微波电子线路第三章无源器件介绍

1、1、通带插入损耗：、通带插入损耗： 理想的滤波器不应对通带内的信号引入损耗，然而实际的电路理想的滤波器不应对通带内的信号引入损耗，然而实际的电路中总是会引入一定的功率损耗，称为插入损耗。其定义为信号源中总是会引入一定的功率损耗，称为插入损耗。其定义为信号源输入功率与负载得到的功率之比：输入功率与负载得到的功率之比：inplpin2ininl10log10log(1)pilp 其中其中 是信号源的输入功率，是信号源的输入功率， 是负载得到的功率，是负载得到的功率， 是从信是从信号源向滤波器看去的反射系数。号源向滤波器看去的反射系数。2、波纹、波纹 波纹是衡量带内响应平坦度的技术指标，我们可以用波

2、纹系波纹是衡量带内响应平坦度的技术指标，我们可以用波纹系数定量的分析波纹的起伏大小，定义为带内用分贝或奈贝表示的数定量的分析波纹的起伏大小，定义为带内用分贝或奈贝表示的相应幅度的最大和最小值之差。相应幅度的最大和最小值之差。3、带宽、带宽 对于带通滤波器不同的衰减量对应于不同的带宽，对于带通滤波器不同的衰减量对应于不同的带宽，常用的有常用的有3 db带宽，其定义为通带内幅度衰减为带宽，其定义为通带内幅度衰减为3 db的上下边带之差的上下边带之差,60 db带宽定义为通带内幅度衰减为带宽定义为通带内幅度衰减为60 db的上下边带之差：的上下边带之差： 3dbu3dbl3dbbwff60dbu60

3、dbl60dbbwff4、矩形系数、矩形系数 矩形系数描述了带通滤波器通带与阻带间过渡带宽的矩形系数描述了带通滤波器通带与阻带间过渡带宽的陡峭程度，通常定义为陡峭程度，通常定义为60 db带宽与带宽与3 db带宽的比值：带宽的比值：3db60dbbwsfbw5、品质因数品质因数品质因数可以分为空载品质因数品质因数可以分为空载品质因数 q和有载品质因数和有载品质因数ql，两者由是否接有负载区分。通常空载品质因数两者由是否接有负载区分。通常空载品质因数q定义为定义为在谐振频率下，滤波器上一个周期内平均储能与功率损在谐振频率下，滤波器上一个周期内平均储能与功率损耗的比：耗的比： cstoredlos

4、swqp le111qqqqe为外部品质因数为外部品质因数 品质因数的另外一个重要应用来自于它与品质因数的另外一个重要应用来自于它与3db带宽间的带宽间的关系：关系：c3dblfbwq功分器和耦合器功分器和耦合器作用：功率分配或合成作用：功率分配或合成任意三端口网络的散射矩阵有任意三端口网络的散射矩阵有9个独立元件个独立元件 111213212223313233ssssssssss一个三端口网络不可能同时满足无损、互易和一个三端口网络不可能同时满足无损、互易和所有端口匹配的条件。所有端口匹配的条件。如果这三个条件允许有如果这三个条件允许有一个不满足，则在物理上是可能实现的。一个不满足，则在物理

5、上是可能实现的。一个各端口匹配的互易四端网络的一个各端口匹配的互易四端网络的s矩阵形式如下矩阵形式如下 1213141223241323341424340000sssssssssssss在四个端口的三个端口上选择适当的相位参考面，可以简化在四个端口的三个端口上选择适当的相位参考面，可以简化上面的矩阵。令上面的矩阵。令，其中，其中和和是实数，而是实数，而和和是待定相位常数。可推出剩余的是待定相位常数。可推出剩余的相位常数之间的关系为相位常数之间的关系为 12341324,jjsssese2n如忽略如忽略2的整数倍，通常在实际中出现两种特殊选择：的整数倍，通常在实际中出现两种特殊选择：1.对称耦合

6、器（对称耦合器（/2具有幅度为具有幅度为的相位选成相等，则散射矩阵形式为的相位选成相等，则散射矩阵形式为 00000000jjsjj2. 不对称耦合器（不对称耦合器（ = 0, =/2） 00000000s任何互易的、无损耗的、四端口匹配的网络是一种任何互易的、无损耗的、四端口匹配的网络是一种定向定向耦合器耦合器。两个通用的定向耦合器符号和端口的定义两个通用的定向耦合器符号和端口的定义表征定向耦合器性能的三个量：表征定向耦合器性能的三个量：耦合度耦合度 方向性方向性 隔离度隔离度 1310lg20lg dbpcp 341410lg20lg dbpdps114410lg20lg dbpisp 耦

7、合度表示输入功率被耦合到输出端的部分。方向耦合度表示输入功率被耦合到输出端的部分。方向性表示耦合器隔离正向和反向波的能力，如同隔离性表示耦合器隔离正向和反向波的能力，如同隔离度。三者之间的关系为度。三者之间的关系为idc微带功分器通常用微带或带线做成，当输出端微带功分器通常用微带或带线做成，当输出端口匹配时，它具有无损特性，只损耗反射功率。口匹配时，它具有无损特性，只损耗反射功率。微带功分器可以进行任意比例的功率分配，这微带功分器可以进行任意比例的功率分配，这里先考虑等功分（里先考虑等功分（3db）情况，将它归结为两）情况，将它归结为两个简单的电路，在输出端分别用对称和反对称个简单的电路，在输

8、出端分别用对称和反对称源激励来进行分析。源激励来进行分析。微带型功分器也可以做成功率不等分的，微微带型功分器也可以做成功率不等分的，微带图形如图所示。带图形如图所示。用微带形式实现的功率不等分功分器用微带形式实现的功率不等分功分器分支耦合器是分支耦合器是3db方向耦合器，在直通和耦合端口有方向耦合器，在直通和耦合端口有90相位差。这种类型的耦合器也被称为分支线混合相位差。这种类型的耦合器也被称为分支线混合接头，通常用微带或带线形式制作，如图所示。接头，通常用微带或带线形式制作，如图所示。分支线耦合器结构分支线耦合器结构分支线耦合器的基本工作情况如下，当所有端口都匹分支线耦合器的基本工作情况如下

9、，当所有端口都匹配时，送入到配时，送入到1端的功率平均地在端端的功率平均地在端2和端和端3之间分配，之间分配，这些输出端口之间具有这些输出端口之间具有90相位移，没有功率耦合到相位移，没有功率耦合到端口端口4。s矩阵的形式为矩阵的形式为 01000111002010jjsjj1到到4端口由顺时针和逆时针两条传输端口由顺时针和逆时针两条传输路线，路程差为路线，路程差为/2，各段传输线的特，各段传输线的特性阻抗，使两路信号的幅度相等，则可性阻抗，使两路信号的幅度相等，则可以相互抵消，以相互抵消，4端口无输出（隔离端）。端口无输出（隔离端）。到达到达3端口的两路路程相等，为耦合端，端口的两路路程相等

10、，为耦合端，设置各段传输线阻抗，可调节耦合度设置各段传输线阻抗，可调节耦合度图图5.24 三节微带分支线耦合器三节微带分支线耦合器混合接头是一种四端口网络，它的两个输出端口之混合接头是一种四端口网络，它的两个输出端口之间具有间具有180相移，也可以运行在输出同相位状态。加到相移，也可以运行在输出同相位状态。加到1端端口的信号，将被均等地在端口口的信号，将被均等地在端口2和和3剖分为两个同相分量，剖分为两个同相分量，端口端口4降为隔离端口。如输入信号从降为隔离端口。如输入信号从4端口送入，它将被等端口送入，它将被等分为两根具有分为两根具有180相位差的分量在端口相位差的分量在端口2和和3输出，端口输出，端口1为为隔离端口。当用作功率合成时，将输入信号加在端口隔离端口。当用作功率合成时，将输入信号加在端口2和和3，在端口在端口1形成输入信号之和，在端口形成输入信号之和，在端口4形成它们之差。因此形成它们之差。因此端口端口1和和4对应地称为和、差端口。对应地称为和、差端口。180混合接头符号混合接头符号理想的理想的3db、180混合接头的散射矩阵具有下述形