

ขอให้เราพิจารณาสองสามกรณีเพื่อทำความเข้าใจการทำงานของทางแยก Rat-race

กรณีที่ 1

หากใช้พลังงานอินพุตที่พอร์ต 1 จะแบ่งออกเป็นสองพอร์ตเท่า ๆ กัน แต่ในทิศทางตามเข็มนาฬิกาสำหรับพอร์ต 2 และทิศทางทวนเข็มนาฬิกาสำหรับพอร์ต 4 พอร์ต 3 ไม่มีเอาต์พุตอย่างแน่นอน

เหตุผลคือที่พอร์ต 2 และ 4 พลังรวมกันในเฟสในขณะที่พอร์ต 3 การยกเลิกเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของเส้นทางλ / 2

กรณีที่ 2

หากใช้กำลังไฟฟ้าเข้าที่พอร์ต 3 พลังงานจะถูกแบ่งเท่า ๆ กันระหว่างพอร์ต 2 และพอร์ต 4 แต่จะไม่มีเอาต์พุตที่พอร์ต 1

กรณีที่ 3

หากใช้สัญญาณสองสัญญาณที่ไม่เท่ากันที่พอร์ต 1 เองเอาต์พุตจะเป็นสัดส่วนกับผลรวมของสัญญาณอินพุตทั้งสองซึ่งแบ่งระหว่างพอร์ต 2 และ 4 ตอนนี้ที่พอร์ต 3 เอาต์พุตที่แตกต่างกันจะปรากฏขึ้น

Scattering Matrix สำหรับ Rat-race junction แสดงเป็น

$$ [S] = \ begin {bmatrix} 0 & S_ {12} & 0 & S_ {14} \\ S_ {21} & 0 & S_ {23} & 0 \\ 0 & S_ {32} & 0 & S_ {34} \ \ S_ {41} & 0 & S_ {43} & 0 \ end {bmatrix} $$

การใช้งาน

Rat-race Junction ใช้สำหรับการรวมสัญญาณสองสัญญาณและแบ่งสัญญาณออกเป็นสองส่วน