第6章1形狀模式極化轉(zhuǎn)換器

A、過渡轉(zhuǎn)換元件與耦合過渡轉(zhuǎn)接元件 形狀（模式）轉(zhuǎn)換 波型轉(zhuǎn)換 極化轉(zhuǎn)換器

要求：阻抗匹配、模式匹配，頻帶寬、功率容量大，能有效地抑制雜波。

既要保證形狀轉(zhuǎn)換時阻抗的匹配，又要保證工作模式的轉(zhuǎn)換。微波從一種傳輸系統(tǒng)過渡到另一種傳輸系統(tǒng)時，需要用于轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換接頭）。可分：形狀（模式或波型）轉(zhuǎn)換器和極化轉(zhuǎn)換器。

多用于不同波導/傳輸線結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換，或不同工作模式之間的過渡。形狀（模式或波型）轉(zhuǎn)換器同軸-波導轉(zhuǎn)換1.1、波導---同軸線轉(zhuǎn)換器是連接同軸線與波導的元件。同軸線波導

同軸線的一端加信號，另一端的內(nèi)導體伸入矩形波導內(nèi)，則同軸線的TEM模就會激勵起矩形波導的H10模；反之亦然。

為使同軸線與波導相匹配,要調(diào)節(jié)同軸線的插入深度、與波導寬邊中心的距離及短路活塞的位置。波導—同軸轉(zhuǎn)換為了提高轉(zhuǎn)換效率，可調(diào)節(jié)探針深度和短路活塞位置。

1.2、波導微帶轉(zhuǎn)接器

通常在波導與微帶線之間加一段脊波導過渡段（或采用漸變型過渡）來實現(xiàn)阻抗匹配。波導微帶

采用脊波導來過渡，是因為標準矩形波導的等效阻抗要比微帶線的特性阻抗（50W）高得多的緣故。采用寬帶階梯加脊波導（實即由一些減高波導段組成）時，4個階梯就可提供全頻段帶寬。也可采用探針實現(xiàn)波導-微帶過渡2.1、

同軸線微帶轉(zhuǎn)接器

與微帶連接處的同軸線內(nèi)導體直徑的選取與微帶線的特性阻抗有關，通常使內(nèi)導體直徑等于微帶線寬度。

同軸線微帶

如由于連接處的不均勻性會引起反射，可將直徑為1mm的同軸線內(nèi)導體延伸出2mm左右進行補償。采用此結(jié)構(gòu)，能在10GHz以下頻帶范圍內(nèi)獲得小于1.15的電壓駐波比。2.2、同軸槽線轉(zhuǎn)換同軸線外導體與槽的一邊相連，延伸出的同軸內(nèi)導體彎成大約45°，與槽的另一邊相連，槽的一端被短截，它和連接處有一適當?shù)木嚯x，該距離隨工作頻率的不同進行調(diào)整，以使阻抗匹配良好，場得到有效激勵。2.3、同軸共面波導轉(zhuǎn)換3.1、微帶槽線轉(zhuǎn)換槽線短路微帶（底側(cè)）縫隙（槽線）天線開口導體轉(zhuǎn)換部分槽線與微帶可成直角，也可成一定角度，以便達到最佳耦合。3.2、微帶共面帶狀線轉(zhuǎn)換3.3、微帶共面波導轉(zhuǎn)換1)通過帶狀連接器連接共面波導和微帶線微帶線的介質(zhì)基片用粘合劑結(jié)合到共面波導上的接地平面.

開路端的CPW中心導帶和微帶線的導帶使用金帶連接，開路端的傳輸線等效并聯(lián)電容同金帶的等效電感串聯(lián)，形成一個π型等效電路。該電路具有低通特性，對于高寬帶，并聯(lián)電容和串聯(lián)電感必須要很小。2)不帶底層接地面共面波導通過電磁場耦合連接微帶線微帶線和共面波導分別在各自的介質(zhì)上，微帶線在共面波導上面并且兩種傳輸線共享同一個地平面，兩種傳輸線的導帶如圖重合在一起。無通孔共面波導與微帶線轉(zhuǎn)接頭的結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為信號線的連接，兩者地結(jié)構(gòu)的斷開,等效電路結(jié)構(gòu)如圖所示。由等效電路結(jié)構(gòu)圖可看出，無通孔結(jié)構(gòu)CPW兩側(cè)的地結(jié)構(gòu)與微帶線的地結(jié)構(gòu)不直接連接，這樣從CPW到微帶線的過渡等效為在共面波導地結(jié)構(gòu)與微帶線地結(jié)構(gòu)之間串聯(lián)了一個等效電容。正是因為這個電容的存在，使得無通孔結(jié)構(gòu)在低頻時表現(xiàn)出截止特性。隨著共面波導與微帶線地結(jié)構(gòu)的的變化，等效的電容也會隨之變化.可以通過改變傳輸線結(jié)構(gòu)來改善低頻特性，以提高轉(zhuǎn)接頭的傳輸特性。3)底層帶接地面共面波導通過電磁場耦合無通孔連接微帶線將共面波導和微帶線通過共同連續(xù)的導帶結(jié)構(gòu)加工在同一塊介質(zhì)基片上。4)通過通孔連接共面波導和微帶線5）通過正交直接連接共面波導和微帶線從頂部連接時，為了使得共面波導導帶和微帶線導帶可以直接連接，共面波導導帶必須短一些，使得特征阻抗大于50歐姆，為了更好地過渡，必須考慮阻抗匹配的問題.底部直接連接時，轉(zhuǎn)接頭的微帶線的地平面必須要具有一個開路結(jié)構(gòu)以防止與共面波導短路?？傊?共面波導與微帶線轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)主要可以分成三種：焊線連接轉(zhuǎn)接頭，無通孔連接轉(zhuǎn)接頭，通孔連接轉(zhuǎn)接頭。焊線連接的共面波導和微帶線轉(zhuǎn)接頭，由于二者場不匹配，焊線會產(chǎn)生高反射，引入非期望的電容。通孔連接的共面波導和微帶線轉(zhuǎn)接頭類似.無通孔連接的共面波導實現(xiàn)了電磁場在共面波導和微帶線地之間的耦合，無通孔的連接轉(zhuǎn)接頭制造工藝簡單，極小的寄生電阻。4.1、共面波導槽線轉(zhuǎn)換<共面波導到槽線轉(zhuǎn)接器的設計>《一種超寬帶非對稱共面波導-槽線轉(zhuǎn)接器的研究》4.2、共面波導共面帶狀線轉(zhuǎn)換5、槽線共面帶狀線轉(zhuǎn)換

矩形波導-園波導模式變換器，大多采用橫截面的連續(xù)而緩慢的變化來達到模式的變換，這是基于場分布對邊界條件的依從關系。6、矩形波導圓波導模式變換器

為了將電磁能量從矩形波導傳入圓波導，要求兩波導內(nèi)工作模式的相速相等，即兩模式的截止波長相同，由此可求得圓波導的半徑R方-圓過度波導：即2a=3.42R，R=2a/3.41=0.6a模式變換器,主要用于微波鐵氧體器件,可變衰減器及可變移相器中。

模式轉(zhuǎn)換器

前面同軸波導激勵器和方圓波導轉(zhuǎn)換器等的設計中，一方面要保證形狀轉(zhuǎn)換時阻抗的匹配，以保證信號有效傳送；另一方面要保證工作模式的轉(zhuǎn)換。極化轉(zhuǎn)換器 另一類轉(zhuǎn)換器是極化轉(zhuǎn)換器,由于在雷達通信和電子干擾中經(jīng)常用到圓極化波,而微波傳輸系統(tǒng)往往是線極化的,為此需要進行極化轉(zhuǎn)換,這就需要極化轉(zhuǎn)換器。7、圓極化-線極化變換器由電磁場理論,圓極化波可以分解為在空間互相垂直、相位相差90°而幅度相等的兩個線極化波;線極化波可分解為在空間互相垂直、大小相等、相位相同的兩個線極化波,只要設法將其中一個分量產(chǎn)生附加90°相移,再合成即是圓極化波。常用的線-圓極化轉(zhuǎn)換器有兩種:多螺釘極化轉(zhuǎn)換器和介質(zhì)極化轉(zhuǎn)換器。圖5–6極化轉(zhuǎn)換器多螺釘極化轉(zhuǎn)換器介質(zhì)極化轉(zhuǎn)換器多螺釘極化轉(zhuǎn)換器和介質(zhì)極化轉(zhuǎn)換器這都是慢波結(jié)構(gòu),其相速要比空心圓波導小。多螺釘極化轉(zhuǎn)換器 如果變換器輸入的是線極化波,其TE11模的電場與慢波結(jié)構(gòu)所在平面成45°角,這個線極化分量將分解為垂直和平行于慢波結(jié)構(gòu)所在平面的兩個分量Eu和Ev,它們在空