文档介绍：第5章微波元器件
第5章微波元器件
连接匹配元件
功率分配元器件
微波谐振器件
微波铁氧体器件
返回主目录
第5章微波元器件
第5章微波元器件
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。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。
第5章微波元器件
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。
微波元器件品种繁多, 而且随着技术的进步不断出现新的
元器件, 因此不能一一列举, 本章从工程应用的角度出发, 重点
介绍具有代表性的几组微波无源元器件, 主要有:连接匹配元
件、功率分配元器件、微波谐振元件和微波铁氧体器件。
第5章微波元器件
连接匹配元件
微波连接匹配元件包括终端负载元件、微波连接元件以及
阻抗匹配元器件三大类。终端负载元件是连接在传输系统终端
实现终端短路、匹配或标准失配等功能的元件; 微波连接元件
用以将作用不同的两个微波系统按一定要求连接起来,主要包
括波导接头、衰减器、相移器及转换接头等; 阻抗匹配元器件
是用于调整传输系统与终端之间阻抗匹配的器件, 主要包括螺
钉调配器、多阶梯阻抗变换器及渐变型变换器等。下面分别
介绍这些元器件。
1. 终端负载元件
终端负载元件是典型的一端口互易元件, 主要包括短路负
载、匹配负载和失配负载。
第5章微波元器件
(1) 短路负载
短路负载是实现微波系统短路的器件, 对金属波导最方便
的短路负载是在波导终端接上一块金属片。但在实际微波系
统中往往需要改变终端短路面的位置, 即需要一种可移动的短
路面, 这就是短路活塞。短路活塞可分为接触式短路活塞和扼
流式短路活塞两种, 前者已不太常用, 下面介绍一下扼流式短路
活塞。应用于同轴线和波导的扼流式短路活塞如图 5 - 1(a)、
(b)所示, 它们的有效短路面不在活塞和系统内壁直接接触处,
而向波源方向移动λg/2的距离。
第5章微波元器件
这种结构是由两段不同等效特性阻抗的λg/4变换段构成,
其工作原理可用如图 5 - 1(c)所示的等效电路来表示, 其中cd段
相当于λg/4终端短路的传输线, bc段相当于λg/4终端开路的
传输线, 两段传输线之间串有电阻Rk, 它是接触电阻, 由等效电
路不难证明ab面上的输入阻抗为: Zab=0, 即ab面上等效为短路,
于是当活塞移动时实现了短路面的移动。扼流短路活塞的优
点是损耗小, 而且驻波比可以大于100, 但这种活塞频带较窄,
一般只有10%~15%的带宽。如图 5 - 1(d)所示的是同轴S型扼
流短路活塞,它具有宽带特性。
第5章微波元器件
图 5 – 1 扼流短路活塞及其等效电路
第5章微波元器件
(2) 匹配负载
匹配负载是一种几乎能全部吸收输入功率的单端口元件。
对波导来说, 一般在一段终端短路的波导内放置一块或几块劈
形吸收片, 用以实现小功率匹配负载, 吸收片通常由介质片(如
陶瓷、胶木片等)涂以金属碎末或炭木制成。当吸收片平行地
放置在波导中电场最强处, 在电场作用下吸收片强烈吸收微波
能量, 使其反射变小。劈尖的长度越长吸收效果越好, 匹配性能
越好, 劈尖长度一般取λg/2的整数倍。如图 5 - 2(a)所示; 当功
率较大时可以在短路波导内放置锲形吸收体, 或在波导外侧加
装散热片以利于散热, 如图 5 - 2(b)、(c)所示; 当功率很大时, 还
可采用水负载, 如图 5 - 2(d)所示, 由流动的水将热量带走。
第5章微波元器件
散热片法兰盘
吸收材料
( a)((b) c)
吸收材料
劈形玻璃容器
内导体
内导体
(d ) (e) (