微波技術(shù)與天線課后題答案

1)E-T分支

(1)E-T分支的定義

￡面T型分支器是在土波導(dǎo)寬邊而上的分支.其軸線'V行廣±波導(dǎo)的TE.模的電場

方向.簡稱E-T分支。E-T分支相當(dāng)于分支波導(dǎo)與上波導(dǎo)串聯(lián).其結(jié)構(gòu)及等效電路分別

如圖5-17(a)、3)所示.

圖5-17E而T型分支器結(jié)構(gòu)及等效電路

(2)工作原理

當(dāng)微波信號從端口③輸入時.平均地分給端U①和②,但兩端口是等幅反相的；當(dāng)信

號從端口①和②反相激勵時..則在端U③合成輸出最大；而肖同相激勵湍U①、②時.端

口③將無輸出。

2)H-T分支

(1)H-T分支的定義

H-T分支是在主波導(dǎo)窄邊而上的分支,其軸線平行于主波導(dǎo)TE.模的磁場方向。它

相當(dāng)于并聯(lián)于主波導(dǎo)的分支線.其結(jié)構(gòu)及等效電路分別如圖5-18(a)、(〃)所示.

圖5-18H-T分支結(jié)構(gòu)及等效電路

(2)工作原理

當(dāng)微波信號從端U③愉入時,平均地分給端口①和②.這兩端口得到是等幅同相的

TE.波：當(dāng)在端U①和②同相激勵時.則在端口③合成輸出最大.而當(dāng)反相激勵時端U③

將無輸出。

3)匹配雙T

(1)匹配雙T的定義

將E-T分支和H-T分支合并,并在接頭內(nèi)加匹配以消除各路的反射.則構(gòu)成匹配

79

1-9)

然后由此確定平行耦合線的尺寸.

2.功率分配器

將路微波功率按一定比例分成〃路愉出的功率兀件稱為功率分配器。

1）兩路微帶功率分配器

功率分配器（見圖5-15）的基本要求

如卜二

Ci）端U①無反射；

（ii）端口②和③輸出電壓相等且

同相j

（iii）端口②和③輸出功率比值為任意

指定值.設(shè)為L儲。圖5-15兩路做帶功率分配器的平面結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上：條,只要任意指定四個參數(shù)（R.、R、Z.和Z）中的一個參數(shù)，可得其它

參數(shù)。

設(shè)K=kZ.,,其它三個參數(shù)分別為：

(5—1-10)

2）微帶環(huán)杉電橋

微帶環(huán)形電橋由全長為3、2的環(huán)及與它

相連的四個分支組成,如圖5-16所示.分支

與環(huán)的關(guān)系為并聯(lián)關(guān)系。其中端口①為愉入端.

該端U無反射.端U②和④等幅同相輸出,而

端口③為隔離端.無輸出“

微帶環(huán)形電橋的工作原理：從端口①輸入

的俏號.其一路經(jīng)過/，到達(dá)瑞I」②.其行程為

AB.4.另路經(jīng)過“、〃、，到達(dá)端口②.行程為

5兒I.因此.兩路俏號同相相加.端口④與端圖5-16枇帶環(huán)形電橋結(jié)構(gòu)

口②的兩路信號完全類似.所以.端口②和④等幅同相輸出；而從端U①經(jīng)過u、〃和〃、「

到達(dá)端U③的兩條信號的行程正好相差1/2.因此，兩路信號反相相消.端U③無輸出。

3.波導(dǎo)分支器

將微波能量從上波導(dǎo)中分路接出的元件稱為波導(dǎo)分支器.它是微波功率分配器件的

種.常用的波導(dǎo)分支器行E而T型分支、H而T型分支和匹配雙T.

78

合系數(shù)。假設(shè)小孔很小,到達(dá)第二個小孔的電磁波能曾不變.只是引起相位差(伙/),第-

個小孔處隅合到副波導(dǎo)處的歸一化出射波分別為=ge必和“一」少,皿，當(dāng)工作在中心

頻率時.小=/2,使兩路信號在璃合口③上同相疊加.在隔離U④上反相抵消.

(2)結(jié)論

實際上雙孔耦合器即使在中心頻率上,其定向性也不是無窮大,而只能做到30dB左

右。這種定向耦合器是窄帶的。

4)雙分支定向隅合器

(1)結(jié)構(gòu)

雙分支定向耦合器由七線、副線和兩條分支線組成,其中分支線的長度和間距均為中

心波長的四分之一。端口①為輸入U.端U②為直通口.端口③為耦合U.端口④為隔離

口.如圖5-13所示。

圖5-13雙分支定向耦合

(2)工作原理

假設(shè)輸入電壓信號從端U①經(jīng)八點(diǎn)輸入,則到達(dá)D點(diǎn)的信號有兩路.一路是由分支線

直達(dá).其波行程為人4.另一路由八?L>.波行程為34I.故兩條路徑到達(dá)的波行

程差為兒2.相應(yīng)的相位差為K.即相位相反,因此若選擇合適的特性阻抗,使到達(dá)的兩路

信號的振幅相等，則端口④處的兩路信號相互抵消,從而實現(xiàn)隔離。

5)平行描合微帶定向耦合器

(1)結(jié)構(gòu)

平行耦合微帶定向耦合器是一種反

向定向耦合器,其耦合輸出端與主輸入端

在同一側(cè)面.端u①為愉入U.端U②為

直通口.端U③為耦合U.端I」④為隔離

U,如圖5-14所示。

(2)奇偶模分析法

(略)

(3)平行耦合微帶定向耦合器的設(shè)計

若給定耦合度(’

C-201g*=20IgKclB

(5-1-8)

即可求得耦合系數(shù)K.再由引出線的特性阻抗Z,就可確定Z...和Z-：

77

I.定向耦合器

1)定義

定向船合器是由耦合裝置聯(lián)系在一起的兩對傳輸系統(tǒng)構(gòu)成的H有定向傳輸特性的四端

U元件.如圖5-11所示。常用的有波導(dǎo)雙孔定向土

耦合涔、雙分支定向耦合器和平行耦合微帶定向①

耦合________2②

耦合器.定向耦合涔端U①為愉入端.端U②為④？-----________2⑶

直通輸出端.端u③為耦合輸出端.端u④為隔

離ifft

°圖5-II定向耦介器的原理圖

2)定向耦合器的性能指標(biāo)

(1)耦合度C

dB(5-1-4)

10,g,g

Pt“°1Su|

(2)隔離度/

p1

1n|JOn1(

1I10l<gri(IB(5-1-5)

1\-°,gs?1

(3)定向度D

D-101+二2。電慨卜I-C

dB(5■-1-6)

(4)輸入駐波比

-1+15"

,1-1S"1(5--1-7)

(5)工作帶寬

I：作帶寬是指定向耦合器的上述性能指標(biāo)等均滿足要求時的工作撅率范用。

3)波導(dǎo)雙孔定向耦合器

(1)結(jié)構(gòu)及工作原理

波導(dǎo)雙孔定向耦合器的結(jié)構(gòu)如圖5-12(“)所示.上、副波導(dǎo)通過其公共窄壁上兩個相

即d=(2"+1)</4的小孔實現(xiàn)墻合,其中兒，是中心頻率所對應(yīng)的波導(dǎo)波長.〃是任意正

整數(shù).一般取”=0?

圖5-12波導(dǎo)雙孔定向耦合器

它的工作原理為：如圖5-12(〃)所示.從上波導(dǎo)端LJ①入射波TE”,(“；一I).由第

個小孔耦合到副波導(dǎo)的③端口和④端口歸一化出射波分別為“”二q和〃“一g.g為小孔耦

76

(a)(b)

圖5-8螺釘調(diào)配器

圖5-8(〃)所示。雙螺釘調(diào)配器行匹配盲區(qū).故有時常用三螺釘調(diào)配器。由「螺釘調(diào)配器的

螺釘間距與工作波長直接相關(guān),因此螺釘調(diào)配器是窄頻帶的d

2)多階梯阻抗變換器

A/4阻抗變換器只仃在特定頻率上才滿足匹配條件.多階梯阻抗變換器可使變換器在

較寬的工作頻帶內(nèi)實現(xiàn)匹配.且階梯級數(shù)越多.頻帶越寬。圖5-9所示分別為波導(dǎo)、同軸

線、微帶的多階梯阻抗變換器.

圖5-9各種多階梯用抗變換器

3)漸變型阻抗變換器

增加階梯的級數(shù)就可以增加工作帶寬.但增加了階梯級數(shù).變換器的總長度也要增

加.尺寸會過大,因此用漸變線代替多階梯.這就是漸變型陽抗變換器.如圖-1()所示。

圖5-1。漸變型陽抗變換熱

5.1.3功率分配元器件

將一路微波功率按比例分成幾路的幾件稱為功率分配元器件，t要包括定向隅合器、

功率分配器以及各種微波分支翳件“

75

化轉(zhuǎn)換器的輸出端的兩個分域合成的結(jié)果.便是一個圓極化波.至于是左極化還是右極化

要根據(jù)極化傳換器輸入端的線極化方向與慢波平面之間的夾角決定.

(HHHHJ-D-O-d

{HHHHHHHH1

圖5-6極化轉(zhuǎn)換器

3,阻抗匹配元件

阻抗匹配元器件是用J調(diào)整傳輸系統(tǒng)與終端之間阻抗匹配的曙件.它們的作用是為T

消除反射.提高傳輸效率.改善系統(tǒng)穩(wěn)定性“主要包括螺釘調(diào)配器、多階梯阻抗變換器及

漸變型變換器等”

1)螺釘調(diào)配器

螺釘是低功率微波裝置中普遍采用的調(diào)諧和匹配的元件,它是在波導(dǎo)寬邊中央插入可

調(diào)螺釘作為調(diào)配元件.如圖5-7所示.螺釘不同的深度等效為不同的電抗元件.使用時為

了避免波導(dǎo)短路擊穿.螺釘都設(shè)計成容性.即螺釘旋入波導(dǎo)中的深度應(yīng)小于3勿43為波導(dǎo)

窄邊尺寸)。螺釘調(diào)配器可分為單螺釘、雙螺釘、三螺釘和四螺釘調(diào)配器。

圖5-7波導(dǎo)中的螺釘及It：等效電路

單螺釘調(diào)配涔是通過調(diào)整螺釘?shù)目v向位置和深度來實現(xiàn)匹配的.如圖5-8(“)所示。

雙螺釘調(diào)配器是在矩形波導(dǎo)中相距兒8、兒I或318等距離的兩個螺釘構(gòu)成的.如

74

2)衰減兀件和相移元件

(1)衰減元件

衰減元件是用來改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁波的幅度的元件.

對于理想的衰減器其散射矩陣為

Lr「。e"1

[SJ=:(5-1-2)

Le"0」

常用的吸收式衰武器是在一段矩形波導(dǎo)中平行干電場方向放置衰減片而構(gòu)成.a有固

定式和可變式兩種,分別如圖5-5(a)、(向所示.

支揖H

仍)

圖5-5吸收式衰減器

(2)相移元件

相移元件是用來改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁波的相位的元件.

理想相移元件的散射矩陣為

r0e-**

[SJ=(5-]-3)

Le*0」

將衰減者的衰減片換成介電常數(shù)￡,>1的無耗介質(zhì)片.就構(gòu)成了移相器.

3)轉(zhuǎn)換接頭

微波從一種傳輸系統(tǒng)過渡到另一種傳飾系統(tǒng)時需要用轉(zhuǎn)換器。

(1)形狀轉(zhuǎn)換器

形狀轉(zhuǎn)換器既要保證形狀轉(zhuǎn)換時陽抗的匹配以保證信號有效傳送.乂要保證工作模式

的轉(zhuǎn)換.

(2)線圓極化轉(zhuǎn)換器

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，如圖5-6所

示.這兩種結(jié)構(gòu)都是慢波結(jié)構(gòu),其相速要比空心留波導(dǎo)小。如I果變換器輸入端輸入的是線

極化波.其TE”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瓦和￡.它們在空間互相垂百.且都是主模TEu,

只要螺釘數(shù)足夠多或介質(zhì)板足夠長.就可以使平行分量產(chǎn)±附加90°相位滯后.于是在極

73

②對同軸線來說,匹配負(fù)載是由在同軸線內(nèi)外導(dǎo)體間放置.錐形或階梯形吸收體而

構(gòu)成.如圖5-2（,，）、（/）。微帶匹配負(fù)載一般用半圓形的電阻作為吸收體.如圖5-2（*）

所示.這種負(fù)載不僅頻帶變血且功率容量也大。

3）失配負(fù)我

失配負(fù)載是一種既吸收一部分微波功率乂反射一部分微波功率的單U微波兀件.主要

用于微波測星。

失配負(fù)載和匹配負(fù)載的制作相似.只是略微改變一卜尺寸.使之和原傳輸系統(tǒng)失配.

它一般制成一定大小駐波的標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)我。

波導(dǎo)失配負(fù)錢就是將匹配負(fù)我的波導(dǎo)窄邊〃制作成'j標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)窄邊〃不一樣,使之仃

一定的反射。設(shè)駐波比為p,則有

P=T（或搟）（5-1-1）

2.微波連接元件

微波連接元件是將作用不同的兩個微波系統(tǒng)按?定要求連接起來.微波連接元件是二

端U互易元件.上要包括波導(dǎo)接頭、衰減器、相移器及轉(zhuǎn)換接頭等。

1）波導(dǎo)接頭

①平法蘭接頭如圖5-3（a）所示"平

法蘭接頭的特點(diǎn)是：加工方便，體積小，頻

卜—‘：：1

帶寬.其駐波比可以做到1.002以卜，但要

求接觸及血光潔度較高.常用戶低功率、寬

頻帶場合。

②扼流法蘭接頭如圖3-3（〃）所示.

扼流接頭的特點(diǎn)是：功率容ft大.接觸我而

光潔度要求不高.但I(xiàn)：作領(lǐng)帶較窄,駐波比波導(dǎo)法V接頭

的典型值是1.02。一般用于高功率、窄頻

帶場合。

③各種扭轉(zhuǎn)和落曲元件。

波導(dǎo)扭轉(zhuǎn)元件改變電礴波的極化方向而不改變其傳飾方向.如圖5-4（a）所示.

波導(dǎo)波lUl改變電磁波的方向。波導(dǎo)彎曲可分為E面彎曲和H面彎曲.分別如圖5-I

（6）,（c）所示。

圖5-I波導(dǎo)扭轉(zhuǎn)與彎曲元件

72

5-1(C所示的等效電路來進(jìn)行分析.其中〃/段相當(dāng)干上‘4終端短路的傳輸線■段相節(jié)

于A4終端開路的傳輸線.兩段傳輸線之間用有接觸電阻RKO由等效電路不難證明abIfif

上的摘入阻抗為：=0.即ab而上等效為短路.于是節(jié)活塞移動時實現(xiàn)了短路面的移

動。扼流拉路活塞的優(yōu)點(diǎn)是損耗小,而且駐波比可以做到大于100.但這種活塞腕帶較窄.

一般只能做到10%?15%的帶寬.

圖5-1扼流短路活塞及其等效電路

2)匹配負(fù)載

匹配負(fù)載是一種幾乎能全部吸收輸入功率的單端U元件。

①對波導(dǎo)來說.小功率匹配負(fù)載是在一段終端知.路的波導(dǎo)內(nèi)放況一塊或幾塊劈形吸

收片,如圖5-2(a)所示。行功率較大時可以在短路波導(dǎo)內(nèi)放置鍥形吸收體.或在波導(dǎo)外

側(cè)加裝散熱片以利干散熱.如圖5-2(〃八(C所示；帶功率很大時,還可采用水負(fù)載.見圖

5-2(4).由流動的水將熱量帶走。

圖5-2各種匹配負(fù)皎

71

第5章微波元器件

5.1基本概念和公式

5.1.1微波元器件及其分類

I.微波元器件的定義

在微波系統(tǒng)中,實現(xiàn)信號的產(chǎn)生、放大、變頻、匹配、分配、濾波等功能的部件.稱之

為微波元器件。

2.分類

微波兀器件按其變換性質(zhì)可分為線性互易兀器件、線性非五易元器件以及非線性元器

件三大類。

①線性互易兀涔件只對微波信號進(jìn)行線性變換而不改變須率特性并滿足互易定理.

它主要包括：各種微波連接匹配元件、功率分配兀器件、微波濾波器件及微波諧振器件等；

②線性非互易元器件主要是指鐵氣體器件.它的散射矩陣不對稱.但仍工作在線性區(qū)

域.主要包括隔離器、環(huán)行器等；

③非線性器件能引起頻率的改變.從而實現(xiàn)調(diào)制、變頻等.主要包括微波電子管、微

波晶體管,微波固態(tài)諧振器,微波場效應(yīng)管及微波電真空器件等。

5.1.2連接匹配元件

微波連接匹配兀件包括終端負(fù)我兀件、微波連接兀件以及阻抗匹配兀器件三大類.

I.終端負(fù)載元件

終端負(fù)載兀件連接在傳輸系統(tǒng)的終端，是用來實現(xiàn)終端知路、匹配或標(biāo)準(zhǔn)失配等功能

的元件。

終端負(fù)載元件是典型的一端口互易元件.主要包括短路負(fù)載、匹配負(fù)載和失配負(fù)

我等。

1）短路負(fù)我

也路負(fù)載是實現(xiàn)微波系統(tǒng)知.路的器件,主要包括：

①短路片;

②可移動的短路面即短路活塞“圖5-1（a）、（力）所示是應(yīng)用于同軸線和波導(dǎo)的扼流

式短路活塞,它們的有效也路而不在活塞和系統(tǒng)內(nèi)壁直接接觸處.血向波源方向移動人2

的距離,，這種結(jié)構(gòu)是由兩段不同等效特性阻抗的兒4變換段構(gòu)成.其工作原理可用如圖

70

解如題1.7圖（〃）所示網(wǎng)絡(luò)的!H化人矩陣為

jsin/qr10-1rco雙jsin4"

cosZ?j」［Y1JLjsin年

cosft.

■cos（Ol+"）+"'sin，cr）泣jsin（4*0:）Ysin^sin0:'

-Ycos/?,cos0>?jsin（&+0.）cos（^|十4）+jYcosd；sind-

根據(jù)八參數(shù)叮S參數(shù)之間的關(guān)系：

yi20l2

⑸=

Y

2~TYV

（4,8］設(shè)雙口網(wǎng)絡(luò)［S］己知.終端接仃

負(fù)載Z.如題4.8圖所示.求輸入端的反射

系數(shù).

解由［S］參數(shù)定義:*

b\=5必+Si必5“

h—S,at+S22a:

根據(jù)終端反射系數(shù)的定義：。.二-

b_鄉(xiāng)二今.將其代入上式并整理得

瓦=Snaj+SKI；

因血輸入端反射系數(shù):

s：s-JI

1Sd

［4.9］己知?:端U網(wǎng)絡(luò)在己知參考面L,T,T所確定的散射矩陣［S］為

⑸=

現(xiàn)將參考而L向內(nèi)移＞"2至r.參

考而，向外移%了2至7；.參考而71

不變（設(shè)為了'）如題4.9圖所示。求參

考面T'.T'.T'所確定網(wǎng)絡(luò)的散射矩

陣［S'］.

解散射矩陣

67

計算可得：S,：—0.98.所以

--j0.20.98'

⑸=

.0.98-j0.2.

6］試求如題1.6圖儲）所示并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的［S］矩陣。

①

解如題！.6圖（/,）的八參數(shù)方程:

it—Yu,+（-i.）

根據(jù)入射波、反射波與電壓、電流的關(guān)系：

?)=a,4-bi%=+顯

■■■U=生一優(yōu)

經(jīng)過變換得到：

y

仇=~

2Y

即S參數(shù)為

y2-

2+Y2~T

2y

L2TTFT?.

［4.7］求如題4.7圖（a）所示網(wǎng)絡(luò)的［S］矩陣。

題4.7圖

66

不引起反射的條件為

..-Z“+B..

-=(Z,,+D=

可求得

H,,—2Ycotff

[4.4]求題1.4圖終端接匹配仇載時的確入阻抗.并求出輸入端匹配的條件.

解

zx,%，+擊)jX

“jBZ°+jX+擊

Z”(lBX)+j(2X-yj-j

_(1-BX)+jBZ”

不引起反射的條件為

Z”,=Z,,

從而求得

V1+BN

2B

一般可取X-Z,.8二；。

[4,5]設(shè)某系統(tǒng)如題4.5圖所示.雙

U網(wǎng)絡(luò)為無耗互易對稱網(wǎng)絡(luò).在終端參考面

T,處接匹配負(fù)載：測得距參考面「距離

匕=0.1251處為電壓波節(jié)點(diǎn),駐波系數(shù)為

1,5.試求該雙口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣.

解參考面r,處的反射系數(shù)r.其模值

和相位如卜：

r=----^=0.2.2，+}=0.1254.6=一看

p-卜14K42

因此，有

r=-jo.2

由[S]參數(shù)的定義知：

su—r=-jo.2

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)互易：S,2-S21.網(wǎng)絡(luò)對稱：S”-s22.

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)無耗的性質(zhì)：

S+⑶-cn

得到以卜兩個方程：

IS"一+|SJ=1

s7sti+s,ys?=0

—65—

4.3基本要求

★掌握微波等效傳輸線的概念.了解用網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)研究問題的優(yōu)點(diǎn)。

★掌握單u網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性分析。

★竽握雙口網(wǎng)絡(luò)的兒種網(wǎng)絡(luò)矩陣特別是轉(zhuǎn)移矩陣、散射矩陣等矩陣參數(shù)的性質(zhì)及其

求解.

★掌握轉(zhuǎn)移矩陣和散射矩陣與陰抗和反射系數(shù)的關(guān)系的分析與計算。

★了解各種網(wǎng)絡(luò)矩陣參數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系.

★掌握散射參數(shù)的測班方法.

★廣解多u網(wǎng)絡(luò)散射矩陣參數(shù)的性質(zhì),,

4.4習(xí)題及參考解答

[4.2]試求題4.2圖（a）所示網(wǎng)絡(luò)的[A]矩陣,并求不引起附加反射的條件

黑1.2圖

解題1.2圖（/，）所示網(wǎng)絡(luò)可分解為以卜.?:個網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián):

網(wǎng)絡(luò)1和3的A矩陣為

0-

引=血

1.

網(wǎng)絡(luò)2的八矩陣為

cost)jZ”sin一

[⑨-號^8處

網(wǎng)絡(luò)的八矩陣為

cos/?B^Z.sinOjZsin/?

[A]-[4][4][八]=j與皿。,y.夕

2j/3cost/4-^—jBZ.sin0cos/?liZsin。

4。

64

A=廣=S”—=0,633

Clj1"y

端u①處的反射損耗為

L,二-10lg(l-IE|2)=2.23dB

【例3】求圖4-12端U網(wǎng)絡(luò)的M化轉(zhuǎn)移矩陣及放射矩陣。

解的開路傳輸線等效為丫一jY導(dǎo)納.故原題可等效為如圖4-13所示的電路,

此時例圖I-13所示網(wǎng)絡(luò)可看作二個.瑞口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)，其歸一化A矩陣為三個網(wǎng)絡(luò)歸

一化八矩陣的乘積.即

??nTC??7T

Jsmk(cosyjsin—

將I式寫成八參數(shù)方程.仃

將參考面%、工處的電壓、

u—a-b

i.—a2-b:

將上式變換得散射矩陣為

一2r

2+j2-H

⑸=

—2

二2-H.

63

此時端口①的反射系數(shù)為

因此.端U①的駐波比為

I+1S?I

=

C1-ISnI

(2)節(jié)端口②接反射系數(shù)為「的仇載時.端U②的入射波〃與反射波％之間滿足

於=r：或%=?也

將上式代入散射矩陣定義式，得

.=Su。1+S12r也

hS、］ujZ-*.(),

運(yùn)算上式即得端u①的反射系數(shù)為

P__C_S-S_.「

r,~a,~5,11-

(3)端U①匹配即意味著端口①對負(fù)載的反射波4-0,此時散射卻陣方程為

仇=S］必

I)――S-CL

運(yùn)算上式得端U②的反射系數(shù)為

cb2g

I———、

a2

因此.端L1②的駐波比為

1+1rI

佇—1-IS?|

【例2】測得某?,端L1網(wǎng)絡(luò)的S矩陣為

?0.1/000.8Z$)0°-

⑶=

.0.8/90°0.2/0°.

問此端口網(wǎng)絡(luò)是否互易和無耗？若在何口②短路.求端U①處的反射損耗。

解對于互易網(wǎng)絡(luò)有Su-s”，向?qū)Α簾o耗網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足［ST

由題意顯然有s.；=.所以此：端口網(wǎng)絡(luò)是互易網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)在來計算［Sr［S，

0.1j0.8］「0.ljo.8-?0.63-j0.08'

［S「［S］=

L-j0.80.2io.80.2J-j().080.68-

顯然［Sr因此它不是無耗網(wǎng)絡(luò)。

端口②短路,意味著在端u②處產(chǎn)生全反射,反射系數(shù)匚二1。根據(jù)散射矩陣的

定義

bi-S”、

b2—SM+S/q

其中.薩-「=-1.所以端U①處的反射系數(shù)為

62

4.1.6多口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣

I.多口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣的定義

設(shè)由N個輸入輸出U組成的微波網(wǎng)絡(luò)如圖1-10.各端U的歸化入射波電壓和反射

波電壓分別為u,,4(i=1?N),則

它喪示當(dāng)？除端Ui外,其余各端口參考面均按匹配負(fù)載時,第i個端口參考面處的反

射系數(shù).

2.多口網(wǎng)絡(luò)［S］矩陣的性質(zhì)

①互易性質(zhì)：

S”-S*?(i.j—1.2.3…，N,iKj)(4-1-34)

②無耗網(wǎng)絡(luò)的幺正性：

?「⑶=m

其中,［S丁是［S］的共桅轉(zhuǎn)置矩陣.

③時稱性質(zhì)。檸網(wǎng)絡(luò)的端ui和端口，具有對稱性.且網(wǎng)絡(luò)互易.則有

S,=S

(4-1-35)

s“=s.

4.2典型例題分析

［例1］同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換接頭如圖1-H所示.己知其放射知陣為

(1)求端口②匹配時端u①的駐波比：

(2)求*1端口0接反射系數(shù)為E的負(fù)載時.端口

①的反射系數(shù)；

(3)求湍U①匹配時端口②的駐波比。

解(1)根據(jù)散射矩陣的定義：

"—:Sjjuj+S］?。？

b:—S:juj+S>>a.

端u②匹配，即意味著端口②對負(fù)載的反射波6二0,圖I-11

3.散射參量與其它參量之間的相互轉(zhuǎn)換

1）［SJD］刁Hi的轉(zhuǎn)換

①［S］與［￡］相互轉(zhuǎn)換:

［S]=(田一口―(田+口尸1

(4-1-29)

W=(m+⑸)([“一⑶)?j

②［S］與［與的轉(zhuǎn)換:

［S：[一([□-[&])([n+61)]

(4-1-30)

日:]=(m-[s])(m+[s])?[

③［S］與［與的轉(zhuǎn)換:

+。-cd2(adbe)"

(4-1-31)

.2〃+d—a-r.

fo,（1-SH)(1SQ.,(1+Sn)(1+

［］］Q.

(4-1-32)

-2-（1S_）（lS_）?