《電磁場(chǎng)與微波技術(shù)教學(xué)課件》第六章

,書式設(shè)定,書式設(shè)定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,書式設(shè)定,書式設(shè)定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,第六章 基本微波無(wú)源元件,6.1,終端負(fù)載,匹配負(fù)載幾乎能夠無(wú)反射地吸收入射波的全部功率，在微波傳輸系統(tǒng)中建立起行波工作狀態(tài),.,終端負(fù)載是一種單端口元件，常用的有匹配負(fù)載、開路負(fù)載和短路負(fù)載，可變短路器通過(guò)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度即可實(shí)現(xiàn)短路和開路，這些終端負(fù)載一般用于實(shí)驗(yàn)室，以測(cè)量微波元件的阻抗和散射參量。,6.1.1,匹配負(fù)載,圖,6.1-1,矩形波導(dǎo)式匹配負(fù)載,圖,6.1-2,同軸線式匹配負(fù)載,圖,6.1-3,微帶線式匹配負(fù)載,6.1.1,匹配負(fù)載,6.1.2,短路活塞,短路活塞是可調(diào)的電抗性負(fù)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而變化，因而，改變短路活塞的位置，就相當(dāng)于改變終端負(fù)載的電抗。短路活塞有波導(dǎo)型和同軸線型，工作方式有接觸式和扼流式。,6.2,電抗元件,6.2.1,膜片,圖,6-5,對(duì)稱型容性膜片,膜片是波導(dǎo)中常見的電抗元件。膜片可以看作是厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)的理想導(dǎo)體，根據(jù)在波導(dǎo)中所放置的位置，有容性膜片和感性膜片。,圖,6-6,非對(duì)稱型容性膜片,圖,6-7,容性膜片的等效電路,圖,6.2-6,非對(duì)稱型感性膜片,圖,6.2-7,感性膜片等效電路,6.2.1,膜片,6.2.2,諧振窗,將感性膜片和容性膜片組合在一起，即構(gòu)成諧振窗,6.3,分支元件,6.3.1 T,型接頭,在微波工程中，需要將一路功率分配給若干個(gè)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,T,型接頭、魔,T,接頭、微帶線功分器、同軸線型功分器等,。,T,型接頭有,E-T,型和,H-T,型兩種，是三分支元件。分支波導(dǎo)與主波導(dǎo)相垂直，形如“,T,”。若分支平面與電場(chǎng)所在平面平行，稱為,E-T,接頭；如果分支平面與磁場(chǎng)所在平面平行，稱為,H-T,接頭，分別如圖所示。,6.3.2,雙,T,型接頭,6.3.3,微帶功分器,微帶功分器廣泛應(yīng)用于平面印刷電路和天線陣列。圖,6,-20,是一個(gè),T,型微帶功分器，輸入端微帶線特性阻抗 ，,1,、,2,輸出端口微帶線特性阻抗分別為 和 ，其等效電路如圖,6-21,所示，一般來(lái)說(shuō)在每個(gè)節(jié)的不連續(xù)處存在雜散場(chǎng)和高階模，可等效為電納,jB,。那么微帶節(jié)處的輸入導(dǎo)納為,圖,6,-20,T,型微帶功分器,圖,6.,-21,T,型微帶功分器等效電路,如果在微帶節(jié)處并聯(lián)一適當(dāng)電阻,r,，可以使兩個(gè)輸出端口隔離；同時(shí)若保持各端口匹配，則叫做,Wilkinson,功分器。圖,6.4-8,是等分的,Wilkinson,功分器（即輸出功率分配比例為,1:1,），它所滿足的條件是,6.3.3,微帶功分器,6.4,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，由主線和副線組成。是一種用途廣泛的微波元件，耦合出來(lái)的能量可用作信號(hào)源功率、頻率檢測(cè)，進(jìn)行功率的分配與合成，作固定衰減器，還可用于自動(dòng)增益控制、平衡放大器、調(diào)相器、反射計(jì)和阻抗電橋等微波測(cè)量系統(tǒng)中。,（,1,）耦合度,C,：主線中的輸入功率與耦合到副線中的輸出功率之比。用,dB,表示為,(dB),（,2,）方向性系數(shù),D,：副線中的輸出功率與隔離端的輸出功率之比。用,dB,表示為,(dB),（,3,）隔離度,I,：主線中的輸入功率與隔離端的輸出功率之比，用,dB,表示為,(dB),（,4,）輸入駐波比 ，當(dāng)其余,3,個(gè)端口接匹配負(fù)載時(shí)，主線中輸入端的駐波比，即,6.4,定向耦合器,6.5,濾波器,微波濾波器是一種頻率選擇元件，被廣泛應(yīng)用于微波通信、雷達(dá)和測(cè)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(hào)通過(guò)，而阻止其余頻率的信號(hào)。濾波器是一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，其特性一般用插入損耗來(lái)表示。當(dāng)兩個(gè)端口接匹配負(fù)載時(shí)，濾波器的插入損耗為,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,帶通濾波器,6.5,濾波器,但是實(shí)際上在通帶和阻帶內(nèi)都有一定損耗，圖,6,-32,是一種實(shí)際的低通濾波器的衰減特性,.,圖,6,-32,一種實(shí)際低通濾波器的衰減特性,6.5,濾波器,6,-33,波導(dǎo)帶阻濾波器及其等效電路,6,-34,微帶線型低通濾波器,6.5,濾波器,6.6,隔離器,隔離器是一種單向傳輸器件，它使正向波順利通過(guò)，衰減一般小于,1dB,，使反向波絕大部分被衰減，一般在,20dB,以上。反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,衰減器是用來(lái)改變傳輸信號(hào)的幅度的器件，有固定和可變兩種。根據(jù)工作原理，微波衰減器有吸收式、旋轉(zhuǎn)式、截止式，以及電調(diào)式等。,圖,6.7-1,吸收式衰減器,圖,6.7-2,旋轉(zhuǎn)式衰減器,移相器是用來(lái)改變傳輸信號(hào)的相位的器件。要求其相移量可以調(diào)節(jié)，但不能產(chǎn)生衰減。主要用于相控陣天線，也用于其它需要改變電磁波極化方式的場(chǎng)合。移相器有固定式和可變式兩種。,6.8,移相器,由相移量 可見，改變相移的途徑有兩種：,改變傳輸線長(zhǎng)度,l,。,改變傳輸線的相位常數(shù),6.9,阻抗變換器,在微波傳輸線的負(fù)載不匹配，或者不同特性阻抗的傳輸線相連時(shí)，由于產(chǎn)生反射，使損耗增加、功率容量減小、效率降低。為了解決這些問(wèn)題，可在兩者之間連接阻抗變換器。阻抗變換器就是能夠改變阻抗大小和性質(zhì)的微波元件，一般由一段或幾段不同特性阻抗的傳輸線所構(gòu)成。,（,a,）波導(dǎo)型,（,b,）同軸線型,（,c,）微帶線型,（,d,）簡(jiǎn)化的等效電路,圖,6-39,微帶線指數(shù)漸變線阻抗變換器,6.9,阻抗變換器,