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《电磁场与微波技术教学课件》第六章

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2024-11-26
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書式設定,書式設定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,書式設定,書式設定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,第六章 基本微波无源元件,6.1,终端负载,匹配负载几乎能够无反射地吸收入射波的全部功率,在微波传输系统中建立起行波工作状态,.,终端负载是一种单端口元件,常用的有匹配负载、开路负载和短路负载,可变短路器通过调节长度即可实现短路和开路,这些终端负载一般用于实验室,以测量微波元件的阻抗和散射参量6.1.1,匹配负载,图,6.1-1,矩形波导式匹配负载,图,6.1-2,同轴线式匹配负载,图,6.1-3,微带线式匹配负载,6.1.1,匹配负载,6.1.2,短路活塞,短路活塞是可调的电抗性负载,可以在终端产生全反射,在传输系统中建立驻波反射波的相位随短路活塞的位置而变化,因而,改变短路活塞的位置,就相当于改变终端负载的电抗短路活塞有波导型和同轴线型,工作方式有接触式和扼流式6.2,电抗元件,6.2.1,膜片,图,6-5,对称型容性膜片,膜片是波导中常见的电抗元件膜片可以看作是厚度远远小于工作波长的理想导体,根据在波导中所放置的位置,有容性膜片和感性膜片图,6-6,非对称型容性膜片,图,6-7,容性膜片的等效电路,图,6.2-6,非对称型感性膜片,图,6.2-7,感性膜片等效电路,6.2.1,膜片,6.2.2,谐振窗,将感性膜片和容性膜片组合在一起,即构成谐振窗,6.3,分支元件,6.3.1 T,型接头,在微波工程中,需要将一路功率分配给若干个分支,或者将几路功率合成为一路。

根据传输线类型,分支元件有,T,型接头、魔,T,接头、微带线功分器、同轴线型功分器等,T,型接头有,E-T,型和,H-T,型两种,是三分支元件分支波导与主波导相垂直,形如“,T,”若分支平面与电场所在平面平行,称为,E-T,接头;如果分支平面与磁场所在平面平行,称为,H-T,接头,分别如图所示6.3.2,双,T,型接头,6.3.3,微带功分器,微带功分器广泛应用于平面印刷电路和天线阵列图,6,-20,是一个,T,型微带功分器,输入端微带线特性阻抗 ,,1,、,2,输出端口微带线特性阻抗分别为 和 ,其等效电路如图,6-21,所示,一般来说在每个节的不连续处存在杂散场和高阶模,可等效为电纳,jB,那么微带节处的输入导纳为,图,6,-20,T,型微带功分器,图,6.,-21,T,型微带功分器等效电路,如果在微带节处并联一适当电阻,r,,可以使两个输出端口隔离;同时若保持各端口匹配,则叫做,Wilkinson,功分器图,6.4-8,是等分的,Wilkinson,功分器(即输出功率分配比例为,1:1,),它所满足的条件是,6.3.3,微带功分器,6.4,定向耦合器,定向耦合器是一种具有方向性的功率分配元件,由主线和副线组成。

是一种用途广泛的微波元件,耦合出来的能量可用作信号源功率、频率检测,进行功率的分配与合成,作固定衰减器,还可用于自动增益控制、平衡放大器、调相器、反射计和阻抗电桥等微波测量系统中1,)耦合度,C,:主线中的输入功率与耦合到副线中的输出功率之比用,dB,表示为,(dB),(,2,)方向性系数,D,:副线中的输出功率与隔离端的输出功率之比用,dB,表示为,(dB),(,3,)隔离度,I,:主线中的输入功率与隔离端的输出功率之比,用,dB,表示为,(dB),(,4,)输入驻波比 ,当其余,3,个端口接匹配负载时,主线中输入端的驻波比,即,6.4,定向耦合器,6.5,滤波器,微波滤波器是一种频率选择元件,被广泛应用于微波通信、雷达和测量等系统中微波滤波器的作用是使所要求频率范围内的信号通过,而阻止其余频率的信号滤波器是一个二端口网络,其特性一般用插入损耗来表示当两个端口接匹配负载时,滤波器的插入损耗为,图,6,-28,低通滤波器,图,6,-29,高通滤波器,图,6.5-3,带阻滤波器,图,6.5-4,带通滤波器,6.5,滤波器,但是实际上在通带和阻带内都有一定损耗,图,6,-32,是一种实际的低通滤波器的衰减特性,.,图,6,-32,一种实际低通滤波器的衰减特性,6.5,滤波器,6,-33,波导带阻滤波器及其等效电路,6,-34,微带线型低通滤波器,6.5,滤波器,6.6,隔离器,隔离器是一种单向传输器件,它使正向波顺利通过,衰减一般小于,1dB,,使反向波绝大部分被衰减,一般在,20dB,以上。

反向衰减和正向衰减之比叫做隔离比,隔离比越大约好,6.7,衰减器,衰减器是用来改变传输信号的幅度的器件,有固定和可变两种根据工作原理,微波衰减器有吸收式、旋转式、截止式,以及电调式等图,6.7-1,吸收式衰减器,图,6.7-2,旋转式衰减器,移相器是用来改变传输信号的相位的器件要求其相移量可以调节,但不能产生衰减主要用于相控阵天线,也用于其它需要改变电磁波极化方式的场合移相器有固定式和可变式两种6.8,移相器,由相移量 可见,改变相移的途径有两种:,改变传输线长度,l,改变传输线的相位常数,6.9,阻抗变换器,在微波传输线的负载不匹配,或者不同特性阻抗的传输线相连时,由于产生反射,使损耗增加、功率容量减小、效率降低为了解决这些问题,可在两者之间连接阻抗变换器阻抗变换器就是能够改变阻抗大小和性质的微波元件,一般由一段或几段不同特性阻抗的传输线所构成a,)波导型,(,b,)同轴线型,(,c,)微带线型,(,d,)简化的等效电路,图,6-39,微带线指数渐变线阻抗变换器,6.9,阻抗变换器,。

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