电磁场课件连接元件.ppt

§4.1 连接元件 微波传输线多样性决定了不同类型传输线之间连接的复杂性，需要采用专门的连接元件实现不同微波传输线之间的连接。 功能：不同微波传输线之间的连接，本质上是实现不同导行电磁波模式转换。 技术要求：完成模式转换的同时，引入衰减、损耗和反射尽可能小。 一 连接关系 二 五种连接元件 波导抗流连接 同轴线——波导转接器 同轴线——微带线转接器 波导——微带线转接器 矩形截面波导——圆截面波导转接器 1波导抗流连接 由于制作工艺的限制和使用方便，金属波导总是作成一段一段，使用时靠两段波导端头的法兰盘作机械连接。 在两段波导的连接处应保证良好的电接触，使沿传输方向的壁电流（纵向电流）的阻抗尽可能的小。同时还要求连接点处对导行电磁波不产生反射，这就要求波，波导的机械加工精度严格，并保证良好的互换性。 两种连接方式 波导管一般采用法兰盘连接, 可分为平法兰接头和扼流法兰接头。 平法兰接头的特点是: 加工方便, 体积小, 频带宽, 其驻波比可以做到1.002以下, 但要求接触表面光洁度较高。 扼流法兰接头由一个刻有扼流槽的法兰和一个平法兰对接而成, 扼流法兰接头的特点是: 功率容量大, 接触表面光洁度要求不高, 但工作频带较窄, 驻波比的典型值是1.02。因此平接头常用低功率、宽频带场合， 而扼流接头一般用于高功率、窄频带场合。 平法兰接头 平法兰接头的特点是: 加工方便, 体积小, 频带宽, 其驻波比可以做到1.002以下, 但要求接触表面光洁度较高。 应用特点：常用低功率、宽频带场合。 抗流法兰接头 扼流法兰接头由一个刻有扼流槽的法兰和一个平法兰对接而成, 抗流法兰接头的特点是: 功率容量大, 接触表面光洁度要求不高, 但工作频带较窄, 驻波比的典型值是1.02。 抗流接头一般用于高功率、窄频带场合。 抗流原理 相当于在波导连接处并入了一个终端短路的二分之一波长线，实现了两段波导的无阻抗连接。 波导扭转与弯曲元件 波导连接头除了法兰接头之外, 还有各种扭转和弯曲元件以满足不同的需要。 扭转元件改变电磁波的极化方向而不改变其传输方向;波导弯曲改变电磁波传播的方向时。 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。 2 同轴线——波导转接器 这是一种连接同轴线与波导的元件。 通过它来实现同轴线中TEM模与矩形截面波导中TE10模的相互转换。 它是把同轴线内导体延伸适当长度h，作为探针在矩形截面波导宽壁中心线的位置上插入波导内腔，同轴线的外导体则与波导壁面可靠地电连接。 原理 探针的远端在波导内形成近似于TE10模磁场和电场分布的场结构，由于波导对模式的自滤性，抑制掉高次模，这样就实现了两种传输线导行波的模式转换。 为使导行波在波导中单方向传输，将距探针 处的波导短截。为减小两种传输线阻抗不连续产生的反射，可调整 和 的尺寸，这要靠实际使用中积累的经验来确定。 3 同轴线——微带线转接器 同轴线与微带线之间的转接器，实现同轴线中TEM模与微带线中准TEM模之间的转换。 连接这两种传输线的转接器，一般有两种方式:平行转换和垂直转换，同轴线内导体的直径要根据微带线的波阻抗（导带宽度）来选择，同轴线的外导体要与微带线的金属接地底板可靠地电连接。 4 波导——微带线转接器 实现矩形截面波导中TE10模与微带线中准TEM模之间的转换。主要问题波阻抗不匹配，引起反射波。 采用单脊波导过渡方法可较好的消除连接引起的反射。这种单脊波导过渡，实质上可理解为连续的阻抗变换。 连接处取波导脊与相对宽壁的间隙等于微带介质基片厚度h，波导脊的宽度等于微带线导带宽度W，波导脊的高度可阶梯改变或连续改变（渐变）。 波导脊最高时等效阻抗约为80~90Ω，为了更完善匹配，可在脊波导与微带线之间加入一段空气微带线过渡。 5 矩形截面波导——圆截面波导转接器 采用波导横截面渐变过渡的结构，实现矩形截面波导与圆截面波导的连接，同时完成两种截面波导主模的相互转换。由于波导横截面的渐变过渡也减小了因两种波导连接引起的反射。 不同模式之间转换需要设计不同的截面过渡结构。 TE10 to TE11 TE10 to TE01 * 同轴线 微带线 矩形波导 圆形波导 同轴线 微带线 矩形波导 圆形波导 平法兰接头 抗流法兰接头 波导扭转与弯曲元件 *