射頻與微波技術原理及應用

1、射頻與微波技術原理及應用培訓教材華東師范大學微波研究所一、 Maxwell( 麥克斯韋 )方程Maxwell 方程是經典電磁理論的基本方程，是解決所有電磁問題的基礎，它用數(shù)學形式概括了宏觀電磁場的基本性質。其微分形式為BEtH JD(1.1)tDB0對于各向同性介質，有DEBH(1.2)JE其中 D 為電位移矢量、B 為磁感應強度、J 為電流密度矢量。電磁場的問題就是通過邊界條件求解Maxwell 方程，得到空間任何位置的電場、磁場分布。對于規(guī)則邊界條件，Maxwell 方程有嚴格的解析解。但對于任意形狀的邊界條件，Maxwell 方程只有近似解，此時應采用數(shù)值分析方法求解，如矩量法、有限元法

2、、時域有限差分法等等。目前對應這些數(shù)值方法，有很多商業(yè)的電磁場仿真軟件，如Ansoft 公司的Ensemble和 HFSS、 Agilent 公司的 Momentum 和 ADS 、CST 公司的 Microwave Studio 以及 Remcom 公司的 XFDTD 等。由矢量亥姆霍茲方程聯(lián)立Maxwell 方程就得到矢量波動方程。當 J 0,0 時，有2 Ek2 E0(1.3)2 Hk2 H0其中 k 為傳播波數(shù)， k 22。二、傳輸線理論傳輸線理論又稱一維分布參數(shù)電路理論，是射頻、微波電路設計和計算的理論基礎。傳輸線理論在電路理論與場的理論之間起著橋梁作用，在微波網絡分析中也相當重要。

3、1、微波等效電路法低頻時是利用路的概念和方法，各點有確切的電壓、電流概念，以及明確的電阻、電感、電容等，這是集總參數(shù)電路。在集總參數(shù)電路中，基本電路參數(shù)為 L、C、R。由于頻率低，波長長，電路尺寸與波長相比很小，電磁場隨時間變化而不隨長度變化，而且電感、電阻、線間電容和電導的作用都可忽略，因此整個電路的電能僅集中于電容中，磁能集中于電感線圈中，損耗集中于電阻中。射頻和微波頻段是利用場的概念和方法，主要考慮場的空間分布，測量參數(shù)由電壓 U 、電流 I 轉化為頻率 f 、功率 P 、駐波系數(shù)等，這是分布參數(shù)電路。在分布參數(shù)電路中，電磁場不僅隨時間變化也隨空間變化，相位有明顯的滯后效應，線上每點電位

4、都不同，處處有儲能和損耗。由于勻直無限長的傳輸系統(tǒng)在現(xiàn)實中是不存在的，因此工程上常用微波等效電路法。微波等效電路法的特點是：一定條件下“化場為路”。具體內容包括：(1) 、將均勻導波系統(tǒng)等效為具有分布參數(shù)的均勻傳輸線；(2) 、將不均勻性等效為集總參數(shù)微波網絡；(3) 、確定均勻導波系統(tǒng)與不均勻區(qū)的參考面。2、傳輸線方程及其解傳輸線方程是傳輸線理論的基本方程，是描述傳輸線上的電壓、電流的變化規(guī)律及其相互關系的微分方程。電路理論和傳輸線之間的關鍵不同處在于電尺寸。集總參數(shù)電路和分布參數(shù)電路的分界線可認為是l/ 0.05。以傳輸 TEM 模的均勻傳輸線作為模型，如圖1 所示。在線上任取線元dz 來

5、分析( dz<<) ，其等效電路如圖2 所示。終端負載處為坐標起點，向波源方向為正方向。圖 1. 均勻傳輸線模型圖 2、線元及其等效電路根據(jù)等效電路，有dU ( z)Z1I ( z) dz dI ( z)YU1( z) dz(2.1)其中 Z1其通解為=R1+j L 1, Y 1=G1+j C1U(z) =A e zB e z1z1z(z) =AB2 e(2.2)I2 e結論： 1. 電壓、電流具有波的形式;2. 電壓、電流由從信號源向負載傳播的入射波和從負載向信號源傳播的反射波疊加而成，即 U (z) = U + + U - , I ( z) = I + + I - 。3、傳輸線

6、的特性參數(shù)主要包括特性阻抗Zc、傳播常數(shù) 、相速度 V p、波導波長 g。（1）特性阻抗 Zc（Characteristic impedance）定義：特性阻抗 Zc 是傳輸線上任意處的入射波電壓與入射波電流之比，即ZCU（ 2.3）IZCZ1R1jL1（ 2.4）Y1G1jC1若傳輸線無損耗， R1=G1=0, 則ZCL1（2.5）C1舉例， 平行雙線ZCL1120ln2D（ 2.6）C1d典型數(shù)值： 250、400 、600 同軸線ZCL160ln b(2.7)C1ra典型數(shù)值： 50、 75、 100（ 2）傳播常數(shù) (Propagation constant)g = a + j b（2

7、.8）其中 為衰減常數(shù)， 為相位常數(shù)。（ 3）相速度 V p定義：等相位面向前移動的速度。它可以大于光速（如金屬波導中） ，可以小于光速 (如介質波導中 )，也可以等于光速 (如同軸線中 )。它與信號傳播速度是兩個概念，但在同軸線中相速度相等。（ 4） 波導波長 g (Waveguide wavelength)傳輸線中相鄰同相位面之間的距離，稱為波導波長，即l g = VpT在同軸線中， 波導波長 g 等于自由空間的工作波長。V p 和信號傳播速度大小(2.9)4、傳輸線的工作參數(shù)主要包括輸入阻抗、反射系數(shù)（回波損耗、插入損耗等）、駐波系數(shù)(VSWR)、駐波相位等；（ 1）輸入阻抗 Z in（

8、Input impedance）定義：從某處向終端負載看進去的阻抗，又稱分布參數(shù)阻抗。特點：不能直接測量U (z)ZLZcthzZin (z)I (z)Zc ZcZL th z(2.10)或U ( z)UUUU1(z)Zin (z)I ( z)IIZc UUZc 1(z)對于無耗線 R1=G1=0，有Zin (z) ZcZLjZ ctgz（2.11）ZcjZ L tgz結論 . 輸入阻抗 Zin 隨 z 而變，且與負載有關，阻抗不能直接測量。 . 傳輸線段具有阻抗變換作用。 . 無耗線的阻抗呈周期性變化，具有/4變換性和 /2重復性。若z=n /2 ，則Zin=ZL ； 若 z= /4+ n/

9、2 ，則ZinZc2/ Z L 。阻抗的 /4變換性可用于兩段不同特性阻抗傳輸線之間的阻抗匹配中，即/4阻抗變換器。單節(jié) /4阻抗變換器是窄帶匹配器，兩節(jié)或多節(jié) /4阻抗變換器是寬帶匹配器。(2) 反射系數(shù) (Reflection coefficient)定義：傳輸線上某點處的反射波電壓( 或電流 ) 與該點的入射波電壓（或電流）之比。( z)UIL e 2zUILZLZCL e j L（2.12）ZLZ C( z)Zin ( z)ZCZin ( z)ZC( z)1（ 2.13）某一點的輸入阻抗和反射系數(shù)是一一對應的。在傳輸線理論中，討論任意一個參量都是對某一個參考面而言的。在無耗均勻傳輸線中

10、，反射系數(shù)的模處處相等，也就是說，反射系數(shù)的模在均勻傳輸線上是不變的。回波損耗 (return loss)：回波損耗又稱反射損耗，用L r 表示，即Lr10lg P(dB)P（2.14）20lg(dB)引入回波損耗概念以后，反射系數(shù)的大小就可用dB 形式來表示。應當注意的是，由式(1.14)可見，回波損耗Lr（dB）為正值。但在實際測量中，得到的結果常常用負值表示，這點要注意，例如回波損耗為20dB。匹配負載（ 0）的回波損耗為 dB，表示無反射波功率，負載吸收100的入射功率；全反射負載（G = 1 ）的回波損耗為 0dB，表示全部入射功率被反射掉，負載吸收的入射功率為零。（3）傳輸系數(shù) T

11、定義：通過傳輸線上某處的傳輸電壓或電流與該處的入射電壓或電流之比，即T = V t（ 2.15）V +傳輸系數(shù) T 與反射系數(shù) 的關系：T=1+ 插入損耗 (insertion loss)LI 常通過射頻電路中兩點之間的傳輸系數(shù)來表征，即LI = - 2 0 l Tg （dB）(2.16)（ 4）駐波系數(shù) 又稱電壓駐波比 VSWR （voltage standing wave ratio）。定義：傳輸線上電壓最大值與電壓最小值之比，即UVSWRUmaxminUU1( z)UU1( z)1（2.17）當 G = 0 時， VSWR 1；當 G = 1 時， VSWR= , 駐波系數(shù)與反射系數(shù)一樣

12、，可用來描述傳輸線的工作狀態(tài)。當傳輸線的特性阻抗Zc 一定時，傳輸線終端的負載阻抗與駐波系數(shù)一一對應，即ZL = Zc1- jVSWRtgb lmin（2.18）VSWR- j tgbl min其中 lmin 為距離負載出現(xiàn)第一個電壓最小值的位置。5、無耗傳輸線的三類工作狀態(tài)傳輸線終端接不同負載阻抗時，有三種不同的工作狀態(tài)，即行波狀態(tài)、駐波狀態(tài)和行駐波狀態(tài)。這些不同工作狀態(tài)的特性對射頻、微波電路的分析和設計極為有用。（ 1）行波狀態(tài)當終端負載等于傳輸線的特性阻抗時，即ZL =ZC, 傳輸線為行波狀態(tài)，如圖3 所示。圖 3.無耗傳輸線的行波特性此時 L=0，VSWR=1。特點： 電壓、電流的振幅

13、沿線不變； 沿線各點的 Zin(z) 均等于傳輸線的特性阻抗ZC； 只有入射波 , 沒有反射波 , 入射功率全被負載吸收； 沿線電壓和電流的相位隨z 增加連續(xù)滯后 , 電壓和電流的相位相等。行波狀態(tài)是射頻、微波系統(tǒng)的理想工作狀態(tài)，實際上很難實現(xiàn)。（ 2）駐波狀態(tài)當終端短路、開路或純電抗負載時，傳輸線上為駐波狀態(tài)。 終端短路ZL 0，此時ZL 0, L1L，如圖4 所示。終端為電壓最小值，電流最大1,1L值，且最小值為零，駐波分布的周期為/2 。其輸入阻抗：ZinzjZc tanz（2.19）圖 4終端短路時的駐波狀態(tài) 終端開路ZL，此時 L 1,，如圖 5 所示。終端為電壓最大值，電流最小值，

14、且最小值為零，駐波分布的周期為 /2 。其輸入阻抗：ZinzjZc ctgz（2.20）圖 5 終端開路時的駐波狀態(tài)注: 理想的終端開路是在終端短路上接一 /4 傳輸線轉換來實現(xiàn)。（3）行駐波狀態(tài)終端負載是一般負載時（ RL0），傳輸線上既有行波又有駐波的狀態(tài)。分四種情況，即 ZLRLZc 、 ZLRLZc 、 ZLRLjX L 和 Z LRLjX L 。LZLZCRL2Zc2X L2j 2X L ZcX L2L e j LZ LZC(RLZc) 2XL2( RL Zc )2（2.21）L <1當終端接一般負載時，傳輸線上電壓、電流的最大點的振幅等于入射波振幅的( 1)+ GL倍，最小點

15、的振幅不為零，而是 (1- GL)倍。駐波分布的周期仍為 。/2駐波系數(shù)：UUmaxmin1L1L(2.22)0,1特殊情況1,終端負載匹配行波狀態(tài)全反射駐波狀態(tài)阻抗特性：電壓最大值點的輸入阻抗：Zmax=Z(2.23)c電壓最小值點的輸入阻抗：Zmin =Zc/ (2.24)因 此Zmax*Z min =Zc2(2.25)結論：相鄰的 Zmax 與 Zmin 之間的距離為 /4 ，說明阻抗具有 /4變換性和 /2重復性。例 1、特性阻抗為 50的同軸線，終端接負載阻抗100，試畫出沿線電壓、電流的振幅分布圖。解：ZLZC100501LZC100503ZL1L1411213L1333三、微波網

16、絡基礎1、微波不均勻性不均勻性主要由各種微波元件造成。微波元件的等效模型如圖6 所示。等效的微波網絡類似于飛機的“黑匣子”，即不考慮不均勻區(qū)場的復雜分布，而只考慮進入網絡和從網絡出來的波的特性。把每個端口中入射波和出射波的關系確定下來，則不均勻區(qū)的特性可唯一確定。圖 6 微波元件不均勻性的等效模型用微波等效電路法分析不均勻性，實際上是分析不均勻性對傳輸系統(tǒng)的影響。注意事項：（ 1）用微波網絡代替微波元件的不均勻性，只是反映各參考面外的入射波與出射波的關系，即外特性，不能直接反映不均勻區(qū)內的場分布情況；（ 2）微波元件的外特性有其內部的場分布決定，因此從理論上求解等效網絡參量還須借助于場解，但是

17、也可以通過實驗方法測量獲得。2、常用微波網絡參量主要包括阻抗 ( 導納 ) 參量、散射參量、傳輸參量等，用矩陣表征。由于電壓、電流在微波頻段已失去明確的物理意義，而且難以直接測量，因此阻抗 （導納）參數(shù)也難以測量，其測量所需參考面的開路和短路條件在微波頻率下難以實現(xiàn)。為了研究射頻、微波電路和系統(tǒng)的特性，設計射頻、微波電路的結構，就需要一種在微波頻率下能用實驗測量方法確定的網絡矩陣參數(shù)。這樣的參數(shù)就是散射參數(shù)，簡稱 S 參數(shù)。下面重點介紹散射矩陣 （ S 矩陣），以二端口網絡為例來說明，如圖 7 所示。其中第一個端口 T1 參考面的入射波為 a1，出射波為 b1，第二個端口 T2 參考面的入射波

18、為 a2，出射波為 b2。注意 a1、 b1、a2、b2 都是歸一化的量。圖 7. 二端口網絡的S 矩陣定義：b1 S11a1 S12a2 bSaSa（3.1）2211222簡化b a（）S3.2其中 SS11 S12 稱為散射矩陣或 S 矩陣。S21 S22兩端口網絡 S 矩陣元素的物理含義：b1S111表示端口 2 匹配時，端口 1 的反射系數(shù)；a1 a20b22表示端口 1 匹配時，端口 2 的反射系數(shù)；S22a2a01b1表示端口 1 匹配時，端口 2 到端口 1 的傳輸系數(shù)；S12a2a01b2表示端口 2 匹配時，端口 1 到端口 2 的傳輸系數(shù)；S21a1a02因此散射參數(shù)代表反

19、射系數(shù)和傳輸系數(shù)。對于無耗二端口網絡，有振幅關系| S11 |2| S12 |21| S12 |2|S22 |2 1S11*S12S21*S22（3.3）相位關系0S12*S11S22*S210散射參數(shù)的最大優(yōu)點：在射頻和微波頻段容易用實驗直接測量。另外還有一個A 矩陣（傳輸參數(shù)中的一種），用電壓、電流來表征，特別適用于理論上分析二端口網絡的級聯(lián)。它具有一個重要特性，即級聯(lián)二端口網絡總的A 矩陣等于各單個二端口網絡 A 矩陣的乘積，即輊A12N輊( A12 )i犏A11= ?犏(A11 )i A2L AN(3.4)犏A22 總犏= A1臌A21i = 1 臌(A21)i( A22 )i如圖 8

20、 所示。圖 8N 個二端口網絡A 矩陣的級聯(lián)求解矩陣的乘積很容易通過計算機編程來實現(xiàn)。雖然S 參數(shù)有明確的物理意義，但它不便于分析級聯(lián)網絡。因此，對于級聯(lián)網絡來說，需采用A 矩陣求級聯(lián)網絡的 A 矩陣，然后轉換成 S 矩陣的方法，以研究級聯(lián)網絡的特性。S 矩陣與 A 矩陣之間的轉換關系如下：1驏2( A11 A22- A12 A21 )÷S?A11 + A12 / Zc - A21 Zc - A22=?÷ （ 3.5） A11 + A12 / Zc + A21Z c + A22?2AA / ZA Z÷?-A ÷桫11+ 12c -21c +223、參考面

21、移動對網絡參量的影響不同參考面對應于不同的網絡參量。如S 參數(shù)，參考面移動時S 參數(shù)的幅值不變，只是相位發(fā)生變化。又如A 矩陣，參考面移動出現(xiàn)A 矩陣的級聯(lián)，如圖9 所示。圖9參考面移動對A 矩陣的影響則總的A 矩陣為A= A 1 A 2 A3四、同軸線分析同軸線是由兩根同軸的圓柱導體構成的導波系統(tǒng)，兩導體之間填充空氣(硬同軸線 )或相對介電常數(shù)為 r 的高頻介質（軟同軸線，即同軸電纜）。1、場結構分布同軸線的主模為TEM會產生高次模， 高次 模為模（橫電磁波，即EzTE 模(橫電波，即0, H zEz0, H0 ），當頻率增大時 ( 尺寸一定 )0 )和TM模 (橫磁波，即zH z0, Ez

22、0 )。TEM波的特性：(1)lc, fc0 , 說明同軸線可以傳播任意低頻率的電磁波；(2)波阻抗約為ZTEM?120p( ) ；(3)相速度Vp=Vc，即TEM波的相速度與頻率無erer關，因此 TEM 波稱為無色散波； (4) 波導波長l。l g =er同軸線傳輸 TEM 模時的場結構分布圖如圖10 所示。(a)(b)圖 10. 同軸線 TEM 模的場結構分布圖(a) 橫截面 (b) 縱剖面場分布特點：(1) 、越靠近內導體 , 場強越強；(2) 、 TEM 模的電場是呈輻射狀分布的，磁場是圍繞內導體的同心圓簇，電磁場沿Z方向是余弦分布的；(3) 、內導體的電流密度比外導體要大很多，因此

23、同軸線的損耗主要在內導體。在一定的尺寸條件下，當出現(xiàn)不連續(xù)性或頻率升高時，同軸線中還會出現(xiàn)TE和TM 等高次模。同軸線的第一高次模是TE11 模，截止波長為 l cTE11 ? p (ab) 。高次模在同軸線中是要被抑制的。這在同軸線的截面尺寸設計中會用到。2、導體表面電流分布由于電磁場的感應，內導體外表面和外導體內表面存在高頻電荷和電流，而且傳導電流 Js 和位移電流 Jd 連續(xù)形成全電流閉合環(huán)路，如圖11 所示。同軸線內外導體電流大小相等，方向相反。圖 11 導體表面電流分布外導體開槽原則：順著電流線開槽，不要切斷電流線，可以測傳輸功率；橫向開槽，切斷電流，可以作天線，能量輻射。3、同軸線

24、的特性阻抗ZTEMb60b（4.1）ZcnLn2Laar可見 Zc 與 b/a（即結構尺寸）有關。其中 ZTEM為填充均勻介質時自由空間的波阻抗，r、空氣中約為 120( ) 。4、同軸線的傳輸功率YU2PTEM0（4.2）Ln (b / a)當最大場強達到擊穿程度時即為擊穿功率Pbr （或功率容量） :2Pbrr a2 Ebr Ln (b / a)（4.3）120其中EbrU 0（ 4.4）| Emax |aLn(b / a)稱為擊穿場強，可見同軸線內導體附近的電場最強?？諝庵械膿舸﹫鰪奅 30 kV/cm。br實際應用中，同軸線的功率容量還包括因內導體歐姆損耗所帶來的熱量。解決方法之一是將

25、內導體作為空心管，讓流體通過以帶走產生的歐姆熱。因此，考慮到駐波的影響及安全系數(shù)，通常取式（ 4.3）值的四分之一作為實用功率容量。5、同軸線的衰減包括導體衰減和介質衰減。導體衰減c 8.686RmYTEM( a b ) ( dB / m)（4.5）2l n(b / a)ab介質衰減8.6 8 6t g(/)（）dd Bm4.6其中 YTEM1為波導納。ZTEM有耗線與無耗線的主要區(qū)別在于傳輸線上的入射波和反射波的振幅要按指數(shù)規(guī)律衰減，衰減的大小取決于衰減常數(shù)cd 。損耗的主要影響： (1) 使導波的振幅衰減； (2)引起色散效應。五、同軸連接元件及電纜組件目前常用的射頻同軸連接器的品種很多，

26、從連接類型來分主要有以下三種：1 、螺紋連接型：如： APC-7 、N、 TNC 、 SMA 、 SMC 、L27 、 L16 、L12 、L8 、L6 等射頻同軸連接器。這種連接形式的連接器具有可靠性高、屏蔽效果好等特點，所以應用也最為廣泛。2、卡口連接型：如： BNC 、C、 Q9 、 Q6 等射頻同軸連接器。這種連接器具有連接方便、快捷等特點，也是應用最早的射頻連接器連接形式。3、推入連接型：如： SMB 、SSMB 、 MCX 等，這種連接形式的連接器具有結構簡單、緊湊、體積小、易于小型化等特點。電纜組件通常是由電纜連接器與高頻電纜兩部分組成。目前常見的電纜組件有下面三種結構，即：1

27、、螺母壓緊型 : 電纜連接器尾部與電纜屏蔽層采用螺母壓緊方式進行連接；2 、焊接型：電纜連接器尾端與電纜屏蔽層采用焊接方式進行連接；3 、壓接型：電纜連接器尾端與電纜屏蔽層采用專用壓接工具在強大的壓力作用下使金屬套筒產生較大的塑性變形和塑性流動與連接器外導體進行連接。六、同軸及連接元件的等效電路模型及設計1、 同軸線等效電路模型實際的同軸線等效電路是型或 T 型網絡，如圖 12 所示。圖 12 同軸線的等效電路模型根據(jù)分布參數(shù)電路理論， R1、L 1、C1 和 G1 分別為傳輸線單位長度的分布電阻、分布電感、分布電容和分布電導。同軸線的分布參數(shù)如下：L1 =m ln b(H/m)（6.1）2p

28、aC1 =2pe '(F/m)（ 6.2）ln( b )aR1 =Rs ( 1 + 1) ( W/ m)（ 6.3）2pabG1 =2pwe ''(S/m)(6.4)ln( b / a)2、 同軸線的截面尺寸設計主要是同軸線的內導體外半徑a、外導體內半徑b，如圖 13 所示。圖 13 同軸線的結構示意圖設計時應遵循的三原則：（ 1） 保證同軸線單模工作，而且頻帶盡可能寬；（ 2） 功率容量盡可能大；（ 3） 損耗或衰減盡量小。根據(jù)原則（ 1），抑制掉第一高次模 TE11 模，就能保證傳輸主模 TEM 模，再考慮到 5的保險系數(shù)，因此有l(wèi)? 1 . 0p5 a ( b)（

29、 6.5）m i n根據(jù)原則（ 2），有b= 1.649（6.6）a根據(jù)原則（ 3）,有b= 3.591（6.7）a綜合（ 2）和（ 3）,有b= 2.303(6.8)a此時空氣同軸線特性阻抗Zc=50。例 1 有如下圖所示的硬同軸線，內外導體用銅 ( =5.8×107/m)制成，支撐內導體的墊圈用聚四氟乙烯 (r =2.1)做成。同軸線的特性阻抗 Zc=50，外導體內半徑 b=1.75cm，工作頻率 f=2GHz，傳輸 TEM 波。試求：（ 1）內導體外半徑 a、a；（2）擊穿功率 Pbr；（3）導體損耗引起的衰減常數(shù)c。解：(1) 根據(jù)式 (3.1) Zc60bLnar。對于空氣

30、填充區(qū)域 ， 50 60ln(b/a)， 得 b/a=2.3，所以 a=0.76 (cm)。對于介質墊圈區(qū)域 ， 5060 ln b ， 得 b/a=3.35，a=0.52 (cm)r a '2(2)根據(jù)式 (3.3)Pbrr a2 Ebr Ln(b / a)，由于空氣擊穿場強br30000V/cm，因此擊穿120E功率為(3)由式 (3.5) c8.686RmYTEM( ab )(dB / m) ， 因為 Rm/ 2 ， 0 42l n(b / a)ab× 10 7( F/m) ， Rm=0.012( )，因此例 2、空氣填充同軸線，單模傳輸?shù)淖罡吖ぷ黝l率為3GHz，同軸線

31、特性阻抗Zc=75，求內導體外徑d 和外導體內徑 D。解：由 Zc=60lnb/a=75，得 b=3.49a取 l min = 1.05p ( a + b) ，得 a=0.0067 (m) =0.67 (cm)b=3.49a=0.0235(m)=2.35(cm)所以d=2a=1.34 (cm)D=2b=4.7 (cm)3、 同軸連接元件的設計同軸連接元件的主要要求是接觸損耗小、阻抗匹配、頻帶寬、功率容量大、不存在雜模。設計的一般原則是抑制雜模 ( 高次模 ) 的產生和阻抗匹配。由于同軸連接元件是一種過渡裝置，容易產生雜模 ( 高次模 ) ，引起反射，所以當連接器兩端的等效阻抗相同或接近時，主要

32、問題是盡量減少雜模 ( 高次模 ) 的激勵，并選擇適當?shù)男螤钍惯B接器的一端緩慢地過渡到另一端，其尺寸則應逐漸過渡（漸變過渡或階梯過渡），根據(jù)同軸線特性阻抗公式Zc60 Ln b ，可以通過改變內外導體的直徑 2a、2b 或填充的介質 r ，實現(xiàn)相同阻抗同ra軸連接器的過渡；若連接器兩端部分同軸線的等效阻抗不相同，則需加調配元件或選擇連接器的形狀和尺寸，使各處產生的反射波在一定頻帶內相互抵消，或采取阻抗匹配方法使其阻抗匹配。同軸 900 彎接頭應用很廣。容易理解，彎曲部分的特性阻抗將隨彎曲度加大而變小，一般比直同軸線部分特性阻抗降低約15。用縮小內導體直徑或加大外導體直徑的方法可以補償這種變化。若按照衰減最小條件設計同軸線尺寸，直同軸線內外徑之比為1：3.6 ，而彎曲部分的內外徑之比則應為約1：4。補償特性阻抗的變化，減小彎曲部分對駐波系數(shù)的影響的方法包括：（1）全介質填充；（2）內導體切角；（3）減小內導體尺寸；（ 4）內外導體直徑不變，內導體直接彎成900，外導體由兩個尺寸相同的圓管端頭加工成450 后焊接成直角。七、同軸連接元件及電纜組件的測試同軸連接元件及電纜組件性能如何、是否符合設計要求，需通過測試才能確定。一般測試的參數(shù)主要是S 參數(shù)，即 S11 和 S21 。我們知道， S11 代表反射系數(shù) ( 回波損耗 ) ，S2