一些常用的微波部件及其主要技术指标
常用微波元器件
第5章 常用微波元器件
为了改善其输入端的匹配，在输入同轴线的终端接
以匹配负载； 为了改善其输出端的匹配，在小环上装有 一个电阻，使其阻值R=Z0。经如此改善后的输入、输出 同轴线几乎都接近匹配。 在需要获得很大衰减量或者要求衰减调节范围很宽 时可采用截止式衰减器。
第5章 常用微波元器件
3. 匹配负载 匹配负载是一种接在传输系统终端的单端口微波元件， 它几乎能无反射地吸收入射波的全部功率。图5-3(a)所示的 是一种矩形波导小功率匹配负载，它是内置有吸收片的终端 短路的一段波导。吸收片的存在对波导系统来说总是引入了 一种不连续性，为了尽量减小反射，吸收片应做成尖劈形， 且其长度应为λp/2的整数倍，如图5-3(b)所示。只有这样才能 使吸收片在斜面上的每一点引起的电磁波的反射都能被与其 相距λp/4的另一点引起的反射所抵消，从而使波导系统得到 良好的匹配。 尖劈是一种缓变过渡结构。实践表明，由此引起的对波 的反射远小于突变结构，且尖劈劈角越小，即斜面拉得越长， 匹配性能愈好。这种小功率匹配负载允许耗散的平均功率达 W级，一般可在10%~15%的频带内达到驻波比ρ<1.05的近于 理想的匹配程度。
第5章 常用微波元器件
图5-4 电感膜片处的场分布及等效电路 (a) 电感膜片附近的场分布； (b) (b) 电感膜片在传输线中的等效电路
第5章 常用微波元器件
窗口面积为b×d的电感膜片，当膜片的厚度t极薄可以
不予考虑时，其相对电纳B的近似计算公式为
p B 2 d B cot Y0 a 2a
第5章 常用微波元器件
衰减器衰减量的大小用A来表示，设Ei和Eo分别为衰减
器的输入和输出电场强度, 则
E o Ei e A
微波电路及设计的基础知识
微波电路及设计的基础知识1. 微波电路的基本常识2. 微波网络及网络参数3. Smith圆图4. 简单的匹配电路设计5. 微波电路的电脑辅助设计技术及常用的CAD软件6. 常用的微波部件及其主要技术指标7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配8. 测试及测试仪器9. 应用电路举例微波电路及其设计1.概述所谓微波电路，通常是指工作频段的波长在10m～1cm(即30MHz～30GHz)之间的电路。
此外，还有毫米波〔30～300GHz〕及亚毫米波〔150GHz～3000GHz〕等。
实际上，对于工作频率较高的电路，人们也经常称为“高频电路”或“射频〔RF〕电路”等等。
由于微波电路的工作频率较高，因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面，与一般的低频电路和数字电路相比，有很多不同之处和许多独特的地方。
作为一个独立的专业领域，微波电路技术无论是在理论上，还是在材料、工艺、元器件、以及设计技术等方面，都已经发展得非常成熟，并且应用领域越来越广泛。
另外，随着大规模集成电路技术的飞速发展，目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。
在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中，一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。
以往传统的低频电路和数字电路，与微波电路之间的界限将越来越模糊，相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。
2.微波电路的基本常识2.1 电路分类2.1.1 按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类，如：图1 微带线图2 带状线图3 同轴线图4 波导图5 共面波导2.1.2 按照工艺分类微波混合集成电路：采用别离组件及分布参数电路混合集成。
微波集成电路〔MIC〕：采用管芯及陶瓷基片。
微波单片集成电路〔MMIC〕：采用半导体工艺的微波集成电路。
图6微波混合集成电路例如图7 微波集成电路〔MIC〕例如图8微波单片集成电路〔MMIC〕例如2.1.3 微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。
微波暗室的技术指标
1.暗室参数微波暗室的电性能指标主要由静区的特征来表征。
静区的特性又以静区的大小、静区内的最大反射电平、交叉极化度、场均匀性、路径损耗、固有雷达截面、工作频率范围等指标来描述。
影响微波暗室性能指标的因素是多元化的，也是很复杂的。
在利用光线发射法和能量物理法对暗室性能进行仿真计算时，需要考虑电波的传输去耦，极化去耦，标准天线的方向图因素，吸波材料本身的垂直入射性能和斜入射性能，多次反射等影响。
但在实际的工程设计过程中，往往以吸波材料的性能作为暗室性能的关键决定因素。
1)交叉极化度：由于暗室结构的不严格对称、吸波材料对各种极化波吸收的不一致性以及暗室测试系统等因素使电波在暗室传播过程中产生极化不纯的现象。
如果待测试天线与发射天线的极化面正交和平行时，所测试场强之比小于-25dB，就认为交叉极化度满足要求。
2)多路径损耗：路径损耗不均匀会使电磁波的极化面旋转，如果以来波方向旋转待测试天线，接收信号的起伏不超过±0.25 dB，就可忽略多路径损耗。
3)场均匀性：在暗室静区，沿轴移动待测试天线，要求起伏不超±2dB；在静区的截面上，横向和上下移动待测天线，要求接收信号起伏不超过±0.25 dB。
2.天线测量的误差1)有限测试距离所引起的误差。
设待测的是平面天线，接收的来波沿其主波束的轴向。
若测试距离大小，由待测天线之不同部位所接受的场不能相同，因此具有平方根律相位差。
若待测天线恰位于源天线远场区的边界2D2/λ，其口径边缘与相位中心的场存在22.5度的相位差.若测试距离加倍，在相位差减半。
对于测量中等旁瓣电平的天线，距离2D2/λ通常已经足够，测出的增益约偏小0.06dB。
测试距离缩短会使测量误差迅速增大，旁瓣会与主波束合并成肩台式，甚至合为一体。
通常0.25 dB的锥销使测出的增益降低约为0.1 dB，并造成近旁瓣的些许误差。
2)反射。
直射波受从周围物体反射的干涉，在测试区域形成场的变化，由于该波波程差作为位置的函数而迅速变化，使起伏的长度属于波长的数量级。
微波的技术实验指导书(二)
实验一三厘米波导测量系统一、系统结构框图图1-1 三厘米波导测量系统备注：三厘米隔离器用在精密测量中，而在一般测量中可以不加，因为在YM1123中有一个隔离器。
本章后续的六个实验均是基于该结构展开的，下面将对结构中的仪器进行一一介绍。
二、仪器、器件介绍本套系统主要用于测量微波在波导中传输时的一些基本参数，如波导波长、反射系数、阻抗及功率等。
主要用到的仪器为：YM1123微波信号发生器、波导测量线、小功率计、频率计、选频放大器、波导功率探头以及各种波导元件。
下面分别进行介绍：（一）YM1123微波信号发生器YM1123微波信号发生器是一款固态信号源，主要基于某些半导体材料（如砷化镓）的体效应来实现振荡的，具有功率大、稳定可靠等特性。
整体结构由高频部分、调制器部分、功率显示部分（对100uW的功率作相对指示）、频率显示部分及衰减显示部分、工作状态控制部分、电源部分六大件组成，其中高频部分负责产生7.5GH z～12.4GHz的微波信号，调制部分负责产生一系列脉冲信号，采用PIN调制器来实现微波信号的脉冲幅度调制。
其面板调节控制机构如下所示：1. 面板调节控制机构（1）电源开关位置。
（2）工作状态开关：按移动键可改变工作状态，指示灯也相应改变。
工作状态有：等幅（=，用于测量校准衰减器在100uW时0dB定标）、内调制（分方波和脉冲两种）、外调制（外输入脉冲信号，具有极性变换功能）及外整步。
（3）“调谐”旋钮调节可改变输出频率。
（4）“调零”旋钮调节可改变电表电气调零。
（5）“衰减调节”旋钮可控制输出功率大小。
反时针调节，信号输出增大，衰减显示减小；顺时针调节，信号输出减小，衰减显示增大。
（6）“衰减调零”为100uW基准0dB校准。
（7）“×1、×10”开关：调制信号重复频率开关。
（8）“重复频率”旋钮调节可改变调制信号重复频率。
（9）“脉宽”旋钮调节可改变调制信号脉冲宽度。
（10）“延迟”旋钮调节可改变调制信号脉冲延迟时间。
微波技术与天线第三章3.4
第三章
3.4.3 微波滤波器
(3)微波高通滤波器
无源微波元件
3.4 微波系统中的部件
<λ/4
介质
同轴高通滤波器
2014-3-26 13
(b)
《微波技术与天线》
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
第三章
3.4.3 微波滤波器
(4)微波带通滤波器
无源微波元件
3.4 微波系统中的部件
带通
波导带通滤波器
2014-3-26 向耦合器 ;把大于20dB的耦合度的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。 6
《微波技术与天线》
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
第三章
3.4.2 定向耦合器
无源微波元件
3.4 微波系统中的部件
2. 定向度 D 在理想情况下,隔离端口应没有输 出功率,但由于受设计公式和制造的精度 的限制,使隔离端口尚有一些功率输出。
按功能分：低通、高通、带通和带阻滤波器。
按滤波器的频率响应来划分：巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、 切比雪夫Ⅱ型及椭圆型等； 按滤波器的构成元件来划：有源型及无源型两类； 按滤波器的制作方法和材料：波导滤波器、同轴线滤波器、 带状线滤波器、微带滤波器。
2014-3-26 9
《微波技术与天线》
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
《微波技术与天线》
高等学校信息工程类专业规划教材
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
微波技术与天线
编著 曹祥玉 高 军
曾越胜
杨 芳
西安电子科技大学出版社
2014-3-26 1
《微波技术与天线》
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
微波磁控管的基本结构、参数及正确使用
瓷窗同时进行强迫风冷，有些电磁铁也用风冷或水 冷。冷却不良将使管子过热而不能正常，严重时将 烧坏管子。应严禁在冷却不足的条件下。三、合理 调整阴极加热功率。磁控管起振后，由于不利电子 回轰阴极使阴极温度升高而处于过热状态，阴极过 热将使材料蒸发加剧，寿命缩短，严重时将烧坏阴
极。防止阴极过热的办法是按规定调整降低阴极加 热功率。四、安装调试。目前常用的微波加热设备 中磁控管放在激励腔上直接激励传输系统。激励腔 即是能量激励装置，又是传输系统的一部分。因此 激励腔的性能对磁控管的影响极大。激励腔应能将 管内产生的微波能量有效的传输给负载。为达此目
输磁控管的电极材料为无氧铜、可伐等，在酸、碱 湿气中易于氧化。因此，磁控管的保存应防潮、避 开酸碱气氛。防止高温氧化。包装式磁控管因带磁 钢，应防止磁钢的磁性变化，存在时应在管子周围 10 厘米内不得有铁磁物质存在。管子运输过程中 应放入专用防振包装箱内，以防止受振动撞击而受
0c59f8ea 工业大型微波炉 /
0c59f8ea 工业大型微波炉 /
模和阴极过热，严重时会损坏管子。跳模时，阳极 电流忽然出现跌落。引起跳模的原因除管子本身模 式分隔度小外，主要有以下几个方面：（1)电源内 阻太大，空载高而激起非π 模式。（2）负载严重失 配，不利相位的反射减弱了高频场与电子流的相互 作用，而不能维持正常的π 模振荡。（3）灯丝加热
变化的能力强，因而特别适用于微波加热和微波能 的其他应用。磁控管由于状态的不同可分为脉冲磁 控管和连续波磁控管两类。微波加热设备主要于连 续波状态，所以多用连续波磁控管。磁控管是一种 用来产生微波能的电真空器件。从电原理来说，实 质上是一个置于恒定磁场中的特殊二极管。管内电
0c59f8ea 工业大型微波炉 /
子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与 高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能 量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。 磁控管种类很多，这里主要介绍多腔连续波磁控 管。磁控管由管芯和磁钢（或电磁铁）组成。管芯 的结构包括阳极、阴极、能量输出器和磁路系统等
微波线性功率放大器主要指标详解
微波线性功率放大器综述1概述微波线性功率放大器在现代微波（无线）通信系统中的重要性越来越大。
特别是在CDMA 体制移动通信系统中，线性功率放大器已经是必不可少的重要部件。
2基本指标2.1 AM/AM AM/PM失真一个HPA的线性特征可以用AM/AM和AM/PM 曲线来表示. 输入的RF 信号可以表示为：x(t)=R i(t)⨯cos[ω0t+θx(t)] (1)相应的输出表示为：y(t)=G[R i(f)] ⨯cos{ω0t+θx(t)+ψ[R i(f)]} (2)其中G和ψ表示AM/AM 和AM/PM曲线，如图一。
图. 1 实测的放大器失真曲线理想的线性功放的曲线如图2。
图. 2 理想的放大器AM/AM和AM/PM曲线2.2 双音IMD 、IP3、P1dB双音IMD ，在放大器输入端加入两个CW 信号，在放大器的输出端测量的3阶、5阶等信号大小，以dBc 表示。
IP3IMD 、IP3及P 1dB 定义图示2.3 ACPRACPR 主要应用在象CDMA 这样的宽频谱信号的研究上。
邻道功率（ACP ）定义为当主信道加一信号时，紧邻主信道的两个信道内的功率大小。
邻道功率的产生主要来自两个方面，一是由于器件的非线性作用产生，二是由于主信道信号本身频谱较信道宽。
ACPR 定义为ACP 功率与主信道功率的比值。
图3 邻道功率（ACP ）定义图4 器件非线性产生的邻道功率对移动通信的CDMA 信号而言，其IM3（即ACPR ）与IP3的关系可以通过一公式表示。
IP3=-5log[P IM3(f 1,f 2)B 3/P O [(3B-f 1)3-(3B-f 2)3]]+22.2 (dBm)其中： P IM3(f 1,f 2) 表示要求的IM3的输出功率（W ）B 表示二分之一CDMA 信号带宽 （KHz ）f 1,f 2表示两个边带频率相对于中心频率的差值（KHz ）P O 表示输出功率（W ）2.4 级联线性功放的IM3计算功率放大器一般由多级放大组成，在设计时需要计算，级联后的IM3。
微波技术基础
微波技术基础微波技术是现代通信和雷达系统中不可或缺的技术之一。
它广泛应用于无线通信、卫星通信、雷达探测等领域。
掌握微波技术的基础知识对于从事相关领域的技术人员来说至关重要。
本文将介绍微波技术的基础知识，帮助读者更好地理解和应用微波技术。
一、微波技术的定义和特点微波技术是指利用微波（300MHz-300GHz）进行信息传输和探测的技术。
微波技术具有以下特点：1. 高频特性：微波技术的工作频率较高，能够提供较大的带宽，实现高速数据传输。
2. 穿透力强：微波具有很强的穿透力，可以穿透大气层，适用于远距离通信和雷达探测。
3. 直线性好：微波的传播路径近似直线，适合于直线传播的应用场景。
4. 天线尺寸小：与低频通信相比，微波通信所需的天线尺寸较小，便于集成和应用。
二、微波技术的关键组件微波技术的关键组件包括：1. 微波振荡器：微波振荡器是微波技术中的核心部件，它能够产生稳定的微波信号。
2. 微波放大器：微波放大器用于放大微波信号，提高信号的传输功率。
3. 微波混频器：微波混频器用于实现微波信号与其他信号（如射频信号）的混合，实现信号的调制和解调。
4. 微波天线：微波天线用于发射和接收微波信号，是微波通信和雷达探测的关键组件。
三、微波技术在通信领域的应用微波技术在通信领域的应用广泛，包括：1. 无线通信：微波技术是无线通信技术的重要组成部分，如4G、5G等通信标准都采用了微波技术。
2. 卫星通信：微波技术是卫星通信的关键技术，可以实现全球范围内的通信覆盖。
3. 深空通信：微波技术是实现深空通信（如火星探测、月球探测等）的重要手段。
四、微波技术在雷达探测领域的应用微波技术在雷达探测领域也有广泛应用，包括：1. 雷达探测：微波技术可以用于雷达系统的发射和接收部分，实现目标的探测和跟踪。
2. 气象雷达：微波技术是气象雷达的关键技术，用于气象观测和天气预报。
3. 航空雷达：微波技术在航空雷达中也有广泛应用，如空中交通管制、飞行器探测等。
- 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、"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、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)。
一些常用的微波部件及其主要技术指标
作者：未知转贴自：未知点击数：250 更新时间：2005-11-22
在各种各样的微波电路中，放大器是相对最具有代表性的。
因此，我们作为重点对其进行介绍，而对于其它的电路，则只介绍其特殊的性能指标，同样的内容不再重复。
7.1 放大器
图41 放大器框图
①频率范围：f1～f2
②增益(G)：
G=Pout/Pin （3）
③噪声系数(NF)：
（4）
式中Nx是出现在放大器的输出端，由放大器内部产生的噪声。
NF=10logF （5）
即NF=10log（）
所以，噪声系数NF就代表了放大器自身噪声贡献的大小。
④输入、输出反射损耗及电压驻波比（VSWR）
反射损耗（LR）是在输入信号保持不变的情况下，从短路器反射的电压与从被测负载反射的电压值比，并用dB表示。
LR=20log （6）
式中，ρ为被测负载的反射系数。
（7）
（8）
⑤ 1dB压缩点输出功率(P-1)：
随着输入功率的增加，当放大器的增益被压缩了1dB时的输出功率，即为1dB压缩点输出功率。
P-1是表示一个放大器的非线性特性和输出能力的一项重要指标。
图42 放大器输入/输出功率关系曲线
⑥互调分量和交*点
如图43所示，当频率为f1和f2的两个等幅信号同时加在放大器的输入端时，由于放大器非线性的影响，在输出端将出现互调失真的成份。
其中f2±f1为二阶互调分量，而2f1±f2为三阶互调分量。
另外，除非是对于宽带的电路，一般我们不考虑二阶互调失真的影响。
下面以三阶互调失真为例进行分析。
图43 放大器互调失真示意图
图44是基波分量和三阶互调分量与输入功率之间的关系曲线。
将它们线性延长的交点，即为三阶交*点（IP3）。
若IP3已知，那么我们就可以准确地预知三阶互调失真的大小。
图44 基波分量、三阶互调分量和三阶交*点
（9）
或（10）
7.2 混频器
①杂波抑制：输出的有用信号的功率与杂波之间的差值。
图45杂波抑制
图46 混频器
混频器可以进行下变频或上变频，其输出的有用信号分别为
（11）
或（12）
而实际上混频器所输出的频率成份为
（13）
其中除了有用的信号外，其它均为杂波，需要通过改进电路设计、适当增加本振功率等方法来提高混频器的动态范围，或者通过滤波器来抑制杂波。
由此就已经引出了频率的选择、计算和分配的问题了。
7.3 频率合成器（包括振荡器）
①输出功率
②杂波、谐波抑制
③相位噪声
这里我们只介绍相位噪声的概念，不进行公式推导。
我们知道，所有实际应用的信号源都存在着不稳定性，即存在着无用的信号幅度、频率或相位起伏。
通常可将这些无用的频率或相位的起伏描述为相位噪声。
如图47所示，由于相位噪声的存在，引起载波频谱的扩展，其范围可以从偏离载波小于1Hz一直延伸到几MHz（加性噪声的影响）。
图47 正弦信号的噪声边带频谱
图48 一个实际信号的频谱
图48为在频谱分析仪上实际观察到的RF信号的频谱。
对于一个实际的信号，一般存在下面三种情况：
a. 由于器件老化等导致的长期不稳定性，需要经过长期观察才能看到。
b. 由于电源起伏、振动等导致的短期不稳定性（即在＜1s时间内的频率变化），为系统的、离散的信号，他们在信号的频谱边带上表现为截然不同的分量—杂散。
通常我们所说的杂散还包括一些寄生的杂波分量。
c. 随机效应。
随机的和幂律噪声只产生随机的短期不稳定性，这就是我们通常所说的相位噪声。
随机噪声包括热噪声、散粒噪声和闪烁噪声。
图49 相位噪声的定义
如图49所示，（单边带）相位噪声通常用在相对于载波某一频偏处，相对于载波电平的归一化1Hz带宽的功率谱密度表示（dBc/Hz）。
图50 某10MHz温补晶振（TCXO）的相位噪声测试曲线
7.4 滤波器
仅以带通滤波器为例：
①插入损耗
②带宽：BW-1dB；BW-3dB
③带外抑制
④VSWR
⑤群延时
⑥其它
图51 带通滤波器（BPF）的测试曲线
8.微波信道分系统的设计、计算和指标分配
本节仅就系统的噪声、增益、功率以及频率的指标分配问题作简单的讨论和分析。
8.1 噪声系数的分配
图52 接收系统方框图
对于图52所示的接收系统，系统的总噪声系数为
（14）
NF=10logF
所以，当第一级的增益（G1）足够大时，接收系统总的噪声系数NF就主要取决于第一级的噪声系数（NF1）。
也就是说，对于一个接收系统，要求第一级（通常是一个低噪声放大器）的噪声系数应尽可能小些，而增益应足够大。
8.2 增益和功率的分配
增益和功率（实际上也包括NF）的分配需要结合在一起来（折衷）考虑。
另外，在其分配的过程中所要遵循的主要有以下几点：
①一级的输出功率通常应满足：Pout≤P-1 - 6dB;
②考虑该级G和P-1等的实际可能情况，亦即实际部件（或器件）的可实现性；
③功耗（如V,特别是I）；
④进行级联后的G、NF、P-1、IP3和I等的（复核）计算。
8.3 频率的分配和计算
关于频率的分配和计算，需要注意以下几点：
①对于混频器，应计算的组合频率分量。
m和n一般可以取6阶左右；
②对于系统中的放大器、振荡器等，应考虑其谐波分量及三阶互调产物的影响；
经常容易忽略的是各级之间的相互作用和影响，应综合考虑而不能只孤立地考虑某一级，或简单地认为在某一级是理想的（如后级是单频等）。
另外对于较复杂的系统，有时可能还需要考虑系统中各部分之间的耦合和串扰等。