《電磁場與微波技術教學》第六章ppt課件

1、第六章 根本微波無源元件6.1 終終端端負載負載 匹配負載幾乎可以無反射地吸收入射波的全部功率，在微波傳輸系統(tǒng)中建立起行波任務形狀. 終端負載是一種單端口元件，常用的有匹配負載、開路負載終端負載是一種單端口元件，常用的有匹配負載、開路負載和短路負載，可變短路器經(jīng)過調(diào)理長度即可實現(xiàn)短路和開路，這和短路負載，可變短路器經(jīng)過調(diào)理長度即可實現(xiàn)短路和開路，這些終端負載普通用于實驗室，以丈量微波元件的阻抗和散射參量些終端負載普通用于實驗室，以丈量微波元件的阻抗和散射參量。6.1.1 匹配匹配負載負載圖6.1-1矩形波導式匹配負載 圖6.1-2同軸線式匹配負載圖6.1-3微帶線式匹配負載6.1.1 匹配匹配

2、負載負載6.1.2 短路活塞短路活塞 短路活塞是可調(diào)的電抗性負載，可以在終端產(chǎn)生全反射短路活塞是可調(diào)的電抗性負載，可以在終端產(chǎn)生全反射，在傳輸系統(tǒng)中建立駐波。反射波的相位隨短路活塞的位置，在傳輸系統(tǒng)中建立駐波。反射波的相位隨短路活塞的位置而變化，因此，改動短路活塞的位置，就相當于改動終端負而變化，因此，改動短路活塞的位置，就相當于改動終端負載的電抗。短路活塞有波導型和同軸線型，任務方式有接觸載的電抗。短路活塞有波導型和同軸線型，任務方式有接觸式和扼流式。式和扼流式。6.2 電電抗元件抗元件6.2.1 膜片膜片圖6-5 對稱型容性膜片 膜片是波導中常見的電抗元件。膜片可以看作是厚度遠膜片是波導中

3、常見的電抗元件。膜片可以看作是厚度遠遠小于任務波長的理想導體，根據(jù)在波導中所放置的位置，遠小于任務波長的理想導體，根據(jù)在波導中所放置的位置，有容性膜片和感性膜片。有容性膜片和感性膜片。圖6-6 非對稱型容性膜片圖6-7 容性膜片的等效電路圖6.2-6 非對稱型感性膜片 圖6.2-7 感性膜片等效電路6.2.1 膜片膜片6.2.2 諧諧振窗振窗將感性膜片和容性膜片組合在一同，即構成諧振窗將感性膜片和容性膜片組合在一同，即構成諧振窗4/4/2222abab6.3 分支元件分支元件6.3.1 T型接型接頭頭 在微波工程中，需求將一路功率分配給假設干個分支，或者在微波工程中，需求將一路功率分配給假設干

4、個分支，或者將幾路功率合成為一路。根據(jù)傳輸線類型，分支元件有將幾路功率合成為一路。根據(jù)傳輸線類型，分支元件有T T型接頭型接頭、魔、魔T T接頭、微帶線功分器、同軸線型功分器等。接頭、微帶線功分器、同軸線型功分器等。 T T型接頭有型接頭有E-TE-T型和型和H-TH-T型兩種，是三分支元件。分支波導型兩種，是三分支元件。分支波導與主波導相垂直，形如與主波導相垂直，形如“T“T。假設分支平面與電場所在平面。假設分支平面與電場所在平面平行，稱為平行，稱為E-TE-T接頭；假設分支平面與磁場所在平面平行，稱接頭；假設分支平面與磁場所在平面平行，稱為為H-TH-T接頭，分別如下圖。接頭，分別如下圖。

5、6.3.2 雙雙T型接型接頭頭6.3.3 微微帶帶功分器功分器 微帶功分器廣泛運用于平面印刷電路和天線陣列。圖微帶功分器廣泛運用于平面印刷電路和天線陣列。圖6-6-2020是一個是一個T T型微帶功分器，輸入端微帶線特性阻抗型微帶功分器，輸入端微帶線特性阻抗 ，1 1、2 2輸出端口微帶線特性阻抗分別為輸出端口微帶線特性阻抗分別為 和和 ，其等效電路如圖，其等效電路如圖6-216-21所示，普通來說在每個節(jié)的不延續(xù)處存在雜散場和高階所示，普通來說在每個節(jié)的不延續(xù)處存在雜散場和高階模，可等效為電納模，可等效為電納jBjB。那么微帶節(jié)處的輸入導納為。那么微帶節(jié)處的輸入導納為 cZ1cZ2cZ圖6-

6、20 T型微帶功分器 圖6.-21 T型微帶功分器等效電路 假設在微帶節(jié)處并聯(lián)一適當電阻假設在微帶節(jié)處并聯(lián)一適當電阻r r，可以使兩個輸出端口隔離，可以使兩個輸出端口隔離；同時假設堅持各端口匹配，那么叫做；同時假設堅持各端口匹配，那么叫做WilkinsonWilkinson功分器。圖功分器。圖6.4-6.4-8 8是等分的是等分的WilkinsonWilkinson功分器即輸出功率分配比例為功分器即輸出功率分配比例為1:11:1，它所，它所滿足的條件是滿足的條件是1222ccccZZZrZ6.3.3 微微帶帶功分器功分器6.4 定向耦合器定向耦合器 定向耦合器是一種具有方向性的功率分配元件，由

7、主線和副線組定向耦合器是一種具有方向性的功率分配元件，由主線和副線組成。是一種用途廣泛的微波元件，耦合出來的能量可用作信號源功率成。是一種用途廣泛的微波元件，耦合出來的能量可用作信號源功率、頻率檢測，進展功率的分配與合成，作固定衰減器，還可用于自動、頻率檢測，進展功率的分配與合成，作固定衰減器，還可用于自動增益控制、平衡放大器、調(diào)相器、反射計和阻抗電橋等微波丈量系統(tǒng)增益控制、平衡放大器、調(diào)相器、反射計和阻抗電橋等微波丈量系統(tǒng)中。中。1 1耦合度耦合度C C：主線中的輸入功率與耦合到副線中的輸出功率：主線中的輸入功率與耦合到副線中的輸出功率之比。用之比。用dBdB表示為表示為23131|1lg1

8、0lg10SPPC(dB)2 2方向性系數(shù)方向性系數(shù)D D：副線中的輸出功率與隔離端的輸出功率之：副線中的輸出功率與隔離端的輸出功率之比。用比。用dBdB表示為表示為24123143|lg1010SSPPD(dB)3 3隔離度隔離度I I：主線中的輸入功率與隔離端的輸出功率之比，：主線中的輸入功率與隔離端的輸出功率之比，用用dBdB表示為表示為1244111010lg|PIPS(dB)4 4輸入駐波比輸入駐波比 ，當其他，當其他3 3個端口接匹配負載時，主線中個端口接匹配負載時，主線中輸入端的駐波比，即輸入端的駐波比，即|1|11111SS6.4 定向耦合器定向耦合器6.5 濾濾波器波器 微波

9、濾波器是一種頻率選擇元件，被廣泛運用于微波通訊微波濾波器是一種頻率選擇元件，被廣泛運用于微波通訊、雷達和丈量等系統(tǒng)中。微波濾波器的作用是使所要求頻率范、雷達和丈量等系統(tǒng)中。微波濾波器的作用是使所要求頻率范圍內(nèi)的信號經(jīng)過，而阻止其他頻率的信號。濾波器是一個二端圍內(nèi)的信號經(jīng)過，而阻止其他頻率的信號。濾波器是一個二端口網(wǎng)絡，其特性普通用插入損耗來表示。當兩個端口接匹配負口網(wǎng)絡，其特性普通用插入損耗來表示。當兩個端口接匹配負載時，濾波器的插入損耗為載時，濾波器的插入損耗為2212110|lg| 20|lg|(dB)LSS圖6-28 低通濾波器 圖6-29 高通濾波器圖6.5-3帶阻濾波器 圖6.5-4

10、帶通濾波器6.5 濾濾波器波器 但是實踐上在通帶和阻帶內(nèi)都有一定損耗，圖但是實踐上在通帶和阻帶內(nèi)都有一定損耗，圖6-32 6-32 是一是一種實踐的低通濾波器的衰減特性種實踐的低通濾波器的衰減特性. .圖6-32 一種實踐低通濾波器的衰減特性6.5 濾濾波器波器6-33 波導帶阻濾波器及其等效電路6-34 微帶線型低通濾波器6.5 濾濾波器波器6.6 隔離器隔離器 隔離器是一種單向傳輸器件，它使正向波順利經(jīng)過，衰減隔離器是一種單向傳輸器件，它使正向波順利經(jīng)過，衰減普通小于普通小于1dB1dB，使反向波絕大部分被衰減，普通在，使反向波絕大部分被衰減，普通在20dB20dB以上。反以上。反向衰減和

11、正向衰減之比叫做隔離比，隔離比越大約好。向衰減和正向衰減之比叫做隔離比，隔離比越大約好。6.7 衰減器衰減器 衰減器是用來改動傳輸信號的幅度的器件，有固定和可變兩衰減器是用來改動傳輸信號的幅度的器件，有固定和可變兩種。根據(jù)任務原理，微波衰減器有吸收式、旋轉式、截止式，以種。根據(jù)任務原理，微波衰減器有吸收式、旋轉式、截止式，以及電調(diào)式等。及電調(diào)式等。圖6.7-1 吸收式衰減器 圖6.7-2 旋轉式衰減器n移相器是用來改動傳輸信號的相位的器件。要求其相移相器是用來改動傳輸信號的相位的器件。要求其相移量可以調(diào)理，但不能產(chǎn)生衰減。主要用于相控陣天移量可以調(diào)理，但不能產(chǎn)生衰減。主要用于相控陣天線，也用于其它需求改動電磁波極化方式的場所。移線，也用于其它需求改動電磁波極化方式的場所。移相器有固定式和可變式兩種。相器有固定式和可變式兩種。6.8 移相器移相器由相移量由相移量 可見，改動相移的途徑有兩種：可見，改動相移的途徑有兩種：改動傳輸線長度改動傳輸線長度l l。改動傳輸線的相位常數(shù)改動傳輸線的相位常數(shù) l6.9 阻抗阻抗變換變換器器 在微波傳輸線的負載不匹配，或者不同特性阻抗的傳輸線相在微波傳輸線的負載不匹配，或者不同特性阻抗的傳輸線相連時，由于產(chǎn)生反射，使損耗添加、功率容量減小、效率降低。連時，由于產(chǎn)生反射，使損耗添加、功率容量減小、效率降低。為理處理這些