第五常见微波元件

指示器
E面分支
Zx
指示器
H面分支
阻抗测量电桥
例题：如图所示E-T分支，其臂2接短路活塞，请问 短路活塞与对称中心平面的距离l为多少时，臂3的负 载得到最大功率或得不到功率？
由于活塞的 存在，产生 了反向的π
l
对称Y分支
波导对称Y分支结构及其等效电路图
三种波导Y分支功率分配器
电阻性功率分配器：输出端口无隔离，但可
刀形吸收式衰减器
吸收片
(a)
支撑杆 (b)
横移式吸收式衰减器
截止波导衰减器：波导处于截止状态时，截 止场量沿波导纵向呈指数规律衰减。
移相器
5.4 定向耦合器
(a)微带分支定向耦合器 (b)波导单孔定向耦合器 (c)平行耦合线定向耦合器 (d)波导匹配双T (e)波导多孔定向耦合器 (f)微带混合环
a
接触式活塞 抗流式活塞
fg短路—cd开路—ab短路 特点：无接触，损耗小，寿命长；但带宽窄
5.2 分支元件
T形分支
E-T分支：分支波导延伸方向与主模电场 所在平面平行
H-T分支：分支波导延伸方向与主模磁场 所在平面平行
E-T分支
E
(a)当信号由①口输入时， (b)当信号由②口入时，①和③
以做到匹配
威尔金森功率分配器：可实现任意功分比，
且输出端口之间可实现隔离
Z03 Z0
1 K2 K3
Z02 K 2Z03 Z0 K 1 K 2
R

Z0

K

1 K

5.3 衰减器和移相器
衰减器
作用：一定范围内调整微波信号的幅值 要求： 种类
吸收式衰减器
3
1 2
E-T的S矩阵为：
[S ]= 轾 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 臌111222
1 2 1 2 1 -
2
1 2 -1 2
0
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
3. 当信号由1和2端口等幅反相输 入时，3端口无输出
微波元件：能控制导行电磁波的模式、 极化方向、幅值、相位及频率等的无源 装置。
元件的分类
传输线型式：波导型、同轴型和微带型等 功能：连接元件、终端元件、匹配元件、 衰减元件、相移元件、分路元件、波型变 换元件、滤波元件等 变换的性质：互易元件、非互易元件和非 线性元件等
5.1 连接元件
结构：主传输线、耦合传输线、耦合 装置构成。
P1 ① ④
P2
耦合
②
装置
③
P4
①：输入端 ③：耦合端
P3
②：直通端 ④：隔离端
主传输线 耦合传输线
四端口可同时具备互易、无耗、完全匹配。
技术指标
1. 耦合度C 2. 隔离度 I 3. 定向性D
C
10 log
P1 P3
10 lg
1 S13
②和③口都有输出；
口都有输出；
(c)当信号由③口入时，① 和②口都有输出，且幅 度相同、相位相反。
3dB反向功率分配器
(d)信号由①和②口同相输入 时，在③口的对称面上， 电场为反相相减，端口③ 的输出最小； 若①和②口 信号等幅，则③口的输出 为零。
(e)当信号由①和②端口等幅 反相输入时，在端口③的 对称面上，电场为同相相 加，端口③的输出最大。
中功率负载
大功率风冷匹配负载
4
3
波导型定向耦合
1
器，其4端口配置
2 4
了一个小功率匹 配负载。
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：
2
(dB)
I
10 log
P1 P4

20 lg
S14
(dB)
D
10log
P3 P4
10log
P3 P1

P1 P4


I
C
4. 输入驻波比：将定向耦合器除输入端外，其余各
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，使微带线与波导间结构渐变，减小不连续性带 来的反射，实现阻抗匹配
矩形波导圆波导转换器
工作原理：通过矩形截面向圆口径渐变，实现矩形波
百度文库
导——圆波导转换。
渐变作用：
1、消除反射
2、高次模传输中自滤
终端负载
匹配负载
作用：能够全部吸收入射波功率 结构： 要求：有较宽的工作频带，输入驻波比小和
一定的功率容量 种类
尖劈形吸收体——小功率 楔形吸收体——大功率
[S ]= 轾 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 臌111222
1 2 1 2 1 2
1 2 1 2
0
主波导 H臂分支
匹配双T（波导魔T）
2
1 差臂
进入H臂的信号，将由两 侧臂等幅同相输出，而
3
不进入E臂；
4
和臂
进入E臂的信号，将由两 侧臂等幅反相输出，而 不进入H臂；
对口隔离，邻口3dB耦合
若两臂同时加入信号，E臂输出的信号等于两输入信 号相量差的1/ 2倍（等效为功率均分）；H臂输出的 信号等于两输入信号相量和的 1/ 2 倍（等效为功 率均分）。
波导魔T的S矩阵：
[S ]=
1 2
轾 犏 犏 犏 犏 犏 犏 犏 臌1100
1 0 0 -1
1 0 0 1
0 -1 1 0
应用：
Z0
连接元件
微波连接元件 微波转接元件 终端负载元件
微波连接元件
波导接头
平法兰盘
优点：工作频带宽 缺点：对加工和装配精度要求高
抗流式法兰盘
接触点
5 21
波导抗流法兰接头
短路面
优点：对加工 精度和装配精 度要求较低； 功率容量大。
缺点：工作频 带窄
拐角、弯曲和扭转元件
1. 改变电磁波的传输 方向
2. 不改变传输方向， 改变极化方向
同轴接头
机械接触点
4

A
4
B
2
4
微波转接元件
同轴－波导转换器
作用：将TEM波转换为TE10 工作原理：
调节插入深度h和短路端与内导体的距离d， 可以使得从同轴线向连接处看去的阻抗接 近同轴线的特性阻抗，从而达到阻抗匹配
利用波导高通特性过滤所激励的高次模