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マジックティー（またはマジックT、ハイブリッドティー）は、マイクロ波システムで使用されるハイブリッドまたは3dB非対称カプラです。 [ 1 ]これはラットレースカプラの代替品です。ラットレースとは対照的に、マジックティーの3次元構造は、マイクロストリップやストリップラインなどの平面技術では容易に構築できません。
この技術の真髄は、特定の条件下で特定のポート間での信号伝搬を阻止する点にあります。これにより、デュプレクサとして使用できます。例えば、レーダーシステムにおいて、アンテナを共有しながら送信機と受信機を分離するために使用できます。実際の使用例としては、 COHOレーダーのように、回路の分離と信号の混合の両方に使用されます。
マジックティーはもともと第二次世界大戦中に開発され、 1947年にベル研究所のWA TyrellによってIREの論文で初めて発表されました。[ 2 ] Robert L. KyhlとBob Dickeはほぼ同時期に独自にマジックティーを開発しました。
マジックティーは、 E 面ティーと H 面ティーの組み合わせです。アーム 3 は、アーム 1 と 2 と H 面ティーを形成します。アーム 4 は、アーム 1 と 2 と E 面ティーを形成します。アーム 1 と 2 は、サイドアームまたは共線アームと呼ばれることもあります。ポート 3 はH 面ポートと呼ばれ、Σ ポート、和ポート、またはP ポート(「並列」の略) とも呼ばれます。ポート 4 はE 面ポートであり、 Δ ポート、差ポート、またはS ポート(「直列」の略)とも呼ばれます。ポートの番号付けに関して確立された単一の慣習はありません。
マジックティーが正しく機能するためには、内部に整合構造を組み込む必要があります。この構造は通常、H面ティー内部の支柱とE面リム内部の誘導性アイリスで構成されますが、他にも多くの代替構造が提案されています。整合構造に依存しているため、マジックティーは限られた周波数帯域でしか動作しません。
マジックティーという名前は、様々なポート間で電力が分割される方法に由来しています。H面ポートに注入された信号はポート1と2に均等に分割され、同相になります。E面ポートに注入された信号もポート1と2に均等に分割されますが、180度位相がずれます。ポート1と2を通して信号が入力されると、H面ポートで加算され、E面ポートで減算されます。[ 3 ]したがって、図のようにポートに番号を付け、位相係数の範囲内で、理想的なマジックティーの完全な散乱行列は次のようになります。
（この行列の4行目と4列目の要素の符号は、ポート4に想定される極性に応じて反転する場合があります。）
適切な内部構造によって、E面（差）ポートとH面（和）ポートが同時に整合される場合、対称性、相互性、およびエネルギー保存則により、2つの共線ポートも整合され、互いに「魔法のように」分離されることが示される。
各ポートにおける支配モードの電界は、導波管の広い壁面に垂直である。したがって、E面ポートとH面ポートの信号は直交偏光を持ち、（構造の対称性を考慮すると）これら2つのポート間で通信は発生しない。
H面ポートに入力される信号に対して、適切に設計された整合構造は、信号に含まれる電力が同じポートから反射されて戻ってくるのを防ぎます。E面ポートとの通信は不可能であり、構造の対称性を考慮すると、この信号の電力は2つの同軸ポート間で均等に分配されなければなりません。
同様に、E面ポートについても、整合構造によってこのポートからの反射が除去される場合、このポートに入力される電力は、2つの同軸ポート間で均等に分配されなければならない。
相互性により、任意のポートペア間の結合はどちらの方向でも同じです（散乱行列は対称です）。したがって、H面ポートが整合している場合、共線ポートのいずれかに入射する電力の半分はH面ポートから出ていきます。E面ポートも整合している場合、電力の半分はE面ポートから出ていきます。この状況では、最初の共線ポートから反射されて出ていく電力も、もう一方の共線ポートに伝送される電力も「余剰」はありません。一見すると互いに直接通信しているように見えますが、2つの共線ポートは「魔法のように」隔離されています。
E面ポートとH面ポート間のアイソレーションは広帯域にわたり、デバイスの対称性と同様に完璧である。ただし、同軸ポート間のアイソレーションは、整合構造の性能によって制限される。
