第四章無源微波器件

1、CCEE第四章第四章 常用無源微波器件常用無源微波器件射頻微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計主要內(nèi)容主要內(nèi)容 4.1 4.1 功率衰減器功率衰減器4.2 4.2 功率分配器功率分配器功率衰減器功率衰減器衰減器是把大電壓信號衰減到一定的比例倍數(shù)，達(dá)衰減器是把大電壓信號衰減到一定的比例倍數(shù)，達(dá)到安全或理想的電平值。到安全或理想的電平值。微波衰減器是電阻性元件，分為吸收式和截止式。微波衰減器是電阻性元件，分為吸收式和截止式。吸收式利用吸收片吸收部分的能量而達(dá)到吸收效吸收式利用吸收片吸收部分的能量而達(dá)到吸收效果，能量會在電阻膜上轉(zhuǎn)化為熱能，構(gòu)成衰減；果，能量會在電阻膜上轉(zhuǎn)化為熱能，構(gòu)成衰減；截止式是

2、利用波導(dǎo)的截止特性做成的，由于截止截止式是利用波導(dǎo)的截止特性做成的，由于截止波導(dǎo)中不存在吸收性材料，其衰減不是由于損耗波導(dǎo)中不存在吸收性材料，其衰減不是由于損耗而是由于反射所引起的，所以截止式衰減器屬于而是由于反射所引起的，所以截止式衰減器屬于反射式衰減器一類。反射式衰減器一類。微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計 衰減器的技術(shù)指標(biāo)包括工作頻率范圍、功率容量、衰減器的技術(shù)指標(biāo)包括工作頻率范圍、功率容量、衰減量與回波損耗。衰減量與回波損耗。功率衰減器原理功率衰減器原理功率衰減器是一個二功率衰減器是一個二端口有耗網(wǎng)絡(luò)端口有耗網(wǎng)絡(luò)衰減量是衰減器最重要的技術(shù)指標(biāo)，它描述了功衰減量是衰減器最重要的技術(shù)指標(biāo)，它描述了

3、功率通過衰減器后的減小程度率通過衰減器后的減小程度衰減量的大小由衰減器的具體結(jié)構(gòu)決定衰減量的大小由衰減器的具體結(jié)構(gòu)決定微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計信號輸入端功率信號輸入端功率信號輸出端功率信號輸出端功率1P2P功率衰減器衰減量功率衰減器衰減量A dB21()()dBP dBmP dBmA21()()10 log()P mWA dBP mW固定功率衰減器模型固定功率衰減器模型Z1、Z2分別為電路輸入端和輸出端的特性阻抗分別為電路輸入端和輸出端的特性阻抗微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計T T型型型型根據(jù)電路兩端使用的阻抗不同，固定型功率根據(jù)電路兩端使用的阻抗不同，固定型功率衰減器可分為同阻式、異阻式衰減器可分

4、為同阻式、異阻式同阻式同阻式射頻功率衰減器一般不需要進(jìn)行阻抗變換，即輸射頻功率衰減器一般不需要進(jìn)行阻抗變換，即輸入阻抗等于輸出阻抗，電路形式呈對稱形式入阻抗等于輸出阻抗，電路形式呈對稱形式用用T T型電路有型電路有 用用型電路則有型電路則有 這種結(jié)構(gòu)稱為同阻式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)稱為同阻式結(jié)構(gòu)T T型同阻式型同阻式微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計12ssRR12ppRR120ZZZ衰減器衰減值和其他有關(guān)參數(shù)衰減器衰減值和其他有關(guān)參數(shù)100120102111ApSSRZRRZ例例4.14.1設(shè)計一個設(shè)計一個5dB5dB、T T型同阻式固定衰減器型同阻式固定衰減器微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計12050ZZZ解：解：5

5、AdB 100120100.3162282.241114.011ApssRZRRZ設(shè)設(shè)計計電電路路同阻式同阻式型同阻式型同阻式微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計120ZZZ衰減器衰減值和其他有關(guān)參數(shù)衰減器衰減值和其他有關(guān)參數(shù)100120101211AsppRZRRZ例例4.24.2設(shè)計一個設(shè)計一個10 dB10 dB、型同阻式固定衰減器。型同阻式固定衰減器。微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計12050ZZZ解：解：10AdB 100120100.1171.152196.251AsppRZRRZ設(shè)設(shè)計計電電路路異阻式異阻式T T型異阻式型異阻式T T型異阻式功率衰減器是一種型異阻式功率衰減器是一種T T型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的

6、功型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的功率衰減器率衰減器微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計21ZZ 1012112210211111ApspspZZRRZRRZR異阻式異阻式型異阻式型異阻式型異阻式功率衰減器是一種型異阻式功率衰減器是一種型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的功型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的功率衰減器率衰減器微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計21ZZ 1210111122(1)10 ,211111111AspspsZZRRZRRZR例例4.34.3設(shè)計一個設(shè)計一個10dB、型異阻式固定衰減器。型異阻式固定衰減器。(Z1=50、Z2=75)微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計解：解：10AdB 1012111122100.1(1)87.14211177.111111207.45

7、1AspspsZZRRZRRZR設(shè)設(shè)計計電電路路微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計主要內(nèi)容主要內(nèi)容 4.1 4.1 功率衰減器功率衰減器4.2 4.2 功率分配器功率分配器功率分配器功率分配器功率分配器，簡稱功分器全稱，是一種將一功率分配器，簡稱功分器全稱，是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件。不相等能量的器件。也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，此時可也稱為合路器。此時可也稱為合路器。微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計功率分配器的原理功率分配器的原理以二功分器為例說明其工作原理。以二功分器為例說明其工作原理

8、。二功分器是三端口網(wǎng)絡(luò)二功分器是三端口網(wǎng)絡(luò)信號輸入端的輸入功率為信號輸入端的輸入功率為P1，其他兩個輸出端的，其他兩個輸出端的輸出功率分別為輸出功率分別為P2及及P3 。由能量守恒定律可知由能量守恒定律可知P1 =P2+P3 。 P2=P3 ，則三端，則三端功率間的關(guān)系為：功率間的關(guān)系為：微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計3dB- (dBm)P (dBm)P (dBm)Pin32主要技術(shù)指標(biāo)：功率分配比主要技術(shù)指標(biāo)：功率分配比功率分配比決定輸出端口的功率分配比例功率分配比決定輸出端口的功率分配比例，功分器根據(jù)不同的功率分配比，分為等，功分器根據(jù)不同的功率分配比，分為等分型和比例型兩類。分型和比例型兩類。

9、微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計等分型等分型比例型比例型32PP 23PPk主要技術(shù)指標(biāo)：隔離度主要技術(shù)指標(biāo)：隔離度支路端口間的隔離度表示在主路和支路匹配支路端口間的隔離度表示在主路和支路匹配的條件下，從一個輸出端口輸入信號功率與的條件下，從一個輸出端口輸入信號功率與另一個輸出端口測量得到的輸出功率之比另一個輸出端口測量得到的輸出功率之比該指標(biāo)用于衡量功分器輸出端之間相互影響該指標(biāo)用于衡量功分器輸出端之間相互影響的程度的程度定義定義:輸出端口輸出端口i和輸出端口之間和輸出端口之間j的隔離度的隔離度微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計10lginiijoutjPAP主要技術(shù)指標(biāo)：功率容量主要技術(shù)指標(biāo)：功率容量表示功

10、分器所能承受的最大功率，該指標(biāo)表示功分器所能承受的最大功率，該指標(biāo)是功分器設(shè)計的重要指標(biāo)是功分器設(shè)計的重要指標(biāo)在設(shè)計中需要根據(jù)功率容量的大小確定電在設(shè)計中需要根據(jù)功率容量的大小確定電路類型及材料路類型及材料決定了采用什么形式的傳輸線才能實現(xiàn)設(shè)決定了采用什么形式的傳輸線才能實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)計任務(wù)微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計主要技術(shù)指標(biāo)：分配損耗主要技術(shù)指標(biāo)：分配損耗分配損耗定義為信號功率從輸入端分配到輸出端分配損耗定義為信號功率從輸入端分配到輸出端的傳輸損耗的傳輸損耗輸入端輸入的信號功率與傳送到輸出端的信號功輸入端輸入的信號功率與傳送到輸出端的信號功率之比率之比等功率分配在理想情況下等功率分配在理想情況下 其中其中k為功分器輸出端的個數(shù)，此時有為功分器輸出端的個數(shù)，此時有 。常用功分器的分配損耗一般采樣經(jīng)驗值計算，如常用功分器的分配損耗一般采樣經(jīng)驗值計算，如二等分功分器的分配損耗為二等分功分器的分配損耗為3dB，而四等分功分，而四等分功分器的分配損耗為器的分配損耗為6dB。微波電路設(shè)計微波電路設(shè)計10lgindoutPAdBP10lgdAkdBinoutPkP人有了