常用微波元件介绍
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《微波技术与天线》第五章微波元件
15
微波电抗性元件
波导元件的实现方法
谐振窗
0 2a' r (
a 2 b 2 )( ) a' b' ( 1, ) r1 r2 r b 2 1( ) b'
微波电抗性元件
传输线中的不均匀区域
指传输线中的结构、尺寸、参数发生突变的区域。 具有电容或电感的性质，可等效为电感或电容，即电 抗元件。 原理 在传输线的不均匀区域附近，电磁场比较复杂，可分 解为主模和多个高次模式的叠加，其中主模可以传输、 而高次模截止，只能分布在不均匀区附近。因此不均 匀区附近储存了高次模式的电磁场能量。 若储存的主要是磁场能量（在某区域磁场储能>电场 储能不均匀区域相当于一个储存磁能的电感。 若储存的主要是电场能量（在某区域电场储能>磁场 储能）不均匀区域相当于一个储存电能的电容。 8 3/26/2019
主要内容
微波电阻性元件 微波电抗性元件
波导元件的实现方法 微带元件的实现方法
衰减器 匹配负载 阻抗调配器和阻抗变换器 连接元件 分支元件 定向耦合器 功率分配器 3/26/2019
5
衰减器
微波电阻性元件
用来控制微波传输线中传输功率的装置。 通过对波的吸收、反射或截止来衰减微波能量。 主要应用 去耦 消除负载失配对信号源的影响。 调节微波源输出的功率电平。
10
微波电抗性元件
波导元件的实现方法
电容膜片 电容膜片并联电纳的相对值：
bC BC 4b d 2t b d ln(csc ) ( ) Y0 g 2b g d b
3/26/2019
11
微波电抗性元件
波导元件的实现方法
电感膜片 主模在膜片处有平行于膜片的电场，为满足膜片的边 界条件，需要反方向的电场来抵消，故产生的高次模 是TE模。 此高次模是截止模，在膜片附近储存的磁能大于电能， 相当于一个电感。 由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电感。
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
常见微波元件PPT课件
• 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
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
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E-T的S矩阵为：
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1
1
1
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S
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2
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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5章 微波元件
螺钉是低功率微波装置中普遍采用的调谐和匹配元件 , 它 是在波导宽边中央插入可调螺钉作为调配元件, 如图 5 - 7 所示。 螺钉深度的不同等效为不同的电抗元件, 使用时为了避免波导 短路击穿, 螺钉都设计成容性, 即螺钉旋入波导中的深度应小于 3b/4(b为波导窄边尺寸)。 由第1章的支节调配原理可知：多个 相距一定距离的螺钉可构成螺钉阻抗调配器, 不同的是这里支 节用容性螺钉来代替。
波导连接头除了法兰接头之外, 还有各种扭转和弯曲元件 (如图 5 - 4 所示)以满足不同的需要。当需要改变电磁波的极 化方向而不改变其传输方向时，用波导扭转元件; 当需要改变 电磁波的方向时，可用波导弯曲。波导弯曲可分为E面弯曲和 H面弯曲。 为了使反射最小, 扭转长度应为(2n+1)λg/4, E面波 导弯曲的曲率半径应满足R≥1.5b, H面弯曲的曲率半径应满足 R≥1.5a。
(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
第5章 微波元器件
第5章 微波元器件
5.1 连接匹配元件 5.2 功率分配元器件 5.3 微波谐振器件
5.4 微波铁氧体器件Leabharlann 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
微波炉的元件介绍
安宝路MC-2318机械式烧烤型微波炉电路图
冷却风扇：给磁控管散热，同时使炉腔气流对流
炉腔：也称谐振腔，用来存放和加热食物
微波耦 合入口
微波耦
合入口
波导
六，炉灯
炉灯是在炉膛内装个220v15w小电灯，照亮炉膛，观察 食物加热程度。盛食物的园盘是否转动等。 炉灯装在磁 控管左边，电灯不亮，右手用尖嘴钳夹住卡子，左手用小 一字起子撬出灯座，小电灯就连在下面
七、电动机
微波炉里有三个小电动机。电机的电路符号，在本图 里是园圈里加m字。文字符号就是m。三个电机分别在： a，电风扇里。大家都好看，好拆。 b，定时器里。坏了 连定时器买个新的，没多少钱 c，转盘电机
八、热电断路器
热电断路器，也叫热电熔断器，是用来保护磁控管的。 如果由于某种原因使磁控管的温度超过145---155度时， 热电断路器就自动断开，切断电源。从而保护了磁控管 热电断路器在微波炉里紧贴在磁控管上方。
它被安装在磁控管的外壳上，上盖的端面与磁控管直接接触，磁 控管工作时，其温度变化通过上盖端面传导给热感应片。在正常温 度范围内，保护器的动、静触头相接触，为导通状态。当出现冷却 风扇停转等异常情况而导致磁控管温度快速上升并达到规定(保护) 的数值时，热感应片受热而变形，使顶杆动作，将弹簧片压下，这 样动触头便脱离静触头，于是电路被切断，磁控管停止工作，温度 开始慢慢下降。当磁控管温度降到一定值后，热感应片又动作，恢 复原形，使动、静触头相接触，电路又被接通，磁控管重新工作， 这就是自恢复功能
三、二极管
普通二极管，正向导通4----5k欧，反向电阻几m欧以 上这里的高压二极管工作在4000v电路里 。正向电阻 100k欧左右，反向电阻‘无穷大，负极有圆环可接底板， 正极有套脚可插在高压电容器上。
《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
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
新微波第8章 常用微波元件
一端口元件
一端口元件是一类负载元件，种类不多。 常用一端口元件：
短路负载 匹配负载 失配负载
短路负载（短路器） (Short-circuiting load)
作用：将电磁被能量全部反射回去。
结构：将波导或同轴线的终端短路(用金属导体全部封闭起来) 即构成波导或同轴线的短路负载。
实：短路负载都做成可调的，称可调短路活塞。
主要技术指标
工作频率 输入驻波比
功率容量
按吸收功率大小分类
低功率负载(小于1w) 高功率负载(大于1w）
低功率匹配负载
高功率匹配负载
构造原理：与低功率负载同，还需考虑热量的吸收和发散问题。
吸收物质可以是固体(如石墨和水泥混合物)或液体 (通常用水)。 水负载：水作吸收物质，水流动携出热量。在波导终端安装劈形 玻璃容器，其内通水以吸收微波功率；进水吸收微波功率后温度升 高，根据水的流量和进出水的温度差可测量微波输出功率值。
输入阻抗
Zin jZ0tg
其中：Z0为波导或同轴线的特性阻抗，θ＝2πl/λg， l 是短路面与参考面之间的长度，λg为导波波长。
短路活塞(shorting piston)
主要要求：
①接触处的损耗小，其反射系数的模应接近1; ② 当活塞移动时，接触损耗的变化要小； ③大功率运用时，活塞与波导壁(或同轴线内外导体壁) 间不应发生打火现象。
扼流式活塞
形式：有效短路面不在活塞与传输线内壁直接接触处。
优点：损耗小，且损耗稳定 。 缺点：活塞太长；
频带窄，带宽一般10～15％。
匹配负载
概念：是一种能全部吸收输入功率的一端口元件。
结构：一 段终端短路的波导或同轴线，其中放有吸波物质。
用途：微波测量中常用作匹配标准； 调整仪器和机器(如调整雷达发射机)时用作等效天线。
一端口元件是一类负载元件，种类不多。 常用一端口元件：
短路负载 匹配负载 失配负载
短路负载（短路器） (Short-circuiting load)
作用：将电磁被能量全部反射回去。
结构：将波导或同轴线的终端短路(用金属导体全部封闭起来) 即构成波导或同轴线的短路负载。
实：短路负载都做成可调的，称可调短路活塞。
主要技术指标
工作频率 输入驻波比
功率容量
按吸收功率大小分类
低功率负载(小于1w) 高功率负载(大于1w）
低功率匹配负载
高功率匹配负载
构造原理：与低功率负载同，还需考虑热量的吸收和发散问题。
吸收物质可以是固体(如石墨和水泥混合物)或液体 (通常用水)。 水负载：水作吸收物质，水流动携出热量。在波导终端安装劈形 玻璃容器，其内通水以吸收微波功率；进水吸收微波功率后温度升 高，根据水的流量和进出水的温度差可测量微波输出功率值。
输入阻抗
Zin jZ0tg
其中：Z0为波导或同轴线的特性阻抗，θ＝2πl/λg， l 是短路面与参考面之间的长度，λg为导波波长。
短路活塞(shorting piston)
主要要求：
①接触处的损耗小，其反射系数的模应接近1; ② 当活塞移动时，接触损耗的变化要小； ③大功率运用时，活塞与波导壁(或同轴线内外导体壁) 间不应发生打火现象。
扼流式活塞
形式：有效短路面不在活塞与传输线内壁直接接触处。
优点：损耗小，且损耗稳定 。 缺点：活塞太长；
频带窄，带宽一般10～15％。
匹配负载
概念：是一种能全部吸收输入功率的一端口元件。
结构：一 段终端短路的波导或同轴线，其中放有吸波物质。
用途：微波测量中常用作匹配标准； 调整仪器和机器(如调整雷达发射机)时用作等效天线。
常用微波元件介绍
谐振窗及其等效电路
常用微波元件介绍
波导可 调螺钉 及其等 效电路
第五章 常用微波元件
5-3 连接元件和终端负载
一、连接元件
在微波技术中，把相同类型传输线连接在一起的装置统称为接头。常用 的接头有同轴接头和波导接头两种。把不同类型的传输线连接在一起的 装置称为转接元件，又称作转换接头。常用的有同轴线与波导、同轴线 与微带线、波导与微带线间的转接元件。
电感膜片电纳的近似计算公式为
Bp
a
Y0ctg22da
电感膜片及其等效电路
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
三、 谐振窗 下图给出了谐振窗的结构示意图和等效电路。即在横向金属膜片上
开设一个小窗，称为谐振窗。 四、螺钉
螺钉插入波导的深度可以调节，电纳的性质和大小可随之改变，使 用方便，是小功率微波设备中常采用的调谐和匹配元件。
微波元件分类：
微波元件
波导型 同轴型 微带型
近年来，为了实现微波系统的小型化，开始采用由微带和集中参 数元件组成的微波集成电路，可以在一块基片上做出大量的元件， 组成复杂的微波系统，完成各种不同功能。
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
5-2 波导中的电抗元件
电抗元件包括电感器和电容器。电感器是指能够集中磁场和存储磁 能的元件；而电容器是指能够集中电场和存储电能的元件。
第五章 常用微波元件
5-1 引 言
微波元件的功能在于对微波信号进行各种变换，按其变换性质可将 微波元件分为如下三类：
一、线性互易元件
凡是元件中没有非线性和非互易性物质都属于这一类。常用的线性互 易元件包括：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、阻抗变换器和滤波器等。
微波元器件
微波连接匹配元器件
微波连接匹配元件可分为终端负载元件、微波连 接元件以及阻抗匹配元器件三大类。 一 、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。
匹配负载
二 、微波连接元件是二端口互易元件，主要包括： 波导接头、衰减器、相移器、转换接头。
接触头：平法兰盘、 普通螺母、螺 栓…… 抗（扼）流头：扼 流法兰盘……
新型器件
1、混频器 变频（或混频），是 将信号频率由一个量 值变换为另一个量值 的过程。具有这种功 能的电路称为变频器 （或混频器）。混频 器通常由非线性元件 和选频回路构成。
2 、压控振荡器 输出频率与输入控制电 压有对应关系的振荡电 路(VCO)。压控振荡器的 类型有LC压控振荡器、 RC压控振荡器和晶体压 控振荡器。对压控振荡 器的技术要求主要有： 频率稳定度好，控制灵 敏度高，调频范围宽， 频偏与控制电压成线性 关系并宜于集成等。
第五章 微波元器件
按变换性质分
（1）线性互易元件 • 元件中没有非线性和非互易性物质，之进行线性变换而不 改变频率。 • 常用元件：微波连接匹配元件、功率分配元器件、微波谐 振器件、微波滤波器等。 （2）线性非互易元件 • 元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质，具有非互易特性， 其散射矩阵是不对称的。但工作于线性区域，仍属于线性 元件范围。 • 常用元件：隔离器、环行器等。 （3）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， 从而引起频率的改变，并能通过电磁控制来改变元件的特 性参量。 • 常用元件：微波晶体管、微波电子管、微波固态谐振器、 微波场效应管及微波电真空器件等。
2 、铁氧体环行器
环行器是一种具有非 互易特性的分支传输 系统，常用的铁氧体 环行器是Y形结环行 器，它是由三个互成 120°的角对称分布 的分支线构成。
天线和微波技术中的微波器件介绍
天线和微波技术中的微波器件介绍微波器件是天线和微波技术中不可或缺的组成部分，它们在无线通信、雷达系统、卫星通信等领域发挥着重要的作用。
本文将介绍几种常见的微波器件，包括衰减器、耦合器、滤波器和功分器，并对它们的工作原理和应用进行详细介绍。
一、衰减器衰减器是微波器件中常用的被动器件之一，其主要作用是将微波信号的功率进行衰减，以满足系统对信号功率的要求。
衰减器一般分为固定衰减器和可调衰减器两种类型。
固定衰减器的衰减量在设计时就被固定下来，一般使用电阻、衰减元件等来实现。
可调衰减器则可以通过改变其内部的电阻、电容或电感等参数来实现对衰减量的调节。
衰减器广泛应用于微波通信系统中，用于调节信号的功率水平，确保信号的传输质量。
二、耦合器耦合器是微波器件中常用的被动器件之一，它常用于将一个信号分为两个或多个信号，或者将两个或多个信号合并成一个信号。
耦合器通常通过电磁场的作用实现信号的分合。
常见的耦合器包括定向耦合器、隔离器和反射器。
定向耦合器能够将信号的一部分从一个端口耦合到另一个端口，隔离器则能够将输入端口和输出端口之间的信号分离，反射器则能够使信号在一个输入端口和多个输出端口之间反射。
耦合器在无线通信、雷达系统和卫星通信等领域广泛应用，用于信号的分配、合并和分离等操作。
三、滤波器滤波器是微波系统中常见的一类器件，它用于对特定频率的信号进行选择性地透过或阻断，从而实现对信号频率的过滤。
滤波器一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
低通滤波器允许低于一定截止频率的信号通过，而高通滤波器则允许高于一定截止频率的信号通过。
带通滤波器则允许某一特定频率范围内的信号通过，而带阻滤波器则将某一特定频率范围内的信号阻断。
滤波器广泛应用于无线通信系统中，用于去除干扰信号、选择特定信号等。
四、功分器功分器又称功率分配器，是微波系统中常见的一类器件，它用于将一个输入信号按照一定的功率分配比例分配到多个输出端口上。
微波元器件介绍
定向耦合器 • 作用： 从主传输线中取出一些电磁能量并向设定的方向传输。
3臂（4臂）输入的TE10 模可以在4臂（3臂）中激励起高次模，但高次模式不能传输，不能输出。
率变换，得到对应的低通滤波器衰减特 两信号分别从1、2臂输入，且到达分支波导中轴T面时相位相反，则3臂输出两信号之差，称为差信号。
任何端口都与外接传输线相匹配；
性； 用低阻抗线实现并联电容：
低通滤波器：最平坦式、切比雪夫式、椭圆函数式 1、2均有输入：3输出差信号，4输出和信号；
经过计算确定每段微带的长度、宽度，使其等效电抗值与集总元件电路中的对应电抗值的相等。
c
• 一段窄的短微带线可等效为串联电感； 3输入：1、2等幅、反相输出，4无输出；
最大正向损耗：0.
一段窄的短微带线可等效为串联电感；
一段宽的短微带线可等效为并联电容。
L Zcl 2 2v p C Ycl
vp
•用高阻抗微带短线实现串联电感
4输入：1、2等幅、同相输出，3无输出； 3、4相互隔离（相互不可传送信号）
2 4（H）
“3臂、4臂隔离”的原因：
3臂输入的TE10 模式关于中 轴面T反对称，而4臂中TE10模 式关于中轴面T对称，故相互 不能激励。
3臂（4臂）输入的TE10 模可 以在4臂（3臂）中激励起高次 模，但高次模式不能传输，不 能输出。
3 1
T 3 1
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）
调匹配的装置
3（E） 2
1
4（H）
• 主要特性：
• 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；
微波器件的作用及应用介绍
微波器件的作用及应用介绍
一、微波器件简介工作在微波波段（频率为300～300000兆赫）的器件，称为微波器件。
微波器件是工作在微波波段的一系列相关器件的统称。
如连接元件、终端元件、匹配元件、衰减与相移元件、分路元件、滤波元件等。
通过电路设计，可将这些器件组合成各种有特定功能的微波电路，微波期间和微波电路共同构成了微波系统。
二、微波器件的分类微波器件按结构可分为：波导型、同轴线型、微带线型
按工作波形分为：单模器件、多模器件
按网络端口可分为：一端口网络、二端口网络、三端口网络、四端口网络。
三、微波器件的作用1．终端负载元件：为一端口互易元件，主要包括短路负载、匹配负载和失配负载
1）短路负载，要求：
（1）保证接触处的损耗小，
（2）当活塞移动时，接触损耗变化小；
（3）大功率时，活塞与波导壁间不应产生打火现象。
可用作调配器，纯电抗元件
结构方式：接触式、扼流式（金属片）
2）匹配负载
全部吸收输入功率的元件主要技术指标：工作频率f、输入驻波比、功率容量。
作为匹配标准、等效天线、吸收负载等。
3）失配负载
作为标准失配负载。
吸收一部分功率，反射一部分功率。
2.微波连接元件：二端口互易元件。
主要包括：波导接头、衰减器、相移器、转换接头。
作用是将作用不同的微波元件连接成完整的系统。
无耗互易二端口网络的基本性质：。
微波技术微波技术第五章(1)
当GA、GB 都远小于1 时，在A-A’处的总反射系数可近似为
令q = l，得
j 2l0
G = G = GA GBe 4 G = GA GBe j2q = GA (1+e j2q )
= GAe jq (e jq e jq ) = 2GAe jq cos q
(3-158)
以保证接头处 (如图示1、2之间) 有良好的电接触。扼流接头安装方
便、功率容量大；但频带较窄。
扼流接头
平接头
2. 拐角、弯曲与扭转元件
改变电磁波的传输方向用拐角、弯曲元件；改变电磁波的极化
方向而不改变其传输方向用扭转元件。要求r 小、频带宽、功率容 量大。为使反射最小, 拐角和扭转段长度l =(2n+1)lg/4。E面弯波
Γ = Z Z0 Z Z0
1
r=
1
Γ Γ
=
Z
e
Z
=
b
a
b
Z0 b0
Z0 = b0 Zb
(Z Z0) (Z Z0)
(5 5) ( 5 – 6)
第二节 二端口元件
无耗二端口网络的基本性质（已在课件第四章(1) 讲解）
一、连接元件 连接元件的作用是将作用不同的微波元件连接成完整的系统。 要求接触损耗小, 驻波比小, 功率容量大, 工作频带宽。 这里只介绍单纯起连接作用的接头、拐角、弯曲和扭转元件。
Rmax Z0 Rmax Z0
B-B’处的局部反射系数为
GB
=
Rmax Rmax
Z01 Z01
=
Rmax Rmax
常用微波技术术语含义
常用微波器件/部件的技术指标及其基本含义一、振荡器概述：近年来，新材料新工艺的进展为微波振荡信号的产生、放大和合成提供了很好的条件。
微波固态振荡电路是通过谐振电路与微波固态器件的相互作用，把直流能量转换为射频能量的装置。
固态振荡器工作电压低、效率高、可靠性高、寿命长、体积小、重量轻，从而在雷达、通讯、电子对抗、仪器和测量等系统中得到广泛的应用。
有人形象比喻微波振荡器是微波系统的“心脏”，可见其在微波系统中的重要地位。
通常把振荡器分为两类：稳频振荡器、自由振荡器（含压控振荡器）等。
稳频振荡器又分为晶体稳频振荡器（晶振、晶振倍频链）、高Q腔稳频振荡器（同轴腔、波导腔、介质）、锁相稳频振荡器（环路锁相、注入锁相、取样锁相、谐波混频锁相）。
同一频率和功率的不同形式的振荡器的成本相差很大，在使用时应该合理选择振荡器的类型。
主要技术指标：1、工作频率范围：指满足各项技术指标的调谐频率范围。
用起止频率或中心频率和相对带宽来表示。
2、频率精确度：振荡器工作频率偏离标称频率的程度。
3、频率稳定度：长期稳定度：指振荡器的老化和元器件的性能变化以及环境条件改变导致的频率的慢变化。
常用一定时间内频率的相对变化来表示。
短期稳定度：与长期稳定度相比，在较小的时间间隔内考察频率源的稳定程度。
常用阿伦方差来表征，以△f/f/μs（或ms）为单位。
4、相位噪声：是短期稳定度的频域表示，它可以看成是各种类型的随机噪声信号对相位的调制作用。
从频域表现来看，频谱不再是一根离散的谱线，而带有一定的宽度。
通常用距离中心频率某频率处单位带宽内噪声能量与中心频率能量的比值来表示，以-dBc/Hz@KHz（或MHz）为单位。
5、杂散抑制：指与输出频率不相干的无用频率成分与载波电平的比值，用dBc表示。
有时也成为杂波抑制。
6、谐波抑制：指与输出频率相干的邻近基波的谐波成分与载波电平的比值，用dBc表示。
7、工作电压：指使振荡器满足各项技术指标时的正常工作电压。
常用微波器件ppt课件
二、线性、非互易元件
线性、非互易元件内部的媒质是线性的，但 具有各向异性。具有非互易特性，其散射矩阵 是不对称的。但仍工作于线性区域，属于线性 元件范围。
常见的线性非互易媒质有磁化铁氧体，磁化 等离子体，晶体等等。
线性、非互易元件也不能做频率或频谱的变 换，它们的主要特征是可以区别沿不同方向传 输的导行电磁波。
若zx与z0相等则反射波等幅同相e臂不会有输出指若zx与z0不等则由此引起的反射波不仅不同相且幅度也不等因此e臂中有输出指示不为零此时可调整已知阻抗z0直至指示器指示为零则所测阻抗zx便等于调整后的已知阻抗z0架空导线是架空电力线路的主要组成部件其作用是传输电流输送电功率
等效网络法只研究了非均匀区对传输系统的 宏观影响，并不涉及非均匀区内部的电磁场特 性。
2、H面分支（H-T接头）
当信号由1和2等幅 同相输入时，端口3 输出最大。
当信号由1和2等幅 反相输入时，端口3 无输出。
（1） （3）
（1） （3）
（2） （2）
1. E面T和H面T—分路元件
E面T
H面T
1 1
串接元件
2
3
2
①端输入，②和③端功率平分，相 位相反。 用于和差： ②和③同相等幅输入，①端无输出 ②和③反相等幅输入，①端输出最 大。
因此，如果要设计微波元、器件，也许就不 得不利用解析方法、近似方法、数值计算方法 等求解非均匀区内部的电磁场得到其等效网络 特性。
一个微波系统通常包含微波传输线和微 波部件。微波部件的功能是对微波能量或 微波信号进行处理和变换。
微波元器件又可分为线性互易，线性非 互易，非线性和有源器件四大类。
一、线性互易元件 这类元件内部只有线性、互易物质，它们只 能对微波能量或微波信号进行线性处理和线性 变换。这里所说的“线性”是指元件不能做频 率或频谱的变换。 常见的线性互易元件有：匹配负载，衰减器， 移相器，功率分配器，定向耦合器，阻抗匹配 器 (可调)，阻抗变换器 (不可调)，短路活塞， 滤波器，微波电桥等等。
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5-4 衰减器和移相器
衰减器和移相器均属于二端口网络。
衰减器的作用是对通过它的微波能量产生衰减；
移相器的作用是对通过它的微波信号产生一定的相移，微波能量可 无衰减地通过。
一、衰减器
理想的衰减器应是只有衰减而无相移的二端口网络，其散射矩
阵为
0 el
S el
0
衰减器的衰减量表示为：
A 10常lo用g微波PPoi元件d介B绍
（一）接头 对接头的基本要求是：连接点接触可靠，不引起电磁的反射，输入驻
波比尽可能小，一般在1.2以下；工作频带要宽；电磁能量无泄漏；结构 牢固，装拆方便，易于加工等。
常用微波元件介绍
波导 接头
第五章 常用微波元件
（二）转接元件 在将不同类型的传输线或元件连接时，不仅要考虑阻抗匹配，而且
还应该考虑模式的变换。 1、同轴线波导转换器 连接同轴线与波导的元件，称为同轴线波导转换器，其结构如图所示。 2、波导微带转接器 通常在波导与微带线之间加一段脊波导过渡段来实现阻抗匹配。
一、电容膜片 在矩形波导的横向放置一块金属膜片，在其上对称或不对称之处开 一个与波导宽壁尺寸相同的窄长窗口，如图所示。
电纳的近似计算公式为
电容膜片及其等效电路常用微波元件介绍
4b
B
p
Y0
lncsc2db
第五章 常用微波元件
二、电感膜片
矩形波导中的电感膜片及其等效电路如图所示。当在波导窄壁上放置 金属膜片后，会使波导宽壁上的电流产生分流，于是在膜片的附近必 然会产生磁场，并存储一部分磁能，因此这种膜片称为电感膜片。
对匹配负载的基本要求是： （1）有较宽的工作频带， （2) 输入驻波比小和一定
的功率容量。
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
(二）短路负载
短路负载又称 为短路器，它的 作用是将电磁能 量全部反射回去。 将同轴线和波导 终端短路，即分 别成为同轴线和 波导固定短路器。
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
5-5 阻抗变换器
为了消除不良反射现象，可在其间接入一阻抗变换器，以获得良好的匹 配。
常用的阻抗变换器有两种：一种是由四分之一波长传输线段构成的阶 梯阻抗变换器(包括单节和多节)；另一种是渐变线阻抗变换器。
第五章 常用微波元件
5-1 引 言
微波元件的功能在于对微波信号进行各种变换，按其变换性质可将 微波元件分为如下三类：
一、线性互易元件
凡是元件中没有非线性和非互易性物质都属于这一类。常用的线性互 易元件包括：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、阻抗变换器和滤波器等。
二、线性非互易元件
微波元件分类：
微波元件
波导型 同轴型 微带型
近年来，为了实现微波系统的小型化，开始采用由微带和集中参 数元件组成的微波集成电路，可以在一块基片上做出大量的元件， 组成复杂的微波系统，完成各种不同功能。
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
5-2 波导中的电抗元件
电抗元件包括电感器和电容器。电感器是指能够集中磁场和存储磁 能的元件；而电容器是指能够集中电场和存储电能的元件。
这类元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质，具有非互易特性，其散 射矩阵是不对称的。但仍工作于线性区域，属于线性元件范围。常用 的线性非互易元件有隔离器、环行器等。
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
三、非线性元件
这类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，并能通过电磁控制以改变元件的特性参量。常用的非 线性元件有检波器、混频器、变频器以及电磁快控元件等。
谐振窗及其等效电路
常用微波元件介绍
波导可 调螺钉 及其等 效电路
第五章 常用微波元件
5-3 连接元件和终端负载
一、连接元件
在微波技术中，把相同类型传输线连接在一起的装置统称为接头。常用 的接头有同轴接头和波导接头两种。把不同类型的传输线连接在一起的 装置称为转接元件，又称作转换接头。常用的有同轴线与波导、同轴线 与微带线、波导与微带线间的转接元件。
同 轴 线
微
矩形波导圆波导模式变换器
带
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
二、终端负载
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。匹配负载是将所有的电磁能量全部吸收而无反射；而短路负载 是将所有的电磁能量全部反射回去，一点能量也不吸收 (一) 匹配负载
匹配负载能几乎无反射地吸收入射波的全部功率。当需要在传输系 统工作于行波状态时，都要用到匹配负载。
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
二、移相器
移相器是对电磁波只产生一定的相移而不产生能量衰 减的微波元件，它是一个无反射、无衰减的二端口网 络，其散射矩阵为
0 ej
S ej0Βιβλιοθήκη 其中移相器的相移量为 l2lp
因此，可变移相器与可变衰减器在结构形式上完全相似，所不同 的是：前者是改变介质片的位置，后者是改变吸收片的位置。
同轴线波导
常用微波元件介绍 波导微带
第五章 常用微波元件
3、 同轴线微带转接器
同轴线微带转接器的结构如图所示。与微带连接处的同轴线内导体直 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。
4、矩形波导圆波导模式变换器
矩形波导圆波导模式变换器，大多采用波导横截面的逐渐变化来 达到模式的变换。
第五章 常用微波元件
衰减器在原理上可以分为吸收式和截止式两种 （一）、吸收式
在波导内放入与电场方向平行的吸收片，当微波能 量通过吸收片时，将吸收一部分能量而产生衰减， 这种衰减器称为吸收衰减器，如图所示。
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
（二）、截止式
截止衰减器是在传输线中插入一小段横向尺寸较小的传输线段，使电 磁波在这一小段传输线内处在截止状态下传输，即电磁波经过这段传 输线后微波能量很快衰减，控制截止传输线的长度，就可以调节衰减 量的大小，如图所示。
电感膜片电纳的近似计算公式为
Bp
a
Y0ctg22da
电感膜片及其等效电路
常用微波元件介绍
第五章 常用微波元件
三、 谐振窗 下图给出了谐振窗的结构示意图和等效电路。即在横向金属膜片上
开设一个小窗，称为谐振窗。 四、螺钉
螺钉插入波导的深度可以调节，电纳的性质和大小可随之改变，使 用方便，是小功率微波设备中常采用的调谐和匹配元件。