《常用微波元》PPT课件

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1、微波元件的功能在于对微波信号进行各种变换，按其变换性质可将微波元件分为如下三类：一、线性互易元件凡是元件中没有非线性和非互易性物质都属于这一类。常用的线性互易元件包括：匹配负载、衰减器、移相器、短路活塞、功分器、微波电桥、定向耦合器、阻抗变换器和滤波器等。二、线性非互易元件这类元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质，具有非互易特性，其散射矩阵是不对称的。但仍工作于线性区域，属于线性元件范围。常用的线性非互易元件有隔离器、环行器等。第7章常用微波元件三、非线性元件这类元件中含有非线性物质，能对微波信号进行非线性变换，从而引起频率的改变，并能通过电磁控制以改变元件的特性参量。常用

2、的非线性元件有检波器、混频器、变频器以及电磁快控元件等。7.1波导中的电抗元件电抗元件包括电感器和电容器。电感器是指能够集中磁场和存储磁能的元件；而电容器是指能够集中电场和存储电能的元件。一、电容膜片在矩形波导的横向放置一块金属膜片，在其上对称或不对称之处开一个与波导宽壁尺寸相同的窄长窗口，如图所示。电容膜片及其等效电路电纳的计算公式为矩形波导中的电感膜片及其等效电路如图所示。当在波导窄壁上放置金属膜片后，会使波导宽壁上的电流产生分流，于是在膜片的附近必然会产生磁场，并存储一部分磁能，因此这种膜片称为电感膜片。二、电感膜片电感膜片及其等效电路电感膜片电纳的近似计算公式为三

3、、谐振窗下图给出了谐振窗的结构示意图和等效电路。即在横向金属膜片上开设一个小窗，称为谐振窗，只对相应谐振频率完全匹配。谐振波长四、电感销钉销钉矩形波导中垂直于宽边的金属圆棒，直径越大，感抗越小；直径越小，感抗越大。采用多根销钉可减小感抗。五、调谐螺钉螺钉及等效电路和前几者不一样，螺钉插入波导的深度可以调节，电纳的性质和大小可随之改变，使用方便，是小功率微波设备中常采用的调谐和匹配元件。一般工作在容性状态下7.2连接元件在微波技术中，把相同类型传输线连接在一起的装置统称为接头。常用的接头有同轴接头和波导接头两种。把不同类型的传输线连接在一起的装置称为转接元件，又称作转换接头

4、。常用的有同轴线与波导、同轴线与微带线、波导与微带线间的转接元件。一、接头对接头的基本要求是：连接点接触可靠，不引起电磁的反射，输入驻波比尽可能小（一般在1.2以下）；工作频带要宽；电磁能量无泄漏；结构牢固，装拆方便，易于加工等。波导接头二、转接元件在将不同类型的传输线或元件连接时，不仅要考虑阻抗匹配，而且还应该考虑模式的变换。1、传输线尺寸变换器作用：连接特性阻抗相同但尺寸不同的两个同轴线，采用锥形设计，降低反射同轴线尺寸变换器2、阻抗变换器目前主要是渐变式阻抗变换器。所谓渐变线，是指其特性阻抗按一定规律平滑地由一条传输线的特性阻抗过渡到另一条传输线的特性阻抗。只要增加

5、/4阶梯阻抗变换器的节数，就能增宽工作频带。然而，节数的增加，导致变换器的总长度也随之增加。如果选用渐变线，则既可增宽频带又不致使变换器尺寸过大。渐变线可以看作是由阶梯数目无限增多而每个阶梯段长度无限缩短的阶梯变换器演变而来，如图所示。阻抗变换器3、同轴线-波导转接器作用：实现微波信号在同轴线和波导之间传递。4、矩形波导圆波导模式变换器大多采用波导横截面的逐渐变化来达到模式的变换。矩形波导圆波导模式变换器7.3分支元件主要作用：功率分配，又叫功分器，大功率微波功分器采用波导或同轴线结构，中小功率则采用微带线结构。一、波导的分支元件1、波导的T形接头矩形波导的T形接头

6、有E-T接头和H-T接头两种，如图所示。其中E-T接头的分支波导宽面与主波导中TE10模的电场所在平面平行；H-T接头的分支波导的宽面与主波导中TE10模的磁场所在的平面平行。矩形波导的T形接头对于波导的T形接头，我们把主波导的两臂分别称为1和2端口，分支臂称为3端口。分析波导的T形接头的工作特性，可利用波导中TE10模的电场分布来分析。E-T接头中TE10模的电场分布如图所示。E-T接头具有下列特性：(1)当信号从3端口输入时，则1和2端口有等幅反相输出，用散射参量表示则有：S13=-S23；(2)由于1和2端口在结构上对称，故有：S11=S22；(3)当信号由1和2端

7、口等幅同相输入时，3端口无输出；反过来，当信号由1和2端口等幅反相输入时，3端口输出最大。H-T接头中TE10模的电场分布H-T接头具有下列特性：(1)当信号从3端口输入时，则1和2端口有等幅同相相输出，用散射参量表示则有：S13=S23；(2)由于1和2端口在结构上对称，故有：S11=S22；(3)当信号由1和2端口等幅同相输入时，3端口输出最大；反之，当信号由1和2端口等幅反相输入时，3端口无输出。二、魔T（匹配双T）将具有共同对称面的E-T接头和H-T接头组合起来，即构成普通双T接头，如右图所示。双T接头可等效为一个可逆