微波电路（西电雷振亚老师的课件）_第4章_功率衰减器.pptVIP

4.3 分布参数衰减器 4.3.1 同轴型衰减器 1. 吸收式衰减器 在同轴系统中,吸收式衰减器的结构有三种形式： 内外导体间电阻性介质填充、内导体串联电阻和带状线衰减器转换为同轴形式,如图4-9所示。衰减量的大小与电阻材料的性质和体积有关。 图 4-9 三种同轴结构吸收式衰减器 （a） 填充; （b） 串联; （c） 带状线 2. 截止式衰减器 截止式衰减器又称“过极限衰减器”,是用截止波导制成的。其结构如图 4-10 所示。它是根据当工作波长远大于截止波长λc时,电磁波的幅度在波导中按指数规律衰减的特性来实现衰减的。 图 4-10截止式衰减器 4.3.2 波导型衰减器 1. 吸收式衰减器 最简单的波导吸收式衰减器是在波导中平行于电场方向放置具有一定衰减量的吸收片组成的。因为有损耗性薄膜或介质表面有—定电阻,所以沿其表面的电磁波电场切向分量,将在其上引起传导电流,形成焦耳热损耗并以热能的形式散发掉。只要控制衰减器衰减量,信号经过衰减器后就被减弱到所需电平。 图4-11给出了最简单的吸收式衰减器: 固定式和可变式。前者吸收片的位置和面积固定不变,后者可以通过传动机构来改变衰减片的位置或面积,实现衰减量的改变。吸收片用陶瓷片、 硅酸盐玻璃、 云母、 纸(布)胶板等作基片,在上面涂覆或喷镀石墨粉或镍铬合金。基片尽可能薄,要有一定的强度,以保持平整和不变形。吸收片沿横向移动的衰减器,在吸收片移到电场最大处,吸收的能量最多,衰减量最大,在贴近窄壁时衰减量小。片的位移可由外附的机械微测装置读出, 它与衰减量的关系不是线性的,有时甚至不是单调变化的,这与片在不同位置时对横向场型分布影响的程度来决定。在实际使用这种衰减器前应用实验方法借助于精密的衰减标准作出定标校正曲线。 图 4-11 吸收式衰减器结构示意图 (a) 固定式； (b) 可变式 刀形旋转片衰减器的衰减量与旋入波导内的面积成正比。这种衰减器的优点是, 起始衰减为零分贝,此时对波导内波的传输没有影响。在刀片旋入时,由于不附加任何支撑物于波导内,因此,输入驻波比很接近于1。设计合适的刀片形状可以实现衰减量与机械转角或深度读数之间接近线性关系,保持在全部衰减量可变范围内有足够高的精确度。这种定衰减器的缺点是少量电磁能量从波导中漏出,机械强度上略差。从多方面比较,刀形旋转吸收片衰减器比横向移动吸收片衰减器显得优越,在结构、 安装等方面也比较简便。这种形式的衰减器结构简单加工容易,适于成批生产。 横向移动式和刀片式衰减器都是粗调式,精度都不高,需要校准曲线才有定量衰减。 图 4-12 极化吸收式衰减器原理图 2. 极化吸收式衰减器 极化吸收式衰减器是一种精密衰减器,其结构如图4-12所示,由三段波导组成。两端是固定的矩形波导到圆柱波导的过渡段,中间是一段可以绕纵轴转动的圆柱波导。在每段波导中部沿轴向放置厚度极薄的能完全吸收与其平行的切向电场的吸收片,各段中吸收片的相对位置如图中所示。 圆柱波导旋转的角度θ可以用精密传动系统测量并显示出来,角度的变化也就是极化面的变化。 极化衰减器的衰减量为 A=20 lg (cosθ) （4-10） 4.3.3 微带型衰减器 在微带线的表面镀膜一层电阻材料即可实现衰减,也可用涂覆方法实现衰减。近代常用吸波橡胶材料,将其裁剪至合适尺寸,用胶粘到电路上。在微波有源电路的调整中,会用到吸波材料消除高次模、 谐杂波影响, 控制组件泄露等。 4.3.4 匹配负载 匹配负载是个单口网络,实现匹配的原理与衰减的原理相同。通常,衰减器是部分吸收能量,匹配负载是全吸收负载,而且频带足够宽。图4-13是波导、 同轴和微带三种匹配负载结构的示意图。 图4-13 波导、 同轴和微带匹配负载结构 同轴和微带中,匹配负载的电阻通常是50 Ω,可以用电阻表测量。因此,集总元件电阻可以用来实现窄带匹配负载。微波工程中,用51Ω贴片电阻实现微带匹配负载。 4.4 PIN二极管电调衰减器 4.4.1 PIN二极管 ? 如图4-14所示,PIN二极管就是在重掺杂P+、 N+之间夹了一段较长的本征半导体所形成的半导体器件,中间I层长度为几到几十微米。 ? 图 4-14 PIN二极管结构示意 1. 直流偏置 在零偏与反偏下,PIN管均不能导通,呈现大电阻。 正偏时,P+、N+分别从两端向I区注入载流子,它们到达中间区域复合。PIN管一直呈现导通状态,偏压（流）越大,载流子数目越多,正向电阻越小。 2. 交流信号作用下的阻抗特性 频率较低时,正向导电,反向截止, 具有整流特性。 频率较高时,正半周来不及复