《电磁场与微波技术教学》第六章PPT课件

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6.1.1 匹配负载
吸收片
E
图6.1-1矩形波导式匹配负载
d
2Φ
d
电阻薄膜 D
l
图6.1-2同轴线式匹配负载
基片 金 属 带 条
电阻薄膜
l1 l
l2
d
图6.1-3微带线式匹配负载
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3
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。
图6.7-1 吸收式衰减器
图6.7-2 旋转式衰减器
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6.8 移相器
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 相由器相有移固量定式和可可见变，式改两变种相。移的途径有两种： 1. 改变传输线长度l。 2. 改变传输线的l 相位常数
图6-20 T型微带功分器
Zc Yin
V0＋ jB
－
1 Zc1
Zc2 2
图6.-21 T型微带功分器等效电路
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6.3.3 微带功分器
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
L (dB)
Ls
Lp
f
0
fc fs
图6-32 一种实际低通滤波器的衰减特性
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6.5 滤波器
b
Lr1
Lr2
Lr3
3g 4
Rg
K01 Cr1
K01
Cr2 K01
Cr3 RL
Eg
3g 4
a
6-33 波导带阻滤波器及其等效电路
Z0
Z0
Z01
Z01
Z02
Z03
Z02
6-34 微带线型低通滤波器
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6.6 隔离器
隔离端 ④ S41 主线 ①
输入端
定向耦合器
S31 ③ 耦合端
主线
S21 ② 输出端
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6.4 定向耦合器
（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
C10lgP P13 10lg|S311|2
(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
Zc1 Zc2 2Zc r 2Zc
Zc1
Zc
Zc
r
Zc2 Zc
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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。
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Z c，1、2输出
端口微带线特性阻抗分别为 Z 和c 1 Z，c 2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
Zc1 Zc
Zc2
接触弹簧片
4
H10
有效短路平面
4
.
4
6.2 电抗元件
6.2.1 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。
b
b'
图6-5 对称型容性膜片
A
Ze
Ze
l A'
.
5
6.2.1 膜片
图6-6 非对称型容性膜片
金属片
wenku.baidu.com
Ze
第六章 基本微波无源元件
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6.1 终端负载
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
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.
jB Ze
图6-7 容性膜片的等效电路
Ze
jB Ze
图6.2-6 非对称型感性膜片
图6.2-7 感性膜片等效电路
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6
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
b
b'
a22/4 a'22/4
sb
d a
L
C
.
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6.3 分支元件
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。
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
L 1 0 |lg S 2 1 2| 2 0 |lg S 2 1|(d B )
6.3.1 T型接头
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。
3（E）
1 2
2
1
3（H）
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6.3.2 双T型接头
E臂 4
2
3
1 H臂
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6.3.3 微带功分器
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6.5 滤波器
L (dB)
L∞
通带
阻带
L (dB) L∞ 阻带
通带
f
0
fc
图6-28 低通滤波器
f
0
fc
图6-29 高通滤波器
L (dB)
L (dB)
L∞
L∞
L∞
阻带
通带
0
fc1
fc2
f
f
0
fc1
fc2
图6.5-3带阻滤波器
图6.5-4带通滤波器
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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.
D10P3 P4
10lg||SS3411||22
(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
I
10P1 P4
10lg |
1 S41 |2
(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
1 | S11 |
1
|
S11
|
.
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6.5 滤波器
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。
方圆波导转换
磁铁
②
方圆波导转换
铁氧体
①
圆波导
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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。