微波工程第五章无源微波电路

《微波工程第五章无源微波电路》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、5无源微波电路15.1引言微波系统是由馈线、无源微波电路、有源微波电路以及天线组成的。本章讨论无源微波电路中所用到的微波器件，结构应用传输线理论、导波理论和网络理论分析器件的工作原理和基本性能，并导出它们的散射参量。进一步掌握场与路相结合的分析方法。2微波铁氧体器件与其他微波器件相比有比较大的差异，主要是它对不同方向传输的导波呈现出不同的衰减特性和相移特性，称为不可逆特性或非互易特性。原因铁氧体材料在外加恒定磁场时呈现出各向异性。微波谐振腔和低频电路中的谐振回路是非常相似的，但又有所区别。本章讨论谐振腔的基本参数，分析金属矩形腔、

2、圆柱腔和同轴腔的特点，微扰法是一种广泛应用的近似方法，空腔微扰如何应用微扰法研究空腔的微小形变对谐振频率的影响。3微波滤波器具有选频功能，在微波系统中得到了广泛的应用。按功率衰减的频率特性分类，可分为低通、高通、带通和带阻滤波器;按传输线类型分类，可分为波导型、同轴线型、微带线型等不同结构类型的滤波器。微波滤波器的综合设计。45.2匹配负载匹配负载是微波系统中的一种终端器件。从能量的观点看，在理想的情况下它能吸收入射波的全部能量而不产生反射，故称作匹配负载。从网络的观点看，匹配负载为单端口网络，它只有一个散射参量，在理想的情况下s

3、11=Г=0。实际的匹配负载不可能是理想的，总有小量反射波。在精密的测试系统中，ρ≤1.02的水平，在一般的测试系统ρ<1.1的量级，大功率匹配负载还有一个非常重要的散热问题。小功率的矩形波导匹配负载：在一薄玻璃片上镀一层镍铬合金的金属膜电阻，薄玻璃片放置在矩形波导宽壁中央，其表面平行TE10波的电力线。这个带有金属膜电阻的薄片称作吸收片。为了在宽频带内获得较好的匹配性能，吸收片通常做成尖劈的形状，尖劈的长度一般为1-2个波长，这样，驻波系数可以做到ρ<1.01-1.05。5图5.1匹配负载(a)、(b)矩形波导(c)、(d)同轴

4、线乳聚乙烯和碳粉、铁氧体的混合物热压成尖劈形或阶梯形可以制作成波导或同轴线匹配负载，结构如图。波阻抗中都有一个共同的因子,。乳聚乙烯、碳粉和铁氧体的混合物中含有改变ε和μ的成分，适当地搭配几种成分的比例以保证，这就使得含有吸收材料的波导或同轴线的波阻抗与空气填充的波阻抗相比是不变的。碳粉起吸收电磁能的作用。这种吸收材料制作成的匹配负载不必做得很长，也不一定做成薄片的形状。6大功率匹配负载通常采用水负载。流动的水作为吸收微波能量的物质，同时把热量带走。在进水口和出水口处要加微波泄漏抑制装置。图5.2大功率匹配水负载无反射的微波暗室：

5、尖劈形的吸收材料装在室内六壁上，用于模拟平面波和球面波，研究辐射和散射75.3波导接头和同轴接头各种波导器件连接起来构成微波系统，这种连接主要依靠波导接头来实现。在此只限在TE10模的矩形波导，由TE10模波导内壁表面电流的分布可知，波导宽壁中线附近有较强的纵向电流，因此要求波导在该处应有良好的接触。典型的波导接头有两种，一种称为平接头，或叫平法兰，如图5.3(a)所示。两个平接头相对连接，要保证两者之间相互对准和良好的机械接触，否则连接处会产生反射波和微波功率泄漏。8另一种称之为扼流接头，或叫扼流法兰，如图5.3(b)所示。一个

6、扼流接头和一个平接头相对连，一段长度为λ/2的终端短路线的作用，使得波导宽壁中央虽无机械接触但却有良好的电接触。扼流接头明显的不足之处是工作频带较窄，故对于宽频带工作的波导系统，大都采用平接头连接。扼流接头主要用于大功率系统。同轴线之间的连接可由同轴接头实现，常用的同轴接头有N型、SMA和平接头等。9图5.3(c)给出了N型同轴接头的结构示意图，为了连接的需要，N型接头有阴阳之分，左为阴接头，右为阳接头。图5.3波导接头和同轴接头(a)波导平接头(b)波导扼流接头(c)N型同轴接头105.4短路器短路器的功能与匹配负载恰好相反，它

7、不吸收入射波的任何能量而使其产生全反射。短路器分为固定式短路器和可移式短路器两种类型，其中可移式短路器又称为短路活塞，而短路活塞又分为接触式短路活塞和扼流式短路活塞。接触式短路活塞用富有弹性的磷青铜片做成梳状接触片，由于接触点的频繁移动很容易使波导内壁磨损，如果在大功率时使用，在磨损处可能会引起打火现象。波导结构和同轴结构的接触式短路活塞分别如图5.4(a)和(b)所示。11图5.4接触式短路活塞(a)波导结构(b)同轴结构12图5.5为同轴线S形扼流活塞结构，在此结构中，主要是利用传输线归一化阻抗1/4波长的倒置性来实现等效短路

8、。图5.5同轴线S形扼流活塞13S形扼流结构，a点是短路点,a-b间是一段特性阻抗为Zc1的同轴线，其长度是1/4波长，所以b点是开路点,b-c间又是一段同轴线，其特性阻抗为Zc2，长度仍是1/4波长，所以c点是等效短路点。c点虽无机械接触，但等效