微波電子線路第三章無源器件介紹

1、1、通帶插入損耗：、通帶插入損耗： 理想的濾波器不應(yīng)對通帶內(nèi)的信號引入損耗，然而實際的電路理想的濾波器不應(yīng)對通帶內(nèi)的信號引入損耗，然而實際的電路中總是會引入一定的功率損耗，稱為插入損耗。其定義為信號源中總是會引入一定的功率損耗，稱為插入損耗。其定義為信號源輸入功率與負載得到的功率之比：輸入功率與負載得到的功率之比：inplpin2ininl10log10log(1)pilp 其中其中 是信號源的輸入功率，是信號源的輸入功率， 是負載得到的功率，是負載得到的功率， 是從信是從信號源向濾波器看去的反射系數(shù)。號源向濾波器看去的反射系數(shù)。2、波紋、波紋 波紋是衡量帶內(nèi)響應(yīng)平坦度的技術(shù)指標(biāo)，我們可以用波

2、紋系波紋是衡量帶內(nèi)響應(yīng)平坦度的技術(shù)指標(biāo)，我們可以用波紋系數(shù)定量的分析波紋的起伏大小，定義為帶內(nèi)用分貝或奈貝表示的數(shù)定量的分析波紋的起伏大小，定義為帶內(nèi)用分貝或奈貝表示的相應(yīng)幅度的最大和最小值之差。相應(yīng)幅度的最大和最小值之差。3、帶寬、帶寬 對于帶通濾波器不同的衰減量對應(yīng)于不同的帶寬，對于帶通濾波器不同的衰減量對應(yīng)于不同的帶寬，常用的有常用的有3 db帶寬，其定義為通帶內(nèi)幅度衰減為帶寬，其定義為通帶內(nèi)幅度衰減為3 db的上下邊帶之差的上下邊帶之差,60 db帶寬定義為通帶內(nèi)幅度衰減為帶寬定義為通帶內(nèi)幅度衰減為60 db的上下邊帶之差：的上下邊帶之差： 3dbu3dbl3dbbwff60dbu60

3、dbl60dbbwff4、矩形系數(shù)、矩形系數(shù) 矩形系數(shù)描述了帶通濾波器通帶與阻帶間過渡帶寬的矩形系數(shù)描述了帶通濾波器通帶與阻帶間過渡帶寬的陡峭程度，通常定義為陡峭程度，通常定義為60 db帶寬與帶寬與3 db帶寬的比值：帶寬的比值：3db60dbbwsfbw5、品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)可以分為空載品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)可以分為空載品質(zhì)因數(shù) q和有載品質(zhì)因數(shù)和有載品質(zhì)因數(shù)ql，兩者由是否接有負載區(qū)分。通?？蛰d品質(zhì)因數(shù)兩者由是否接有負載區(qū)分。通常空載品質(zhì)因數(shù)q定義為定義為在諧振頻率下，濾波器上一個周期內(nèi)平均儲能與功率損在諧振頻率下，濾波器上一個周期內(nèi)平均儲能與功率損耗的比：耗的比： cstoredlos

4、swqp le111qqqqe為外部品質(zhì)因數(shù)為外部品質(zhì)因數(shù) 品質(zhì)因數(shù)的另外一個重要應(yīng)用來自于它與品質(zhì)因數(shù)的另外一個重要應(yīng)用來自于它與3db帶寬間的帶寬間的關(guān)系：關(guān)系：c3dblfbwq功分器和耦合器功分器和耦合器作用：功率分配或合成作用：功率分配或合成任意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣有任意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣有9個獨立元件個獨立元件 111213212223313233ssssssssss一個三端口網(wǎng)絡(luò)不可能同時滿足無損、互易和一個三端口網(wǎng)絡(luò)不可能同時滿足無損、互易和所有端口匹配的條件。所有端口匹配的條件。如果這三個條件允許有如果這三個條件允許有一個不滿足，則在物理上是可能實現(xiàn)的。一個不滿足，則在物理

5、上是可能實現(xiàn)的。一個各端口匹配的互易四端網(wǎng)絡(luò)的一個各端口匹配的互易四端網(wǎng)絡(luò)的s矩陣形式如下矩陣形式如下 1213141223241323341424340000sssssssssssss在四個端口的三個端口上選擇適當(dāng)?shù)南辔粎⒖济?，可以簡化在四個端口的三個端口上選擇適當(dāng)?shù)南辔粎⒖济?，可以簡化上面的矩陣。令上面的矩陣。令，其中，其中和和是實?shù)，而是實數(shù)，而和和是待定相位常數(shù)?？赏瞥鍪Ｓ嗟氖谴ㄏ辔怀?shù)。可推出剩余的相位常數(shù)之間的關(guān)系為相位常數(shù)之間的關(guān)系為 12341324,jjsssese2n如忽略如忽略2的整數(shù)倍，通常在實際中出現(xiàn)兩種特殊選擇：的整數(shù)倍，通常在實際中出現(xiàn)兩種特殊選擇：1.對稱耦合

6、器（對稱耦合器（/2具有幅度為具有幅度為的相位選成相等，則散射矩陣形式為的相位選成相等，則散射矩陣形式為 00000000jjsjj2. 不對稱耦合器（不對稱耦合器（ = 0, =/2） 00000000s任何互易的、無損耗的、四端口匹配的網(wǎng)絡(luò)是一種任何互易的、無損耗的、四端口匹配的網(wǎng)絡(luò)是一種定向定向耦合器耦合器。兩個通用的定向耦合器符號和端口的定義兩個通用的定向耦合器符號和端口的定義表征定向耦合器性能的三個量：表征定向耦合器性能的三個量：耦合度耦合度 方向性方向性 隔離度隔離度 1310lg20lg dbpcp 341410lg20lg dbpdps114410lg20lg dbpisp 耦

7、合度表示輸入功率被耦合到輸出端的部分。方向耦合度表示輸入功率被耦合到輸出端的部分。方向性表示耦合器隔離正向和反向波的能力，如同隔離性表示耦合器隔離正向和反向波的能力，如同隔離度。三者之間的關(guān)系為度。三者之間的關(guān)系為idc微帶功分器通常用微帶或帶線做成，當(dāng)輸出端微帶功分器通常用微帶或帶線做成，當(dāng)輸出端口匹配時，它具有無損特性，只損耗反射功率。口匹配時，它具有無損特性，只損耗反射功率。微帶功分器可以進行任意比例的功率分配，這微帶功分器可以進行任意比例的功率分配，這里先考慮等功分（里先考慮等功分（3db）情況，將它歸結(jié)為兩）情況，將它歸結(jié)為兩個簡單的電路，在輸出端分別用對稱和反對稱個簡單的電路，在輸

8、出端分別用對稱和反對稱源激勵來進行分析。源激勵來進行分析。微帶型功分器也可以做成功率不等分的，微微帶型功分器也可以做成功率不等分的，微帶圖形如圖所示。帶圖形如圖所示。用微帶形式實現(xiàn)的功率不等分功分器用微帶形式實現(xiàn)的功率不等分功分器分支耦合器是分支耦合器是3db方向耦合器，在直通和耦合端口有方向耦合器，在直通和耦合端口有90相位差。這種類型的耦合器也被稱為分支線混合相位差。這種類型的耦合器也被稱為分支線混合接頭，通常用微帶或帶線形式制作，如圖所示。接頭，通常用微帶或帶線形式制作，如圖所示。分支線耦合器結(jié)構(gòu)分支線耦合器結(jié)構(gòu)分支線耦合器的基本工作情況如下，當(dāng)所有端口都匹分支線耦合器的基本工作情況如下

9、，當(dāng)所有端口都匹配時，送入到配時，送入到1端的功率平均地在端端的功率平均地在端2和端和端3之間分配，之間分配，這些輸出端口之間具有這些輸出端口之間具有90相位移，沒有功率耦合到相位移，沒有功率耦合到端口端口4。s矩陣的形式為矩陣的形式為 01000111002010jjsjj1到到4端口由順時針和逆時針兩條傳輸端口由順時針和逆時針兩條傳輸路線，路程差為路線，路程差為/2，各段傳輸線的特，各段傳輸線的特性阻抗，使兩路信號的幅度相等，則可性阻抗，使兩路信號的幅度相等，則可以相互抵消，以相互抵消，4端口無輸出（隔離端）。端口無輸出（隔離端）。到達到達3端口的兩路路程相等，為耦合端，端口的兩路路程相等

10、，為耦合端，設(shè)置各段傳輸線阻抗，可調(diào)節(jié)耦合度設(shè)置各段傳輸線阻抗，可調(diào)節(jié)耦合度圖圖5.24 三節(jié)微帶分支線耦合器三節(jié)微帶分支線耦合器混合接頭是一種四端口網(wǎng)絡(luò)，它的兩個輸出端口之混合接頭是一種四端口網(wǎng)絡(luò)，它的兩個輸出端口之間具有間具有180相移，也可以運行在輸出同相位狀態(tài)。加到相移，也可以運行在輸出同相位狀態(tài)。加到1端端口的信號，將被均等地在端口口的信號，將被均等地在端口2和和3剖分為兩個同相分量，剖分為兩個同相分量，端口端口4降為隔離端口。如輸入信號從降為隔離端口。如輸入信號從4端口送入，它將被等端口送入，它將被等分為兩根具有分為兩根具有180相位差的分量在端口相位差的分量在端口2和和3輸出，端口輸出，端口1為為隔離端口。當(dāng)用作功率合成時，將輸入信號加在端口隔離端口。當(dāng)用作功率合成時，將輸入信號加在端口2和和3，在端口在端口1形成輸入信號之和，在端口形成輸入信號之和，在端口4形成它們之差。因此形成它們之差。因此端口端口1和和4對應(yīng)地稱為和、差端口。對應(yīng)地稱為和、差端口。180混合接頭符號混合接頭符號理想的理想的3db、180混合接頭的散射矩陣具有下述形