微波元器件--微波技术与天线课件（可编辑）

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1、微波元器件--微波技术与天线课件第5章微波元器件第5章微波元器件51连接匹配元件52功率分配元器件　53微波谐振器件54微波铁氧体器件返回主目录第5章微波元器件第5章微波元器件无论在哪个频段工作的电子设备都需要各种功能的元器件既有如电容电感电阻滤波器分配器谐振回路等无源元器件以实现信号匹配分配滤波等又有晶体管等有源元器件以实现信号产生放大调制变频等微波系统也不例外地有各种无源有源元器件它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换它们是微波系统的重要组成部分微波元器件按其变换性质可分为线性互易元器件线性非互易元器件以及非线性元器件三大类第5章微波元器件线性互易元器件

2、只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性并满足互易定理它主要包括各种微波连接匹配元件功率分配元器件微波滤波器件及微波谐振器件等线性非互易元器件主要是指铁氧体器件它的散射矩阵不对称但仍工作在线性区域主要包括隔离器环行器等非线性元器件能引起频率的改变从而实现放大调制变频等主要包括微波电子管微波晶体管微波固态谐振器微波场效应管及微波电真空器件等　微波元器件品种繁多而且随着技术的进步不断出现新的元器件因此不能一一列举本章从工程应用的角度出发重点介绍具有代表性的几组微波无源元器件主要有连接匹配元件功率分配元器件微波谐振元件和微波铁氧体器件　第5章微波元器件51连接匹配元件

3、　微波连接匹配元件包括终端负载元件微波连接元件以及阻抗匹配元器件三大类终端负载元件是连接在传输系统终端实现终端短路匹配或标准失配等功能的元件微波连接元件用以将作用不同的两个微波系统按一定要求连接起来主要包括波导接头衰减器相移器及转换接头等阻抗匹配元器件是用于调整传输系统与终端之间阻抗匹配的器件主要包括螺钉调配器多阶梯阻抗变换器及渐变型变换器等下面分别介绍这些元器件　　1终端负载元件　终端负载元件是典型的一端口互易元件主要包括短路负载匹配负载和失配负载第5章微波元器件1短路负载　短路负载是实现微波系统短路的器件对金属波导最方便的短路负载是在波导终端接上一块金属片但

4、在实际微波系统中往往需要改变终端短路面的位置即需要一种可移动的短路面这就是短路活塞短路活塞可分为接触式短路活塞和扼流式短路活塞两种前者已不太常用下面介绍一下扼流式短路活塞应用于同轴线和波导的扼流式短路活塞如图5-1ab所示它们的有效短路面不在活塞和系统内壁直接接触处而向波源方向移动λg2的距离第5章微波元器件这种结构是由两段不同等效特性阻抗的λg4变换段构成其工作原理可用如图5-1c所示的等效电路来表示其中cd段相当于λg4终端短路的传输线bc段相当于λg4终端开路的传输线两段传输线之间串有电阻Rk它是接触电阻由等效电路不难证明ab面上的输入阻抗为Zab0即ab

5、面上等效为短路于是当活塞移动时实现了短路面的移动扼流短路活塞的优点是损耗小而且驻波比可以大于100但这种活塞频带较窄一般只有1015的带宽如图5-1d所示的是同轴S型扼流短路活塞它具有宽带特性　第5章微波元器件图5–1扼流短路活塞及其等效电路第5章微波元器件2匹配负载　匹配负载是一种几乎能全部吸收输入功率的单端口元件对波导来说一般在一段终端短路的波导内放置一块或几块劈形吸收片用以实现小功率匹配负载吸收片通常由介质片如陶瓷胶木片等涂以金属碎末或炭木制成当吸收片平行地放置在波导中电场最强处在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量使其反射变小劈尖的长度越长吸收效果越好匹配性

6、能越好劈尖长度一般取λg2的整数倍如图5-2a所示当功率较大时可以在短路波导内放置锲形吸收体或在波导外侧加装散热片以利于散热如图5-2bc所示当功率很大时还可采用水负载如图5-2d所示由流动的水将热量带走第5章微波元器件散热片法兰盘吸收材料abc吸收材料劈形玻璃容器内导体内导体defg图5–2各种匹配负载第5章微波元器件同轴线匹配负载是由在同轴线内外导体间放置的圆锥形或阶梯形吸收体而构成的如图5-2ef所示微带匹配负载一般用半圆形的电阻作为吸收体如图5-2g所示这种负载不仅频带宽而且功率容量大　3失配负载　失配负载既吸收一部分微波功率又反射一部分微波功率而且一般

7、制成一定大小驻波的标准失配负载主要用于微波测量失配负载和匹配负载的制作相似只是尺寸略微改变了一下使之和原传输系统失配比如波导失配负载就是将匹配负载的波导窄边b制作成与标准波导窄边b不一样使之有一定0的反射设驻波比为ρ则有　　第5章微波元器件例如3cm的波段标准波导BJ-100的窄边为1016mm若要求驻com则失配负载的窄边分别为9236mm和8407mm2微波连接元件　微波连接元件是二端口互易元件主要包括波导接头衰减器相移器转换接头　1波导接头　波导管一般采用法兰盘连接可分为平法兰接头和扼流法兰接头分别如图5-3ab所示平法兰接头的特点是加工方便体积小频带宽其

8、驻波比可以做到1002以