微波技术11-常用微波元

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1、常用微波元件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：线性互易元件线性非互易元件非线性元件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。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。常用微波元件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

2、电磁控制以改变元件的特性参量。常用的非线性元件有检波器、混频器、变频器等。常用微波元件微波元件分类近年来，为了实现微波系统的小型化，通常采用由微带和集中参数元件组成的微波集成电路，可以在一块基片上做出大量的元件，组成复杂的微波系统，完成各种不同功能。常用微波元件应用于……MicrowaveDivision一端口元件对外只有一个物理端口，其功能一般是对确定频率微波信号产生谐振以及作为微波传输系统末端的负载。三种负载类型，其端口的反射系数分别表现为：匹配负载Γ=0短路负载Γ=失配负载Γ=常数。单端口元件常用微波元件一端口元件对短路活塞的主要要求是：①保证接触处的损耗小，其

3、反射系数模应接近1；②当活塞移动时，接触损耗的变化要小；③大功率运用时，活塞与波导壁（或者同轴线的内外导体壁）间不应发生打火现象。短路器的输入阻抗为:短路器的输入端反射系数为:常用微波元件短路负载--短路活塞这表明短路器的输入端反射系数的模应等于1，而相角是可变的。常用微波元件在结构上，短路活塞可做成接触式(左图）和扼流式（右图）两种:扼流活塞的优点是损耗小，且损耗稳定；缺点是活塞太长。为了减小长度可以采用下图所示山字形和S形扼流活塞。缺点是频带窄，一般只能做到10～15%的带宽。常用微波元件低功率波导匹配负载一般为一段终端短路的波导，在其里面沿电场方向放置一块或者数

4、块劈形吸收片或者楔形吸收体，如图所示：匹配负载波导型常用微波元件同轴线匹配负载是在内外导体之间放入圆锥形或者阶梯型吸收体，如图所示：同轴型常用微波元件高功率时需要考虑热量的吸收和发散问题。吸收物体可以是固体（如石墨和水泥混合物）或液体（通常用水）。常用微波元件高功率型失配负载实用中的失配负载都是做成标准失配负载，具有某一固定的驻波比。失配负载常用于微波测量中作标准终端负载。失配负载的结构与匹配负载一样，只是波导口径的尺寸b不同而已。设b0为标准波导窄边尺寸，b为失配负载波导的窄边尺寸，由于常用微波元件则：可见对于不同的b可以得到不同的驻波比。常用微波元件二端口元件b1

5、=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2a1端口1的电压入射波S11端口1的反射系数a2端口2的电压入射波S22端口2的反射系数b1端口1的电压出射波S12反向传输增益b2端口2的电压出射波S21正向传输增益a1b1a2b2S11S22S21S12常用微波元件二端口元件可以等效为二端口网络，其散射矩阵为常用微波元件(1)波导接头常用微波元件连接元件其主要指标要求是接触损耗小、驻波比小、功率容量大、工作频带宽。波导连接方法分接触连接和扼流连接两种。它们是借助于焊在待连接元件波导端口上的法兰盘来实现的。法兰盘结构形式分平法兰盘和扼流法兰盘两种，如图所示。当需要

6、改变电磁波的极化方向而不改变其传输方向时，则要用到扭转元件。常用微波元件(2)拐角、弯曲和扭转元件对这些元件的要求是：引入的反射尽可能小、工作频带宽、功率容量大。(1)膜片常用微波元件匹配元件匹配元件的种类很多，这里只介绍膜片，销钉和螺钉匹配器。波导中的膜片是垂直于波导管轴放置的薄金属片，有对称和不对称之分。膜片是波导中常用的匹配元件，一般在调匹配时多用不对称膜片，而当负载要求对称输出时，则需用对称膜片。利用膜片进行匹配的原理便是利用膜片的产生的反射来抵消由于负载不匹配所产生的反射波。常用微波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

7、容器是指能够集中电场和存储电能的元件。电容膜片及其等效电路电纳的近似计算公式为电容膜片常用微波元件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。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常用微波元件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。（3）销钉它在波导中起电感作用，可用作匹配元件和谐振元件，常用于构成波导滤波器。常用微波元件销钉的相对感纳与棒的粗细有关，