《微波元器件介绍》PPT课件

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1、微波器件基本知识一、无源器件原理介绍微波元器件无源器件有源器件基本电抗元件终端元件连接元件分支元件（功分器）衰减器和移相器定向耦合器滤波器谐振器隔离器……微波振荡器微波放大器微波混频器微波倍频器微波控制器件……电抗元件原理：在传输线的不均匀区域附近，电磁场比较复杂，可以分解为主模和多个高次模式的叠加，其中主模可以传输，而高次模截止，只能分布在不均匀区附近。因此不均匀区附近储存了高次模式的电磁场能量。若储存的主要是电场能量，则不均匀区域相当于一个储存电能的电容；若储存的主要是磁场能量，则不均匀区域相当于一个储存磁能的电感。波导电抗元件

2、3、谐振窗：ab谐振波长：谐振时，并联回路的电抗无穷大（相当于开路），无反射；失谐时，并联回路的电抗为容性或感性，反射较大；作用：一个谐振窗相当于带通滤波器，谐振的频率就是可通过的频率。b’a’谐振窗：微带电路中的电容、电感间隙电容交指电容叠层电容2、串联电感：一段无耗短传输线一段Zc大的短传输线可等效为串联电感；一段Zc小的短传输线可等效为并联电容。若Zc大，则L大，C小可忽略若Zc小，则C大，L小可忽略当介质基片厚度一定时，微带宽度W↘，则Zc↗；预备知识：CL/2等效L/2一段窄的短微带线可等效为串联电感；一段宽的短微带线可等

3、效为并联电容。l用高阻抗微带短线实现串联电感高阻抗段环形电感圆形螺旋电感方形螺旋电感为加大电感值，将高阻抗线弯曲、螺旋，增加匝数：串联在传输线上的谐振回路：LCCLl并联电容、电感：用低阻抗线实现并联电容：低阻抗段用并联的终端开路支节实现并联电容或并联电感；微波滤波器一、低频滤波器设计将所需其他滤波器的衰减特性通过频率变换，得到对应的低通滤波器衰减特性；设计该对应的低通滤波器的电路结构和元件值；应用频率变换，得到所需滤波器的电路结构和元件值。（衰减）（频率）低通滤波器的设计已非常成熟；低通滤波器：最平坦式、切比雪夫式、椭圆函数式二、

4、微波滤波器设计先按低频滤波器的常规设计方法，设计出低频集总元件滤波器，得到其电路结构和每一个元件值；然后，用微波频段的元件代替已设计电路中的集总元件，该过程称为集总参数电路的微波实现。如，波导中，电感、电容就可以用波导膜片、销钉来实现，微带电路中也可用微带间隙、分支等来实现电感、电容。三、微带滤波器集总元件电路1、低通滤波器1微带电路实现方案LLC（电感）（交指电容）C1C3C5L2L4L6高阻抗短线（窄线）相当于串联电感低阻抗短线（宽线）相当于并联电容经过计算确定每段微带的长度、宽度，使其等效电抗值与集总元件电路中的对应电抗值的相

5、等。C1C3C5L2L4L6微带电路实现方案2、低通滤波器2集总元件电路C2C4L1L3椭圆函数式低通滤波器L2L4L5C63、低通滤波器3微带电路实现方案4、带通滤波器输入输出两端开路的微带段，长度均为λg/2微带段两端开路，波导波长等于λg的电磁波才可以在微带段上谐振并持续存在；微带段与微带段之间有能量耦合；输入信号中，只有谐振频率及其附近频率的信号才可以一级一级耦合到输出口，故为带通滤波器。平行耦合微带型带通滤波器某实际微带电路中的耦合带通滤波器屏蔽盒中的微带带通滤波器将微带段折弯，以减小体积平行耦合微带型带通滤波器的变形同轴

6、线输入同轴线输出5、带阻滤波器λg1/4终端开路输入输出对于波导波长等于λg1、λg2、λg3的电磁波而言，并联的终端开路四分之一支节实现了对地短路的功能，这些频率的信号不能通过，故为带阻滤波器。λg2/4λg3/4带阻滤波器实例终端元件（单端口元件）一、匹配负载：作用：接在传输线的终端，尽量吸收全部入射功率，保证传输线的终端无反射，其驻波比在1.05左右～1.1左右；工作原理：元件中采用高阻衰减材料、吸波材料，吸收入射的电磁波；特点：吸波材料与空气的界面应做成渐变式过渡，减小反射；高功率匹配负载需要散热装置，将吸收的电磁能转化成的

7、热能散发出去。1、波导式匹配负载片式吸收体体积式吸收体散热片大功率匹配干负载出大功率匹配水负载水入吸波材料2、同轴线式匹配负载同轴匹配干负载3、微带线式匹配负载介质薄膜电阻导体带渐变式开路匹配阻抗式半圆式二、辐射终端能量尽量辐射出去，尽量减小终端反射；波导喇叭天线E面喇叭H面喇叭金字塔形喇叭圆形喇叭喇叭天线抛物面天线的喇叭馈源波导喇叭衰减器和移相器一、衰减器：同轴线衰减器可调波导衰减器吸波材料片作用：根据需要，减小所传输信号的幅度。原理：用吸波材料吸收一定的电磁能量来实现衰减。二、移相器：原理：电磁波在不同介质中具有不同的相移常数。

8、因此改变电磁波经过的介质就可以改变其相移量。作用：可以人为地改变传输电磁波的相位。矩形波导TE10模式的相移常数经过距离l的相移量相移量与媒质参数密切相关低损耗介质片l微带线移相器电路功率分配网络天线阵元移相器馈源应用举例：用于相控阵