第五章常用微波元件ppt课件.ppt

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1、第五章常用微波元件5-1引言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。第五章常用微波元件三、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

2、。常用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。微波元件分类：近年来，为了实现微波系统的小型化，开始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。第五章常用微波元件5-2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近似计算公式为第五章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

3、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第五章常用微波元件三、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。四、螺钉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。谐振窗及其等效电路波导可调螺钉及其等效电路第五章常用微波元件5-3连接元件和终端负载一、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

4、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。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。波导接头第五章常用微波元件（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、同轴线波导转换器连接同轴线与波导的元件，称为同轴线波导转换器，其结构如图所示。2、波导微带转接器通常在波导与微带线之间加一段脊波导过渡段来实现阻抗匹配。同轴线波导波导微

5、带第五章常用微波元件3、同轴线微带转接器同轴线微带转接器的结构如图所示。与微带连接处的同轴线内导体直径的选取与微带线的特性阻抗有关，通常使内导体直径等于微带线宽度。4、矩形波导圆波导模式变换器矩形波导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。同轴线微带矩形波导圆波导模式变换器第五章常用微波元件二、终端负载传输线终端所接元件称为终端负载，常用的终端负载有匹配负载和短路负载两种。匹配负载是将所有的电磁能量全部吸收而无反射；而短路负载是将所有的电磁能量全部反射回去，一点能量也不吸收(一)匹配负载匹配负载能几乎无反射地吸收入射波的全部功率。当需要在传输系统工作于行波状

6、态时，都要用到匹配负载。对匹配负载的基本要求是：（1）有较宽的工作频带，（2)输入驻波比小和一定的功率容量。第五章常用微波元件(二）短路负载短路负载又称为短路器，它的作用是将电磁能量全部反射回去。将同轴线和波导终端短路，即分别成为同轴线和波导固定短路器。第五章常用微波元件5-4衰减器和移相器衰减器和移相器均属于二端口网络。衰减器的作用是对通过它的微波能量产生衰减；移相器的作用是对通过它的微波信号产生一定的相移，微波能量可无衰减地通过。一、衰减器理想的衰减器应是只有衰减而无相移的二端口网络，其散射矩阵为衰减器的衰减量表示为：dB第五章常用微波元件衰减器在原理上可以分为吸收式和截止式两种在波导内放

7、入与电场方向平行的吸收片，当微波能量通过吸收片时，将吸收一部分能量而产生衰减，这种衰减器称为吸收衰减器，如图所示。（一）、吸收式第五章常用微波元件（二）、截止式截止衰减器是在传输线中插入一小段横向尺寸较小的传输线段，使电磁波在这一小段传输线内处在截止状态下传输，即电磁波经过这段传输线后微波能量很快衰减，控制截止传输线的长度，就可以调节衰减量的大小，如图所示。第五章常用微波元件二、移相器移相器是对电