8 常用微波元件.ppt

四、 电感销钉 五、调谐螺钉 二、同轴线的分支元件 本章小结 但微波谐振器和LC谐振回路也有许多不同之处。 1、LC谐振回路的电场能量集中在电容器中，磁场能量集中在电感器，而微波谐振器是分布参数回路，电场能量和磁场能量是空间分布的； 2、LC谐振回路只有一个谐振频率，而微波谐振器一般有无限多个谐振频率；微波谐振器可以集中较多的能量，且损耗较小，因此它的品质因数远大于LC集中参数回路的品质因数，另外，微波谐振器有不同的谐振模式(即谐振波型)。 微波谐振器有两个基本参量：谐振波长?0 (或谐振频率f0 )和品质因数Q。 1、谐振波长?0 谐振波长?0是指谐振器中该模式的场量发生谐振时的工作波长，它是描述谐振器中电磁能量振荡规律的参量。 一、谐振器基本参量 色散方程 表示沿Z方向的半波个数 2、品质因数Q 品质因数Q是微波谐振器的一个主要参量，它描述了谐振器选择性的优劣和能量损耗的大小，其定义为 式中W 为谐振器中的储能，PL为谐振器中的损耗功率。 其它计算公式 二、同轴线谐振器 同轴谐振器通常分为?/4型、?/2型及电容加载型三种。其中的传输模式为TEM模，具有场结构简单，稳定及工作频带宽的优点。图中为轴向的剖面图 ?/4型 ?/2 电容加载型 1、 ?/4型同轴谐振器 谐振波长?0与腔体长度l的关系为 或 由于这类同轴腔内导体长度为?0/4的奇数倍，故称为四分之一波长型同轴谐振器。 其品质因素： 当(D/d)=3.6时，同轴腔的品质因数Q0达最大。 2、 ?/2型同轴谐振器 ?/2型同轴谐振器由两端短路的一段同轴线构成 谐振波长?0与腔体长度l的关系为 或 3、 电容加载型同轴谐振器 同轴线一端短路，另一端的内导体端面与外导体短路面之间形成缝隙电容，形成电容加载同轴线谐振器。 满足谐振条件的C值由右式确定 如果将缝隙电场近似看作均匀分布，则式中C可按平板电容公式计算 ?0为空气的介电常数，a为同轴腔内导体半径，d为缝隙宽度。 三、矩形谐振器 矩形谐振器是由一段两端短路的矩形波导构成，它的横截面尺寸为a?b，长度为l，如下图所示。 1、 谐振模式及其场分布 矩形波导中传输的电磁波模式有TE模和TM模，相应谐振器中同样有TE谐振模和TM谐振模，分别以TEmnp和TMmnp表示，其中下标m、n和p分别表示场分量沿波导宽壁、窄壁和腔长度方向上分布的半驻波数。在众多谐振模中，TE101为最低谐振模。 * 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 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。 第8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。 8.1 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。 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。 电容膜片及其等效电路 电纳的计算公式为 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。 二、电感膜片 电感膜片及其等效电路 电感膜片电纳的近似计算公式为 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，只对相应谐振频率完全匹配。 谐振波长 销钉 矩形波导中垂直于宽边的金属圆棒，直径越大，感抗越小； 直径越小，感抗越大。采用多根销钉可减小感抗。 螺钉及等效电路 和前几者不一样，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。 一般工作在容性状态下 8.2 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