第5章 常用微波元件

1、第五章第五章 微波元件微波元件 转化为网络转化为网络 等效电路法等效电路法第五章第五章 微波元件微波元件5 - 1 引引 言言 微波元件功能：对微波信号进行各种变换微波元件功能：对微波信号进行各种变换一、按传输线型式划分一、按传输线型式划分 波导型同轴型微带型微波元件二、按功能（应用角度）划分二、按功能（应用角度）划分 连接元件、终端元件、匹配元件、衰减元件、连接元件、终端元件、匹配元件、衰减元件、相移元件、分配元件、滤波元件、波型变换元件相移元件、分配元件、滤波元件、波型变换元件第五章第五章 微波元件微波元件三、按互易角度划分三、按互易角度划分 互易元件、非互易元件互易元件、非互易元件四、按

2、与低频对应角度划分四、按与低频对应角度划分 电抗元件、电阻元件、连接元件、分支元件、铁氧体元件电抗元件、电阻元件、连接元件、分支元件、铁氧体元件五、按端口数划分五、按端口数划分 单端口元件、二端口元件、三端口元件、四端口元件单端口元件、二端口元件、三端口元件、四端口元件微波元件微波元件微波网络微波网络等效电路法等效电路法第五章第五章 微波元件微波元件 5 - 2 波导中的电抗元件波导中的电抗元件电感器：电感器：能够集中磁场和存储磁能的元件能够集中磁场和存储磁能的元件电容器：电容器：能够集中电场和存储电能的元件能够集中电场和存储电能的元件 一、电容膜片一、电容膜片 Capacitive iris

3、在矩形波导的横向放置一块金属膜片，在其上对称或不对称之处开在矩形波导的横向放置一块金属膜片，在其上对称或不对称之处开一个与波导宽壁尺寸相同的窄长窗口。一个与波导宽壁尺寸相同的窄长窗口。电纳近似计算公式电纳近似计算公式04ln csc2pbdBYb骣=桫电抗元件：利用微波传输线中结构尺寸的不连续性组成电抗元件：利用微波传输线中结构尺寸的不连续性组成08ln csc2pbdBYb骣=桫对称对称 不对称不对称 第五章第五章 微波元件微波元件在波导窄壁上放置金属膜片后，会使波导宽壁上的电流产生分流，在波导窄壁上放置金属膜片后，会使波导宽壁上的电流产生分流，于是在膜片的附近会产生磁场，并存储一部分磁能。

4、于是在膜片的附近会产生磁场，并存储一部分磁能。二、电感膜片电感膜片 Inductive iris 20ctg2pdBYaa骣= -桫电纳近似计算公式电纳近似计算公式对称对称 不对称不对称 220ctg1csc22pddBYaaa轾骣骣鼢珑犏= -+鼢珑鼢珑犏桫桫臌第五章第五章 微波元件微波元件三、三、 谐振窗谐振窗 Resonant windowResonant window在横向金属膜片上开设一个小窗，称为谐振窗。在横向金属膜片上开设一个小窗，称为谐振窗。 四、销钉四、销钉 PostPost 在矩形波导中插入一根或多根垂直对穿波导壁的金属圆棒在矩形波导中插入一根或多根垂直对穿波导壁的金属圆棒

5、 （一）电感销钉（一）电感销钉（二）电容销钉（二）电容销钉工作频率工作频率= =谐振频率，匹配谐振频率，匹配工作频率工作频率 谐振频率，谐振窗具容性谐振频率，谐振窗具容性0222seclncos2p YBaaara= -轾骣犏-犏桫臌224p rB b= -%第五章第五章 微波元件微波元件五、螺钉五、螺钉 ScrewerScrewer 螺钉插入波导的深度可以调节，电纳的性质和大小可随之改变，螺钉插入波导的深度可以调节，电纳的性质和大小可随之改变， 使用方便，是小功率微波设备中常采用的调谐和匹配元件。使用方便，是小功率微波设备中常采用的调谐和匹配元件。 444pppddd=电容电容电感电感串联谐

6、振串联谐振第五章第五章 微波元件微波元件六、波导的六、波导的T T型接头型接头 T junctionT junction 将一路电磁能量变成二路或更多将一路电磁能量变成二路或更多 （一）（一）ET接头（总与反相联系）接头（总与反相联系）1 1、口输入，口输入，、均有输出均有输出2 2、口输入，口输入，、均有输出均有输出3 3、口输入，口输入，、等幅反相输出等幅反相输出4 4、等幅同相输入，等幅同相输入，口无输出口无输出5 5、等幅反相输入，等幅反相输入，口输出最大口输出最大第五章第五章 微波元件微波元件（二）（二）HT接头（总与同相联系）接头（总与同相联系）1、口输入，口输入，、均有输出均有输

7、出2、口输入，口输入，、均有输出均有输出3、口输入，口输入，、等幅同相输出等幅同相输出3、等幅同相输入，等幅同相输入，口输出最大口输出最大4、等幅反相输入，等幅反相输入，口无输出口无输出第五章第五章 微波元件微波元件（三）（三）T型接头的型接头的S参数参数1、S矩阵矩阵111112132221222333313233riririUUSSSUSSSUSSSUU骣骣骣鼢珑鼢珑鼢 珑鼢 珑=鼢珑 鼢珑 鼢珑 鼢鼢珑桫桫桫%2、互易性、互易性1221SS=1331SS=2332SS=3、对称性、对称性1122SS=4、S矩阵仅有矩阵仅有5个独立参数个独立参数HT接头接头ET接头接头 112111222

8、20S骣=-桫 11211122220S骣=桫1323SS=第五章第五章 微波元件微波元件5 5、互易又无耗（么正性）、互易又无耗（么正性）*111213111213*121123121123*132333132333100010001TSSSSSSSSSSSSSSSSSS骣骣骣鼢珑鼢 珑鼢 珑鼢=珑鼢珑鼢珑鼢鼢珑桫桫桫 * 1 TSS轾=犏臌 * 1 TS S轾=犏臌对称对称展开得展开得*222111213222121123111212111323110SSSSSSS SS SS S+=+=+=M第五章第五章 微波元件微波元件（四）功率合成（分配）器（四）功率合成（分配）器1、ET接头接头2

9、、HT接头接头口输入，口输入，、等幅反相输出（分路）等幅反相输出（分路）、等幅反相输入，等幅反相输入，口输出最大（合成）口输出最大（合成）口输入，口输入，、等幅同相输出（分路）等幅同相输出（分路）、等幅同相输入，等幅同相输入，口输出最大（合成）口输出最大（合成）第五章第五章 微波元件微波元件 5 - 3 连接元件和终端负载连接元件和终端负载一、连接元件连接元件 接头接头：把相同类型传输线连接在一起的装置。把相同类型传输线连接在一起的装置。转接元件转接元件：把不同类型的传输线连接在一起的装置。把不同类型的传输线连接在一起的装置。（一）接头（一）接头 （法兰盘）（法兰盘）（a）平接头）平接头（b）

10、抗流接头）抗流接头（真正短路）（真正短路）结论：结论：1、2物理上无接触，物理上无接触，但但 Z in = 0，把把Rk置于电流波置于电流波节，节， 虽有电阻影响却不大虽有电阻影响却不大第五章第五章 微波元件微波元件（二）转接元件（二）转接元件 1、同轴线、同轴线波导转换器波导转换器 2、波导、波导微带转接器微带转接器 波导波导(Ze=400-500 ) 微带线微带线(Z0=50 )中间加脊波导过渡段实现阻抗匹配中间加脊波导过渡段实现阻抗匹配第五章第五章 微波元件微波元件3、 同轴线同轴线微带转接器微带转接器同轴线内导体直径的选取同轴线内导体直径的选取与微带线的特性阻抗有关与微带线的特性阻抗有

11、关通常使内导体直径等于微带线中心导带宽度通常使内导体直径等于微带线中心导带宽度4、矩形波导、矩形波导圆波导模式变换器圆波导模式变换器 大多采用波导横截面的逐渐变化来达到模式的变换大多采用波导横截面的逐渐变化来达到模式的变换 第五章第五章 微波元件微波元件（三）弯头（三）弯头 1、E 面面 90o 弯弯 2、H 面面 90o 弯弯 3、扭折、扭折 第五章第五章 微波元件微波元件二、终端负载终端负载 传输线终端所接元件传输线终端所接元件（一）匹配负载（一）匹配负载匹配负载能几乎无反射地吸收入射波的全部功率匹配负载能几乎无反射地吸收入射波的全部功率当需要在传输系统工作于行波状态时，都要用到匹配负载当

12、需要在传输系统工作于行波状态时，都要用到匹配负载 对匹配负载的基本要求对匹配负载的基本要求（1）有较宽的工作频带）有较宽的工作频带（2) 输入驻波比小输入驻波比小（3）有一定的功率容量）有一定的功率容量 第五章第五章 微波元件微波元件(二）短路负载短路负载 作用：作用：将电磁能量全部反射回去将电磁能量全部反射回去1、接触式、接触式2、抗流式、抗流式 （1）波导型）波导型 （2）同轴型）同轴型第五章第五章 微波元件微波元件5 - 4 衰减器和移相器衰减器和移相器衰减器和移相器均属于二端口网络衰减器和移相器均属于二端口网络衰减器对通过它的微波能量产生衰减衰减器对通过它的微波能量产生衰减移相器对通过

13、它的微波信号产生一定的相移；微波能量可无衰减地通过移相器对通过它的微波信号产生一定的相移；微波能量可无衰减地通过一、衰减衰减器器 理想的衰减器是只有衰减而无相移的二端口网络理想的衰减器是只有衰减而无相移的二端口网络衰减器的衰减量表示为：衰减器的衰减量表示为： 10logioPAP=dB第五章第五章 微波元件微波元件衰减器在原理上可以分为吸收式和截止式两种衰减器在原理上可以分为吸收式和截止式两种 在波导内放入与电场方向平行的吸收片，当微波能在波导内放入与电场方向平行的吸收片，当微波能量通过吸收片时，将吸收一部分能量而产生衰减量通过吸收片时，将吸收一部分能量而产生衰减（一）吸收式（一）吸收式1、横

14、移式、横移式2、刀型、刀型第五章第五章 微波元件微波元件3、旋转极化式、旋转极化式方圆过渡方圆过渡可旋转圆波导可旋转圆波导 圆方过渡圆方过渡Pin10TEXPout10TEX内置内置水平吸收片水平吸收片内置随圆波导一内置随圆波导一同旋转的吸收片同旋转的吸收片内置内置水平吸收片水平吸收片定义：定义： 1、可变吸收片的垂直线与真正垂直线的夹角为、可变吸收片的垂直线与真正垂直线的夹角为 2、可变吸收片与真正垂直线的夹角可变吸收片与真正垂直线的夹角 （1）原理）原理90+=11TE第五章第五章 微波元件微波元件优点：可用角度自定标优点：可用角度自定标A，无需其他标准定标，无需其他标准定标（2）衰减量）

15、衰减量22sincosEE=最后输出电场最后输出电场衰减量衰减量( )22410lg10lgsin 40lg sin40lg co sinoutPEAPEdB=-= -缺点：结构复杂缺点：结构复杂第五章第五章 微波元件微波元件（二）截止式（二）截止式 在传输线中插入一小段横向尺寸较小的传输线段，使电磁波经在传输线中插入一小段横向尺寸较小的传输线段，使电磁波经过这段传输线后微波能量很快衰减（过这段传输线后微波能量很快衰减（=0），控制截止传输线的长度，），控制截止传输线的长度，就可以调节衰减量的大小就可以调节衰减量的大小（1）原理）原理2222122 1cccccckkk骣=-=-桫骣=-桫j=

16、+=有耗截止时有耗截止时第五章第五章 微波元件微波元件（2）衰减衰减量量电场衰减量电场衰减量zlzlee-=112inoutPNplnP=110inoutPdBlgP=18 686Np.dB=21010208 686inlloutPEAlglglg e.l( dB )PEe- 骣=桫28 686cA.l( dB )骣=桫优点：可用长度自定标优点：可用长度自定标l缺点：起始衰减缺点：起始衰减A0大（大（20dB）第五章第五章 微波元件微波元件二、移相器二、移相器 对电磁波只产生一定的相移，是一个无反射、无衰减的二端口网络对电磁波只产生一定的相移，是一个无反射、无衰减的二端口网络 00jjeSe-

17、轾犏=犏臌相移量相移量 2p ll =改变相位的方法：改变改变相位的方法：改变 l 或改变或改变 p（1）原理）原理0201rpr c =骣-桫（2）介质移相器）介质移相器1、横移式（尖劈式、阶梯式）、横移式（尖劈式、阶梯式）2、旋转式、旋转式第五章第五章 微波元件微波元件5 - 5 阻抗变换器阻抗变换器作用：作用：消除不良反射现象，获得良好的匹配。消除不良反射现象，获得良好的匹配。一、阻抗调配器一、阻抗调配器由可调电抗元件改变分支线长度实现由可调电抗元件改变分支线长度实现1、单支节、单支节 2、双支节、双支节 3、三支节、三支节（一）分支阻抗调配器（一）分支阻抗调配器（双线、（双线、Coax

18、、ET、HT）（二）螺钉调配器（二）螺钉调配器 （波导系统（波导系统）电抗元件：可调螺钉电抗元件：可调螺钉1、单螺钉、单螺钉 2、双螺钉、双螺钉 3、三螺钉、三螺钉晶体检波器晶体检波器第五章第五章 微波元件微波元件（一）单节阻抗变换器（一）单节阻抗变换器 二、阻抗变换器二、阻抗变换器在负载和传输线之间插入一段或多段传输线段在负载和传输线之间插入一段或多段传输线段2012aZeba=骣-桫312ZeZe Ze=312bb b=缺点：缺点：1、频带窄、频带窄 2、Zl、Z0差距大时，尺寸突变大，不连续电容大差距大时，尺寸突变大，不连续电容大第五章第五章 微波元件微波元件（二）多节阶梯阻抗变换器（二

19、）多节阶梯阻抗变换器 （三）渐变线阻抗变换器（三）渐变线阻抗变换器 n节有（节有（n+1）个阶梯，产生（个阶梯，产生（n+1）个反射波个反射波到输入端产生叠加效果到输入端产生叠加效果在某些频率上全部（部分）抵消，形成匹配在某些频率上全部（部分）抵消，形成匹配在较宽的频带内有较小的反射系数在较宽的频带内有较小的反射系数第五章第五章 微波元件微波元件5 - 6 定向耦合器（定向耦合器（D.C）波导同轴线带状线微带线按传输线类型应用：应用：1、监视功率、频率、频谱、监视功率、频率、频谱 2、功率分配、合成、功率分配、合成 3、混频器、测量电桥、混频器、测量电桥 4、测量反射波、测量反射波单孔耦合多孔

20、耦合连续耦合平行线耦合按耦合方式同向耦合反向耦合输出方向90度定向180度定向输出相位强耦合中等耦合弱耦合按耦合强弱分类分类第五章第五章 微波元件微波元件（a）微带分支定向耦合器微带分支定向耦合器 （b）波导单孔定向耦合器波导单孔定向耦合器（c）平行耦合线定向耦合器平行耦合线定向耦合器 （d）波导匹配双波导匹配双T（e）波导多孔定向耦合器波导多孔定向耦合器 （f）微带混合环微带混合环第五章第五章 微波元件微波元件一、定向耦合器的技术指标定向耦合器的技术指标 输入端输入端 直通端直通端耦合端耦合端 隔离端隔离端（一）（一） 耦合度耦合度 C耦合度越大，耦合越弱耦合度越大，耦合越弱1310logP

21、CP=（dB）四端口网络四端口网络可逆四端口网络可逆四端口网络212313112110lg20log2iiUCSS U轾犏=犏犏犏臌%（dB）第五章第五章 微波元件微波元件（二）隔离度（二）隔离度 D 1410logPDP=21414112110log20log2iiUDSS U轾犏=犏犏犏臌%有时用方向性来表示耦合器的隔离性能有时用方向性来表示耦合器的隔离性能23131324414110lg10lg20lgSSPDDCPSS=-（dB）（dB）理想情况下，理想情况下，P4=0，隔离度为无限大。隔离度为无限大。实际上由于设计或加工制作不完善，常有极小部分功率从隔离端输出，实际上由于设计或加工制

22、作不完善，常有极小部分功率从隔离端输出，使隔离度不再为无限大。实际应用中常给定最小值使隔离度不再为无限大。实际应用中常给定最小值 。第五章第五章 微波元件微波元件（三）输入驻波比（三）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即为定向耦合器的输入驻波比输入端的驻波比即为定向耦合器的输入驻波比111111SS+=-（四）频带宽度（四）频带宽度 耦合度、隔离度耦合度、隔离度( (或方向性或方向性) )及输入驻波比都满足指标要求时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。定向耦合器的工作频带宽度

23、，简称工作带宽。第五章第五章 微波元件微波元件二、波导型定向耦合器二、波导型定向耦合器 （b b）多孔定向耦合器多孔定向耦合器通过在主、副波导间公共壁上的耦合孔通过在主、副波导间公共壁上的耦合孔将主波导中的电磁能量耦合到副波导中，并具有一定的方向性。将主波导中的电磁能量耦合到副波导中，并具有一定的方向性。副波导各端口输出功率的大小，决定于耦合孔的大小、形状和位置副波导各端口输出功率的大小，决定于耦合孔的大小、形状和位置（a a）宽壁斜交单孔耦合器宽壁斜交单孔耦合器（c c）十字孔定向耦合器十字孔定向耦合器第五章第五章 微波元件微波元件在两个波导的公共窄壁上在两个波导的公共窄壁上开有形状、尺寸完

24、全相同、相距开有形状、尺寸完全相同、相距 p p / 4 / 4 的两个耦合孔的两个耦合孔口输入，大部分从口输入，大部分从口输出口输出缝缝A A、B B两孔耦合（两孔耦合（H Hz z）出小功率信号至副波导出小功率信号至副波导 口口 同相叠加同相叠加 口口 反相抵消反相抵消（一）双孔定向耦合器（窄壁耦合）（一）双孔定向耦合器（窄壁耦合）结论：结论：口口 同相叠加同相叠加 有耦合输出有耦合输出 口口 反相抵消反相抵消 无耦合输出无耦合输出第五章第五章 微波元件微波元件（二）单缝（孔）定向耦合器（宽壁单十字缝耦合）（二）单缝（孔）定向耦合器（宽壁单十字缝耦合）1、分析垂直缝、分析垂直缝主波导主波导

25、xH副波导副波导zH口口Ev2、分析水平缝、分析水平缝主波导主波导zH副波导副波导xH口口 EveEv口接匹配负载口接匹配负载 E v E v口口口口 E v第五章第五章 微波元件微波元件三、双三、双T和魔和魔T（ Magic T ）（一）双（一）双 T =（E-T）+（H-T）1、双、双T性质性质 （1）口输入，口输入，、等幅反相输出，等幅反相输出，口输出为口输出为0 （2）口输入，口输入，、等幅同相输出，等幅同相输出，口输出为口输出为0 （3）、等幅同相输入，等幅同相输入，口无输出，口无输出，口有输出口有输出 （4）、等幅反相输入，等幅反相输入，口有输出，口有输出，口无输出口无输出、平分臂

26、平分臂、隔离臂隔离臂第五章第五章 微波元件微波元件2、双、双T散射矩阵散射矩阵可逆无耗四端口网络（互易、对称）可逆无耗四端口网络（互易、对称）1112131412111314131333141444 00SSSSSSSSSSSSSSS轾犏犏-犏=犏-犏犏臌第五章第五章 微波元件微波元件（二）（二）Magic TMagic T（匹配双匹配双T T）（1）匹配特性匹配特性：在理想情况下，四个端口完全匹配：在理想情况下，四个端口完全匹配 只要只要、口匹配，口匹配， 、口一定匹配口一定匹配（2）隔离特性隔离特性：当：当、口具有隔离特性时口具有隔离特性时 S34= S43= 0 则则、口也具有隔离特性口

27、也具有隔离特性 S12= S21= 0（3）平分特性平分特性：当信号由：当信号由口输入时，则反相等分给口输入时，则反相等分给、口口 S13 = -S23 当信号由当信号由口输入时，则同相等分给口输入时，则同相等分给、口口 S14 = S24 当信号由当信号由口输入时，则同相等分给口输入时，则同相等分给、口口 S31 = S41 当信号由当信号由口输入时，则反相等分给口输入时，则反相等分给、口口 S32 = -S421、Magic T 性质性质S11= S22= S33= S44= 0第五章第五章 微波元件微波元件001100111 110021100S轾犏犏-犏=犏-犏犏臌2、Magic T

28、散射矩阵散射矩阵3、Magic T 应用应用（1）阻抗电桥）阻抗电桥（2）波导平衡混频器）波导平衡混频器第五章第五章 微波元件微波元件四、环形电桥（定向耦合器）四、环形电桥（定向耦合器）波导型、微带型波导型、微带型口口输输入入到到口口到到 口口到到 口口左路距左路距4p右路距右路距54p口有输出口有输出左路距左路距54p右路距右路距4p 口有输出口有输出左路距左路距p右路距右路距2p 口无输出口无输出第五章第五章 微波元件微波元件5-7 5-7 微波滤波器微波滤波器 微波滤波器：微波滤波器：分离或组合不同频率微波信号的重要器件。分离或组合不同频率微波信号的重要器件。 分类：分类：低通（低通（L

29、PFLPF）高通（高通（HPFHPF）带通（带通（BPFBPF）带阻（带阻（BSFBSF）第五章第五章 微波元件微波元件微波滤波器的主要技术指标微波滤波器的主要技术指标（一）截止频率（一）截止频率 f fc c（通通、阻带频率范围、阻带频率范围 f f1 1、f f2 2）（二）通带内允许的最大衰减（二）通带内允许的最大衰减 L LArAr（dBdB）（三）阻带内允许的最小衰减（三）阻带内允许的最小衰减 L LAsAs（dBdB）微波滤波器的衰减特性微波滤波器的衰减特性（一）理想（一）理想 LPFLPF（物理上不易实现）物理上不易实现）（二）巴特沃斯（二）巴特沃斯 ButtorworthBut

30、torworth （最大平坦式最大平坦式）（三）切比雪夫（三）切比雪夫 TchebyscheffTchebyscheff（等起伏式）等起伏式）第五章第五章 微波元件微波元件低通原型低通原型 FilterFilter（一）各种（一）各种 FilterFilter 都可通过低通原型都可通过低通原型 FilterFilter 求得求得（二）为使曲线、图表广泛使用（二）为使曲线、图表广泛使用 归一化归一化低通低通 FilterFilter 设计设计（一）频率变化到低通原型（一）频率变化到低通原型（二）查图表和曲线得到低通原型（二）查图表和曲线得到低通原型（三）求出实际（三）求出实际FilterFilt

31、er的归一化元件值的归一化元件值（四）求出实际（四）求出实际FilterFilter的的元件值元件值（五）微波实现（五）微波实现第五章第五章 微波元件微波元件1、串联电感、串联电感微波实现微波实现（1）短路线）短路线8pl 0000002LinLppZjZ tgllZZjZ tgljZljZZjZ tgljL+=+0pZ lLv=（2）高阻抗线）高阻抗线8pl 0pZ lLv=高阻抗线可等效为一个串联电感高阻抗线可等效为一个串联电感第五章第五章 微波元件微波元件2、并联电容、并联电容（1）开路线）开路线8pl 00000011LLinLLpZjZ tglZZZZZlZjZ tgljZ tglj

32、ljYvjc+=+=0pY lCv=（2）低阻抗线）低阻抗线8pl 低阻抗线可等效为一个并联电容低阻抗线可等效为一个并联电容0pY lCv=第五章第五章 微波元件微波元件3、微带实现、微带实现（1）并联电感）并联电感（2）并联电容）并联电容8pl ww8pl 00ZZ （3）串联谐振回路）串联谐振回路18pl 28pl www （4）并联谐振回路）并联谐振回路18pl 28pl www 第五章第五章 微波元件微波元件5 - 8 微波谐振器（腔）微波谐振器（腔）应用：应用：微波信号源、微波滤波器及波长计微波信号源、微波滤波器及波长计 速调管、磁控管等微波电子管的重要组成部分速调管、磁控管等微波电

33、子管的重要组成部分 微波谐振器：微波谐振器：具有具有储能与选频特性储能与选频特性的微波元件的微波元件可由一段两端短路或两端开路的传输线段组成可由一段两端短路或两端开路的传输线段组成电磁波在其上呈电磁波在其上呈驻波分布驻波分布，电磁能量不能传输，只能来回振荡。，电磁能量不能传输，只能来回振荡。类似低频电路的类似低频电路的LC LC 回路回路第五章第五章 微波元件微波元件1 1、LC LC 谐振回路：谐振回路：电场能量电场能量 C ，磁场能量，磁场能量 L 微波谐振器：微波谐振器： 电场能量和磁场能量是电场能量和磁场能量是空间分布空间分布的；的； 2、LCLC谐振回路：唯一谐振频率谐振回路：唯一谐

34、振频率 f0 微波谐振器：无限多个谐振频率微波谐振器：无限多个谐振频率 f0 （1）传输线型谐振腔）传输线型谐振腔 （矩形腔、圆柱腔、矩形腔、圆柱腔、Coax腔腔）（2）非传输线型谐振腔（）非传输线型谐振腔（速调管、磁控管、行波管速调管、磁控管、行波管）（1）损耗小，）损耗小，Q值高，谐振阻抗高值高，谐振阻抗高（2）结构坚固、便于加工）结构坚固、便于加工与与LC谐振回路区别谐振回路区别分类分类优点优点第五章第五章 微波元件微波元件1 1、谐振波长、谐振波长 0 0 谐振器中谐振器中该模式该模式的场量的场量发生谐振发生谐振时的波长时的波长描述谐振器中描述谐振器中电磁能量振荡规律电磁能量振荡规律的

35、参量。的参量。谐振时，谐振器内电场能量和磁场能量彼此相互转换谐振时，谐振器内电场能量和磁场能量彼此相互转换参考面上参考面上总电纳为零总电纳为零( )00B f=基本参量基本参量第五章第五章 微波元件微波元件2 2、品质因数、品质因数 Q Q 它描述它描述谐振器选择性的优劣谐振器选择性的优劣和和能量损耗的大小能量损耗的大小2022 VtSHdVQHdS= Q Q0 0 空载空载 Q QL L 有载有载2=集肤深度集肤深度3 3、等效电导、等效电导01G =谐谐振振电电阻阻第五章第五章 微波元件微波元件( (一一) ) /4/4型同轴谐振腔型同轴谐振腔 谐振条件谐振条件 12BB= -%或或042

36、1ln=+()0214ln=+二、同轴谐振腔二、同轴谐振腔 第五章第五章 微波元件微波元件 ( (二二) )避免开路辐射的方法避免开路辐射的方法1 1、过极限波导、过极限波导120BB+=%0002 ctg l CY=超越方程（图解法）超越方程（图解法）2 2、电容加载型同轴谐振腔、电容加载型同轴谐振腔min0.59D外导体长于内导体外导体长于内导体谐振条件谐振条件 0无穷，多谐性无穷，多谐性加载电容越大，腔长越长加载电容越大，腔长越长第五章第五章 微波元件微波元件( (三三) ) /2/2型同轴谐振腔型同轴谐振腔谐振条件谐振条件120BB+=%02ln=当当( (b/ab/a)= 3.6)=

37、 3.6时，同轴腔的品质因数时，同轴腔的品质因数Q Q0 0达最大。达最大。()()()00ln2118lnb aQbab a=+第五章第五章 微波元件微波元件三、矩形谐振腔三、矩形谐振腔 矩形谐振腔由一段两端短路的矩形波导构成矩形谐振腔由一段两端短路的矩形波导构成( (一一) ) 谐振模式及其场分布谐振模式及其场分布最低谐振模：最低谐振模： TE101m m：场分量沿场分量沿波导宽壁波导宽壁方向上分布的驻波数方向上分布的驻波数n n：场分量沿场分量沿窄壁窄壁方向上分布的驻波数方向上分布的驻波数p p：场分量沿场分量沿腔长度腔长度方向上分布的驻波数。方向上分布的驻波数。mnpTEmnpTM第五章第五章