10 第九章 微波元器件与集成电路.pptVIP

第九章 微波元器件与集成电路 主要内容： 微波无源元器件 微波有源元器件 微波集成电路简介 8. 1 电抗元件 二、常见电抗元件 三、矩形波导中的金属膜片 3、谐振窗： 四、矩形波导中的金属销钉 五、传输线中的阶梯 3、同轴线中的阶梯 六、微带电路中的电容、电感 9. 2 微 波 滤 波 器 二、微波滤波器设计 三、微带滤波器 四、同轴线滤波器 9. 3 终端元件（单端口元件） 三、辐射终端 9. 4 接头 (flange) 9. 5 衰减器和移相器 9. 6 分支元件 9. 7 定向耦合器 一、波导定向耦合器 9.8 微波谐振器 2、圆波导谐振腔 3、空腔谐振腔的激励与耦合： 三、同轴腔谐振器： 四、高频段的开腔谐振器 五、微带谐振器 9.9 非互易元件 9.10 微波有源元器件 二、微波有源器件：（无源元件+有源元件） 四、微波系统简介： 主要特性： 3臂输入：1、2等幅、反相输出，4臂无输出； 4臂输入：1、2等幅、同相输出，3臂无输出； 1、2臂均有输入：3臂输出差信号，4臂输出和信号； 3、4臂相互隔离；1、2臂相互隔离； 微带环形电桥（微带魔T） 1 2 4 3 微带环形电桥实例 波导环形电桥 3 2 1 4 同向耦合 输入端口 隔离端口 耦合端口 直通端口 3 2 1 4 反向耦合 直通端口 耦合端口 输入端口 隔离端口 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。 双孔定向耦合器（窄频带） 3 2 1 4 1 4 3 2 3 2 1 4 1 2 3 N 多孔定向耦合器（频带较宽） 单孔定向耦合器 理想状态下，隔离端口应当没有输出，但实际上仍有一定输出，因此应在隔离端口接匹配负载，吸收这一部分功率。 吸波材料 定向耦合器实例 二、微带定向耦合器 平行耦合线定向耦合器 距离较近的微带线之间都有能量耦合。 锯齿形定向耦合器 提高定向性 主线 副线 锯齿形定向耦合器实例 微带双分支定向耦合器 3 2 1 4 A B C D 1输入，2、3输出，相位差90度； 4为隔离端口，无输出； 微带双分支定向耦合器实例 相当于低频中的谐振回路，具有储能、选频、稳频的功能； 用途：微波源、滤波器、选频器等等； 一、基本概念： 等效电路 存在电导，意味着谐振时有能量损耗。 特点： 理论上说，有无穷多个谐振频率（多谐性）； 品质因素Q值很高（几万～几十万）； Q＝ω× 谐振系统谐振时的平均储能 系统中每秒的能量消耗 种类 传输线型谐振器 非传输线型谐振器 二、传输线型谐振器的原理： Y1 Y2 L C 谐振时： 回顾：低频集总元件谐振回路： l1 Y1 Y2 短路 短路 1、 两端短路的传输线： 结论：两端短路的传输线段可以当作微波谐振器，谐振频率有无数个，波导波长 的频率均是谐振频率。 两端短路传输线中的场分布情况： 驻波分布，两端均为波节点 l1 Y1 Y2 开路 开路 2、两端开路的传输线： 结论：两端开路的传输线段可以当作微波谐振器，谐振频率有无数个，波导波长 的频率均是谐振频率。 场分布情况： 两端均为波腹点 3、一端短路另一端开路的传输线： l1 Y1 Y2 开路 短路 结论：上述传输线段可以当作微波谐振器，谐振频率有无数个，波导波长 的频率均是谐振频率。 场分布情况： 短路端为波节点，开路端为波腹点 1、矩形波导谐振腔 波导腔中沿 x、y、z 三个方向都是驻波分布。 三个整数 m、n、l 的每一种组合都对应腔内的一种谐振模式，因此：有无穷多个谐振模式； 三、波导型谐振器： a b l 应采用两端短路的方式； 有无穷多个TE、TM谐振模式，谐振频率可用公式计算； l a 有三种常用谐振模式，场结构各不相同，各有其优点；可通过合理选择尺寸，得到需要的谐振模式，抑制其他模式； 品质因数正比于腔体积，反比于腔内壁面积，故在同样体积情况下，圆波导谐振腔比矩形谐振腔品质因数高，性能好，加工也容易，是最常用的谐振腔。 应采用两端短路的方式； 探针激励或耦合 环激励、环耦合 圆形谐振腔与波导的孔耦合 谐振模式为TEM模式，场结构简单稳定、频带宽，应用广泛； 1、两端短路同轴谐振腔： l 短路活塞可改变腔长，从而改变谐振频率 短路 活塞 可调 l 2、一端短路另一端