常见微波元件PPT课件

1、l微波元件：能控制导行电磁波的模式、极化方向、幅 值、相位及频率等的无源装置。 l元件的分类 l传输线型式：波导型、同轴型和微带型等 l功能：连接元件、终端元件、匹配元件、衰减元件、相 移元件、分路元件、波型变换元件、滤波元件等 l变换的性质：互易元件、非互易元件和非线性元件等 5.1 连接元件 连接元件 微波连接元件 微波转接元件 终端负载元件 l微波连接元件 l波导接头 l平法兰盘 l抗流式法兰盘 短路面 优点：工作频带宽优点：工作频带宽 缺点：对加工和装配精度要求高缺点：对加工和装配精度要求高 优点：对加工精度和优点：对加工精度和 装配精度要求较低；装配精度要求较低； 功率容量大。功率容

2、量大。 缺点：工作频带窄缺点：工作频带窄 波导抗流法兰接头波导抗流法兰接头 5 5 2 21 1 接接触触点点 拐角、弯曲和扭转元件 1.1. 改变电磁波的传输方向改变电磁波的传输方向 2.2. 不改变传输方向，改变极不改变传输方向，改变极 化方向化方向 同轴接头 微波转接元件 同轴波导转换器 作用：将TEM波转换为TE10 工作原理： 调节插入深度h和短路端与内导体的距离d，可以使得从同 轴线向连接处看去的阻抗接近同轴线的特性阻抗，从而达 到阻抗匹配 利用波导高通特性过滤所激励的高次模 同轴线微带转换器 工作原理：同轴线中心导体 电流在微带线上激励场 注意：与微带连接处的同轴 线内导体的直径

3、的选取与微 带线的特性阻抗有关，通常 使内导体直径等于微带线宽 度。 波导微带转换器 p 作用：将TE10 波转换为TEM p 工作原理：在波导与微带线之间加一段脊波导过渡段，使微带线与波 导间结构渐变，减小不连续性带来的反射，实现阻抗匹配 矩形波导圆波导转换器 工作原理：通过矩形截面向圆口径渐变，实现矩形波导圆波导转换。 渐变作用：渐变作用： 1 1、消除反射、消除反射 2 2、高次模传输中自滤、高次模传输中自滤 终端负载 匹配负载 作用：能够全部吸收入射波功率 结构： 要求：有较宽的工作频带，输入驻波比小和一定的功率容量 种类 尖劈形吸收体小功率 楔形吸收体大功率 大功率风冷匹配负载 中功

4、率负载 波导型定向耦合器，其 4端口配置了一个小功 率匹配负载。 1 2 3 4 1 4 微带线型耦合器，其 4端口 配置了一个50 欧姆的匹配 负载。 短路负载 作用：将电磁能量全部反射回去 基本要求： 保证接触处|=1；当活塞移动时，接触损耗变化小；大功率时，活塞与波导壁间不应 产生打火现象。 种类： 接触式活塞 抗流式活塞 fg短路cd开路ab短路 特点：无接触，损耗小，寿命长；但带宽窄 a 5.2 分支元件 T形分支 E-T分支：分支波导延伸方向与主模电场所在平面平行 H-T分支：分支波导延伸方向与主模磁场所在平面平行 E-T分支 (a)当信号由口输入时，和口 都有输出； E (b)当

5、信号由口入时，和口都有输 出； (c)当信号由口入时，和口都 有输出，且幅度相同、相位相反。 3dB反向功率分配器反向功率分配器 (d)信号由和口同相输入时，在口 的对称面上，电场为反相相减，端口 的输出最小； 若和口信号等 幅，则口的输出为零。 (e)当信号由和端口等幅反相输入 时，在端口的对称面上，电场为 同相相加，端口的输出最大。 E-T的S矩阵为： 111 22 2 111 22 2 11 0 22 S 轾轾 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 = =- - 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 - - 犏犏 臌臌 1 1 2 2 3 3 H-T分支 1. 当信号由口入时，和口都有等幅同 相输出 2. 当

6、信号由1和2端口等幅同相输入时，3端口 输出最大 3. 当信号由1和2端口等幅反相输入时，3端口 无输出 111 22 2 111 22 2 11 0 22 S 轾轾 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 = = 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 臌臌 主波导主波导 H H臂分支臂分支 2 3 1 4 进入E臂的信号，将由两侧臂等幅 反相输出，而不进入H臂； 若两臂同时加入信号，E臂输出的信号等于两输入信号相量差的 倍 （等效为功率均分）；H臂输出的信号等于两输入信号相量和的 倍（等效为功率均分）。 2/1 2/1 进入H臂的信号，将由两侧臂等幅 同相输出，而不进入E臂； 差臂 和臂 匹配双T（波导魔T）

7、 对口隔离，邻口对口隔离，邻口3dB3dB耦合耦合 波导魔T的S矩阵： 指示器指示器 E面分支面分支 Zx Z0 指示器指示器 H面分支面分支 阻抗测量电桥阻抗测量电桥 应用：应用： 例题：例题：如图所示如图所示E-T分支，其臂分支，其臂2接短路活塞，请问短路活塞与对称中接短路活塞，请问短路活塞与对称中 心平面的距离心平面的距离l为多少时，臂为多少时，臂3的负载得到最大功率或得不到功率？的负载得到最大功率或得不到功率？ l 由于活塞的存在，由于活塞的存在， 产产生了反向的生了反向的 对称Y分支 电阻性功率分配器：输出端口无隔离，但可以做到匹配 波导对称Y分支结构及其等效电路图 三种波导Y分支功

8、率分配器 威尔金森功率分配器：可实现任意功分比，且输出端口之间可实现隔离 2 0303 22 02030 0 1 1 1 K ZZ K ZKZZKK RZK K 5.3 衰减器和移相器 l衰减器 l作用：一定范围内调整微波信号的幅值 l要求： l种类 吸收式衰减器 横移式吸收式衰减器横移式吸收式衰减器 刀形吸收式衰减器刀形吸收式衰减器 截止波导衰减器：波导处于截止状态时，截止场量沿波导 纵向呈指数规律衰减。 移相器 5.4 定向耦合器 (a)微带分支定向耦合器 (b)波导单孔定向耦合器 (c)平行耦合线定向耦合器 (d)波导匹配双T (e)波导多孔定向耦合器 (f)微带混合环 结构：主传输线、

9、耦合传输线、耦合装置构成。 主传输线 耦合传输线 耦 合 装 置 P 1 P 2 P 4 P 3 ：输入端 ：直通端 ：耦合端 ：隔离端 四端口可同时具备互易、无耗、完全匹配。四端口可同时具备互易、无耗、完全匹配。 1 2 3 13 1 1010loglg() P CdB P S 1. 耦合度C 2. 隔离度 I 1 14 4 1020loglg() P ISdB P 3. 定向性DCI P P P P P P D 4 1 1 3 4 3 log10log10 5. 频带宽度：频带宽度是指耦合度、隔离度(或定向性)及输入驻波比 都满足指标要求时，定向耦合器的工作频带宽度，简称工作带宽。 4.

10、输入驻波比：将定向耦合器除输入端外，其余各端均接上匹配负载 时，输入端的驻波比 技术指标 几种常见的定向耦合器 正交混合电桥 双分支定向耦合器是由主线 、副线和两条分支线组成。 特性：当所有端口匹配时，由端口输入的功率： 直通臂：一路经lg/4、另一路经3lg/4（不等幅反相）在口相减输出，输出相位比 口输入的相位滞后/2； 耦合臂：一路经2lg/4、另一路经2lg/4（等幅同相）在口输出，输出相位比口 输入的相位滞后； 隔离口：一路经lg/4、另一路经3lg/4（等幅反相）在口输出，无输出。 2、3口功率平分并有900相差的 3dB定向耦合器 分支耦合线具有结构对称性，其任一分支耦合线具有结

11、构对称性，其任一 端口都可作输入端口，两输出端口总端口都可作输入端口，两输出端口总 是在与输入端口相反的一边。是在与输入端口相反的一边。 010 0011 100 2 010 j j S j j 轾轾 - - - 犏犏 犏犏 - - - 犏犏 = = 犏犏 - - - 犏犏 犏犏 - - - 犏犏 臌臌 由端口输入的功率： 端口匹配无反射； 直通臂输出功率为一半，相位滞后/2； 耦合臂输出功率为一半，相位滞后 ； 隔离口无输出。 1 1 0S= = 2 1 1 2 Sj= =- - 3 1 1 2 S= =- - 4 1 0S= = 微带环形电桥 信号由端口输入时，端口和为等 幅同相输出，端口

12、无输出（隔离端 口）； 若信号由端口输入，则由端口和 等幅反相输出，端口无输出。 0220 0110 20021001 1001 2 2002 0110 0220 jj jjj S jj jj 轾轾 - - - 轾轾 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 - - -犏犏- - 犏犏 = = =犏犏 犏犏 犏犏 - - - 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 - - 犏犏 臌臌 - - 犏犏 臌臌 波导双孔定向耦合器 电磁波由端口输入，大部分波向端口传输，一部分波通过两个孔耦合到副波导 中。由于两孔相距 g/4，结果在端口方向的波相位同相而增强，在端口方向 则因相位反相而相互抵消。 5.5 电抗性元件 原理：利用结构、形状、尺寸的不连续性，实现电场或磁 场的聚集 种类： 膜片 销钉： f选择性 电电感感销钉销钉 螺钉 5.1 连接元件 连接元件 微波连接元件 微波转接元件 终端负载元件 5.1 连接元件 连接元件 微波连接元件 微波转接元件 终端负载元件 大功率风冷匹配负载 中功率负载 E-T的S矩阵为： 111 22 2 111 22 2 11 0 22 S 轾轾 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 犏犏 = =-