第5部分 微波元件(新5.1 5.2)

§5.1一端口元件§5.2二端口元件第五部分常用微波元件§5.3三端口元件§5.3四端口元件§5.1一端口元件§5.2二端口元件第五部分常用微波元件§5.3三端口元件§5.3四端口元件返回導(dǎo)行系統(tǒng)波導(dǎo)型同軸線型微帶線型微波元件結(jié)構(gòu)微波系統(tǒng)是由有源微波電路和微波無源元件組成。多模元件工作波型單模元件微波元件作用有：連接元件、終端元件、匹配元件、衰減與相移元件、分路元件、濾波元件等。測(cè)量信號(hào)源隔離器衰減器相移器定向耦合器負(fù)載濾波器網(wǎng)絡(luò)按端口可分為一端口網(wǎng)絡(luò)、

二端口網(wǎng)絡(luò)、

三端口網(wǎng)絡(luò)、

四端口網(wǎng)絡(luò)?！?.1一端口元件一端口元件（單端口元件）：也就是向外只有一個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)，它是作為負(fù)載來應(yīng)用的。作為網(wǎng)絡(luò)，它只需要一個(gè)參量即可表示：§5.1一端口元件匹配負(fù)載短路負(fù)載失配負(fù)載一端口元件天線對(duì)應(yīng)于上述三種負(fù)載類型，其端口的反射系數(shù)分別表現(xiàn)為：短路負(fù)載Γ=匹配負(fù)載Γ=0失配負(fù)載|Γ|=常數(shù)。

單端口元件短路器，其作用是將電磁波能量全部反射回去。1短路負(fù)載將波導(dǎo)/同軸線的終端短路(用金屬導(dǎo)體全部封閉起來)，即構(gòu)成波導(dǎo)或者同軸線短路負(fù)載。實(shí)際中，短路負(fù)載都是做成可調(diào)的，稱為可調(diào)短路活塞。(1)保證接觸處的損耗小，；(2)當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，接觸損耗變化?。?3)大功率時(shí)，活塞與波導(dǎo)壁間不應(yīng)產(chǎn)生打火現(xiàn)象。要求：1短路負(fù)載短路器的輸入阻抗為:短路器的輸入端反射系數(shù)為:1短路負(fù)載結(jié)構(gòu)方式：接觸式、扼流式彈簧片構(gòu)成，其長(zhǎng)度為，接觸點(diǎn)為高頻電流節(jié)點(diǎn),以減少損耗。（1）接觸式缺點(diǎn)：接觸不恒定，大功率時(shí)易產(chǎn)生打火現(xiàn)象。(a)滑塊式(b)彈性片式(c)同軸線式（2）扼流式等效電路在ab上的輸入阻抗其損耗小且穩(wěn)定，但活塞長(zhǎng)且頻帶只能做到10~15%的帶寬。

(a)波導(dǎo)型(b)等效電路Rk為接觸電阻

全部吸收輸入功率的元件。作為匹配標(biāo)準(zhǔn)、等效天線、吸收負(fù)載等。主要技術(shù)指標(biāo)：工作頻率f、輸入駐波比、功率容量。2匹配負(fù)載低功率波導(dǎo)匹配負(fù)載一般為一段終端短路的波導(dǎo)，在其里面沿電場(chǎng)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：

2匹配負(fù)載尖劈是一種緩變過渡結(jié)構(gòu)，實(shí)踐表明，由此引起的對(duì)波的反射遠(yuǎn)小于突變結(jié)構(gòu)，且尖劈劈角越小，即斜面拉得越長(zhǎng)，匹配性能愈好。這種小功率匹配負(fù)載允許耗散的平均功率達(dá)瓦級(jí)，一般可在10％～15％頻帶內(nèi)達(dá)到駐波比ρ＜1.05的近于理想的匹配程度。同軸線匹配負(fù)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：2匹配負(fù)載高功率時(shí)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)或液體(通常用水)。

2匹配負(fù)載功率小功率匹配負(fù)載

中功率匹配負(fù)載

大功率水負(fù)載頻帶寬帶匹配負(fù)載

窄帶匹配負(fù)載材料木材、石墨、羰基鐵、吸收負(fù)載2匹配負(fù)載作為標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)載。吸收一部分功率，反射一部分功率。Z0為標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)等效特性阻抗，Z為失配負(fù)載波導(dǎo)的等效阻抗3失配負(fù)載什么是天線？天線是任何無線電系統(tǒng)的基本組成部分天線是一種用來發(fā)射或者接收電磁波的器件

天線是將傳輸線中的導(dǎo)行電磁波轉(zhuǎn)化為空間電磁波IEEE：發(fā)射或者接收系統(tǒng)的一部分，為發(fā)射或者接收電磁波而設(shè)計(jì)4天線發(fā)射天線的作用是將發(fā)射機(jī)的高頻電流（或波導(dǎo)系統(tǒng)中的導(dǎo)行波）的能量有效地轉(zhuǎn)換成空間的電磁能量。而接收天線的作用則恰恰相反。因此天線實(shí)際上是一個(gè)換能器。高頻電流高頻電流發(fā)射機(jī)發(fā)射天線接收機(jī)接收天線Wave天線的作用發(fā)射天線應(yīng)能使電磁波的能量集中輻射到所規(guī)定的方向或區(qū)域內(nèi)，并抑制對(duì)其它不需要方向或區(qū)域的輻射。接收天線應(yīng)對(duì)某個(gè)方向的來波接收最強(qiáng)，而抑制其它方向來波的干擾。也就是說天線應(yīng)該有一定的方向性。發(fā)射天線接收天線wave避免能量損耗防止干擾天線的作用天線的方向性天線的方向性

①

天線應(yīng)能將導(dǎo)波能量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰俊?/p>

這首先要求天線是一個(gè)良好的電磁開放系統(tǒng),

其次要求天線與發(fā)射機(jī)或接收機(jī)匹配。②

天線應(yīng)使電磁波盡可能集中于確定的方向上,

或?qū)Υ_定方向的來波最大限度的接受,

即天線具有方向性。

③

天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波,

即天線有適當(dāng)?shù)臉O化。

④

天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。

天線的功能§5.1一端口元件§5.2二端口元件第五部分常用微波元件§5.3三端口元件§5.3四端口元件§5.1一端口元件§5.2二端口元件第五部分常用微波元件§5.3三端口元件§5.3四端口元件返回1.二端口網(wǎng)路性質(zhì)二端口元件可等效為二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為：網(wǎng)絡(luò)互易：無耗（互易），滿足幺正性對(duì)于二端口為：和②若，則

或相反。故有

①若，則，1）若一個(gè)端口匹配，則另一個(gè)端口自動(dòng)匹配；2）若網(wǎng)絡(luò)是完全匹配的，則必然是完全傳輸?shù)?，或相反?）S11、S12、S22的相角只有兩個(gè)是獨(dú)立的，已知其中兩個(gè)相角，則第三個(gè)相角便可確定。無耗互易二端口網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì):連接元件的作用是將作用不同的微波元件連接成完整的系統(tǒng)。主要指標(biāo)要求接觸損耗小駐波比小功率容量大工作頻帶寬2.微波連接元件有波導(dǎo)接頭、拐角、彎曲、扭轉(zhuǎn)元件等。有同軸轉(zhuǎn)接頭。

衰減與相移元件分別是是用來改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的幅度和相位的。

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)。(在衰減器或相移器段)3.相移和衰減元件刀形吸收式衰減器

橫移式吸收式衰減器理想衰減器(對(duì)相移不要求)的散射矩陣：有耗式中為相移器的相移量。理想相移器（要求不引入附加的衰減）的散射矩陣為介質(zhì)移相器：利用低損耗的介質(zhì)薄片(一般為聚苯乙烯)

導(dǎo)行系統(tǒng)的主模不同，因此從一種模式過渡到另一模式的電磁波需使用波型變換元件。設(shè)計(jì)的一般原則是抑制雜模的產(chǎn)生和阻抗匹配。其主要要求阻抗匹配頻帶寬功率容量大不存在雜模4.波形變換元件同軸—矩形波導(dǎo)過渡器（要求在20%帶寬內(nèi)，駐波比小于1.1）。線圓極化變換器。激勵(lì)元件：探針激勵(lì)(電場(chǎng)最強(qiáng)處)、環(huán)激勵(lì)球法線平等于磁力線,在磁場(chǎng)最強(qiáng)處)、孔或縫激勵(lì)