第8章 常用微波元件2.ppt

第8章 常用微波元件 在微波系统中，常常需要对信号进行各种加工和处理——如对信号进行分配、衰减、隔离、定向传输、相位控制、阻抗匹配与变换、波型变换、滤波等，提供这 些功用的设备统称为微波元件。 8.5.2 移相器 均匀传输线上相距为l的两点之间的相位差为 （8.8） 式（8.8）表明，改变传输线的长度l或改变相位常数 都可以做成移相器。 8.6 定向耦合器 定向耦合器是一种有方向性的功率耦 合元件。 定向耦合器按传输线的不同，可分为波导型、平行双线型、微带型等。 波导定向耦合器按耦合方式分有单孔、 双孔、十字槽孔定向耦合器。 8.6.1 定向耦合器的技术指标 输入口 直通口 耦合口 隔离口 在各端口均接匹配负载的情况下，定义下述各项技术指标。 1 4 2 3 ⑴ 耦合度C： （8-7-1） 即输入口的输入功率与耦合口的输出功率之比的分贝数。 ⑵ 定向性： （8-7-2） 即耦合口与隔离口的输出功率之比的分贝数。 ∞ 理想情况下 实际上，越大越好 0～10 dB 强耦合 10～20 dB 中等耦合 ＞20 dB 弱耦合 （3） 输入驻波比 定向耦合器除输入端口外，其余端口均接上匹配负载时，输入端的驻波比。 双孔定向耦合器 结构: 在两个波导的公共窄壁上开有相距为 的两个形状、尺寸完全相同的耦合小孔。 1 2 3 4 1 2 3 4 22 工作原理： TE10波由1口输入，在第一个小孔处波的幅度用a1表示，并设 a1 = 1，经第一个小孔耦合到副波导，向3、4两口传输，其幅度 分别用 耦合到副波导中，其幅度分别为 、 ，因两个耦合孔的形状、 尺寸完全相同，故其幅度与第一个孔的相等，但有相移 们近似认为主波导中的TE10波的幅度仍然是a1，经第二个小孔再次 表示，由于耦合孔很小，则经第一个小孔后，我 、 辅 则 3口输出的合成波为： 4口输出的合成波为： 3口有输出，4口无输出。成功地实现了耦合与隔离。 （8-7-5） 同理，当TE10波由2口输入时，则4口有输出，3口无输出。 隔离 耦合口 隔离口 20 （8-7-6） 当f ≠f0时，2βd≠π则4口有输出,方向性降低。 双孔定向耦合器的缺点： 即 频带窄。 单孔定向耦合器 斜交宽壁单孔耦合 TE10波由1口输入，绝大部分从2口输出，小部分耦合到副波导，且副波导中的波大部分往3口传输，仅小部分往4口传输，从而起到定向耦合的作用。 1 2 3 4 1 2 3 4 工作原理： 电场的耦合： 电场分量 通过小孔而落在公共宽壁上，使圆孔左右两个方向得到相等而方向相同的电场。如图所示。 1 2 3 4 传播方向 3、4口 磁场的耦合： 圆孔处只有纵向传导电流，且纵向传导电流在圆孔处中断，由位移电流 连续，使副波导圆孔 电磁场的耦合： 3口电场与磁场的耦合相互叠加，4口电场与磁场的耦合相互抵消，但抵消只是部分的。可见方向性稍差。 1 2 3 4 传播方向 得到方向向上的电场。 左方得到方向向下的电场，右方 斜交宽壁单孔耦合 提高方向性的措施： 将主波导与副波导之间转一角度，成为斜交的单孔定向耦合器。 8.6.2环行器 结构: 如图,在一周长为1.5λ的圆环形的微带线上开四个端口. 微带线环行器的实质: 定向耦合器 工作原理: 当信号由1口输入,其余端口均匹配时,2、4口有等幅同相的输出，3口无输出。 当信号由3口输入时，2、4口等幅同相输出，1口无输出。 当信号由4口输入时，1、3口等幅同相输出，2口无输出。 当信号由2口输入时，1、3口等幅同相输出，4口无输出。 8.7 微波谐振器 具有选频作用的LC谐振回路， 随着频率的升高，会出现如下缺点： 损耗增加：趋肤效应使得导体的欧姆损耗增大，同时介质损耗和由于敞开式结构而引起的辐射损耗均随频率的提高而增大。 即电路尺寸 减小，从而导致回路的储能减少，功率容量减少，同时，寄生参量的影响却在增大。 故低频LC谐振回路已不适于做微波波段的谐振电路；微波波段用微波谐振腔（器）——有波导型腔、同轴型腔、微带型腔、介质腔等。 一、引言： 微波谐振器： 由一段两端短路或