耦合环法——工作原理

上图中的耦合环由射频连接器中心导体弯曲的环路(通常绕过芯轴)形成,并在连接器本体上电气终端。它们焊接到连接器本体的原因是这样可以从腔体中取出并再次弯曲,或者“调校”而不扰动腔体本身。在图1中,这些环以45⁰角排列,使得它们的平面与图示中的磁力线相交。这些H场线像线穿过针眼一样穿过这些环,如图所示。自然地,环附近出现了许多几乎无法用图像说明的边缘场,而且H场也是三维的。将左侧环路指定为输入,右侧为输出环路,左侧环路流经的射频输入电流将感应出腔内显示的磁场。这种磁场通过两个虹膜耦合到下一个腔体,这两片孔就是上图中扰动腔体壁磁场的小孔。在输出端(右侧)根据法拉第感应定律,磁场在环路中感应出电流。感应电流完成了将能量从驱动输入的外部电路传递到三腔预选器到输出连接器的过程。环路耦合通常被称为电感耦合。
环耦合强度——几何与方向
环路的耦合强度主要取决于环路开口面积,因为较大的环自然会截获更多磁通线,从而增加耦合。同样,环路的角度取向决定耦合强度,当环面垂直于磁力线时耦合最大。例如,将环从45⁰旋转到相对于H场的90⁰,会大幅增加耦合强度,也可以视为增加开面积(相对于磁通线方向的开)。此外,插入深度越大,磁场越强。环形(圆形、矩形、半圆形)远不如环形开口面积和/或方向重要。
环路耦合的优缺点
环路耦合在高功率和高Q腔滤波器中很常见,原因有多种。首先也是最重要的,环路耦合表现出高功率处理能力,因为电场不集中在尖锐导体处,使环路不易受到射频电晕和电弧的影响。其次,磁耦合降低了电流密度,从而改善了互调失真(IMD),第三,环路耦合相对不受微小的维度变化和温度变化影响。由于这些优势,环路耦合常出现在系统前端,需要过滤传输信号和接收信号。
尽管有其优点,环路耦合也存在一些缺点。尺寸常常成为问题,尤其是在低频段,环路可能变得物理上较大。此外,宽带滤波器通常需要异常大的环路,因此存在带宽限制。每个共振模式在腔内的环路位置可能至关重要,选择理想模式的正确位置往往很棘手。
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