微波技术基础课件第八章常用微波元件
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常见微波元件PPT课件
• 尖劈形吸收体——小功率 • 楔形吸收体——大功率
中功率负载
大功率风冷匹配负载
3 2
4
波导型定向耦合器，其
1
4端口配置了一个小功 率匹配负载。
4
1
微带线型耦合器，其 4端口 配置了一个50 欧姆的匹配 负载。
• 短路负载 • 作用：将电磁能量全部反射回去 • 基本要求： 保证接触处||=1；当活塞移动时，接触损耗变化小；大功率时，活塞与波导壁间不应 产生打火现象。 • 种类：
隔离口④：一路经lg/4、另一路经3lg/4（等幅反相）在④口输出，④无输出。
由端口①输入的功率：
端口①匹配无反射；
S11 0
直通臂②输出功率为一半，相位滞后 /2；
耦合臂③输出功率为一半，相位滞后 ；
隔离口④无输出。
S41 0
分支耦合线具有结构对称性，其任一
端口都可作输入端口，两输出端口总
是在与输入端口相反的一边。
• 同轴线微带转换器
① 工作原理：同轴线中心导体 电流在微带线上激励场
② 注意：与微带连接处的同轴 线内导体的直径的选取与微 带线的特性阻抗有关，通常 使内导体直径等于微带线宽 度。
• 波导微带转换器
作用：将TE10 波转换为TEM 工作原理：在波导与微带线之间加一段脊波导过渡段，使微带线与波
3 1
E-T的S矩阵为：
2
1
1
1
2
2
2
S
1
1
1
2
2
2
1
1
0
2
2
H-T分支
1. 当信号由③口入时，①和②口都有等幅同 相输出
2. 当信号由1和2端口等幅同相输入时，3端口 输出最大
中功率负载
大功率风冷匹配负载
3 2
4
波导型定向耦合器，其
1
4端口配置了一个小功 率匹配负载。
4
1
微带线型耦合器，其 4端口 配置了一个50 欧姆的匹配 负载。
• 短路负载 • 作用：将电磁能量全部反射回去 • 基本要求： 保证接触处||=1；当活塞移动时，接触损耗变化小；大功率时，活塞与波导壁间不应 产生打火现象。 • 种类：
隔离口④：一路经lg/4、另一路经3lg/4（等幅反相）在④口输出，④无输出。
由端口①输入的功率：
端口①匹配无反射；
S11 0
直通臂②输出功率为一半，相位滞后 /2；
耦合臂③输出功率为一半，相位滞后 ；
隔离口④无输出。
S41 0
分支耦合线具有结构对称性，其任一
端口都可作输入端口，两输出端口总
是在与输入端口相反的一边。
• 同轴线微带转换器
① 工作原理：同轴线中心导体 电流在微带线上激励场
② 注意：与微带连接处的同轴 线内导体的直径的选取与微 带线的特性阻抗有关，通常 使内导体直径等于微带线宽 度。
• 波导微带转换器
作用：将TE10 波转换为TEM 工作原理：在波导与微带线之间加一段脊波导过渡段，使微带线与波
3 1
E-T的S矩阵为：
2
1
1
1
2
2
2
S
1
1
1
2
2
2
1
1
0
2
2
H-T分支
1. 当信号由③口入时，①和②口都有等幅同 相输出
2. 当信号由1和2端口等幅同相输入时，3端口 输出最大
《微波技术基础》课件
微波具有高频率、短波长、高传输速率、穿透力强等特点。这些特性使得微 波在通信、雷达和射频领域有着广泛的应用。
微波技术的应用领域
பைடு நூலகம்
通信
微波技术在无线通信领域发挥重要作用，包 括移动通信、卫星通信和无线局域网等。
医疗诊断
微波医疗设备可用于乳腺癌检测、皮肤病诊 断等，具有无创、高分辨率的特点。
雷达
微波雷达广泛应用于气象预测、航空导航、 智能交通等领域，实现目标探测与跟踪。
循环器
循环器是一种用于控制信号方向流动的微波器 件，常用于无线通信和雷达系统中。
微波电路的设计原则
1 匹配
保证信号的最大能量传输，减少反射损耗。
2 稳定性
设计电路时考虑温度、供电和尺寸等因素，保持稳定的工作性能。
3 带宽
设计宽带电路以满足不同频率范围的应用需求。
微波技术的未来发展趋势
未来，随着5G通信、物联网和人工智能等技术的快速发展，微波技术将在更 多领域展示出巨大潜力，为人类社会的进步和创新提供支撑。
工业加热
微波加热技术广泛应用于食品加工、材料烧 结等领域，具有快速、节能的特点。
常见的微波器件
波导
波导是一种用于传输和导向微波的金属管道， 常用于通信、雷达等高频电路中。
功分器
功分器用于将一个输入信号分成两个或多个输 出信号，常用于天线阵列和无线通信系统。
微波滤波器
微波滤波器用于选择性地传输或屏蔽特定频率 的信号，常用于通信和雷达系统中。
结论和要点
微波技术是一门重要的学科，应用广泛且前景广阔。深入了解微波技术的基 础知识对于我们掌握相关领域的应用和发展趋势至关重要。
微波技术基础
本PPT课件将带你深入了解微波技术的基础知识，包括微波技术的定义、物 理特性、应用领域、常见器件、电路设计原则以及未来发展趋势。
微波技术的应用领域
பைடு நூலகம்
通信
微波技术在无线通信领域发挥重要作用，包 括移动通信、卫星通信和无线局域网等。
医疗诊断
微波医疗设备可用于乳腺癌检测、皮肤病诊 断等，具有无创、高分辨率的特点。
雷达
微波雷达广泛应用于气象预测、航空导航、 智能交通等领域，实现目标探测与跟踪。
循环器
循环器是一种用于控制信号方向流动的微波器 件，常用于无线通信和雷达系统中。
微波电路的设计原则
1 匹配
保证信号的最大能量传输，减少反射损耗。
2 稳定性
设计电路时考虑温度、供电和尺寸等因素，保持稳定的工作性能。
3 带宽
设计宽带电路以满足不同频率范围的应用需求。
微波技术的未来发展趋势
未来，随着5G通信、物联网和人工智能等技术的快速发展，微波技术将在更 多领域展示出巨大潜力，为人类社会的进步和创新提供支撑。
工业加热
微波加热技术广泛应用于食品加工、材料烧 结等领域，具有快速、节能的特点。
常见的微波器件
波导
波导是一种用于传输和导向微波的金属管道， 常用于通信、雷达等高频电路中。
功分器
功分器用于将一个输入信号分成两个或多个输 出信号，常用于天线阵列和无线通信系统。
微波滤波器
微波滤波器用于选择性地传输或屏蔽特定频率 的信号，常用于通信和雷达系统中。
结论和要点
微波技术是一门重要的学科，应用广泛且前景广阔。深入了解微波技术的基 础知识对于我们掌握相关领域的应用和发展趋势至关重要。
微波技术基础
本PPT课件将带你深入了解微波技术的基础知识，包括微波技术的定义、物 理特性、应用领域、常见器件、电路设计原则以及未来发展趋势。
精选第八章常用微波元件资料
2、短路负载 的实现形式：接触式和扼流式两种
(1)接触式
波导接触式短路器
同轴接触式短路器
短路器的电流分布
从电流分布可以看出，其在短路处的电流为最大值，相应的开路端为 电流节点。
优缺点：结构简单；缺点是活塞移动时接触不恒定，弹簧片会逐渐磨损， 大功率时，容易发生打火现象。
(2)扼流式
波导扼流式短路器
(S11) (S22 ) 2(S12 ) (5) 即2 arg(S12 ) [arg(S11) arg(S22 )]
综合上面的介绍：得到无耗互易二端口网络的性质如下：
(1)若一个端口匹配，则另一个端口自动匹配
(2)若网络是完全匹配的，则是完全传输的。
(3)S11,
1、电感膜片： 如图所示的膜片波导中传输的TE10模的磁场在膜片处集中，得到
加强，呈电感性。称为电感膜片。
电感膜片及其等效电路
当膜片的厚度可以忽略的时候，膜片的归一化电纳近似表示为：
b
BL Y0
g
a
ctg 2
d 2a
2、电容膜片：
如图所示的膜片波导中传输的TE10模的电场在膜片处集中，得到 加强，呈电容性，称为电容膜片。
如果 S12 1 S11 S22 0
令S11
S11 e j(S11) , S12
S e j(S12 ) 12
S21
S12 e , j(S12 ) S22
S e j(S22 ) 22
由公式(3)、(4)有
S e S e S e S e 0 j(S11)
j( S12 )
S11S1*1
S
(1)接触式
波导接触式短路器
同轴接触式短路器
短路器的电流分布
从电流分布可以看出，其在短路处的电流为最大值，相应的开路端为 电流节点。
优缺点：结构简单；缺点是活塞移动时接触不恒定，弹簧片会逐渐磨损， 大功率时，容易发生打火现象。
(2)扼流式
波导扼流式短路器
(S11) (S22 ) 2(S12 ) (5) 即2 arg(S12 ) [arg(S11) arg(S22 )]
综合上面的介绍：得到无耗互易二端口网络的性质如下：
(1)若一个端口匹配，则另一个端口自动匹配
(2)若网络是完全匹配的，则是完全传输的。
(3)S11,
1、电感膜片： 如图所示的膜片波导中传输的TE10模的磁场在膜片处集中，得到
加强，呈电感性。称为电感膜片。
电感膜片及其等效电路
当膜片的厚度可以忽略的时候，膜片的归一化电纳近似表示为：
b
BL Y0
g
a
ctg 2
d 2a
2、电容膜片：
如图所示的膜片波导中传输的TE10模的电场在膜片处集中，得到 加强，呈电容性，称为电容膜片。
如果 S12 1 S11 S22 0
令S11
S11 e j(S11) , S12
S e j(S12 ) 12
S21
S12 e , j(S12 ) S22
S e j(S22 ) 22
由公式(3)、(4)有
S e S e S e S e 0 j(S11)
j( S12 )
S11S1*1
S
第八章(1) 常用微波元件
0 S S12 S13
S12 0 S 23
S13 S 23 S 33
性质4：有耗三端口网络可以是互易和完全匹配的,且可以做到输出端口之间的隔 离。
Anhui University
二、三端口功率分配/合成元件 功率分配元件将传输功率分几路传输到不同的负载中；而功率合成元件将几 路功率合成为一路功率，以获得更大的功率 。
4
Anhui University
c. 波导E面弯曲：其曲率半径应满足：
R 1.5b
d. 波导H面弯曲：其曲率半径应满足：
R 1.5a
Anhui University
3. 匹配元件：
匹配元件的目的通过调谐电感或者电容达到匹配目的，因此匹配元件又称为 电抗元件，主要有膜片、稍钉和螺钉匹配器。
p1 p2 p3 p1
0 0 1 S R 1 0 0 0 1 0
对应的功率流方向为端口
p1 p3 p2 p1
0 1 0 ST 0 0 1 1 0 0
Anhui University
性质3：无耗互易三端口网络的任意两个端口可以实现匹配。 对于端口1和端口2匹配的无耗互易 三端口网络的散射矩阵为：
Байду номын сангаас
S12 S 22 S 32
S13 S 23 S 33
对于互易三端口网络，散射矩阵具有对称性
( S ij S ji )
S11 S S12 S13
S12 S 22 S 23
S13 S 23 S 33
Anhui University
Anhui University
微波技术基础引论PPT课件
1011 109 108 107 106
102
1 101
2021/7/12
3000GHz — 300GHz — 30GHz — 3GHz（3000MHz）— 300MHz
亚毫米波（THz）毫米波 5厘米波
第5页/共35页
分米波
微波:
1 mm to 1 m wavelength. bands: (1 GHz = 109 Hz) •P band: 0.3 - 1 GHz (30 - 100 cm) •L band: 1 - 2 GHz (15 - 30 cm) •S band: 2 - 4 GHz (7.5 - 15 cm) •C band: 4 - 8 GHz (3.8 - 7.5 cm) •X band: 8 - 12.5 GHz (2.4 - 3.8 cm) •Ku band: 12.5 - 18 GHz (1.7 - 2.4 cm) •K band: 18 - 26.5 GHz (1.1 - 1.7 cm) •Ka band: 26.5 - 40 GHz (0.75 - 1.1 cm)
及
Et
j
kc2
[t Ez
Zht H z
zˆ]
(0 形式) 0
Ht
j
kc2
[t H z
Ye zˆ
tEz ]
kc 0
k 2 kc2 2
k
2021/7/12
29
第29页/共35页
k 0 k2 kc2 k 1 (kc / k)2
c
k
又由 t Et jzˆHz t Ht j zˆEz
2021/7/12
30
第30页/共35页
混合波——
kc2 0
导行系统横向为衰减解形式，场被束缚在导行系统表面——表面波。
《微波元器件介绍》课件
《微波元器件介绍》PPT 课件
微波元器件是通信和雷达等领域中的重要组成部分。本课件将介绍微波元器 件的应用、分类、选型原则、关键技术以及发展趋势。
1. 简介
微波元器件是用于处理和传输微波信号的电子器件。广泛应用于通信、雷达、 卫星通信、无线电天线和导航系统等领域。
• 什么是微波元器件 • 微波元器件的应用领域 • 微波元器件的分类
2. 常见的微波元器件
射频开关
通过控制电路的开关状态，实现对微波信号 的开关和切换，广泛应用于无线通信和雷达 系统。
耦合器
用于将微波信号从一个端口耦合到另一个端 口，常用于功率分配和天线系统。
功分器
将输入的微波信号均匀分配到多个输出端口， 常用于通信和雷达系统中的功率分配。
衰减器
用于减小微波信号的功率，常用于信号衰减 和匹配。
材料科学的进步将推动微波元器件的
设计优化与仿真技术应用
4
发展。
设计优化和仿真技术的应用将提高微 波元器件的性能和效率。
6. 总结
微波元器件在通信和雷达等领域中起着重要作用。随着技术的发展，微波元器件将继续提高集成度和性 能，推动通信技术的发展。 谢谢观看。
3.Байду номын сангаас微波元器件的选型原则
1 频率范围
选择适合所需频率范围的微波元器件。
3 功率处理能力
选择能够处理所需功率的微波元器件。
2 带宽与损耗
考虑微波元器件的带宽和损耗，确保符合 系统要求。
4 稳定性与可靠性
考虑微波元器件的稳定性和可靠性，确保 长期运行稳定。
4. 微波元器件的关键技术
封装与加工工艺
微波元器件的封装和加工工 艺需要考虑对微波信号的影 响。
材料选择与制备
微波元器件是通信和雷达等领域中的重要组成部分。本课件将介绍微波元器 件的应用、分类、选型原则、关键技术以及发展趋势。
1. 简介
微波元器件是用于处理和传输微波信号的电子器件。广泛应用于通信、雷达、 卫星通信、无线电天线和导航系统等领域。
• 什么是微波元器件 • 微波元器件的应用领域 • 微波元器件的分类
2. 常见的微波元器件
射频开关
通过控制电路的开关状态，实现对微波信号 的开关和切换，广泛应用于无线通信和雷达 系统。
耦合器
用于将微波信号从一个端口耦合到另一个端 口，常用于功率分配和天线系统。
功分器
将输入的微波信号均匀分配到多个输出端口， 常用于通信和雷达系统中的功率分配。
衰减器
用于减小微波信号的功率，常用于信号衰减 和匹配。
材料科学的进步将推动微波元器件的
设计优化与仿真技术应用
4
发展。
设计优化和仿真技术的应用将提高微 波元器件的性能和效率。
6. 总结
微波元器件在通信和雷达等领域中起着重要作用。随着技术的发展，微波元器件将继续提高集成度和性 能，推动通信技术的发展。 谢谢观看。
3.Байду номын сангаас微波元器件的选型原则
1 频率范围
选择适合所需频率范围的微波元器件。
3 功率处理能力
选择能够处理所需功率的微波元器件。
2 带宽与损耗
考虑微波元器件的带宽和损耗，确保符合 系统要求。
4 稳定性与可靠性
考虑微波元器件的稳定性和可靠性，确保 长期运行稳定。
4. 微波元器件的关键技术
封装与加工工艺
微波元器件的封装和加工工 艺需要考虑对微波信号的影 响。
材料选择与制备
微波技术基础
0 0 1 情况1： S S 1 0 0 R 0 1 0
0 1 0 情况2： S S 0 0 1 R 1 0 0
第8章 常用微波元件
性质3：无耗互易三端口网络的任意两个端口可以实现 匹配。 证明：假定端口1和2为匹配端口，则其S矩阵可以写成
可以选择输出线的特性阻抗和来获得不同的功率分配比。 50Ohm等功分器，接100Ohm并联
第8章 常用微波元件
a.矩形波导T形接头 矩形波导工作在主模工作TE10，分E-T和H-T接头：
E-T接头
H-T接头
判断依据：1、枝节的宽边所在的平面与XX场平行—
—就叫做XX-T接头。
第8章 常用微波元件
S
i 1
n
2 ij
Sij Sij 1
* i 1
n
Sis Sir * 0 s r
i 1
n
若网络也是无耗的，由散射矩阵的幺正/酉正性可得： 2 2 * S12 S13 1 S13 S23 0 2 2 * S12 S23 1 S23 S12 0 2 2 * S13 S23 1 S12 S13 0 可见：三个参数 S12 , S23 , S13 中至少有两个必须为零，但又 不能成立，这说明一个三端口网络不可能做到无耗、互易 和完全匹配。
思考题 ——T形节串并联等效电路的由来？？
E-V
E-T接头
H-I
H-T接头
E-V
结合串联和 并联电路的 电压电流关 系思考
H-I
第8章 常用微波元件
b.对称Y分支 矩形波导对称Y分支结构及其等效电路图如图所示，分为 E面分支和H面分支；前者为串联分支，后者为并联分支。
0 1 0 情况2： S S 0 0 1 R 1 0 0
第8章 常用微波元件
性质3：无耗互易三端口网络的任意两个端口可以实现 匹配。 证明：假定端口1和2为匹配端口，则其S矩阵可以写成
可以选择输出线的特性阻抗和来获得不同的功率分配比。 50Ohm等功分器，接100Ohm并联
第8章 常用微波元件
a.矩形波导T形接头 矩形波导工作在主模工作TE10，分E-T和H-T接头：
E-T接头
H-T接头
判断依据：1、枝节的宽边所在的平面与XX场平行—
—就叫做XX-T接头。
第8章 常用微波元件
S
i 1
n
2 ij
Sij Sij 1
* i 1
n
Sis Sir * 0 s r
i 1
n
若网络也是无耗的，由散射矩阵的幺正/酉正性可得： 2 2 * S12 S13 1 S13 S23 0 2 2 * S12 S23 1 S23 S12 0 2 2 * S13 S23 1 S12 S13 0 可见：三个参数 S12 , S23 , S13 中至少有两个必须为零，但又 不能成立，这说明一个三端口网络不可能做到无耗、互易 和完全匹配。
思考题 ——T形节串并联等效电路的由来？？
E-V
E-T接头
H-I
H-T接头
E-V
结合串联和 并联电路的 电压电流关 系思考
H-I
第8章 常用微波元件
b.对称Y分支 矩形波导对称Y分支结构及其等效电路图如图所示，分为 E面分支和H面分支；前者为串联分支，后者为并联分支。
《精品课件》电磁场与微波技术 (8)
8.4 终端元件 8.4.1 匹配负载
图8.14 匹配负载
8.4.2 短路器
图8.15 短路器
8.5 衰减器和移相器
8.5.1 衰减器
1.吸收衰减器 2.截止衰减器 3.极化衰减器
8.5.2 移相器
均匀传输线上相距为l的两点之间的相 位差为
2
1
l
2 p
l
（8.8）
式（8.8）表明，改变传输线的长度l 或改变相位常数 都可以做成移相器。
2. 魔T
0 0 1 1
S 1 0 0 1 1
2 1 1 0 0 1 1 0 0
图8.11 魔T
8.3.2 同轴线的分支元件
图8.12 同轴线功率分配器
8.3.3 微带功率分配器
Z02 Z0 K 1 K 2 ， Z03 Z0 1 K 2 / K 3
R
K2 1 K Z0
图8.13 微带功率分配器
2. 谐振波长
0
1
1
c
2
p 2l
2
2
m
2
n
2
p
2
a b l
则TE101模的品质因数为
Q0
1 32
0
8.7.4 圆柱形谐振器
１.谐振波长
TMmnp振荡模的谐振波长为
0
1
vmn
2R
2
p 2l
2
TEmnp振荡模的谐振波长为
0
1mnBiblioteka 2 p2
2R 2l
j
0
2 0 j 0 j
j
0
j
0
图8.18 混合环
8.7 微波谐振器
8.7.1 微波谐振器的基本特 性和参数
微波技术基础课件第八章常用微波元件
第8章 常用微波元件
第8章 常用微波元件
8.1 一端口元件 8.2 二端口元件 8.3 三端口元件 8.4 四端口元件 8.5 微波周期结构 本章提要 习题
第8章 常用微波元件
8.1 一 端 口 元 件
一端口元件是一类负载元件，种类不多，常用的有短 路负载、匹配负载和失配负载。下面分别加以介绍。
1. 短路负载 短路负载(short-circuiting load) 又称短路器，其作用是 将电磁波能量全部反射回去。将波导或同轴线的终端短路 (用金属导体全部封闭起来)即构成波导或同轴线短路负载。 实用中的短路负载都做成可调的，称为可调短路活塞。 对短路活塞(shorting piston)的主要要求是：①保证接触处的 损耗小，其反射系数的模应接近1；②当活塞移动时，接触 损耗的变化要小；③大功率运用时,活塞与波导壁(或同轴线 内外导体壁)间不应发生打火现象。
膜片的分析方法与其厚度有关。当膜片比较厚，与波 导波长相比不能忽略时，应将膜片当作一段波导来分析； 通常膜片很薄，如忽略其损耗，则可等效为一并联电纳。
第8章 常用微波元件
图8.2-3(a)、(b)所示薄膜片，使波导中TE10 模的磁场在 膜片处集中而得以加强，呈电感性。称之为电感性膜片。 薄对称电感膜片相对电纳的近似式为
第8章 常用微波元件
由传输线理论知，驻波比ρ与反射系数Γ的关系为
1 | | 1 | |
(8.1-4)
设b0为标准波导的窄边尺寸，b为失配负载波导的窄边尺寸。
由于
Z Z0
Z Z0
(8.1-5)
式中，Z0为标准波导的等效特性阻抗，Z为失配负载波导的
等效特性阻抗，则
Z b 或 b0
(c) 作用原理图；(d) S形同轴活塞
第8章 常用微波元件
8.1 一端口元件 8.2 二端口元件 8.3 三端口元件 8.4 四端口元件 8.5 微波周期结构 本章提要 习题
第8章 常用微波元件
8.1 一 端 口 元 件
一端口元件是一类负载元件，种类不多，常用的有短 路负载、匹配负载和失配负载。下面分别加以介绍。
1. 短路负载 短路负载(short-circuiting load) 又称短路器，其作用是 将电磁波能量全部反射回去。将波导或同轴线的终端短路 (用金属导体全部封闭起来)即构成波导或同轴线短路负载。 实用中的短路负载都做成可调的，称为可调短路活塞。 对短路活塞(shorting piston)的主要要求是：①保证接触处的 损耗小，其反射系数的模应接近1；②当活塞移动时，接触 损耗的变化要小；③大功率运用时,活塞与波导壁(或同轴线 内外导体壁)间不应发生打火现象。
膜片的分析方法与其厚度有关。当膜片比较厚，与波 导波长相比不能忽略时，应将膜片当作一段波导来分析； 通常膜片很薄，如忽略其损耗，则可等效为一并联电纳。
第8章 常用微波元件
图8.2-3(a)、(b)所示薄膜片，使波导中TE10 模的磁场在 膜片处集中而得以加强，呈电感性。称之为电感性膜片。 薄对称电感膜片相对电纳的近似式为
第8章 常用微波元件
由传输线理论知，驻波比ρ与反射系数Γ的关系为
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(8.1-4)
设b0为标准波导的窄边尺寸，b为失配负载波导的窄边尺寸。
由于
Z Z0
Z Z0
(8.1-5)
式中，Z0为标准波导的等效特性阻抗，Z为失配负载波导的
等效特性阻抗，则
Z b 或 b0
(c) 作用原理图；(d) S形同轴活塞
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(Zin)ab(ZZino2)1odRkZ Z00212
(8.1-3)
式中，RK为接触电阻。由图可知，Z01<<Z02，故(Zin)ab很小， 使活塞与波导(或同轴线)有良好的电接触。
第8章 常用微波元件
图8.1-2所示的扼流活塞的优点是损耗小，且损耗稳定； 缺点是活塞太长。为了减小长度，可采用图8.1-3所示山字形 和S形扼流活塞。在这种活塞中，具有较大特性阻抗的第二段 被“卷入”第一段活塞内部。此时接触电阻Rk不在高频电流 波腹处，而是在波节处，因此可使损耗减至最小。实验表明， 这种活塞的驻波比可做到大于100，且当活塞移动时，接触的 稳定性也令人满意。
第8章 常用微波元件
低功率波导匹配负载一般为一段终端短路的波导，在 其里面沿电场方向放置一块或数块劈形吸收片或楔形吸收 体，如图8.1-4所示。吸收片是由薄片状介质(如陶瓷片、玻 璃、胶木片等)上面涂以金属碎末或炭末制成的。其表面电 阻的大小需根据匹配条件用实验确定。吸收片劈面长度应 是λg/2的整数倍。楔形吸收体则是用羟基铁和聚苯乙烯混合 物做成的。低功率波导匹配负载的驻波比通常在10~15%频 带内可做到小于1.01。
第8章 常用微波元件
图 8.1-6 高功率波导水负载示意图
第8章 常用微波元件
3. 失配负载 失配负载(mismatched load) 是既吸收一部分功率又反射 一部分功率的负载。实用中的失配负载都做成标准失配负载， 具有某一固定的驻波比。失配负载常用于微波测量中作标准 终端负载。 失配负载的结构与匹配负载一样，只是波导口径的尺寸 b不同而已。
第8章 常用微波元件
第8章 常用微波元件
8.1 一端口元件 8.2 二端口元件 8.3 三端口元件 8.4 四端口元件 8.5 微波周期结构 本章提要 习题
第8章 常用微波元件
8.1 一 端 口 元 件
一端口元件是一类负载元件，种类不多，常用的有短 路负载、匹配负载和失配负载。下面分别加以介绍。
1. 短路负载 短路负载(short-circuiting load) 又称短路器，其作用是 将电磁波能量全部反射回去。将波导或同轴线的终端短路 (用金属导体全部封闭起来)即构成波导或同轴线短路负载。 实用中的短路负载都做成可调的，称为可调短路活塞。 对短路活塞(shorting piston)的主要要求是：①保证接触处的 损耗小，其反射系数的模应接近1；②当活塞移动时，接触 损耗的变化要小；③大功率运用时,活塞与波导壁(或同轴线 内外导体壁)间不应发生打火现象。
在同轴元件中，广泛采用S形(或称Z字形)扼流活塞，如 图8.1-3(d)所示。S形活塞的频带宽，其最大特点是活塞与同 轴线完全分开，因此同轴线内外导体是分开的。这种结构特 别适用于需要加直流偏置的有源同轴器件。
扼流活塞的缺点是频带窄，一般只能做到10~15%的带宽。
第8章 常用微波元件
图 8.1-3 (a) 山字形波导活塞；(b) 山字形同轴活塞；
第8章 常用微波元件
由传输线理论知，驻波比ρ与反射系数Γ的关系为
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(8.1-4)
设b0为标准波导的窄边尺寸，b为失配负载波导的窄边尺寸。
由于
Z Z0
Z Z0
(8.1-5)
式中，Z0为标准波导的等效特性阻抗，Z为失配负载波导的
等效特性阻抗，则
Z b 或b0
Z0 b0 bຫໍສະໝຸດ (8.1-6)可见，对应于不同的b可得到不同的驻波比。例如3 cm波段
标准波导BJ-100的b0 10.16 mm，如果ρ分别要求为1.1和 1.2，则b分别应为9.236 mm和8.407 mm,依此可构成不同的
失配负载。
第8章 常用微波元件
8.2 二 端 口 元 件
1. 无耗二端口网络的基本性质
第8章 常用微波元件
图 8.1-4 低功率波导匹配负载 (a) 劈形吸收片；(b) 有耗楔形吸收体
第8章 常用微波元件
同轴线匹配负载是在内外导体之间放入圆锥形或阶梯形 吸收体，如图8.1-5所示。
图 8.1-5 低功率同轴匹配负载 (a) 锥形吸收体；(b) 阶梯吸收体
第8章 常用微波元件
高功率匹配负载的构造原理与低功率负载一样，但在高 功率时需要考虑热量的吸收和发散问题。吸收物质可以是固 体(如石墨和水泥混合物)或液体(通常用水)。利用水作吸收 物质，由水的流动携出热量的终端装置，称为水负载，如图 8.1-6所示。它是在波导终端安置劈形玻璃容器，其内通以水， 以吸收微波功率。流进的水吸收微波功率后温度升高，根据 水的流量和进出水的温度差可测量微波功率值。
第8章 常用微波元件
第8章 常用微波元件
第8章 常用微波元件
图 8.1-1 接触式短路活塞 (a)波导活塞；(b)同轴线活塞；(c)作用原理图
第8章 常用微波元件
图8.1-2 扼流活塞的早期结构 (a)波导型；(b)同轴线型；(c)等效电路
第8章 常用微波元件
(2) 扼流式活塞 早期的扼流活塞如图8.1-2所示。其有效短路面不在活塞 与传输线内壁直接接触处，而是向左移动了半波长。由图 8.1-2(c)所示的等效电路可以得到ab面的输入阻抗为
(c) 作用原理图；(d) S形同轴活塞
第8章 常用微波元件
2. 匹配负载 匹配负载(matched load)是一种能全部吸收输入功率的 一端口元件。它是一段终端短路的波导或同轴线，其中放 有吸收物质。匹配负载在微波测量中常用作匹配标准；在 调整仪器和机器(例如调整雷达发射机)时，常用作等效天线。 匹配负载的主要技术指标是工作频带、输入驻波比和功率 容量。 根据所吸收的功率大小，匹配负载分为低功率负载(小 于1 W)和高功率负载(大于1 W)。 低功率负载一般用于实验室作终端匹配器，对其驻波 比要求较高，在精密测量中，要求其驻波比小于1.01以下。
二端口元件可等效为二端口网络,其散射矩阵为
[S]
S11 S21
S12
S22
(8.2-1)
若网络无耗，可互易，则由幺正性得到:
| S11|2 | S12 |21
| S12 |2 | S22 |21
和
S1*1S12 S1*2S22 0
S1*2S11S2*2S12 0