内容发布更新时间 : 2024/9/28 13:20:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

微波/毫米波电路分析与设计课程设计

——Rat-race Ring Design

姓名：吴星寒

学号：912104220246 专业：通信工程 指导老师：李兆龙

Rat-race Ring

Drawn by Photoshop

Microstrip 180° hybrid coupler(rat-race ring) is an important RF/microwave component in 4G/5G and WPAN wireless communication industry.

Task & Requirements:

Design such a component working at 24.125 GHz, using substrate RT/duroid 6002, 20mil thickness. Requirements:

? 20dB return loss bandwidth > 6% ? 20dB isolation bandwidth > 6% ? Amplitude imbalance < 1dB ? Insertion Loss < 1dB

实验设计原理：

Rate-race ring即微带环形耦合器或者混合环，是四端口网络，可以由微带线制成。整个环的周长为1.5λ，四个分支线并联在环上，将环分为4段。 混合环有两个端口相互隔离，另外两个端口平分输入功率的特性，因此可以看作是一个3dB定向耦合器。

当端口1输入信号时，到达端口2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后90°；达到端口4的两路信号等幅反相，端口4无输出；达到端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后90°。其中端口2和端口3输出振幅相同。得到如下关系式：

S31=S21= 1/√2(-j)

S41=0

端口2输入信号时，到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出，相位滞后90°；到达端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后70°；到达端口3的两路信号等幅反相，端口3无输出。其中端口1和端口4输出振幅相同。得到如下关系式：

S12= 1/√2(-j) S42= 1/√2 j S32=0

当端口4输入信号时，到达端口1 的两路信号等幅反相，端口1无输出； 到达端口2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后270°；到达端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后90°。其中端口2和端口3输出振幅相同。得到如下关系式：

S14=0 S24=1/√2 j S34=1/√2 (-j)

当端口3输入信号时，到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出，相位滞后90°；到达端口2的两路信号等幅反相，端口2无输出；到达端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90°。其中端口1和端口4输出振幅相同。得到如下关系式：

S13= 1/√2(-j) S23=0 S43=1/√2 (-j)

实验设计步骤：

1、创建Project

创建一个混合环prj，我们所设计的原理图及仿真结果都将保存在这个项目中，将此工程命名为ratracering，长度单位设为mil。 创建完成及之后的路径如下：