第六章 常用微波元件2

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常见微波元件PPT课件

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• 尖劈形吸收体——小功率 • 楔形吸收体——大功率
中功率负载
大功率风冷匹配负载
3 2
4
波导型定向耦合器,其
1
4端口配置了一个小功 率匹配负载。
4
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:
隔离口④:一路经lg/4、另一路经3lg/4(等幅反相)在④口输出,④无输出。
由端口①输入的功率:
端口①匹配无反射;
S11 0
直通臂②输出功率为一半,相位滞后 /2;
耦合臂③输出功率为一半,相位滞后 ;
隔离口④无输出。
S41 0
分支耦合线具有结构对称性,其任一
端口都可作输入端口,两输出端口总
是在与输入端口相反的一边。
• 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
3 1
E-T的S矩阵为:
2
1
1
1
2
2
2
S
1
1
1
2
2
2
1
1
0
2
2
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

第六章-常用微波元件2

第六章-常用微波元件2

当l=lg/2时,波由A点经
短路器的反射回至A点所
走过的路程为2l= lg,由
路程所提相位差为2,加
上短路反射所得相位差,
因此,当波回A点时与1端
口的入射波为反相,因此,
3端口的输出为最大功率。
l
A
• 一波导匹配双T,其③端口为E臂,④端
口为H臂,若③端口输入功率为p,则①
端口输出功率为
;若①端口理
式中Pi为滤波器所接信号源的最大输出功率,PL为滤波器的负
载吸收功率。
微波滤波器的主要技术指标有:工作频带的中心频率、带宽、 通带内允许的最大衰减、阻带内允许的最小衰减、阻带向通带过 渡时的陡度和通带内群时延的变化等。
一、利用四分之一波长传输线并联电抗元件的滤波器
滤波器的结构是:在一特性
(3) 当信号由1和2端口等幅同相输入时,3端口无输出,此时对称面为电场的波腹 点;反过来,当信号由1和2端口等幅反相输入时,3端口输出最大,此时对称面为 电场的波节点。
H-T接头具有下列特性:
(1) 当信号从3端口输入时,则1和2端口有等幅同相相输出,用散射参量表示则有: S13 = S23; (2) 由于1和2端口在结构上对称,故有:S11 = S22;
的信号为差信号;如
果反射波与1端口的
l
信号反相时,3端口
输出为最大。又ຫໍສະໝຸດ 于短路器的反射系数为-1,即有的相位差。
当l=lg/4时,波由A点经短路器的反射回至A点所走过 的路程为2l= lg/2,由路程所提相位差为,加上短路反射 所得相位差,因此,当波回A点时与1端口的入射波为同 相,因此,3端口的输出为最小功率。
Y0
1 Z0
R2
Z
2 02

微波技术基础微波元器件第六章

微波技术基础微波元器件第六章

上式取模为

1
2 2 Z Z 0 L 1 sec ZL Z0 12
在中微波技术》
ZL Z0 2 Z0 ZL
cos
6-2 变换元件---阻抗变换器
当 = 0时,此时反射系数的模达到最大值,可以画出 随 变化的 曲线,如图所示。 随 (或频率)作周期变化,周期为。如果设 Γ m 为反 射系数模的最大容许值,则由/4阻抗变换器提供的工作带宽对应于图中 限定的频率范围。由于当 偏离时曲线急速下降,所以工作带宽是很窄 的。
《微波技术》
6-2 变换元件---阻抗变换器
当 m时
m arccos
2 1
m 2 m
Z0 ZL
Z L Z0
通常用分数带宽Wq表示频带宽度,Wq与 m有如下关系
f 2 f1 2 1 π m m 4 Wq 2 m f0 0 π2 π
当已知ZL 和Z0,且给定频带内容许的 m 时,则由式可计算出相对 带宽Wq值;反之,若给定Wq值,也可求出变换器的 m,计算中 m取小 于/2的值。
对于单一频率或窄频带的阻抗匹配来说,一般单节变换器提供的 带宽能够满足要求。但如果要求在宽频带内实现阻抗匹配,那就必须 采用下面要讨论的多节阶梯阻抗变换器或渐变线阻抗变换器。 《微波技术》
当Γ0, Γ1, … 等值给定时, 上式右端为余 弦函数cosθ的多项式, 满足|Γ|=0的cosθ 有很多解, 亦即有许多λg使|Γ|=0。这就 是说,在许多工作频率上都能实现阻抗匹 配, 从而拓宽了频带。显然, 阶梯级数越 多, 频带越宽。
6-2 变换元件---阻抗变换器
三、渐变线阻抗变换器 所谓渐变线,是指其特性阻抗按一定规律平滑地由一条传输线的 特性阻抗过渡到另一条传输线的特性阻抗。 只要增加/4阶梯阻抗变换器的节数,就能增宽工作频带。然而, 节数的增加,导致变换器的总长度也随之增加。如果选用渐变线,则 既可增宽频带又不致使变换器尺寸过大。 渐变线可以看作是由阶梯数目无限增多而每个阶梯段长度无限缩 短的阶梯变换器演变而来,如图所示。 渐变线输入端总的反射系 数in为

微波器件简介

微波器件简介

带通双工器响应
带阻双工器响应
几种常见的双工器
同轴带通双工器
波导带通双工器
螺旋带阻双工器
陶瓷带通双工器
耦合器、功分/合路器介绍
天馈系统中采用耦合器提取检测信号,将 模块的工作状态随时报告给工作人员,以 便工作人员对模块进行实时监控; 天线接收的信号通过双工器中的接收滤波 器,再由功分器均分成数份,分配到不同 的接收机。
带通滤波器的工作原理
原始信号
滤波器响应
滤波后的信号
带通滤波器的主要电气参数
1. 带外抑制:带外抑制指,滤波器在工作频段以外的频点处对信号的衰减。 带外抑制: 滤波器抑制主要由腔数决定。腔数越多带外抑制越好,同时插损也越大;
上图为不加飞杆的滤波器响应,左、右图分别为5腔和7腔的响应。 对比二图可以明显看出:7腔响应的带外抑制优于5腔响应;7腔响应的中 心频点的插损为-1.17dB,5腔响应的中心频点插损为-0.7dB。
目 录
一:微波无源器件 1.滤波器介绍(重点讲带通滤波器) 2.双工器介绍 3.耦合器介绍 4.功分器介绍 二:塔顶放大器(TMA)
滤波器
滤波器用途与分类
最普通的滤波器具有下图所示的低通、高通、带通、带阻衰减特性。
(
四种普通滤波器的特性曲线 可以从不同角度对滤波器进行分类: (a)按功能分,有低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器, 带阻滤波器,可调滤波器。 (b)按滤波器的组成元件分,有集总参数滤波器,分布参数 滤波器,无源滤波器,有源滤波器,晶体滤波器,声表面 波滤波器,等等。
带通滤波器的结构
通常的带通滤波器具有 左图所示的结构: 抽头:将外部输入信 号馈入滤波器或者将经过滤 波器的信号导出。 谐振腔:形成通带内的 谐振点; 耦合窗口:在谐振腔之 间传输电磁信号,同时调整 成不同的耦合度,以满足滤 波器设计的需要; 感飞,容飞,对称飞: 形成通带外的传输零点(即 抑制点)

微波元件

微波元件

(4)当TE-10模信号从①和②端口同相输入 时,则③端口输出最小;
(5)当TE-10模信号从①和②端口反相输入时,则③ 端口有输出;当信号从①和②端口等幅反相输入时,
则③端口有最大输出
E―T接头的等效电路相当于在传输中串接一个阻抗
如果在E分支中加一个可调的短路活塞,上下
改变活塞的位置就可改变串接电抗的大小
就越多,高次模所储存的磁场就越大,其等效感性
电纳也就越大
5. 调谐螺钉
被普遍采用的调谐和匹配元件
一方面, 与电容膜片一样,其
附近高次模的电场较为集中,
具有容性电纳;
另一方面,波导宽壁上的轴
向电流要流入螺钉,产生附加
磁场,具有电感量。
但当插入深度h较浅时,电感
量较小,容抗占优势,总的作 用等效为一个电容。(通常) 宽壁调谐螺钉
4. 矩形波导―圆波导模式变换器
矩形波导TE10模变换到圆波导TE11模的变换器 采用波导横截面的逐渐变化来达到模式的变换
TE10→TE01模式变换器
7.4 终接元件
(一) 全匹配负载
吸收体 能几乎无反射地吸收入射波的全部功率。当需要在 传输系统中建立行波状态时,都要用到匹配负载
吸收体一般为碳化硅薄膜,镍铬合金薄膜,铂 金薄膜等 吸收体应放置在电场强度最大的位置 吸收体长为几个波长
H―T接头的H臂相当于并接在传输线中的电

调节H臂中的短路活塞的位置就可改变并接
电抗的大小
3. 双T接头
将E-T和H-T两种分支合为一体
E臂(隔离臂)
平分臂
平分臂
H臂(隔离臂)
特性:(1) E臂输入,两主臂“1”、“2” 等幅反相输出,H臂无输出。
模式的变换

微波元器件

微波元器件

1
但高次模式不能传输,
不能输出。
T
2
3臂输入, 4臂无输出
2
4臂输入, 3臂无输出
4、波导魔T(四端口元件) 3(E)
调匹配的装置
2
1 • 主要特性:
4(H)
• 任何端口都与外接传输线相匹配;3、4匹配之后,1、2
自动匹配;
• 3输入:1、2等幅、反相输出,4无输出;
• 4输入:1、2等幅、同相输出,3无输出;
四、波导滤波器
• 销钉型
• 膜片型
9. 3 终端元件(单端口元件)
一、匹配负载:
• 作用:接在传输线的终端,尽量吸收全部入射功率,保证 传输线的终端无反射,其驻波比在 1.05 左右 ~ 1.1 左右;
• 工作原理:元件中采用高阻衰减材料、吸波材料,吸收 入射的电磁波;
• 特点:吸波材料与空气的界面应做成渐变式过渡,减 小反射; 高功率匹配负载需要散热装置,将吸收的电磁 能转化成的热能散发出去。
1、波导式匹配负载
•体积式吸收体
பைடு நூலகம்•片式吸收体
• 大功率匹配干负载
• 大功率匹配水负载 水
散热片
入 出
2、同轴线式匹配负载
• 同轴匹配干负载
吸波材料
3、微带线式匹配负载 • 渐变式
导体带 介质 薄膜电阻
• 匹配阻抗式
开路
• 半圆式
g 4
二、短路器:
• 提供尽量大的反射系数; • 最好可自由移动; • 可移动短路活塞:接触式:物理接触
2、串联电感:
• 预备知识:
Zc
l
一段无耗短传输线
等效
L/2 L/2
L Zcl 2 2v p

第6章微波谐振器-PPT精品文档

第6章微波谐振器-PPT精品文档
(c)
Microwave Technique
f 0
d ,N连续
(d )
f 0
d (e)
6.1 串联和并联谐振电路
6.1.1串联谐振电路
谐振时 Zin R
0
1 LC
Q0L 1 R 0RC
Figure 6.1 A series RLC resonator and its response. (a) The series RLC circuit. (b) The input impedance magnitude versus frequency.
在其上呈驻波分布,即电磁能量不能传输,只能来回振荡。因此微 波谐振器是具有储能与选频特性的微波元件。
Microwave Technique
引言
LC谐振器的作用
低频…
谐振腔的作用
微波…
LC谐振器在微波频段的缺点:
a. 尺寸变小,储能空间小,容量低;
b. 损耗增加:辐射损耗、欧姆损耗及介质热损耗增大, 品质因数低,频率选择性差 。
微波屏蔽腔的谐振频率
Microwave Technique
微波屏蔽腔的谐振频率
Microwave Technique
Microwave Technique
Microwave Technique
6.4 圆波导谐振腔
概述:圆柱谐振腔是由一段长度为l, 两端短路的圆波导构成,其圆柱腔半 径为R。圆柱腔中场分布分析方法和 谐振波长的计算与矩形腔相同。
6.2.2
6.2 传输线谐振器
Microwave Technique
6.2.3
6.2 传输线谐振器
Microwave Technique

《微波元器件介绍》课件

《微波元器件介绍》课件
《微波元器件介绍》PPT 课件
微波元器件是通信和雷达等领域中的重要组成部分。本课件将介绍微波元器 件的应用、分类、选型原则、关键技术以及发展趋势。
1. 简介
微波元器件是用于处理和传输微波信号的电子器件。广泛应用于通信、雷达、 卫星通信、无线电天线和导航系统等领域。
• 什么是微波元器件 • 微波元器件的应用领域 • 微波元器件的分类
2. 常见的微波元器件
射频开关
通过控制电路的开关状态,实现对微波信号 的开关和切换,广泛应用于无线通信和雷达 系统。
耦合器
用于将微波信号从一个端口耦合到另一个端 口,常用于功率分配和天线系统。
功分器
将输入的微波信号均匀分配到多个输出端口, 常用于通信和雷达系统中的功率分配。
衰减器
用于减小微波信号的功率,常用于信号衰减 和匹配。
材料科学的进步将推动微波元器件的
设计优化与仿真技术应用
4
发展。
设计优化和仿真技术的应用将提高微 波元器件的性能和效率。
6. 总结
微波元器件在通信和雷达等领域中起着重要作用。随着技术的发展,微波元器件将继续提高集成度和性 能,推动通信技术的发展。 谢谢观看。
3.Байду номын сангаас微波元器件的选型原则
1 频率范围
选择适合所需频率范围的微波元器件。
3 功率处理能力
选择能够处理所需功率的微波元器件。
2 带宽与损耗
考虑微波元器件的带宽和损耗,确保符合 系统要求。
4 稳定性与可靠性
考虑微波元器件的稳定性和可靠性,确保 长期运行稳定。
4. 微波元器件的关键技术
封装与加工工艺
微波元器件的封装和加工工 艺需要考虑对微波信号的影 响。
材料选择与制备
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

(2) 隔离特性:当3和4端口具有隔离特性时,即S34=S43=0,则1和2端口也具有隔 离特性,即S12=S21=0;
(3) 平分特性:当信号由3端口输入时,则反相等分给1和2端口,即S13 = -S23; 当信号由4端口输入时,同相等分给1和2端口,即S14 = S24;当信号由1端口输入 时,则同相等分给3和4端口,即S31 = S41;当信号由2端口输入时,则反相等分 给3和4端口,即S32 = -S42。故匹配双T的散射参量矩阵为
Y0 R2 R3 1 2 2 Z 0 Z 02 Z 03
如以输入电阻表示功率比,则
2 P2 Zin 3 R2 Z03 1 2 2 P3 Zin 2 Z02 R3 k
可解得
Z02 Z0 k 3 Z 0
1 k 2 k3
6-8 波导匹配双T
一、波导的T形接头
二、 普通双T和匹配双T 将具有共同对称面的E-T接头 和H-T接头组合起来,即构成 普通双T接头,如右图所示。
双T接头可等效为一个可逆无耗四端口网络,其散射参量矩 阵为
S11 S 12 [S ] S13 S14 S12 S11 S13 S14 S13 S13 S 33 0 S14 S14 0 S 44
微带三端口功分器原理图
功分器应满足下列条件: (1) 2端口与3端口的输出功率比可为任意指定值; (2) 1端口无反射; (3) 2端口与3端口的输出电压等幅、同相。
由于2端口、3端口的输出功率与输出电压的关系分别为
2 U2 P2 2 R2
2 U3 P3 2 R3
如由条件(1)要求输出功率比为
l
又由于短路器的反射系数为-1,即有的相位差。 当l=lg/4时,波由A点经短路器的反射回至A点所走过 的路程为2l= lg/2,由路程所提相位差为,加上短路反射 所得相位差,因此,当波回A点时与1端口的入射波为同 相,因此,3端口的输出为最小功率。 当l=lg/2时,波由A点经 短路器的反射回至A点所 走过的路程为2l= lg,由 路程所提相位差为2,加 上短路反射所得相位差, 因此,当波回A点时与1端 口的入射波为反相,因此, 3端口的输出为最大功率。 A
对于普通的双T 接头,由于连接处结构突变,即使双T 各臂均接匹配 负载,接头处也会产生反射,为了消除反射,通常在接头处加入匹 配元件(如螺钉、膜片或锥体等),就可以得到匹配的双T,它具有下 列重要性质: (1) 匹配特性:在理想情况下,它的四个端口是完全匹配的,只要1和2端口能 调到匹配,3和4端口一定匹配,即S11=S22=S33=S44=0 ;
l
• 一波导匹配双T,其③端口为E臂,④端 口为H臂,若③端口输入功率为p,则① 端口输出功率为 ;若①端口理 想短路,②端口理想匹配,则④端口输 出功率为 。
6-9 微波滤波器
微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。
微波滤波器按作用分类,可划分为低通、高通、带通和带阻等四 种类型的滤波器,如下图所示。
为了描述滤波器的滤波特性,一般常用的是插入衰减随频 率变化的曲线。插入衰减的定义为
Pi L A 10log PL
式中Pi为滤波器所接信号源的最大输出功率,PL为滤波器的负 载吸收功率。 微波滤波器的主要技术指标有:工作频带的中心频率、带宽、 通带内允许的最大衰减、阻带内允许的最小衰减、阻带向通带过 渡时的陡度和通带内群时延的变化等。
0 0 1 1 0 0 1 [S ] 2 1 1 0 1 1 0
1 1 0 0
8-18 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最小功率?
解: 2端口输出的信号经 短路器全部反射回来。 当第二个端口的反射 信号与1端口的信号 同相时,3端口输出 的信号为差信号;如 果反射波与1端口的 信号反相时,3端口 输出为最大。
矩形波导的T形接头有E-T接头和H-T接头两种,如图所示。其中E-T 接头的分支波导宽面与主波导中TE10模的电场所在平面平行;H-T接头 的分支波导的宽面与主波导中TE10模的磁场所在的平面平行。
对于波导的T形接头,我们把主波导的两臂分别称为1和2端口,分 支臂称为 3 端口。分析波导的 T 形接头的工作特性,可利用波导中 TE10 模的电场分布来分析。 E-T 接头和H-T 接头中 TE10 模的电场分布 分别如图所示。
下图是利用高低阻抗线 构成的微波滤波器的原理 性示意图及其等效电路。 适当选取每段传输线的长 度和它的特性阻抗,并按 一定顺序把它们级联在一 起,就构成了这种型式的 滤波器。
高低阻抗线的结构示意图及其等效电路
实际中应用的滤波器远不止上面讲的这些,例如,利用耦合 传输线之间的相互作用,利用谐振腔或许多谐振腔的级联等, 都可以构成微波滤波器。
P2 1 2 P3 k

2 2 U2 U3 2 k 2 R2 2 R3
2 按条件(3),由上式可得 R2 k R3
若取
R2 kZ 0 ,则
R3 Z 0 k
由条件(2),即1端口无反射,所以要求由Zin2与Zin3并联而成的总 输入阻抗等于 Z0。由于在中心频率 = /2,Zin2= Z022/R2 ,Zin3= Z032/R3为纯电阻,则
6-7 微带功分器
定向耦合器的结构较复杂,成本也较高,在单纯进行功率分配的情 况下,用得并不多,通常用功分器来完成。大功率微波功分器采用波导 或同轴线结构,中小功率则采用带状线或微带线结构。 右图是微带三端口功分器原理图。 信号由1端口(所接传输线的特性 阻抗为Z0)输入,分别经过特性阻 抗为Z02、Z03的两段微带线从2和3 端口输出,负载电阻分别为R2及 R3。两段传输线在中心频率时电 长度均为 = /2,它们之间没有 耦合。
E-T接头具有下列特性: (1) 当信号从3端口输入时,则1和2端口有等幅反相输出,用散射参量表示则有: S13 = -S23; (2) 由于1和2端口在结构上对称,故有:S11 = S22; (3) 当信号由1和2端口等幅同相输入时,3端口无输出,此时对称面为电场的波腹 点;反过来,当信号由1和2端口等幅反相输入时,3端口输出最大,此时对称面为 电场的波节点。 H-T接头具有下列特性: (1) 当信号从3端口输入时,则1和2端口有等幅同相相输出,用散射参量表示则有: S13 = S23; (2) 由于1和2端口在结构上对称,故有:S11 = S22; (3) 当信号由1和2端口等幅同相输入时,3端口输出最大,此时,3端口对称面处 为电场波腹点;反之,当信号由1和2端口等幅反相输入时,3端口无输出,3端口对 称面处为电场波节点。
一、利用四分之一波长传输线并联电抗元件的滤波器
滤波器的结构是:在一特性 阻抗为Z0的传输线上,每隔 lp/4的距离就并接一个电抗性 元件(它的实际结构可以是短 路支线、膜片或螺钉),设其 阻抗分别为Z1、Z2、Z3、Z4、 Z5和Z6,RL是滤波器所接的负 载。如图。
二、利用高低阻抗线构成的滤波器
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