微波电子线路：第三章 无源器件介绍

1、射频微波无源器件介绍任课老师：尹治平 赵烨电阻电感电容电阻的高频寄生效应电阻电感电容电感的高频寄生效应电阻电感电容电容的高频寄生效应电阻电感电容印刷式电感电阻电感电容印刷式电容电阻电感电容射频微波电路中分布式电感电容的作用作为分布式LC型滤波器的电感电容使用，电阻电感电容射频微波电路中分布式电感电容的作用缝隙电容可用于耦合（传输射频信号）和隔直（隔离直流信号）电阻电感电容射频微波电路中分布式电感电容的作用去耦和旁路滤波器的主要指标1、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：其中

2、是信号源的输入功率， 是负载得到的功率， 是从信号源向滤波器看去的反射系数。2、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相应幅度的最大和最小值之差。滤波器的主要指标3、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3 dB带宽，其定义为通带内幅度衰减为3 dB的上下边带之差,60 dB带宽定义为通带内幅度衰减为60 dB的上下边带之差： 4、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陡峭程度，通常定义为60 dB带宽与3 dB带宽的比值：滤波器的主要指标5、品质因数品质因数可以分为空载品质因数

3、Q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Q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耗的比： QE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3dB带宽间的关系：6、带外抑制: 规定滤波器在什么频率上会阻断信号, 也可用带外滚降来描述,就是规定滤波器通带外每多少频率下降多少分贝。滤波器的寄生通带损耗越大越好,也就是谐振电路的二次、 三次等高次谐振峰越低越好。7、承受功率。 在大功率发射机末端使用的滤波器要按大功率设计,元件体积要大,否则,会击穿打火,发射功率急剧下降。滤波器主要指标集总器件构成的LC滤波结构简单、成本低、由于集总器件特性在高频发生改变（

4、图例为电感），只适用于低频（2GHz以下）射频微波滤波器种类微带滤波器结构灵活，形式多样，易于批量加工，是当前自行设计射频微波滤波器中最常用的一种射频微波滤波器种类波导滤波器抑制度高，插损小，体积大，在基站中常用作双工器射频微波滤波器种类波导滤波器抑制度高，插损小，体积大，在基站中常用作双工器射频微波滤波器种类介质和陶瓷滤波器体积小，成本低射频微波滤波器种类声表面波滤波器体积小，插损大，矩形系数非常好射频微波滤波器种类功分器和耦合器作用：功率分配或合成任意三端口网络的散射矩阵有9个独立元件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。如果这三个条件允许有一个不满足，则在物理上是可

5、能实现的。功分器和耦合器四端口网络（定向耦合器和混合接头）一个各端口匹配的互易四端网络的S矩阵形式如下 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，其中和是实数，而和是待定相位常数。可推出剩余的相位常数之间的关系为 功分器和耦合器如忽略2的整数倍，通常在实际中出现两种特殊选择：对称耦合器（具有幅度为的相位选成相等，则散射矩阵形式为 不对称耦合器（ = 0, =/2）任何互易的、无损耗的、四端口匹配的网络是一种定向耦合器。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：耦合度 方向性 隔离度 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

6、和反向波的能力，如同隔离度。三者之间的关系为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。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（3dB）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，微带图形如图所示。用微带形式实现的功率不等分功分器分支线（90）耦合器分支耦合器是3dB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的基本工作情况如下，当所有端口都匹配时，送入到1端的功率平均地在

7、端2和端3之间分配，这些输出端口之间具有90相位移，没有功率耦合到端口4。S矩阵的形式为分支线电桥1到4端口由顺时针和逆时针两条传输路线，路程差为/2，各段传输线的特性阻抗，使两路信号的幅度相等，则可以相互抵消，4端口无输出（隔离端）。到达3端口的两路路程相等，为耦合端，设置各段传输线阻抗，可调节耦合度图5.24 三节微带分支线耦合器180混合环混合接头是一种四端口网络，它的两个输出端口之间具有180相移，也可以运行在输出同相位状态。加到1端口的信号，将被均等地在端口2和3剖分为两个同相分量，端口4降为隔离端口。如输入信号从4端口送入，它将被等分为两根具有180相位差的分量在端口2和3输出，端口1为隔离端口。当用作功率合成时，将输入信号加在端口2和3，在端口1形成输入信号之和，在端口4形成它们之差。因此端口1和4对应地称为和、差端口。180混合接头符号理想的3dB、180混合接头的散射矩阵具有下述形式环形电桥1端口输入