微波技術(shù)11-常用微波元件

1、常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件波導(dǎo)型同軸型微帶型微波元件常用微波元件常用微波元件 一端口元件對外只有一個物理端口，其功能一般是一端口元件對外只有一個物理端口，其功能一般是對確定頻率微波信號產(chǎn)生諧振以及作為微波傳輸系統(tǒng)末對確定頻率微波信號產(chǎn)生諧振以及作為微波傳輸系統(tǒng)末端的負載。端的負載。三種負載類型，其端口的反射系數(shù)分別表現(xiàn)為：三種負載類型，其端口的反射系數(shù)分別表現(xiàn)為：l匹配負載匹配負載= 0 = 0 l短路負載短路負載=l失配負載失配負載| =| =常數(shù)。常數(shù)。 單端口元件單端口元件baba je常用微波元件常用微波元件對短路活塞的主要要求是：對短路活塞的主要要求是：保證接觸

2、處的損耗小，其反射系數(shù)模應(yīng)接近保證接觸處的損耗小，其反射系數(shù)模應(yīng)接近1 1；當活塞移動時，接觸損耗的變化要??；當活塞移動時，接觸損耗的變化要小；大功率運用時，活塞與波導(dǎo)壁（或者同軸線的內(nèi)大功率運用時，活塞與波導(dǎo)壁（或者同軸線的內(nèi)外導(dǎo)體壁）間不應(yīng)發(fā)生打火現(xiàn)象。外導(dǎo)體壁）間不應(yīng)發(fā)生打火現(xiàn)象。短路器的輸入阻抗為短路器的輸入阻抗為:短路器的輸入端反射系數(shù)為短路器的輸入端反射系數(shù)為:in00ZjZ tgjZ tg l20001100011jininZZjZ tgZjtgSeZZjZ tgZjtg 常用微波元件常用微波元件短路負載短路負載-短路活塞短路活塞 這表明短路器的輸入端反射系數(shù)的模應(yīng)等于這表明短路

3、器的輸入端反射系數(shù)的模應(yīng)等于1 1，而相角是可變的。，而相角是可變的。 常用微波元件常用微波元件 在結(jié)構(gòu)上，短路活塞可做成接觸式在結(jié)構(gòu)上，短路活塞可做成接觸式(左圖）和扼流式左圖）和扼流式（右圖）兩種（右圖）兩種: 扼流活塞的優(yōu)點是損耗小，且損耗穩(wěn)定；缺點是活塞扼流活塞的優(yōu)點是損耗小，且損耗穩(wěn)定；缺點是活塞太長。太長。 為了減小長度可以采用下圖所示山字形和為了減小長度可以采用下圖所示山字形和S S形扼流活形扼流活塞。缺點是頻帶窄，一般只能做到塞。缺點是頻帶窄，一般只能做到101015%15%的帶寬。的帶寬。 常用微波元件常用微波元件 低功率波導(dǎo)匹配負載一般為一段終端短路的波導(dǎo)，低功率波導(dǎo)匹配負

4、載一般為一段終端短路的波導(dǎo)，在其里面沿電場方向放置一塊或者數(shù)塊劈形吸收片或者在其里面沿電場方向放置一塊或者數(shù)塊劈形吸收片或者楔形吸收體，如圖所示：楔形吸收體，如圖所示：波導(dǎo)型波導(dǎo)型常用微波元件常用微波元件 同軸線匹配負載是在內(nèi)外導(dǎo)體之間放入圓錐同軸線匹配負載是在內(nèi)外導(dǎo)體之間放入圓錐形或者階梯型吸收體，如圖所示：形或者階梯型吸收體，如圖所示：同軸型同軸型常用微波元件常用微波元件 高功率時需要考慮熱量的吸收和發(fā)散問題。高功率時需要考慮熱量的吸收和發(fā)散問題。吸收物體可以是固體（如石墨和水泥混合物）或吸收物體可以是固體（如石墨和水泥混合物）或液體（通常用水）。液體（通常用水）。常用微波元件常用微波元件

5、高功率型高功率型常用微波元件常用微波元件大功率水冷匹配負載大功率水冷匹配負載00ZZZZ 常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件)b(000bbbZZS或二端口元件二端口元件b1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2a1 端口端口1的電壓入射波的電壓入射波 S11 端口端口1的反射系數(shù)的反射系數(shù)a2 端口端口2的電壓入射波的電壓入射波 S22 端口端口2的反射系數(shù)的反射系數(shù)b1 端口端口1的電壓出射波的電壓出射波 S12 反向傳輸系數(shù)（增益）反向傳輸系數(shù)（增益）b2 端口端口2的電壓出射波的電壓出射波 S21 正向傳輸正向傳輸系數(shù)（增益）系數(shù)（增益）a1b1a2b2S1

6、1S22S21 S12常用微波元件常用微波元件 22211211SSSSS常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件 其主要指標要求是接觸損耗小、駐波比小、功其主要指標要求是接觸損耗小、駐波比小、功率容量大、工作頻帶寬。率容量大、工作頻帶寬。 波導(dǎo)連接方法分波導(dǎo)連接方法分和和兩種。它們兩種。它們是借助于焊在待連接元件波導(dǎo)端口上的法蘭盤來實現(xiàn)的。是借助于焊在待連接元件波導(dǎo)端口上的法蘭盤來實現(xiàn)的。法蘭盤結(jié)構(gòu)形式分法蘭盤結(jié)構(gòu)形式分和和盤盤兩種，如兩種，如圖所示。圖所示。功率容量大功率容量大,頻帶窄頻帶窄平接頭平接頭扼流接頭扼流接頭扭波導(dǎo)扭波導(dǎo)常用微波元件常用微波元件E彎彎H彎彎常用微波元件常用

7、微波元件匹配元件匹配元件 匹配元件的種類很多，這里只介紹膜片，銷釘和螺釘匹匹配元件的種類很多，這里只介紹膜片，銷釘和螺釘匹配器。配器。 波導(dǎo)中的膜片是垂直于波導(dǎo)管軸放置的薄金屬波導(dǎo)中的膜片是垂直于波導(dǎo)管軸放置的薄金屬片，有對稱和不對稱之分。片，有對稱和不對稱之分。 膜片是波導(dǎo)中常用的匹配元件，一般在調(diào)匹配膜片是波導(dǎo)中常用的匹配元件，一般在調(diào)匹配時多用不對稱膜片，而當負載要求對稱輸出時，則時多用不對稱膜片，而當負載要求對稱輸出時，則需用對稱膜片。需用對稱膜片。 膜片匹配的原理是膜片匹配的原理是利用膜片產(chǎn)生的反射來利用膜片產(chǎn)生的反射來抵消由于負載不匹配所產(chǎn)生的反射波抵消由于負載不匹配所產(chǎn)生的反射波

8、常用微波元件常用微波元件 電抗元件包括電感器和電容器。電感器是指能夠集中電抗元件包括電感器和電容器。電感器是指能夠集中磁場和存儲磁能的元件；而電容器是指能夠集中電場和存磁場和存儲磁能的元件；而電容器是指能夠集中電場和存儲電能的元件。儲電能的元件。 電容膜片及其等效電路電納的近似計算公式為電納的近似計算公式為 04ln csc2gbdBYb常用微波元件常用微波元件 矩形波導(dǎo)中的電感膜片及其等效電路如圖所示。當在波導(dǎo)窄壁上矩形波導(dǎo)中的電感膜片及其等效電路如圖所示。當在波導(dǎo)窄壁上放置金屬膜片后，會使波導(dǎo)寬壁上的電流產(chǎn)生分流，于是在膜片的附放置金屬膜片后，會使波導(dǎo)寬壁上的電流產(chǎn)生分流，于是在膜片的附近

9、必然會產(chǎn)生磁場，并存儲一部分磁能，因此這種膜片稱為電感膜片。近必然會產(chǎn)生磁場，并存儲一部分磁能，因此這種膜片稱為電感膜片。電感膜片電感膜片 20ctg2gdBYaa 電感膜片及其等效電路電感膜片及其等效電路 電感膜片電納的近似計算公式為電感膜片電納的近似計算公式為常用微波元件常用微波元件諧振窗諧振窗 矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用波導(dǎo)濾波器波導(dǎo)濾波器常用微波元件常用微波元件階梯阻抗變換器階梯阻抗變換器矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用常用微波元件常用微波元件 它在波導(dǎo)中起電感作用，可用作匹配元件和諧振元件，它在波導(dǎo)中起電感作用，可用作匹配元件和諧振元件，常用于構(gòu)成波導(dǎo)濾

10、波器。常用于構(gòu)成波導(dǎo)濾波器。 常用微波元件常用微波元件 銷釘?shù)南鄬Ω屑{與棒的粗細有關(guān)，棒越細，銷釘?shù)南鄬Ω屑{與棒的粗細有關(guān)，棒越細，電感量越大，其相對電納越??；同樣粗細的棒，電感量越大，其相對電納越小；同樣粗細的棒，根數(shù)越多，相對電納越大。根數(shù)越多，相對電納越大。 置于置于a a/2/2處的單銷釘相對電納的近似式為處的單銷釘相對電納的近似式為1022ln()2gBabYar 常用微波元件常用微波元件 螺釘調(diào)配器調(diào)整較為方便。螺釘是低螺釘調(diào)配器調(diào)整較為方便。螺釘是低功率微波裝置中普遍采用的調(diào)諧和匹配元功率微波裝置中普遍采用的調(diào)諧和匹配元件。件。常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件 衰

11、減和相移元件分別用來改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁場的幅度衰減和相移元件分別用來改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁場的幅度和相位，衰減器和相移器聯(lián)合使用，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)行系統(tǒng)和相位，衰減器和相移器聯(lián)合使用，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁波的傳播常數(shù)。中電磁波的傳播常數(shù)。 理想衰減器在衰減量連續(xù)可變時，相移量應(yīng)固定不變。理想衰減器在衰減量連續(xù)可變時，相移量應(yīng)固定不變。衰減量可變的二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為：衰減量可變的二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為： 00alaleSe常用微波元件常用微波元件衰減與相移元件衰減與相移元件 理想相移器應(yīng)該是一個具有單位振幅，即相位變化過程理想相移器應(yīng)該是一個具有單位振幅，即相位變化過程中，其衰減量固定不變。相移

12、量可變的二端口網(wǎng)絡(luò)，其中，其衰減量固定不變。相移量可變的二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為：散射矩陣為：吸收式衰減器結(jié)構(gòu)變移相器吸收式衰減器結(jié)構(gòu)變移相器 00jjeeS常用微波元件常用微波元件 Seejj00常用微波元件常用微波元件波型變換元件波型變換元件 （1 1）探針激勵探針激勵常用微波元件常用微波元件（2 2）環(huán)激勵）環(huán)激勵（3 3）孔或縫激勵）孔或縫激勵常用微波元件常用微波元件 通過波導(dǎo)截面形狀的逐漸變形，可將原波導(dǎo)中的模式轉(zhuǎn)通過波導(dǎo)截面形狀的逐漸變形，可將原波導(dǎo)中的模式轉(zhuǎn)換成另一種波導(dǎo)中所需要的模式。換成另一種波導(dǎo)中所需要的模式。 矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)TETE1010模轉(zhuǎn)換成圓波導(dǎo)模轉(zhuǎn)換成圓波導(dǎo)T

13、ETE1111模的方模的方 - - 圓過渡圓過渡 常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件在微波技術(shù)中常用作分路元件或功率分配器在微波技術(shù)中常用作分路元件或功率分配器/ /合成器：合成器：常用微波元件常用微波元件任意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣為任意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣為若元件是互易的，有若元件是互易的，有 333231232121131211SSSSSSSSSSjiSSjiij常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件 性質(zhì)性質(zhì)1：無耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)不可能完全匹配，無耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)不可能完全匹配，即三個端口不可能同時都匹配。即三個端口不可能同時都匹配。 T010001100SR001

14、100010S和和 波導(dǎo)環(huán)形器波導(dǎo)環(huán)形器可以控制電磁波沿某一環(huán)形方可以控制電磁波沿某一環(huán)形方向傳輸，在微波系統(tǒng)中主要用于單向傳輸能量，向傳輸，在微波系統(tǒng)中主要用于單向傳輸能量，這種單向傳輸性能用于微波設(shè)備的級與級、級與這種單向傳輸性能用于微波設(shè)備的級與級、級與系統(tǒng)之間就能使它們各自獨立工作、互相隔離。系統(tǒng)之間就能使它們各自獨立工作、互相隔離。 常用微波元件常用微波元件性質(zhì)性質(zhì)3 3：無耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)的任意兩個端口可無耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)的任意兩個端口可以實現(xiàn)匹配以實現(xiàn)匹配。 常用微波元件常用微波元件03223 SST T形接頭形接頭 對于無耗形接頭，可用傳輸線型來表示：對于無耗形接頭，可用傳輸線

15、型來表示： 00201111ZZZjBYin常用微波元件常用微波元件矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)T T形接頭形接頭 矩形波導(dǎo)工作在主模矩形波導(dǎo)工作在主模TETE1010，分，分E-TE-T和和H-TH-T接頭：接頭： H-TH-T接頭接頭E-TE-T接頭接頭常用微波元件常用微波元件左圖說明：左圖說明： 信號從信號從1 1臂輸入時，主波導(dǎo)臂輸入時，主波導(dǎo)2 2、3 3臂中距臂中距1 1臂等距離的臂等距離的T2T2、T3T3處為等幅處為等幅反向輸出。反向輸出。 當當T2T2、T3T3處有等幅反相信號輸入時，則二者在處有等幅反相信號輸入時，則二者在1 1臂內(nèi)同向疊加輸出。臂內(nèi)同向疊加輸出。常用微波元件常用微波元

16、件E-T特性分析特性分析 當在當在2 2、3 3臂的臂的T2T2、T3T3處輸入等幅同相信號時，二者在處輸入等幅同相信號時，二者在1 1臂臂中反向抵消而不能從中反向抵消而不能從1 1臂輸出，只能在臂輸出，只能在2 2、3 3臂中形成駐波。臂中形成駐波。常用微波元件常用微波元件E-T特性分析特性分析H-TH-T特性分析特性分析常用微波元件常用微波元件 如上圖當信號從分支如上圖當信號從分支4臂輸入時，臂輸入時， 2、3臂的臂的T2、T3處處信號等幅同相輸出；信號等幅同相輸出； 2、3臂的臂的T2、T3處輸入等幅同相信號時，二者在處輸入等幅同相信號時，二者在4臂同臂同相疊加輸出。相疊加輸出。 當當2

17、 2、3 3臂的臂的T2T2、T3T3處輸入等幅反相信號時，處輸入等幅反相信號時，二者在二者在4 4臂反相抵消，臂反相抵消，4 4臂無輸出。臂無輸出。常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件E-T特性：主臂特性：主臂 輸入，支臂臂輸入，支臂臂 、臂等幅反相輸出；臂等幅反相輸出；H-T特性：主臂特性：主臂輸入，支臂臂輸入，支臂臂 、 臂等幅同相輸出。臂等幅同相輸出。常用微波元件常用微波元件H-T分支分支功率分配設(shè)計結(jié)構(gòu)功率分配設(shè)計結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)膜片位置調(diào)節(jié)膜片位置x得到不同的得到不同的功率分配功率分配矩形波導(dǎo)對稱矩形波導(dǎo)對稱Y Y分支結(jié)構(gòu)及其等效電路圖如圖所示，分為分支結(jié)構(gòu)及其等效電路圖如圖所

18、示，分為E E面分支和面分支和H H面分支；前者為串聯(lián)分支，后者為并聯(lián)分支。面分支；前者為串聯(lián)分支，后者為并聯(lián)分支。 E-YE-Y分支分支H-YH-Y分支分支常用微波元件常用微波元件對稱對稱Y分支分支 分配給分支波導(dǎo)的功率與其高度成正比。因此，適當?shù)姆峙浣o分支波導(dǎo)的功率與其高度成正比。因此，適當?shù)倪x擇高度和就可以得到任意的功率分配比。選擇高度和就可以得到任意的功率分配比。 常用微波元件常用微波元件 假如三端口分配器含有有耗元件，便可以做到所有端口假如三端口分配器含有有耗元件，便可以做到所有端口匹配，而二個輸出端口則不可能完全隔離。匹配，而二個輸出端口則不可能完全隔離。威爾金森功率分配器威爾金森

19、功率分配器常用微波元件常用微波元件電阻性功率分配器電阻性功率分配器設(shè)計公式設(shè)計公式 為功率分配比為功率分配比 2030322020300111KZZKZK ZZKKRZKK232PKP常用微波元件常用微波元件四端口元件四端口元件定向耦合器定向耦合器性質(zhì)性質(zhì)1:1:無耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)可以完全匹配，而為一理無耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)可以完全匹配，而為一理 想定向耦合器。想定向耦合器。性質(zhì)性質(zhì)2:2:有理想定向性的無耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)不一定四有理想定向性的無耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)不一定四 個端口均匹配，即是說四個端口匹配是定向耦合的充個端口均匹配，即是說四個端口匹配是定向耦合的充 分條件，而不是必要條件。分條件，而

20、不是必要條件。性質(zhì)性質(zhì)3:3:有二個端口匹配且相互隔離的無耗互易四端口有二個端口匹配且相互隔離的無耗互易四端口 電路必然為一理想定向耦合器，且其余兩個端口亦匹電路必然為一理想定向耦合器，且其余兩個端口亦匹 配并相互隔離。配并相互隔離。常用微波元件常用微波元件 耦合度：耦合度： 定向性：定向性： 12313110lg10lgPCPS3410lgPDdBP常用微波元件常用微波元件隔離度：隔離度：有：有：（1 1）BetheBethe孔耦合器孔耦合器 BetheBethe孔耦合器是一種單孔耦合器。為獲得定向性，該單孔耦合器是一種單孔耦合器。為獲得定向性，該單孔需開在兩個矩形波導(dǎo)的公共寬壁上，如圖所示

21、孔需開在兩個矩形波導(dǎo)的公共寬壁上，如圖所示 114410lg20lgPISdBP IDC dB常用微波元件常用微波元件小孔可用電和磁偶極矩構(gòu)成的等效源來代小孔可用電和磁偶極矩構(gòu)成的等效源來代替，調(diào)節(jié)兩個等效源的相對振幅可以消除在隔離端口方向替，調(diào)節(jié)兩個等效源的相對振幅可以消除在隔離端口方向的輻射，而增強在耦合端口方向的輻射，從而獲得理想的的輻射，而增強在耦合端口方向的輻射，從而獲得理想的 定向性。定向性。 常用微波元件常用微波元件 單孔耦合器的缺點是頻帶窄。寬頻帶應(yīng)用時可采用多單孔耦合器的缺點是頻帶窄。寬頻帶應(yīng)用時可采用多孔耦合器。孔耦合器。 以雙孔耦合器為例說明工作原理以雙孔耦合器為例說明工

22、作原理 設(shè)波導(dǎo)由端口輸入，大部分波向端口傳輸，一部分波通過兩個孔耦合到副波導(dǎo)中。由于兩孔相距/4，結(jié)果在端口方向的波相位同相而增強，在端口方向則因相位反相而相互抵消。常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件 分支線耦合器的特性是：分支線耦合器的特性是：當所有端口匹配時，由端口當所有端口匹配時，由端口輸入的輸入的功率在端口功率在端口和和之間平分且有之間平分且有9090相位差，端口相位差，端口無輸出（隔離無輸出（隔離端口）。其端口）。其S S矩陣為矩陣為 01000111002010jjSjj常用微波元件常用微波元件（5 5）180180混合電橋混合電橋該圖為混合環(huán)該圖為混合環(huán)1.5TEM

23、1.5TEM線（帶狀線或微帶線）并聯(lián)連接而成。線（帶狀線或微帶線）并聯(lián)連接而成。 信號由端口信號由端口輸入時，端口輸入時，端口和和等幅同相輸出，等幅同相輸出，端口端口無輸出；信號由端口無輸出；信號由端口輸入時，端口輸入時，端口和和等幅反相輸出，端口等幅反相輸出，端口無輸出。當用作功率合無輸出。當用作功率合成器時，信號同時加于端口成器時，信號同時加于端口和和，則端口，則端口輸輸出出“和和”信號，端口信號，端口輸出輸出“差差”信號。信號。 常用微波元件常用微波元件常用微波元件常用微波元件波導(dǎo)匹配魔波導(dǎo)匹配魔T001100111 110021100S定義：用完全相同的電抗元件以周期性間隔加載的導(dǎo)行定

24、義：用完全相同的電抗元件以周期性間隔加載的導(dǎo)行系統(tǒng)稱為微波周期結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)稱為微波周期結(jié)構(gòu)。 所有的周期結(jié)構(gòu)都具有如下共性：所有的周期結(jié)構(gòu)都具有如下共性：類似于濾波器的帶通和帶阻特性；類似于濾波器的帶通和帶阻特性；周期結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)波為慢波，其相速度比未加載線的相周期結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)波為慢波，其相速度比未加載線的相 速度要慢。速度要慢。常用微波元件常用微波元件 將系統(tǒng)移動周期長度的整數(shù)倍時，它與移動前的結(jié)將系統(tǒng)移動周期長度的整數(shù)倍時，它與移動前的結(jié)構(gòu)完全重合。此時，在給定的穩(wěn)態(tài)頻率下，對于系統(tǒng)沿構(gòu)完全重合。此時，在給定的穩(wěn)態(tài)頻率下，對于系統(tǒng)沿其中某個特定傳輸波型，它在某截面處的場與相隔周期長其中某個特定傳

25、輸波型，它在某截面處的場與相隔周期長度整數(shù)倍處的場僅僅相差一個復(fù)數(shù)常數(shù)。度整數(shù)倍處的場僅僅相差一個復(fù)數(shù)常數(shù)。福羅奎定理可用電場矢量表示成：福羅奎定理可用電場矢量表示成： （1 1）其周期與周期結(jié)構(gòu)的空間周期相同，記作其周期與周期結(jié)構(gòu)的空間周期相同，記作L L，即有，即有 （2 2）00, , ,j tztE x y z tEx y e00, ,( , ,)Ex y zE x y zmL常用微波元件常用微波元件福羅奎（福羅奎（Floquet）定理）定理設(shè)設(shè)E1和和E2是相隔為是相隔為mL的兩個截面上的場，的兩個截面上的場，m為整數(shù)。則為整數(shù)。則010( , , )j tzEE x y z e位置

26、位置1：0()20( , ,)j tz mLEE x y zmL e位置位置2：021mLEE e由（由（2）式，可得）式，可得E0(x,y,z)是空間周期函數(shù)，應(yīng)用付氏級數(shù)按周期是空間周期函數(shù)，應(yīng)用付氏級數(shù)按周期L展開，有展開，有2()00( , , )( , )j nzLnnEx y zEx y e根據(jù)正交性原理可求出級數(shù)的系數(shù)根據(jù)正交性原理可求出級數(shù)的系數(shù)E0n(x,y)為為112()001( , )( , , )z Lj nzLnzE x yE x y z edzL02()0( , , , )( , )j tjnzLnnE x y z tEx y e因此因此考慮無耗，則考慮無耗，則02

27、()0( , , , )( , )j tjnzLnnE x y z tEx y e這里這里02nnL上述分析結(jié)構(gòu)表明：上述分析結(jié)構(gòu)表明：在周期結(jié)構(gòu)中所傳播的不是一個振在周期結(jié)構(gòu)中所傳播的不是一個振幅沿幅沿z為常數(shù)的正弦行波，而是一個非正弦行波，或者為常數(shù)的正弦行波，而是一個非正弦行波，或者說是一個振幅沿說是一個振幅沿z周期性變化的行波。此行波可應(yīng)用傅周期性變化的行波。此行波可應(yīng)用傅立葉方法分解成一系列振幅沿立葉方法分解成一系列振幅沿z為常數(shù)的正弦行波。它為常數(shù)的正弦行波。它們各自以自己的振幅和相移常數(shù)沿系統(tǒng)傳播，其總和則們各自以自己的振幅和相移常數(shù)沿系統(tǒng)傳播，其總和則構(gòu)成周期結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中總的場分

28、布。構(gòu)成周期結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中總的場分布。每一個波我們稱之為一個空間諧波，每一個波我們稱之為一個空間諧波，n=0為基波，其余為基波，其余稱為稱為n次空間諧波。其場沿橫截面的分布次空間諧波。其場沿橫截面的分布E0n(x,y)與與z無無關(guān)；其相移常數(shù)為關(guān)；其相移常數(shù)為 。n相速度相速度02pnnnL（慢波）（慢波）微波周期結(jié)構(gòu)的應(yīng)用微波周期結(jié)構(gòu)的應(yīng)用(1) 電磁帶隙結(jié)構(gòu)電磁帶隙結(jié)構(gòu)(EBGs)(2) 電磁慢波結(jié)構(gòu)電磁慢波結(jié)構(gòu)(3) 左手材料左手材料自學(xué)內(nèi)容自學(xué)內(nèi)容常用微波元件常用微波元件 鐵氧體是由金屬氧化物混合燒結(jié)而成的磁性材料。鐵氧體是由金屬氧化物混合燒結(jié)而成的磁性材料。其化學(xué)表示一般為其化學(xué)表示一般

29、為MOFe2O3，其中，其中M代表二價金屬如：代表二價金屬如：錳、鎂、鋅、鎳、鎘等或者是它們的混合物。機械性能類錳、鎂、鋅、鎳、鎘等或者是它們的混合物。機械性能類似于陶瓷，其質(zhì)硬而脆。似于陶瓷，其質(zhì)硬而脆。鐵氧體電阻率高鐵氧體電阻率高106109 cmcm，比鐵高，比鐵高1212倍以上倍以上鐵氧體電性能鐵氧體電性能近似于絕緣體，有時稱非金屬磁性近似于絕緣體，有時稱非金屬磁性材料材料鐵氧體的張量磁導(dǎo)率為鐵氧體的張量磁導(dǎo)率為 式中式中00010010000100 xxxyyxyyjkIjk 00022011mxx 00220mxyjkj 常用微波元件常用微波元件1.1.在鐵氧體中沿恒定磁場方向傳播

30、的平面波，是圓極化在鐵氧體中沿恒定磁場方向傳播的平面波，是圓極化 TEMTEM波；波；2.2.對于圓極化波，鐵氧體的導(dǎo)磁率不再為張量而為標量，對于圓極化波，鐵氧體的導(dǎo)磁率不再為張量而為標量， 這意味著磁化鐵氧體媒質(zhì)對圓極化波表現(xiàn)為各向同性，這意味著磁化鐵氧體媒質(zhì)對圓極化波表現(xiàn)為各向同性， 但導(dǎo)磁率的大小與圓極化波的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。但導(dǎo)磁率的大小與圓極化波的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。l旋磁效應(yīng)旋磁效應(yīng) 1.1.鐵磁諧振效應(yīng)鐵磁諧振效應(yīng)常用微波元件常用微波元件注意：注意：左旋波的旋轉(zhuǎn)方向與進動方向相反，在任左旋波的旋轉(zhuǎn)方向與進動方向相反，在任何頻率上都無法同步，故不發(fā)生諧振。因此，鐵何頻率上都無法同步，故不發(fā)生

31、諧振。因此，鐵磁諧振僅對右旋波而言。磁諧振僅對右旋波而言。 常用微波元件常用微波元件正旋圓極化波的相速為零，波不傳播，這種現(xiàn)象稱為鐵磁諧振。正旋圓極化波的相速為零，波不傳播，這種現(xiàn)象稱為鐵磁諧振。定義：線性極化波在縱向磁化鐵氧體內(nèi)傳播過程中定義：線性極化波在縱向磁化鐵氧體內(nèi)傳播過程中極化方極化方向向發(fā)生發(fā)生旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的效應(yīng)。的效應(yīng)。 產(chǎn)生機理：一個線性極化波可以分解為兩個旋轉(zhuǎn)方向相產(chǎn)生機理：一個線性極化波可以分解為兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的圓極化波，而這兩個圓極化波在縱向磁化的鐵氧體反的圓極化波，而這兩個圓極化波在縱向磁化的鐵氧體媒質(zhì)中傳播的相速不同媒質(zhì)中傳播的相速不同( (相位常數(shù)不同相位常數(shù)不同) )，因此，傳播途，因此，傳播途中不同距離上兩圓極化波合成的線極化波的極化方向不中不同距離上兩圓極化波合成的線極化波的極化方向不同，即極化面發(fā)生了旋轉(zhuǎn)。如下圖所示：同，即極化面發(fā)生了旋轉(zhuǎn)。如下圖所示： 常用微波元件常用微波元件 由于線性極化波