微波技術(shù)與天線-微波元件-阻抗匹配與變換元件

微波元件概述微波系統(tǒng)微波元件傳輸線

微波系統(tǒng)的組成

匹配、分配、濾波等產(chǎn)生、放大、變頻等微波元件作用低頻電路：R，L，C微波：匹配負載，電感膜片，

電容膜片頻率升高集總參數(shù)

分布參數(shù)微波元件概述微波元件的分類按工作波形微波元件單模元件多模元件按端口數(shù)目微波元件單端口元件多端口元件微波元件概述微波元件的分類按導(dǎo)行系統(tǒng)分微波元件波導(dǎo)型同軸線型微帶線型……微波元件概述微波元件的分類按功能分微波元件匹配元件連接轉(zhuǎn)換元件功率分配元件鐵氧體元件……阻抗匹配與變換元件匹配的實質(zhì)

設(shè)法在終端負載附近產(chǎn)生一新的反射波，使它恰好和負載引起的反射波等幅反相，彼此抵消，從而達到匹配傳輸?shù)哪康?。匹配的方法電抗補償法：在傳輸線的某些位置加入匹配元件，這些電抗性負載產(chǎn)生的反射與負載產(chǎn)生的反射相互抵消，實現(xiàn)匹配傳輸。

阻抗變換法：用阻抗變換器或漸變線阻抗變換器使不匹配的負載或兩段特性阻抗不同的傳輸線實現(xiàn)匹配連接。反射吸收法：利用鐵氧體元件的單向傳輸特性將不匹配負載產(chǎn)生的反射波吸收掉。

電抗：容抗和感抗波導(dǎo)型電抗匹配元件：膜片、諧振窗、銷釘、可調(diào)螺釘阻抗匹配與變換元件電抗補償法——膜片電容膜片等效電路磁場結(jié)構(gòu)俯視圖電場變化大于磁場變化（）膜片處的波型——功率容量低，等效電納小阻抗匹配與變換元件電抗補償法——膜片電感膜片磁場結(jié)構(gòu)俯視圖等效電路

磁場變化大于電場變化（）膜片處的波型——功率容量高，等效電納大阻抗匹配與變換元件電抗補償法——膜片諧振窗結(jié)構(gòu)示意圖等效電路當工作頻率等于諧振頻率時，并聯(lián)諧振電路的并聯(lián)電納為零，諧振窗對傳輸波不起作用，或者說傳輸波將無反射地通過諧振窗。當工作頻率高于諧振頻率時，諧振窗附近電場儲能占優(yōu)勢，回路呈容性；當工作頻率低于諧振頻率時，諧振窗附近磁場儲能占優(yōu)勢，回路呈感性。

電納：阻抗匹配與變換元件電抗補償法——銷釘銷釘為垂直對穿波導(dǎo)的金屬細圓棒銷釘?shù)墓ぷ髟砼c膜片類似電容銷釘電感銷釘阻抗匹配與變換元件電抗補償法——螺釘調(diào)配器磁場結(jié)構(gòu)一、附近高次模電場集中二、寬壁上的軸向電流流進螺釘產(chǎn)生附加磁場LC結(jié)構(gòu)電場結(jié)構(gòu)1、寬邊2、可控阻抗匹配與變換元件電抗補償法——螺釘調(diào)配器當旋入深度h較小時，WE>WH，等效為一電容；當h≈λp/4時，WE=WH，等效為串聯(lián)諧振；當h較大時，WH>WE，等效為一電感。阻抗匹配與變換元件單螺釘

雙螺釘

三螺釘

四螺釘單螺釘調(diào)配器是很難實現(xiàn)系統(tǒng)匹配的，因此在波導(dǎo)系統(tǒng)中多采用雙螺釘、三螺釘或四螺釘調(diào)配器。螺釘間距常取λp/8、

λp/4、

3λp/8，不能取λp/2。電抗補償法——螺釘調(diào)配器阻抗匹配與變換元件電抗補償法——螺釘調(diào)配器工作原理雙螺釘調(diào)配等效電路第一個支節(jié)的作用是改變的輸入導(dǎo)納的虛部，使它落在輔助圓上；第二個分支的作用是改變位于圓上的輸入導(dǎo)納的虛部，使其回到匹配原點，實現(xiàn)匹配。

阻抗匹配與變換元件

矩形波導(dǎo)、同軸線、微帶線單節(jié)阻抗變換器阻抗匹配與變換元件反射系數(shù)幅頻特性

阻抗匹配與變換元件

多階梯阻抗變換器等效電路阻抗匹配與變換元件

小反射理論阻抗匹配與變換元件

小反射理論反射系數(shù)模值當Γ0,Γ1,…等值給定時,上式右端為余弦函數(shù)cosθ的多項式,滿足|Γ|=0的θ有很多解,亦即有許多λg使|Γ|=0。在許多工作頻率上都能實現(xiàn)阻抗匹配,從而拓寬了頻帶。阻抗匹配與變換元件

最平坦通帶特性的多節(jié)阻抗變換器在中心頻率f0附近，反射系數(shù)幅值的變化最小，在中心頻率f0上，反射系數(shù)對f0的(N-1)階導(dǎo)數(shù)均為零。相對帶寬反射系數(shù)模值近似公式阻抗匹配與變換元件阻抗變換法——漸變線阻抗變換器把離散的(不連續(xù)的)各段變?yōu)檫B續(xù)變化的工作段，則在輸入端有更多的反射波互相抵消，故在長度不增加的情況下，可展寬工作頻帶。阻抗匹配與變換元件阻抗變換法——漸變線阻抗變換器漸變線阻抗變換器匹配段微分反射系數(shù)輸入端總反射系數(shù)阻抗匹配與變換元件阻抗變換法——漸變線阻抗變換器指數(shù)漸變線特性阻抗：輸入端總反射系數(shù)：反射系數(shù)的頻響特性|Γin|隨頻率變化；隨著l增大，|Γin|周期性振蕩下降，第一個零點出現(xiàn)在βl=π處；

f→∞時，βl→∞，|Γin|→0，所以漸變線沒有上限頻率的限制，而工作頻率的下限，則決定于所容許的|Γin|值。

阻抗匹配與變換元件阻抗變換法——漸變線阻抗變換器切比雪夫漸變線輸入端反射系數(shù)幅值：切比雪夫漸變線頻率特性當長度給定時，旁瓣最??；當旁瓣振幅給定時，長度最短。

阻抗匹配與變換元件抗流連接和轉(zhuǎn)接器連接元件波導(dǎo)接頭平法蘭扼流法蘭旋轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換接頭同軸-波導(dǎo)同軸-微帶波導(dǎo)-微帶阻抗匹配與變換元件抗流連接和轉(zhuǎn)接器波導(dǎo)接頭優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、頻帶寬缺：接觸面易泄露、打火加工簡單、安裝方便、功率容量大平法蘭接頭扼流法蘭接頭CBA阻抗匹配與變換元件抗流連接和轉(zhuǎn)接器旋轉(zhuǎn)接頭通過在內(nèi)外導(dǎo)體上開槽，實現(xiàn)固定部分與旋轉(zhuǎn)部分在機械上斷開，電氣上接觸。利用λ/4變換性和λ/2重復(fù)性使旋轉(zhuǎn)部分和固定部分電氣接觸良好。工作原理阻抗匹配與變換元件抗流連接和轉(zhuǎn)接器同軸－波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器

將同軸線的一端加信號，另一端的內(nèi)導(dǎo)體伸入矩形波導(dǎo)內(nèi)．則同軸線中TEM模就會激勵起矩形波導(dǎo)中TE10模，反之亦然。這樣實現(xiàn)了模式變換。工作原理阻抗匹配與變換元件抗流連接