微波技術(shù)與天線第三章3.1

1、微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線編著編著曹祥玉曹祥玉高高軍軍曾越勝曾越勝楊楊芳芳2021-12-161高等學(xué)校信息工程類專業(yè)規(guī)劃教材高等學(xué)校信息工程類專業(yè)規(guī)劃教材西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社 Http:/微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-282021-12-162任何一個微波系統(tǒng)都是用傳輸線把各種有源和無源任何一個微波系統(tǒng)都是用傳輸線把各種有源和無源微波元件按照特定的規(guī)則連接而成的。微波元件按照特定的規(guī)則連接而成的。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天

2、線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-282021-12-163無源器件無源器件微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-282021-12-164有源器件有源器件微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-282021-12-165微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-166本章內(nèi)容本章內(nèi)容波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件微帶電路中的不連續(xù)性微帶電路中的不連續(xù)性微波連接元件和終端元

3、件微波連接元件和終端元件定向耦合器及微波分路元件定向耦合器及微波分路元件常用微波濾波器介紹常用微波濾波器介紹微波諧振器微波諧振器微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-1673.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件微波元件的分類微波元件的分類: :一、按傳輸線型式：一、按傳輸線型式：波導(dǎo)型、同軸型和微帶波導(dǎo)型、同軸型和微帶型等型等; ;二、按功能：二、按功能：連接元件、終端元件、匹配元連接元件、終端元件、匹配元件、衰減元件、相移元件、分路元件、波型件、衰減元件、相移元件、分路元件、波型變換元件

4、、濾波元件等。變換元件、濾波元件等。電抗元件主要包括儲存電能的電容器電抗元件主要包括儲存電能的電容器和儲存磁能的電感器。和儲存磁能的電感器。在傳輸線理論中，所有電抗元件都可以用短截線去等效，在傳輸線理論中，所有電抗元件都可以用短截線去等效，但在波導(dǎo)系統(tǒng)中，短截線的尺寸過于龐大，加工和連接不但在波導(dǎo)系統(tǒng)中，短截線的尺寸過于龐大，加工和連接不方便，在許多應(yīng)用中，波導(dǎo)中的電抗元件一般用膜片、銷方便，在許多應(yīng)用中，波導(dǎo)中的電抗元件一般用膜片、銷釘和螺釘?shù)热?gòu)成。釘和螺釘?shù)热?gòu)成。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波

5、元件2021-12-1683.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.1. 電容膜片電容膜片adbjBY0Y0集中電場集中電場儲存電能儲存電能微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-1693.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件電納的近似計算公式為 :20ctg2dBYaaadb其中，其中，是波導(dǎo)波長，是波導(dǎo)波長，Y0是波是波導(dǎo)特性導(dǎo)納。導(dǎo)特性導(dǎo)納。jBY0Y03.1.1. 電容膜片電容膜片微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章

6、 無源微波元件無源微波元件2021-12-16103.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.2. 電感膜片電感膜片adb集中磁場集中磁場儲存磁能儲存磁能jXY0Y0微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16113.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.2. 電感膜片電感膜片對稱結(jié)構(gòu)的電感膜片的歸一化對稱結(jié)構(gòu)的電感膜片的歸一化電納的近似計算公式為：電納的近似計算公式為：20cot2gBdBYaaadb考慮到膜片的厚度，公式變?yōu)椋嚎紤]到膜片的厚度，公式變?yōu)椋?0-cot2gBd tBY

7、aa（）微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16123.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.3. 諧振窗諧振窗在橫向金屬膜片上開有一個小窗在橫向金屬膜片上開有一個小窗, ,故稱為故稱為諧振窗諧振窗。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16133.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.3. 諧振窗諧振窗在單模傳輸條件下，實(shí)際波導(dǎo)的歸一化阻抗為：在單模傳輸條件下，實(shí)際波導(dǎo)的歸

8、一化阻抗為：01021()1 /(2 )bZ TEaa當(dāng)電磁波通過窗口時，可以把窗口看成是縮小了的波導(dǎo)，此時：當(dāng)電磁波通過窗口時，可以把窗口看成是縮小了的波導(dǎo)，此時：01021()1 /(2 )bZTEaa根據(jù)匹配條件，要使波長為根據(jù)匹配條件，要使波長為的電磁波無反射地通過窗口，必須：的電磁波無反射地通過窗口，必須：22111 /(2 )1 /(2 )bbaaaa注意：諧振窗注意：諧振窗不一定是矩形，不一定是矩形，可以是圓形、可以是圓形、橢圓形、甚至橢圓形、甚至是啞鈴型。是啞鈴型。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元

9、件無源微波元件2021-12-16143.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.4. 銷釘銷釘銷釘是波導(dǎo)系統(tǒng)中經(jīng)常用到的調(diào)配元件，銷釘是波導(dǎo)系統(tǒng)中經(jīng)常用到的調(diào)配元件，大部分的銷釘都作為固定感性元件使用，大部分的銷釘都作為固定感性元件使用，也有呈容性特點(diǎn)的銷釘。也有呈容性特點(diǎn)的銷釘。在矩形波導(dǎo)中采用一根在矩形波導(dǎo)中采用一根或多根垂直或多根垂直( (軸線平行于軸線平行于電場電場) )對穿波導(dǎo)寬壁的對穿波導(dǎo)寬壁的金金屬圓棒屬圓棒, ,稱為電感銷釘稱為電感銷釘. .在矩形波導(dǎo)中采用一根在矩形波導(dǎo)中采用一根或多根平行或多根平行( (軸線垂直于軸線垂直于電場電場) )對穿波導(dǎo)寬壁的對穿波導(dǎo)寬壁的金金屬

10、圓棒屬圓棒, ,稱為電容銷釘稱為電容銷釘. .為什么？為什么？類似于電感膜片類似于電感膜片同學(xué)們自己等效同學(xué)們自己等效微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16153.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.4. 銷釘銷釘其電納的計算式近似為：其電納的計算式近似為：02B2(ln2)gLLBaYar電感銷釘?shù)碾娂{與銷釘?shù)拇旨?xì)有關(guān)，銷釘電感銷釘?shù)碾娂{與銷釘?shù)拇旨?xì)有關(guān)，銷釘越粗電感越小，電納越大。在電導(dǎo)中，往越粗電感越小，電納越大。在電導(dǎo)中，往往采用多根銷釘并聯(lián)，以減少電抗，增加往采用多根銷

11、釘并聯(lián)，以減少電抗，增加電納。電納。對于容性銷釘情況會怎么樣呢？對于容性銷釘情況會怎么樣呢？微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16163.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.5. 螺釘螺釘螺釘插入波導(dǎo)的深度可以調(diào)節(jié)，螺釘插入波導(dǎo)的深度可以調(diào)節(jié)，電納的性質(zhì)和大小可隨之改變，電納的性質(zhì)和大小可隨之改變，使用方便，是小功率微波設(shè)備使用方便，是小功率微波設(shè)備中常采用的調(diào)諧和匹配元件中常采用的調(diào)諧和匹配元件。 由于膜片和銷釘屬于固定器件，不易進(jìn)行調(diào)整，使用不便。螺釘是低功率波導(dǎo)設(shè)備中經(jīng)常使

12、用的可調(diào)配元件。在矩形波導(dǎo)寬邊中插入螺釘可將其近似等效為一個可調(diào)的并聯(lián)電抗元件。螺釘插入的深度為螺釘插入的深度為/4時，電感時，電感量和電容量相等。螺釘成為串聯(lián)量和電容量相等。螺釘成為串聯(lián)諧振電路。諧振電路。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16173.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.5. 螺釘螺釘由于波導(dǎo)尺寸的限制，螺釘插入的深度不會太大，因?yàn)榇嬖趽舸┑膯栴}，所以一般情況下，螺釘在波導(dǎo)中所起的作用為可調(diào)電容。螺釘直徑越大，電容越大。在實(shí)際中，一般不需用近似的公式去計算螺釘?shù)?/p>

13、效的電容值，只是發(fā)揮它電納值的可調(diào)性。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16183.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.6. 波導(dǎo)中的波導(dǎo)中的T型接頭型接頭 在微波系統(tǒng)中在微波系統(tǒng)中, ,常需要把一路的電磁能量變?yōu)槎坊虺Ｐ枰岩宦返碾姶拍芰孔優(yōu)槎坊蚋嗦犯嗦? ,則就要用到波導(dǎo)的則就要用到波導(dǎo)的T T形接頭。形接頭。 矩形波導(dǎo)中常用的矩形波導(dǎo)中常用的T T形接頭有形接頭有ETET接頭和接頭和HTHT接頭兩種接頭兩種, ,分別如圖分別如圖 (a)(a)和和(b)(b)所示。所

14、示。 微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16193.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.6. 波導(dǎo)中的波導(dǎo)中的T型接頭型接頭1. E-T接頭接頭把主波導(dǎo)的兩臂分別稱和端口把主波導(dǎo)的兩臂分別稱和端口, , 且和對稱；分且和對稱；分支臂稱為端口。支臂稱為端口。ETET接頭具有下列特性接頭具有下列特性: : 當(dāng)當(dāng)TETE1010模信號從端口輸入時模信號從端口輸入時, ,則和端口等幅反則和端口等幅反相輸出。相輸出。當(dāng)當(dāng)TETE1010模信號從和端口等幅同相輸入時模信號從和端口等幅同相輸入

15、時, ,則端則端口無輸出口無輸出; ; 當(dāng)當(dāng)TETE1010模信號從和端口等幅反相輸入時模信號從和端口等幅反相輸入時, ,則端則端口輸出最大?？谳敵鲎畲蟆-T接頭接頭的寬面與主波導(dǎo)中的寬面與主波導(dǎo)中TE10模的電場平行。模的電場平行。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16203.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.6. 波導(dǎo)中的波導(dǎo)中的T型接頭型接頭輸入輸入和端口等幅和端口等幅反相反相輸出輸出和端口等幅和端口等幅同相同相輸入輸入無無輸出輸出和端口等幅和端口等幅反相反相輸入輸入有

16、有輸出輸出微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16213.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.6. 波導(dǎo)中的波導(dǎo)中的T型接頭型接頭ETET分支相當(dāng)于一串聯(lián)分支分支相當(dāng)于一串聯(lián)分支微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16223.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.6. 波導(dǎo)中的波導(dǎo)中的T型接頭型接頭2.H-T接頭接頭E-T接頭接頭的寬面與主波導(dǎo)中的寬面與主波導(dǎo)中TE10模

17、的電場平行。模的電場平行。同樣把主波導(dǎo)兩個臂分別稱為和端口同樣把主波導(dǎo)兩個臂分別稱為和端口, , 和端口對和端口對稱；分支稱為端口稱；分支稱為端口, , 其工作特性其工作特性: : 當(dāng)當(dāng)TETE1010模信號從端口輸入時模信號從端口輸入時, ,則和端口等幅同相則和端口等幅同相輸出。輸出。 當(dāng)當(dāng)TETE1010模信號從和端口等幅同相輸入時模信號從和端口等幅同相輸入時, ,則端口則端口有輸出有輸出; ; 當(dāng)當(dāng)TETE1010模信號從和端口等幅反相輸入時模信號從和端口等幅反相輸入時, ,則端口則端口無輸出無輸出。 微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-

18、28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16233.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.6. 波導(dǎo)中的波導(dǎo)中的T型接頭型接頭輸入輸入和端口等幅和端口等幅同相同相輸出輸出和端口等幅和端口等幅同相同相輸入輸入有輸出有輸出和端口等幅和端口等幅反相反相輸入輸入無無輸出輸出微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16243.1波導(dǎo)中的電抗元件波導(dǎo)中的電抗元件3.1.6. 波導(dǎo)中的波導(dǎo)中的T型接頭型接頭 HT HT接頭與接頭與ETET接頭情況不同接頭情況不同, ,主波導(dǎo)寬主波導(dǎo)寬

19、壁電流被分支分流壁電流被分支分流, ,因此因此HTHT接頭的接頭的H H臂相當(dāng)臂相當(dāng)于并接在傳輸線中的電抗于并接在傳輸線中的電抗, ,同樣調(diào)節(jié)同樣調(diào)節(jié)H H臂中的臂中的短路活塞的位置就可改變并接電抗的大小。短路活塞的位置就可改變并接電抗的大小。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16253.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件.1連接元件連接元件 接頭接頭： 在微波技術(shù)中在微波技術(shù)中, ,把相同傳輸線連接在一起的把相同傳輸線連接在一起的裝置裝置。

20、常用的接頭有常用的接頭有同軸接頭和波導(dǎo)同軸接頭和波導(dǎo)接頭兩種。接頭兩種。 轉(zhuǎn)接元件轉(zhuǎn)接元件（轉(zhuǎn)換器或模式變換器）：把不同類型的傳輸線連接在一（轉(zhuǎn)換器或模式變換器）：把不同類型的傳輸線連接在一起的裝置。起的裝置。 最常用的有同軸線和波導(dǎo)、同軸線和微帶線、波導(dǎo)和微帶線間的最常用的有同軸線和波導(dǎo)、同軸線和微帶線、波導(dǎo)和微帶線間的轉(zhuǎn)接元件。轉(zhuǎn)接元件。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16263.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件一、一、 接頭接頭 對接頭的基本要求是對

21、接頭的基本要求是: .1連接元件連接元件連接點(diǎn)接觸可靠連接點(diǎn)接觸可靠; ;不引起電磁波的反射不引起電磁波的反射, ,輸入駐波比盡可能小輸入駐波比盡可能小, ,一般在一般在1.21.2以下以下; ;工作頻帶要寬工作頻帶要寬; ;電磁能量不會泄漏到接頭外面電磁能量不會泄漏到接頭外面; ;而且結(jié)構(gòu)要牢靠而且結(jié)構(gòu)要牢靠, ,裝拆方便裝拆方便, ,容易加工等容易加工等。 微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16273.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件波導(dǎo)

22、接頭有平接頭和抗流接頭兩種。波導(dǎo)接頭有平接頭和抗流接頭兩種。.1連接元件連接元件平法蘭平法蘭平接頭平接頭平法蘭實(shí)物圖平法蘭實(shí)物圖微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16283.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件.1連接元件連接元件抗流法蘭抗流法蘭機(jī)械上不接觸，但電氣上接觸微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16293.2 微

23、波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件 在將不同類型的傳輸線或元件連接時在將不同類型的傳輸線或元件連接時, ,不僅要考慮不僅要考慮阻抗阻抗匹配匹配, ,而且還應(yīng)該考慮而且還應(yīng)該考慮模式的變換模式的變換。3.2.2 3.2.2 轉(zhuǎn)接元件轉(zhuǎn)接元件1.1.同軸線同軸線波導(dǎo)轉(zhuǎn)接器波導(dǎo)轉(zhuǎn)接器 它將同軸線的一端加信號它將同軸線的一端加信號, ,另一端的內(nèi)導(dǎo)體伸入矩形另一端的內(nèi)導(dǎo)體伸入矩形波導(dǎo)內(nèi)波導(dǎo)內(nèi), ,則同軸線中則同軸線中TEMTEM模就會激勵起矩形波導(dǎo)中模就會激勵起矩形波導(dǎo)中TETE1010模模, ,反反之亦然。這樣實(shí)現(xiàn)了模式變換。為了要使同軸線與波導(dǎo)相之亦然。這樣實(shí)現(xiàn)了模式變換。為了

24、要使同軸線與波導(dǎo)相匹配匹配, ,要調(diào)節(jié)同軸線的內(nèi)導(dǎo)體插入波導(dǎo)的深度要調(diào)節(jié)同軸線的內(nèi)導(dǎo)體插入波導(dǎo)的深度h,h,偏心距偏心距d d。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16303.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件2.2.波導(dǎo)波導(dǎo)微帶轉(zhuǎn)接器微帶轉(zhuǎn)接器3.2.2 3.2.2 轉(zhuǎn)接元件轉(zhuǎn)接元件由于矩形波導(dǎo)的等效阻抗通常在由于矩形波導(dǎo)的等效阻抗通常在300300 400400之間之間, ,而微帶線特性而微帶線特性阻抗一般為阻抗一般為50;50;而且矩形波導(dǎo)的而且矩形波導(dǎo)的

25、高度高度b b又比微帶線襯底高度又比微帶線襯底高度h h大得大得多多, ,因此兩種傳輸線不能直接相接因此兩種傳輸線不能直接相接, ,常在波導(dǎo)和微帶線之間加一段脊常在波導(dǎo)和微帶線之間加一段脊波導(dǎo)過渡段來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。波導(dǎo)過渡段來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16313.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件3. 3. 同軸線同軸線微帶轉(zhuǎn)接器微帶轉(zhuǎn)接器3.2.2 3.2.2 轉(zhuǎn)接元件轉(zhuǎn)接元件同軸線與微帶的轉(zhuǎn)接器同軸線與微帶的轉(zhuǎn)接器 將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體向

26、外延將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體向外延伸一小段伸一小段( (長度約為長度約為1 1 2mm)2mm)與微與微帶線中心導(dǎo)帶搭接帶線中心導(dǎo)帶搭接, ,同軸線的外同軸線的外導(dǎo)體與微帶線的接地平面相連導(dǎo)體與微帶線的接地平面相連的外殼通過法蘭相連的外殼通過法蘭相連, ,這種接頭這種接頭根據(jù)報導(dǎo)根據(jù)報導(dǎo), ,在在10GHz10GHz以下的頻率以下的頻率范圍內(nèi)范圍內(nèi), ,可得到小于可得到小于1.151.15的駐波的駐波比比, ,在一般工程中應(yīng)用得到滿意在一般工程中應(yīng)用得到滿意的結(jié)果。的結(jié)果。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2

27、021-12-16323.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件3.2.2 3.2.2 轉(zhuǎn)接元件轉(zhuǎn)接元件4. 4. 矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)模式變換器圓波導(dǎo)模式變換器矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)模式變換器圓波導(dǎo)模式變換器, ,大多采用大多采用波導(dǎo)橫截面的逐漸變化來達(dá)到模式的變換。波導(dǎo)橫截面的逐漸變化來達(dá)到模式的變換。矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)模式變換器示意圖圓波導(dǎo)模式變換器示意圖微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16333.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和

28、終接元件3.2.2 3.2.2 轉(zhuǎn)接元件轉(zhuǎn)接元件矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)模式變換器工作原理示意圖圓波導(dǎo)模式變換器工作原理示意圖微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16343.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件3.2.3 3.2.3 終接元件終接元件傳輸線終端所接的元件稱為終接元件傳輸線終端所接的元件稱為終接元件-終端負(fù)載終端負(fù)載。常用的終接元件有常用的終接元件有匹配負(fù)載和短路器匹配負(fù)載和短路器兩種。兩種。匹配負(fù)載和短路器都屬于一端口的網(wǎng)絡(luò)匹配負(fù)載和短路器都屬于一端

29、口的網(wǎng)絡(luò), ,但它們的但它們的功能絕然不同。功能絕然不同。 匹配負(fù)載匹配負(fù)載是將所有的電磁能量全部吸收而是將所有的電磁能量全部吸收而無反射無反射(=1,=0);(=1,=0); 而短路負(fù)載而短路負(fù)載是將所有的電磁能量全部反是將所有的電磁能量全部反射回去射回去, ,一點(diǎn)能量也不吸收一點(diǎn)能量也不吸收(=,=1)(=,=1)微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28 對全匹配負(fù)載的要求是：較寬的工作對全匹配負(fù)載的要求是：較寬的工作頻帶、較小的駐波比和一定的功率容量。頻帶、較小的駐波比和一定的功率容量。 第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-1

30、2-16353.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件 全匹配負(fù)載是接在傳輸系統(tǒng)終端的單全匹配負(fù)載是接在傳輸系統(tǒng)終端的單端口微波元件端口微波元件, ,它能幾乎無反射地吸收入它能幾乎無反射地吸收入射波的全部功率。因此當(dāng)需要在傳輸系統(tǒng)射波的全部功率。因此當(dāng)需要在傳輸系統(tǒng)中建立行波狀態(tài)時中建立行波狀態(tài)時, ,都要用到匹配負(fù)載。都要用到匹配負(fù)載。 3.2.3 3.2.3 終接元件終接元件1. 全匹配負(fù)載全匹配負(fù)載 全匹配負(fù)載在微波測量中常用作匹配全匹配負(fù)載在微波測量中常用作匹配標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整發(fā)射機(jī)時，常用作等效天線。標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整發(fā)射機(jī)時，常用作等效天線。 矩形波導(dǎo)匹配負(fù)載矩形波導(dǎo)匹配負(fù)

31、載吸收片在波導(dǎo)寬邊的中央，且平行于電吸收片在波導(dǎo)寬邊的中央，且平行于電場，形狀為尖劈狀。場，形狀為尖劈狀。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16363.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件3.2.3 3.2.3 終接元件終接元件1. 全匹配負(fù)載全匹配負(fù)載常用的匹配負(fù)載常用的匹配負(fù)載微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16373.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接

32、元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件3.2.3 3.2.3 終接元件終接元件2. 短路負(fù)載短路負(fù)載 短路負(fù)載又稱為短路器短路負(fù)載又稱為短路器, ,它的作用是將電它的作用是將電磁能量全部反射回去。將同軸線和波導(dǎo)終端短磁能量全部反射回去。將同軸線和波導(dǎo)終端短路路, ,即分別成為同軸線和波導(dǎo)即分別成為同軸線和波導(dǎo)固定短路器固定短路器。 在某些微波系統(tǒng)和微波測量儀器中在某些微波系統(tǒng)和微波測量儀器中, ,實(shí)際中實(shí)際中的短路器都是做成可以移動的，這種短路負(fù)載的短路器都是做成可以移動的，這種短路負(fù)載又稱為又稱為可調(diào)短路活塞可調(diào)短路活塞。 對短路器的主要要求是：對短路器的主要要求是： 保證接觸外形損耗小，其反射系

33、數(shù)應(yīng)接近于保證接觸外形損耗小，其反射系數(shù)應(yīng)接近于1； 當(dāng)短路負(fù)載移動時，接觸損耗的變化要??；當(dāng)短路負(fù)載移動時，接觸損耗的變化要??； 大功率運(yùn)行時，短路負(fù)載不應(yīng)有打火現(xiàn)象。大功率運(yùn)行時，短路負(fù)載不應(yīng)有打火現(xiàn)象。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16383.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件3.2.3 3.2.3 終接元件終接元件分類：接觸式和抗（扼）流式分類：接觸式和抗（扼）流式（1） 接觸式接觸式彈性材料彈性材料-鈹青銅，磷青銅鈹青銅，磷青銅接觸過緊接觸過緊活

34、塞移動困難活塞移動困難接觸過松接觸過松增加輻射損耗甚至造成接觸點(diǎn)打火增加輻射損耗甚至造成接觸點(diǎn)打火優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 接觸不穩(wěn)定接觸不穩(wěn)定 彈性變化彈性變化 大功率時易產(chǎn)生打火現(xiàn)象大功率時易產(chǎn)生打火現(xiàn)象微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16393.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件3.2.3 3.2.3 終接元件終接元件（2） 扼流式扼流式優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：u損耗小損耗小 u駐波比可以大于駐波比可以大于100100缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：u頻帶較窄頻帶較

35、窄, , 一般只有一般只有10%15%10%15%的的帶寬帶寬u同軸同軸S S型扼流短路活塞，它具有型扼流短路活塞，它具有寬帶特性。寬帶特性。微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16403.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件同軸扼流式短路器-短路活塞優(yōu)點(diǎn)無機(jī)械接觸，無磨損電性能穩(wěn)定交流短路，直流開路，可以通過它來為微波腔體內(nèi)的有源器件提供直流偏置缺點(diǎn)工作頻帶窄機(jī)械加工難度較大，不適于在微波高頻段使用3.2.3 3.2.3 終接元件終接元件微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線作者：作者： 于于 明明 清清日期：日期：2014-02-28第三章第三章 無源微波元件無源微波元件2021-12-16413.2 微波系統(tǒng)的連接元件和終接元件微波系統(tǒng)的連接元件和終接