常用微波元件

如果 S12 1 S11 S22 0
令S11 S11 e j(S11) , S12 S12 e j(S12 )
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)
Z Z0 Z Z0
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。从而驻波比可以表示为：
1
1
如果Z

Z0



Z Z
Z0 Z0
1 Z Z0 Z Z0 2Z Z
1 Z Z0 2Z0 Z0 Z Z0
由于TE模的等效阻抗只和波导的b / a相关(见3.1 51),而失配负载的宽边a相同
（3）功率容量：具有一定的功率容量。 通常将功率容量<1W的称为低功率负载， 将功率容量>1W的称为高功率负载。
如图所示，低功率匹配负载由短路金属波导及在其内部 沿电场方向放置劈型或楔型吸收片(通常由陶瓷、玻璃等 薄片介质涂以金属粉末制成[将导致表面接触电阻])，为 了获得好的吸收性能，通常吸收片的长度为1~2个波导波 长。
b b0
1

1
如果Z

Z0



Z0 Z0
Z Z
1 Z0 Z
Z0 Z 2Z0 Z0
1 Z0 Z 2Z Z Z0 Z
由于TE模的等效阻抗只和波导的b / a相关(见3.1 51),而失配负载的宽边a相同
b0
b
从上面的公式可以看出，对于不同的驻波比可以选择 不同的失配负载波导的窄边。
6.2二端口元件
1.无耗互易二端口网络的基本性质
二端口元件等效为二端口微波网络，其散射矩阵为：
S11 S21
S12
S
22

[S ]t

S11 S12
S21
S22

如果网络是无耗且互易的有S12 S21
由散射矩阵的么阵特性有
[S]t[S]* [U ]
S11S1*1
(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

S
21S
* 21
1
S11
2

S12
2
1(1)
S12 S1*2

S
22
S
* 22
1
S12
2

S22
2
1(2)
S11S1*2

S21S
* 22

0(3)
S12S1*1 S22S2*1 0(4)
由(1)、(2)可得到：S11 S22 ,如果S11 0 S12 S21 1, S22 0
6.1一端口元件
一端口元件常用的有短路负载、匹配负载以及失配负载。
1、短路负载 短路负载又称为短路器，它的作用是将电磁能量全
部反射回去。将同轴线和波导终端短路，即分别成为 同轴线和波导固定短路器。
实际很多情况下将短路负载做成可调的，其主要的要 求为：1)保证接触处的损耗小，其反射系数的模接近1
2)当活塞移动时，接触损耗的变化要小。3)大功率条件 下，活塞与波导(同轴导体)之间不能发生打火现象。 2、短路负载 的实现形式：接触式和扼流式两种
(Zin )ab

Z021 (Zin )cd
Rk
Z01 Z02
(二) 匹配负载 匹配负载能几乎无反射地吸收入射波的全部功率。当需
要在传输系统工作于行波状态时，都要用到匹配负载。
其结构 ：通常为一段短路波导或同轴线，其中放有吸波材 料。
对匹配负载的指标：
（1）频率：有较宽的工作频带，
（2) 输入驻波比：输入驻波比小
无论在哪个频段工作的电子设备, 都需要各种功能的元器件, 既有如电容、电感、电阻、滤波器、分配器、谐振回路等无源 元器件, 以实现信号匹配、 分配、 滤波等; 又有晶体管等有源 元器件, 以实现信号产生、放大、调制、变频等。微波系统也 不例外地有各种无源、有源元器件, 它们的功能是对微波信号 进行必要的处理或变换, 它们是微波系统的重要组成部分。
j( S12 )
11
12
j( S21 )
j(S22 )
21
22
由 S11 S22 ，S12 S21
S S e S S e 0 j[(S11)(S12 )] 11 12
j[( S12 )( S22 )] 12 11
e 1 j{[(S11)(S12 )][(S12 )(S22 )]}
(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

同轴扼流式短路器
扼流式短路器的等效电路
从等效电路可以看出，其输入阻抗
(三) 失配负载 失配负载(mismatch load)是既吸收一部分功率又反射一部分功 率的负载。实际使用的失配负载都制作成具有一定驻波比的 标准失配负载。 结构：与匹配负载相同，只是波导口径的窄边b不相同。
驻波比和反射系数的关系为：
1

1
假设b0为标准波导的窄边尺寸，b为失配负载波导的 窄边尺寸。因为反射系数的大小和导行系统的等效特性 阻抗相关，因此有：
(1)微波元器件按其变换性质可分为:线性互易元器件、 线性 非互易元器件以及非线性元器件三大类。
(2)微波元件都是由导行系统构成的，从导行系统的种类可 以分为：波导型、同轴型、微带型等等。
线性互易元器件只对微波信号进行线性变换而不改变频 率特性，并满足互易定理, 它主要包括各种微波连接匹配元件、 功率分配元器件、微波滤波器件及微波谐振器件等; 线性非互 易元器件主要是指铁氧体器件, 它的散射矩阵不对称,但仍工作 在线性区域, 主要包括隔离器、环行器等; 非线性元器件能引 起频率的改变, 从而实现放大、调制、变频等, 主要包括微波 电子管、 微波晶体管、微波固态谐振器、 微波场效应管及微 波电真空器件等。