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八端口魔T及其应用
一、几种典型的八端口魔T组合及其散射矩阵
1、两个魔T或两个电桥的不相干组合,形成的八端口器件及其[S]参数
     图1 是两个魔T不相干组合件的照片。它们在结构上通过巧妙、特殊的变形,做成紧凑的八端口器件。具体是将魔T的两个平衡臂波导高度压窄,将H臂 和E臂向不同方向折转90°并作成一个整体结构,使两个魔T的H臂在同一方向,并宽边相连; E臂在对面的方向,并窄边相连。四个平衡臂的输出分列在两边。其[S]参数见公式(1)。公式(2)则是两个电桥的不相干组合八端口器件的[S]参数。


2、 由电桥的隔离端与直通端两两组合的八端口器件及其[S]参数

3、 由电桥的隔离端相接组合的八端口器件及其[S]参数

4、 由四个魔T的对称端相接组合的八端口器件及其[S]参数
    
5、由魔T的对称端与HE端两两相接组合的八端口器件及其[S]参数
   
6、由魔T的对称端与HE端交叉相接组合的八端口器件及其[S]参数

7、 由四个魔T的EH端两两相接组合的八端口器件及其[S]参数

8、 由魔T的对称端与HE端两两相接组合的八端口器件及其[S]参数

9、由魔T的对称端与电桥的直通端两两相接组合的八端口器件及其[S]

10、 由魔T的HE端与电桥的直通端两两相接组合的八端口器件及其[S]参数

11、 由电桥的隔离端与魔T的对称端两两相接组合的八端口器件及其[S]参数


12、由电桥的隔离端与魔T的EH端两两相接组合的八端口器件及其[S]参数


可见11和12这两组组合结果是一致的,可具有同等功能。

二、八端口魔T的应用
1、在高性能的脉冲多卜勒雷达中,为避免TR管附加给发射信号的噪声, 采用了一种全固态吸收式接收机保护器,从而使雷达的总体性能得到提高。其系统组成及工作原理见图13、图14。

    该接收机保护器由图12所示的八端口魔T和反射波十字定向耦合器、同轴波导转换器、波导负载、PIN波导开关对 和90度弯同轴输出接头等组成。(参看图14)。已应用于我国新一代气象雷达98DSA中,也可以用于其它高性能的脉冲多卜勒雷达中。达到的主要技术指标:
    ·工作频率:2700 -3000MHz。
    ·最大承受脉冲功率:100KW(脉冲宽度4.65μS,占空比0.002)。
    ·低功率插入损耗:≤0.65dB(0V、10dBm)(实测﹤0.45dB)。
    ·高功率隔离:≥27dB(+5V、600mA)(实测>32dB)。
    ·低功率时的驻波要求:J1SWR≤1.4,J2SWR≤1.4。
    ·高功率隔离时的驻波要求:J1SWR≤1.35,J2SWR≤1.5。
    ·开关速度:≤2μS。
2、一个以图11原理做出来的八端口魔T示于图15。

    八端口魔T工作频率:9700-10500MHz。采用非标波导口径和法兰,结构紧凑、体积小、性能好而被应用于特殊场合单脉冲比较器。
3、四喇叭单脉冲和差比较器
    四喇叭单脉冲和差比较器是在图8所示的八端口魔T的①-④端口接上喇叭天线(该喇叭一般用于反射面天线的馈源也可以作为直接辐射天线)。
    在H1、E1、H2、E2端口可分别获得:
    ·H1=[(①+②)+(③+④)]为四喇叭接收信号的和信号;
    ·E1=[(①+②)-(③+④)]为四喇叭接收信号的俯仰向差信号;
    ·H2=[(①+③)-(②+④)]为四喇叭接收信号的方位向差信号;
    ·E2=[(①+④)-(②+③)]为四喇叭接收信号的45°角向差信号;
    ·45°角方向差信号,在实际应用中被忽略。在特殊的应用中,这个误差信号,也是可以被利用的。
4、大功率可变功率衰减器、大功率可变功率分配器等。
    在图3的⑤、⑥端口接固定短路器,在⑦、⑧端口接滑动短路器,改变滑动短路器的位置,在③、④端口可以获得1:1到1:1000的不同的功率分配比,从而实现大功率的可变功率分配器。 同样的原理和结构,在③或④端口接大功率负载,在①-④或①-③端口之间就可以随着滑动短路器的位置的变化获得0-30dB的衰减量的变化。从而实现大功率的可变衰减器。 同理,在图11中的①、②端口接固定短路器,在③、④端口接滑动短路器,在E1或E2端口接大功率负载。改变滑动短路器的位置,在H1-H2端口之间就可以随着滑动短路器的位置的变化获得0-30dB的衰减量的变化,从而实现大功率的可变衰减器。
 

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