常見微波元件

常見微波元件第1頁/共37頁5.1連接元件連接元件微波連接元件微波轉接元件終端負載元件第2頁/共37頁微波連接元件波導接頭平法蘭盤抗流式法蘭盤短路面優(yōu)點：工作頻帶寬缺點：對加工和裝配精度要求高優(yōu)點：對加工精度和裝配精度要求較低；功率容量大。缺點：工作頻帶窄波導抗流法蘭接頭521接觸點第3頁/共37頁拐角、彎曲和扭轉元件改變電磁波的傳輸方向不改變傳輸方向，改變極化方向第4頁/共37頁同軸接頭第5頁/共37頁微波轉接元件同軸－波導轉換器作用：將TEM波轉換為TE10工作原理：調節(jié)插入深度h和短路端與內導體的距離d，可以使得從同軸線向連接處看去的阻抗接近同軸線的特性阻抗，從而達到阻抗匹配利用波導高通特性過濾所激勵的高次模第6頁/共37頁同軸線微帶轉換器工作原理：同軸線中心導體電流在微帶線上激勵場注意：與微帶連接處的同軸線內導體的直徑的選取與微帶線的特性阻抗有關，通常使內導體直徑等于微帶線寬度。第7頁/共37頁波導微帶轉換器作用：將TE10

波轉換為TEM工作原理：在波導與微帶線之間加一段脊波導過渡段，使微帶線與波導間結構漸變，減小不連續(xù)性帶來的反射，實現(xiàn)阻抗匹配第8頁/共37頁矩形波導圓波導轉換器工作原理：通過矩形截面向圓口徑漸變，實現(xiàn)矩形波導——圓波導轉換。漸變作用：1、消除反射2、高次模傳輸中自濾第9頁/共37頁第10頁/共37頁終端負載匹配負載作用：能夠全部吸收入射波功率結構：要求：有較寬的工作頻帶，輸入駐波比小和一定的功率容量種類尖劈形吸收體——小功率楔形吸收體——大功率第11頁/共37頁大功率風冷匹配負載中功率負載第12頁/共37頁波導型定向耦合器，其4端口配置了一個小功率匹配負載。123414微帶線型耦合器，其4端口配置了一個50歐姆的匹配負載。第13頁/共37頁短路負載作用：將電磁能量全部反射回去基本要求：保證接觸處||=1；當活塞移動時，接觸損耗變化小；大功率時，活塞與波導壁間不應產生打火現(xiàn)象。種類：接觸式活塞抗流式活塞fg短路—cd開路—ab短路特點：無接觸，損耗小，壽命長；但帶寬窄a第14頁/共37頁5.2分支元件T形分支E-T分支：分支波導延伸方向與主模電場所在平面平行H-T分支：分支波導延伸方向與主模磁場所在平面平行第15頁/共37頁E-T分支(a)當信號由①口輸入時，②和③口都有輸出；E(b)當信號由②口入時，①和③口都有輸出；(c)當信號由③口入時，①和②口都有輸出，且幅度相同、相位相反。3dB反向功率分配器第16頁/共37頁(d)信號由①和②口同相輸入時，在③口的對稱面上，電場為反相相減，端口③的輸出最小；若①和②口信號等幅，則③口的輸出為零。(e)當信號由①和②端口等幅反相輸入時，在端口③的對稱面上，電場為同相相加，端口③的輸出最大。第17頁/共37頁E-T的S矩陣為：123第18頁/共37頁H-T分支當信號由③口入時，①和②口都有等幅同相輸出當信號由1和2端口等幅同相輸入時，3端口輸出最大當信號由1和2端口等幅反相輸入時，3端口無輸出主波導H臂分支第19頁/共37頁2314進入E臂的信號，將由兩側臂等幅反相輸出，而不進入H臂；若兩臂同時加入信號，E臂輸出的信號等于兩輸入信號相量差的倍（等效為功率均分）；H臂輸出的信號等于兩輸入信號相量和的倍（等效為功率均分）。進入H臂的信號，將由兩側臂等幅同相輸出，而不進入E臂；差臂和臂匹配雙T（波導魔T）對口隔離，鄰口3dB耦合第20頁/共37頁波導魔T的S矩陣：指示器E面分支ZxZ0指示器H面分支阻抗測量電橋應用：第21頁/共37頁例題：如圖所示E-T分支，其臂2接短路活塞，請問短路活塞與對稱中心平面的距離l為多少時，臂3的負載得到最大功率或得不到功率？l

由于活塞的存在，產生了反向的π第22頁/共37頁對稱Y分支電阻性功率分配器：輸出端口無隔離，但可以做到匹配波導對稱Y分支結構及其等效電路圖三種波導Y分支功率分配器第23頁/共37頁威爾金森功率分配器：可實現(xiàn)任意功分比，且輸出端口之間可實現(xiàn)隔離第24頁/共37頁5.3衰減器和移相器衰減器作用：一定范圍內調整微波信號的幅值要求：種類吸收式衰減器橫移式吸收式衰減器刀形吸收式衰減器第25頁/共37頁截止波導衰減器：波導處于截止狀態(tài)時，截止場量沿波導縱向呈指數(shù)規(guī)律衰減。移相器第26頁/共37頁5.4定向耦合器(a)微帶分支定向耦合器(b)波導單孔定向耦合器(c)平行耦合線定向耦合器(d)波導匹配雙T(e)波導多孔定向耦合器(f)微帶混合環(huán)

第27頁/共37頁結構：主傳輸線、耦合傳輸線、耦合裝置構成。主傳輸線耦合傳輸線①：輸入端②：直通端③：耦合端④：隔離端四端口可同時具備互易、無耗、完全匹配。第28頁/共37頁耦合度C隔離度I定向性D頻帶寬度：頻帶寬度是指耦合度、隔離度(或定向性)及輸入駐波比都滿足指標要求時，定向耦合器的工作頻帶寬度，簡稱工作帶寬。輸入駐波比：將定向耦合器除輸入端外，其余各端均接上匹配負載時，輸入端的駐波比技術指標第29頁/共37頁幾種常見的定向耦合器正交混合電橋雙分支定向耦合器是由主線、副線和兩條分支線組成。特性：當所有端口匹配時，由端口①輸入的功率：直通臂②：一路經lg/4、另一路經3lg/4（不等幅反相）在②口相減輸出，輸出相位比①口輸入的相位滯后/2；耦合臂③：一路經2lg/4、另一路經2lg/4（等幅同相）在③口輸出，輸出相位比①口輸入的相位滯后；隔離口④：一路經lg/4、另一路經3lg/4（等幅反相）在④口輸出，④無輸出。2、3口功率平分并有900相差的3dB定向耦合器第30頁/共37頁分支耦合線具有結構對稱性，其任一端口都可作輸入端口，兩輸出端口總是在與輸入端口相反的一邊。由端口①輸入的功率：端口①匹配無反射；直通臂②輸出功率為一半，相位滯后/2；耦合臂③輸出功率為一半，相位滯后

；隔離口④無輸出。第31頁/共37頁微帶環(huán)形電橋信號由端口①輸入時，端口②和③為等幅同相輸出，端口④無輸出（隔離端口）；若信號由端口④輸入，則由端口②和③等幅反相輸出，端口①無輸出。第32頁/共37頁波導雙孔定向耦合器電磁波由端口①輸入，大部分波向端口②傳輸，一部分波通過兩個孔耦合到副波導中。由于兩孔相距g/4，結果在端口③方向的波相位同相而增強，在端口④