-微波元件与微波网络理论课件.ppt
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- 微波 元件 微波网络 理论 课件
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1、第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:301 微波元件的功能:通过对导波结构的微波元件的功能:通过对导波结构的边界形状边界形状、填充介质填充介质等的控制,改变的电磁波的等的控制,改变的电磁波的模式模式、极化方向极化方向等,实现对微波信等,实现对微波信号的号的幅度幅度、相位相位的各种变换。的各种变换。一、线性互易元件一、线性互易元件 元件中元件中无非线性和非互易性物质无非线性和非互易性物质,包括:匹配负载、衰,包括:匹配负载、衰减器、移相器、短路活塞、功分器、微波电桥、定向耦合器、减器、移相器、短路活塞、功分器、微波电桥、定向耦合器、阻
2、抗变换器和滤波器等。阻抗变换器和滤波器等。第五章第五章 微波元件微波元件按变换性质可将微波元件分为:按变换性质可将微波元件分为:第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:302三、非线性元件三、非线性元件 元件中含有非线性物质,能对微波信号进行非线性变换,元件中含有非线性物质,能对微波信号进行非线性变换,从而引起频率的改变。包括:检波器、混频器、变频器以及从而引起频率的改变。包括:检波器、混频器、变频器以及电磁快控元件等电磁快控元件等。波导型同轴型微带型微波元件按结构形式微波元件分类:按结构形式微波元件分类:二、线性非互易元件二、线性非互
3、易元件 元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质包括:隔离器、元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质包括:隔离器、环行器等。环行器等。第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:3035.1 连接元件和终端负载5.1.1 5.1.1 波导接头波导接头 对接头的基本要求是:对接头的基本要求是:1 1)连接点接触可靠,不引起电磁的反)连接点接触可靠,不引起电磁的反射;射;2 2)输入驻波比尽可能小,一般在)输入驻波比尽可能小,一般在1.21.2以下;以下;3 3)工作频带要)工作频带要宽;宽;4 4)电磁能量无泄漏;)电磁能量无泄漏;5 5)结构牢固,装
4、拆方便,易于加工等。)结构牢固,装拆方便,易于加工等。一、扼流法兰盘一、扼流法兰盘 短路面短路面5:5:短路面短路面34:34:开路面开路面12:12:短路面短路面第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:304工作原理:扼流槽可看作长为工作原理:扼流槽可看作长为/2/2的终端短路线,在输入口的终端短路线,在输入口处输入阻抗为处输入阻抗为0 0,此时电磁信号可以无损耗地通过连接端口,此时电磁信号可以无损耗地通过连接端口,而不会受到连接口处缝隙的影响。而不会受到连接口处缝隙的影响。优点:对加工精度和装配精度要求较低;优点:对加工精度和装配精
5、度要求较低;缺点:工作频带窄缺点:工作频带窄二、平法兰盘二、平法兰盘 优点:工作频带宽优点:工作频带宽缺点:对加工和装配精度要求高缺点:对加工和装配精度要求高第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:3055.1.2 5.1.2 同轴线同轴线波导转换器波导转换器 同轴线同轴线波导波导作用:作用:将将TEMTEM波转换为波转换为TETE1010工作原理:工作原理:1 1、通过调整探针插入深度、通过调整探针插入深度h h,使在波导内激励场最大;,使在波导内激励场最大;2 2、通过调整插入位置、通过调整插入位置d d,使波导内反射、传输波同相;
6、,使波导内反射、传输波同相;3 3、利用波导高通特性过滤调所激励的高次模。、利用波导高通特性过滤调所激励的高次模。第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:3065.1.3 5.1.3 波导波导微带转换器微带转换器 工作原理: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,实现阻抗匹配导间结构渐变,减小不连续性带来的反射,实现阻抗匹配第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:3075.
7、1.4 5.1.4 同轴线同轴线微带转换器微带转换器 工作原理:工作原理:同轴线中心导体电流在微带线上激励场同轴线中心导体电流在微带线上激励场 同轴线内导体直径的选取与微带线的特性阻抗有关,通常使内导同轴线内导体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。体直径等于微带线宽度。第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:3085.1.5 5.1.5 矩形波导矩形波导圆波导转换器圆波导转换器 工作原理:工作原理:通过矩形截面向圆口径渐变,实现矩形波导通过矩形截面向圆口径渐变,实现矩形波导圆波导转圆波导转换。由于结构渐变,
8、引起的反射极小。换。由于结构渐变,引起的反射极小。第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:3095.2 波导分支接头5.2.1 E-T5.2.1 E-T分支接头分支接头一、结构一、结构主波导E臂分支(1)当信号从当信号从3端口输入时,则端口输入时,则1和和2端口有等幅反相输出;端口有等幅反相输出;(2)当信号由当信号由1和和2端口等幅同相输入时,端口等幅同相输入时,3端口无输出;端口无输出;(3)当信号由当信号由1和和2端口等幅反相输入时,端口等幅反相输入时,3端口输出最大。端口输出最大。二、工作特性二、工作特性第五章 微波元件微波技术
9、与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:3010 02121212121212121:STE第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:30115.2.2 H-T5.2.2 H-T分支接头分支接头一、结构一、结构主波导E臂分支(1)当信号从当信号从3端口输入时,则端口输入时,则1和和2端口有等幅同相输出;端口有等幅同相输出;(2)当信号由当信号由1和和2端口等幅同相输入时,端口等幅同相输入时,3端口输出最大;端口输出最大;(3)当信号由当信号由1和和2端口等幅反相输入时,端口等幅反相输入时,3端口无输出。端
10、口无输出。二、工作特性二、工作特性第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:3012 11122211122211022S第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:301312345.2.3 5.2.3 双双T T分支(匹配双分支(匹配双T T)将具有共同对称面的将具有共同对称面的E-TE-T接头和接头和H-TH-T接头组合起来,接头组合起来,即构成普通双即构成普通双T T接头接头一、结构一、结构二、工作特性二、工作特性(1)当信号从当信号从3端口输入时,则端口输入时,则1和和2端口
11、有等幅反相输出,而端口有等幅反相输出,而4端口无输出(隔离);端口无输出(隔离);(2)当信号从当信号从4端口输入时,则端口输入时,则1和和2端口有等幅同相输出,而端口有等幅同相输出,而3端口无输出(隔离);端口无输出(隔离);第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:30141234(3)当信号由当信号由1和和2端口等幅同相输入端口等幅同相输入时,时,3端口无输出,端口无输出,4端口输出最端口输出最大;大;(4)当信号由当信号由1和和2端口等幅反相输入端口等幅反相输入时,时,3端口输出最大,端口输出最大,4端口无输端口无输出。出。匹配双
12、匹配双T特性:特性:对口隔离,邻口对口隔离,邻口3dB耦合,耦合,4个端口完全匹配个端口完全匹配匹配双匹配双T可用作可用作3dB功分器或功率合成器。功分器或功率合成器。第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:30155.3 波导中的阻抗元件 电阻元件包括匹配负载和衰减器等(吸收能量);电抗电阻元件包括匹配负载和衰减器等(吸收能量);电抗元件包括电感元件和电容元件。元件包括电感元件和电容元件。电感器:能够电感器:能够集中磁场集中磁场和和存储磁能存储磁能的元件;的元件;电容器:能够电容器:能够集中电场集中电场和和存储电能存储电能的元件。的元
13、件。5.3.1 5.3.1 终端负载及衰减器终端负载及衰减器 传输线终端所接元件称为终端负载,常用的终端负载有传输线终端所接元件称为终端负载,常用的终端负载有匹配负载和短路负载两种:匹配负载和短路负载两种:匹配负载:将所有的电磁能量全部吸收而无反射;匹配负载:将所有的电磁能量全部吸收而无反射;短路负载:将所有的电磁能量全部反射回去,一点能量短路负载:将所有的电磁能量全部反射回去,一点能量也不吸收也不吸收;一、终端负载一、终端负载第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子工程学院电子工程学院15:30161 1、匹配负载、匹配负载 功能:吸收绝大部分入射波功率,使传
14、输线无反射。功能:吸收绝大部分入射波功率,使传输线无反射。当需让传输系统工作于行波状态时,可使用匹配负载。当需让传输系统工作于行波状态时,可使用匹配负载。1 1)结构)结构l 吸收片通常由介质片吸收片通常由介质片(如陶瓷、胶木片等)涂(如陶瓷、胶木片等)涂以金属碎末或炭木制成以金属碎末或炭木制成 吸收片放置在波导中吸收片放置在波导中电场最强处电场最强处2 2)工作原理)工作原理设输入功率设输入功率 ,吸收材料幅度衰减系数为,吸收材料幅度衰减系数为 ,则,则inPlinrePP4当当 较大时,较大时,可极小。可极小。rPl,第五章 微波元件微波技术与天线微波技术与天线电子科技大学电子科技大学电子
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