天津大学李媛微波技术与天线-第五章

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5.2 连接元件和终端元件
二、终端元件
1.匹配负载：吸收全部入射波能量而无反射波。 作用：接在传输线的终端，尽量吸收全部入射功率，保证传输线的终端无反射，其驻 波比在 1.05 左右 ~1.1 左右。 工作原理：采用高阻衰减材料、吸波材料，吸收入射的电磁波。 特点：吸波材料与空气的界面应做成渐变式过渡，减小反射；高功率匹配负载需要散 热装置，将吸收的电磁能转化成的热能散发出去。
喇叭天线
抛物面天线
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5.2 连接元件和终端元件
三、阻抗匹配元件
定义：将导行波进行阻抗匹配。 作用：消除反射，提高传输效率，改善系统稳定性。
螺钉调配器 阶梯阻抗变换器 渐变型阻抗变换器
5.4 分支微波元件
一、分支器
定义：把一路电磁能量分为两路或多路；或将多路电磁能量相加或相减。
＋ －
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5.4 分支微波元件
2.短路负载（短路器）：不吸收入射波任何能量而使其产生全反射。 作用：提供尽量大的反射系数。
固定式—金属片 移动式—短路活塞 接触式
扼流式
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5.2 连接元件和终端元件
3.辐射终端：将电磁波能量辐射至空间。 作用：能量尽量辐射出去，尽量减小终端反射。 波导喇叭天线
E面喇叭
H面喇叭
金字塔形喇叭
圆形喇叭
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5.4 分支微波元件
2、波导H-T分支
1
1
2
3 并联支路
3
2
1
jX
2
22
5.4 分支微波元件
能量分配功能 1
3
1 3
1 3
2
3臂输入时，从1、2臂等幅、同相输出；
3臂自身有反射，但若在该分支波导加入匹
配装置，可使3臂的入射能量全部从1、2臂
平分输出。
2 1臂输入时，从2、3臂输出。
2 2臂输入时，从1、3臂输出。
5
5.2 连接元件和终端元件
6
5.2 连接元件和终端元件
3.衰减器：改变导行波的幅度。 原理：用吸波材料吸收一定的电磁能量来实现衰减。
吸收式 截止式 旋转极化式
g 4
吸波材料片
同轴线衰减器
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5.2 连接元件和终端元件
4.移相器：改变导行波的相位。 原理：电磁波在不同介质中具有不同的相移常数，因此改变电磁波经过的介质就可以改
小功率
体积式吸收体
片式吸收体
波导式匹配负载
5.2 连接元件和终端元件
入
水
出
大功率
水负载 散热片
匹配干负载
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5.2 连接元件和终端元件
同轴线式匹配负载
吸波材料
匹配干负载
12
5.2 连接元件和终端元件
微带线式匹配负载
渐变式 导体带
介质
薄膜电阻
匹配阻抗式
开路
半圆式
g 4
13
5.2 连接元件和终端元件
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5.4 分支微波元件
3
1 4
3
2
1
4
2
28
5.4 分支微波元件
5、同轴分支器
一分二
一分三
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5.4 分支微波元件
6、微带分支器 T形分支
微带线
微带天线阵元
Y形分支
微带天线阵
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5.4 分支微波元件
环形电桥 主要特性： ➢ 3臂输入：1、2等幅、反相输出，4臂无输出； ➢ 4臂输入：1、2等幅、同相输出，3臂无输出； ➢ 1、2臂均有输入：3臂输出差信号，4臂输出和信号； ➢ 3、4臂相互隔离；1、2臂相互隔离；
变其相移量。
介质片
PIN二极管
l
矩形波导TE10模式的相移常数
k 2 kc2
2 2 a
低损耗介质片
经过距离 l 的相移量
l l
2
2
a
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5.2 连接元件和终端元件
例：相控阵天线要求每个天线阵元辐射相位不同的电磁波
天线阵元 移相器 移相器的相移量
0
2
功率分配网络
~ 馈源
(N 1)
1
3
4
2
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5.4 分支微波元件
二、定向耦合器
定义：按一定比例从主传输线中提取能量，并使之在副线沿一定方向输出。 作用：微波电路的监视和测量。 同向耦合
输入端口 1
2 直通端口
主传输线
隔离端口 4
3 耦合端口
副传输线
反向耦合 输入端口 12 直通端口Fra bibliotek主传输线
耦合端口 4
3 隔离端口
副传输线
5.4 分支微波元件
5.4 分支微波元件
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5.4 分支微波元件
处理信号功能 信号1
1
3
信号1＋信号2
信号2 2
两信号分别从1、2臂输入，且到达分支 波导中轴面时相位相同，则3臂输出两信 号之和，称为和信号。
信号1 1
3 信号1-信号2
信号2 2
两信号分别从1、2臂输入，且到达分支波 导中轴面时相位相反，则3臂输出两信号 之差，称为差信号。 若此时两信号等幅，则3臂无输出。
3
5.2 连接元件和终端元件
c.波导扭转元件：改变导行波极化方向而不改变传输方向。 d.波导弯曲元件：改变导行波传输方向而不改变极化方向。
H面弯曲 R>1.5a E面弯曲 R>1.5b
4
5.2 连接元件和终端元件
2.转换接头（转换器）：连接两种不同的微波传输系统。 a.波导转换器—同轴-波导、同轴-微带、波导-微带、方圆波导。 b.极化转换器—线-圆极化。
第五章 微波元件
引言 连接元件和终端元件 分支微波元件
5.1 引言
基本电抗元件
终端元件
连接元件
分支元件（功率分配元件）
无源元器件
衰减器和移相器 定向耦合器
滤波器
微
谐振器
波
隔离器
元
……
件
微波振荡器
微波放大器
有源元器件 微波混频器 微波倍频器
微波控制器件
……
2
5.2 连接元件和终端元件
一、连接元件
1.波导接头：连接各种波导元器件。 a.平接头（平法兰） 优点：加工方便，体积小，频带宽，驻波比可以做到1.002以下。 缺点：要求接触表面光洁度较高，否则在连接处会造成反射和功率的泄漏，通过大功 率时还会引起打火。 b.扼流接头（扼流法兰） 优点：功率容量大，接触表面光洁度要求不高，驻波比典型值是1.02。 缺点：工作频带较窄。
1、波导E-T分支
串联支路
3 3
2
1
2
1
1
jX
2
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5.4 分支微波元件
能量分配功能 3
1
3 1
3臂输入时，从1、2臂等幅、反相输出；
3臂自身有反射，但若在该臂加入匹配
2
装置，可使3臂的入射能量全部从1、2
臂平分输出。
2
1臂输入时，从2、3臂输出；
3 1
2
2臂输入时，从1、3臂输出；
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5.4 分支微波元件
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5.4 分支微波元件
处理信号功能 信号1-信号2
3
信号1 1
信号1 1
信号1+信号2 3
两信号分别从1、2臂输入，且到达分支波
导中轴面时相位相同，则3臂输出两信号
信号2 之差，称为差信号。
2
若两输入信号等幅，则3臂无输出。
两信号分别从1、2臂输入，且到达分支波 导中轴T面时相位相反，则3臂输出两信号 信号2 之和，称为和信号。 2
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5.4 分支微波元件
3、波导双T分支 主要特性： ➢ 1、2同相输入：3输出差信号，4输出和信号； ➢ 3输入：1、2等幅、反相输出，4无输出； ➢ 4输入：1、2等幅、同相输出，3无输出； ➢ 3、4相互隔离（相互不可传送信号）。
3（E）
2
1
4（H）
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5.4 分支微波元件
4、魔T
定义：将E-T接头和H-T接头合并，并在接头内加匹配以消除各路反射。
主要特性：
➢ 1、2同相输入时，3输出差信号，4输出和信号；
➢ 1、2反相输入时，3输出和信号，4输出差信号；
➢ 3输入时，1、2等幅反相输出，4无输出；
➢ 4输入时，1、2等幅同相输出，3无输出； ➢ 1、2臂相互隔离，3、4臂相互隔离。
3（E）
应用：雷达收发开关，混频器，移相器
调匹配装置
2
1
4（H）
波导定向耦合器
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5.4 分支微波元件
微带定向耦合器
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