一种适用于小频率比双带竞争耦合器的简单分析设计方法

《IEEE Microwave and Wireless Technology Letters》：A Simple Analytical Design Approach for Small-Frequency-Ratio Dual-Band Rat-Race Couplers

提出了一种无需 stubs、复杂设计或多层结构的小频比双带定向耦合器（RRC）的简析方法。基于奇π相位条件在中间/无频处迫使传输零点，形成两个独立通带。推导闭合线长方程并优化阻抗匹配，实现功率均分。通过理论分析、仿真和实物测试验证，结果与理论及模拟一致。

　　

摘要：

本文提出了一种简单的分析方法，用于设计小频率比的双频Rat-Race耦合器（RRC），无需使用短截线、复杂结构或多层设计。该方法利用了中零频处的奇数π相位条件，该条件使得传输信号为零，并使耦合器的响应分为两个不同的通带。基于这一原理，开发了两个双频RRC，其频率比为1.5和1.27，中心频率均为5 GHz。文中提出了封闭形式的线长计算公式，用于确定多种小频率比所需的电气长度，并对每种设计的传输线阻抗进行了调整，以确保功率均匀分配。这些设计首先经过理论分析，然后通过仿真进行验证，最后通过实际制作的原型进行测试。测试结果与理论和仿真结果吻合良好。