衰减器和移相器

4.5 移相器
(3) 调整波导宽边尺寸。
例如，工作在 H10 模式的矩形波导，其传播常数 与截止波长 c = 2a 有关。改变波导的宽边尺寸 a，也可以达到移相的目的。
但此方法产生的相移量不能太大，因为改变波导的宽边尺寸 a 将引起特 征阻抗和截止波长的变化。
2
rr
1
1
( 0 )2
0
r r 2a
a'
a
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l
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例如，仿照吸收式衰减器的结构，将其中的高损耗吸收材料换成低损耗 高介电系数的材料，通过改变介质材料在移相器内的体积或空间位置就可以 达到移相的目的。
0 e jl
e jl
0

2
r r
1
1
( 0 )2
0
r r c
(2 -14a)
波导型
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第四章 微波元器件
根据第二章的讨论，截止电磁波的衰减系数是：
2 r r 1 (0 )2 1 2
0
r r c
c
0 c
(2 -14b)
均匀传输线中某参考面上的电磁场表达式为：
E(x,
y,
z,t)

Im[AEE(x, y)e(
jt z)

A
E
E(
x,
y)e(
jt z)
(2 -14b)
E(x,
y,
z,t)

Im[AEE(x, y)e(
jt z)

A
E
E(
x,
y)e(
jtz) ]
H(x,
y,
z,t)

Im[AH H(x, y)e(
jt z)

A
H
H(
x,
y)e(
jtz) ]
(2 -15c) (2 -15d)
那么，均匀传输线中任意两参考面 T1，T2上通过的微波功率之比为：
因此，极化旋转衰减器的衰减量调节精度更高，但功率容量较小，通常 用于精密测量。
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第四章 微波元器件
4.4 衰减器
P3
圆波导 TE11
P1
矩形波导 TE10
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L = 10 lg(P1/P3) = 10 lg(E1/E2)2 = 20 lg(1/cos2 ) = 40 lgcos
第四章 微波元器件
4.4 衰减器
衰减器是调节微波功率的两端口元件，对称网络，有固定衰减器和可调 衰减器之分。
衰减器的基本工作原理有三种：吸收式，截止式，旋转极化式。
一、吸收式衰减器 吸收式衰减器的工作原理是利用介质材料对微波能量的吸收作用，它与 匹配负载的工作原理类似。 吸收式衰减器与匹配器的不同是：衰减器是两端口元件，它允许部分微 波功率通过；匹配负载是单端口元件，它必须吸收全部入射微波功率。
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第四章 微波元器件
4.4 衰减器
截止衰减器的特点： (1) 以分贝为单位的衰减量是输入、输出参考面间距的线性函数，衰减 量容易精确计算。截止衰减器的衰减量可以作为微波衰减量的定标标准。 (2) 衰减量的可调范围很大 (可达120分贝)。 (3) 如果截止衰减器内没有吸收材料，它的反射系数就很大。
第四章 微波元器件
4.5 移相器
已知理想移相器的 S 参数矩阵为： 0 e jl
e

jl
0
所以改变移相器的长度 l 或改变移相器中电磁波的传播常数 都可以 达到移相的目的（对于确定的工作频率）。
已知：
2
r r
1
1
( 0 )2
0
r r c
(2 -14a)
所以，移相器的工作原理可以分为三类：
(1) 调整移相器的实际长度，或改变行波 在移相器内实际通过的距离。
例如，用魔 T 和两个短路活塞可以组成一 个良好的移相器。一段波导就可以构成一个固 定相移的移相器。
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第四章 微波元器件
4.5 移相器
(2) 调整移相器内填充介质的物理参数或几何参数。
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第四章 微波元器件
4.4 衰减器
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第四章 微波元器件
4.4 衰减器
三、极化旋转衰减器
极化旋转衰减器也是一种吸收式衰减器。因为调整微波吸收材料的位置 或体积，可以改变吸收式衰减器的衰减量。极化衰减器则是通过调整微波吸 收介质片相对于电场的角度来改变衰减量的。
相对于前边介绍的两种衰减器，极化旋转衰减器的反射系数更小、而且 与衰减量无关。
P1

Re
E1 H1* ds
S

Re
Et

H
* t

dse2z1
S
e2 ( z1 z2 )
P2
Re
E2

H
* 2

ds
Re Et H t* dse2z2
S
S
其中，传输线 T1，T2 参考面上的横向边界条件相同，应有：Et1 = Et2，
Ht1 = Ht2，所以，微波能量通过参考面 T1，T2 后的衰减量 (以分贝为单位)
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第四章 微波元器件
4.4 衰减器
吸收式衰减器有固定和可调两类。 可调衰减器是通过改变吸收材料在电场中的位置和体积来调整衰减量的。
同轴型（固定）
波导型（可调）
无辐射缝
吸收式衰减器是对称网络，而且驻波系数较小。
强辐射缝
吸收式衰减器的主要技术指标包括：衰减量 L(f)、驻波比 (f)、工作
移相器是两端口元件，对 称网络，其功能是可以任意调 节输入、输出端口的微波相位 差。
移相器的反射系数和插入 损耗都应当尽量小。
这一方面要求其与传输线 的阻抗匹配良好，也要求其内 部的介质材料具有较低的微波 损耗。
移相器是通过改变介质 材料在电场中的位置和体积 来调整相移量的。
波导型
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吸收介质片上的水平分量必须完全被吸收。
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第四章 微波元器件
4.4 衰减器
习题、 已知衰减器两个端口的特征阻抗 均为 Zc = 50，其插入损耗为 xdB。将该衰减器插入到特征阻 抗为 Zc = 50 的传输系统中， 求该衰减器的 S 参量。
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第四章 微波元器件
4.5 移相器
]
H(x,
y,
z,t)

Im[AH H(x, y)e(
jt z)

A
H
H(
x,
y)e(
jtz) ]
(2 -15c) (2 -15d)
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第四章 微波元器件
4.4 衰减器
二、截止式衰减器
2
r r
1 (0 )2 1 2
0
r r c
c
0 c
频带、功率容量等。
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无辐射缝
2
第四章 微波元器件
可调衰减器是通 过改变吸收材料在电 场中的位置和体积来 调整衰减量的。
4.4 衰减器
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第四章 微波元器件
4.4 衰减器
二、截止式衰减器 截止式衰减器的工作原理是根据波导中截止电磁波的场强沿传播方向 按指数规律衰减的特性工作的。
为： L 10 lg( P1 ) 10 lg[ e2 (z1z2 ) ] l 20 lg e (dB) (4 - 2)
P2
线性调节
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第四章 微波元器件
பைடு நூலகம்
4.4 衰减器
由于 Ho11 模式是极 化简并模式，它的极化 面可以旋转，因此它既 可以被偶对称模式激励， 也可以被奇对称模式激 励。 Ho11 模式的截止 条件： >> 3.41a