微波技術(shù)11-常用微波元件課件

常用微波元件微波元件的功能在于對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行各種變換，按其變換性質(zhì)可將微波元件分為如下三類(lèi)：線(xiàn)性互易元件線(xiàn)性非互易元件非線(xiàn)性元件常用微波元件微波元件的功能在于對(duì)微波信號(hào)進(jìn)1線(xiàn)性互易元件凡是元件中沒(méi)有非線(xiàn)性和非互易性物質(zhì)都屬于這一類(lèi)。常用的線(xiàn)性互易元件包括：匹配負(fù)載、衰減器、移相器、短路活塞、功分器、微波電橋、定向耦合器、阻抗變換器和濾波器等。線(xiàn)性非互易元件這類(lèi)元件中包含磁化鐵氧體等各向異性媒質(zhì)，具有非互易特性，其散射矩陣是不對(duì)稱(chēng)的。但仍工作于線(xiàn)性區(qū)域，屬于線(xiàn)性元件范圍。常用的線(xiàn)性非互易元件有隔離器、環(huán)行器等。常用微波元件線(xiàn)性互易元件凡是元件中沒(méi)有非線(xiàn)性和非互易性2非線(xiàn)性元件這類(lèi)元件中含有非線(xiàn)性物質(zhì)，能對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性變換，從而引起頻率的改變，并能通過(guò)電磁控制以改變?cè)奶匦詤⒘?。常用的非線(xiàn)性元件有檢波器、混頻器、變頻器等。常用微波元件非線(xiàn)性元件這類(lèi)元件中含有非線(xiàn)性物質(zhì)，能對(duì)微3微波元件分類(lèi)近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)微波系統(tǒng)的小型化，通常采用由微帶和集中參數(shù)元件組成的微波集成電路，可以在一塊基片上做出大量的元件，組成復(fù)雜的微波系統(tǒng)，完成各種不同功能。常用微波元件微波元件分類(lèi)近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)微波系統(tǒng)的小型化4應(yīng)用于……應(yīng)用于……5MicrowaveDivision微波技術(shù)11-常用微波元件課件6微波技術(shù)11-常用微波元件課件7微波技術(shù)11-常用微波元件課件8微波技術(shù)11-常用微波元件課件9微波技術(shù)11-常用微波元件課件10微波技術(shù)11-常用微波元件課件11一端口元件對(duì)外只有一個(gè)物理端口，其功能一般是對(duì)確定頻率微波信號(hào)產(chǎn)生諧振以及作為微波傳輸系統(tǒng)末端的負(fù)載。三種負(fù)載類(lèi)型，其端口的反射系數(shù)分別表現(xiàn)為：匹配負(fù)載Γ=0短路負(fù)載Γ=失配負(fù)載|Γ|=常數(shù)。

單端口元件常用微波元件一端口元件常用微波元件一端口元件12對(duì)短路活塞的主要要求是：①保證接觸處的損耗小，其反射系數(shù)模應(yīng)接近1；②當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，接觸損耗的變化要??；③大功率運(yùn)用時(shí)，活塞與波導(dǎo)壁（或者同軸線(xiàn)的內(nèi)外導(dǎo)體壁）間不應(yīng)發(fā)生打火現(xiàn)象。短路器的輸入阻抗為:短路器的輸入端反射系數(shù)為:常用微波元件短路負(fù)載--短路活塞對(duì)短路活塞的主要要求是：常用微波元件短路負(fù)載--短路活塞13這表明短路器的輸入端反射系數(shù)的模應(yīng)等于1，而相角是可變的。常用微波元件在結(jié)構(gòu)上，短路活塞可做成接觸式(左圖）和扼流式（右圖）兩種:這表明短路器的輸入端反射系數(shù)的模應(yīng)等于1，而相角14扼流活塞的優(yōu)點(diǎn)是損耗小，且損耗穩(wěn)定；缺點(diǎn)是活塞太長(zhǎng)。為了減小長(zhǎng)度可以采用下圖所示山字形和S形扼流活塞。缺點(diǎn)是頻帶窄，一般只能做到10～15%的帶寬。常用微波元件扼流活塞的優(yōu)點(diǎn)是損耗小，且損耗穩(wěn)定；缺點(diǎn)是活塞太15低功率波導(dǎo)匹配負(fù)載一般為一段終端短路的波導(dǎo)，在其里面沿電場(chǎng)方向放置一塊或者數(shù)塊劈形吸收片或者楔形吸收體，如圖所示：匹配負(fù)載波導(dǎo)型常用微波元件低功率波導(dǎo)匹配負(fù)載一般為一段終端短路的波導(dǎo)，16同軸線(xiàn)匹配負(fù)載是在內(nèi)外導(dǎo)體之間放入圓錐形或者階梯型吸收體，如圖所示：同軸型常用微波元件同軸線(xiàn)匹配負(fù)載是在內(nèi)外導(dǎo)體之間放入圓錐形或者階梯17高功率時(shí)需要考慮熱量的吸收和發(fā)散問(wèn)題。吸收物體可以是固體（如石墨和水泥混合物）或液體（通常用水）。常用微波元件高功率型高功率時(shí)需要考慮熱量的吸收和發(fā)散問(wèn)題。吸收物體可18常用微波元件大功率水冷匹配負(fù)載常用微波元件大功率水冷匹配負(fù)載19失配負(fù)載實(shí)用中的失配負(fù)載都是做成標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)載，具有某一固定的駐波比。失配負(fù)載常用于微波測(cè)量中作標(biāo)準(zhǔn)終端負(fù)載。失配負(fù)載的結(jié)構(gòu)與匹配負(fù)載一樣，只是波導(dǎo)口徑的尺寸b不同而已。設(shè)b0為標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)窄邊尺寸，b為失配負(fù)載波導(dǎo)的窄邊尺寸，由于常用微波元件失配負(fù)載實(shí)用中的失配負(fù)載都是做成標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)載，20則：可見(jiàn)對(duì)于不同的b可以得到不同的駐波比。常用微波元件則：常用微波元件21二端口元件b1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2a1端口1的電壓入射波S11端口1的反射系數(shù)a2端口2的電壓入射波S22端口2的反射系數(shù)b1端口1的電壓出射波S12反向傳輸系數(shù)（增益）b2端口2的電壓出射波S21正向傳輸系數(shù)（增益）a1b1a2b2S11S22S21

S12常用微波元件二端口元件b1=S11a1+S12a2a1端口1的電壓入22二端口元件可以等效為二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為常用微波元件二端口元件可以等效為二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為23(1)波導(dǎo)接頭常用微波元件連接元件其主要指標(biāo)要求是接觸損耗小、駐波比小、功率容量大、工作頻帶寬。波導(dǎo)連接方法分接觸連接和扼流連接兩種。它們是借助于焊在待連接元件波導(dǎo)端口上的法蘭盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)形式分平法蘭盤(pán)和扼流法蘭盤(pán)兩種，如圖所示。功率容量大,頻帶窄(1)波導(dǎo)接頭常用微波元件連接元件其主要指標(biāo)要24平接頭扼流接頭扭波導(dǎo)平接頭扼流接頭扭波導(dǎo)25當(dāng)需要改變電磁波的極化方向而不改變其傳輸方向時(shí)，則要用到扭轉(zhuǎn)元件。常用微波元件(2)拐角、彎曲和扭轉(zhuǎn)元件對(duì)這些元件的要求是：引入的反射盡可能小、工作頻帶寬、功率容量大。E彎H彎當(dāng)需要改變電磁波的極化方向而不改變其傳輸方向26(1)膜片常用微波元件匹配元件匹配元件的種類(lèi)很多，這里只介紹膜片，銷(xiāo)釘和螺釘匹配器。波導(dǎo)中的膜片是垂直于波導(dǎo)管軸放置的薄金屬片，有對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)之分。膜片是波導(dǎo)中常用的匹配元件，一般在調(diào)匹配時(shí)多用不對(duì)稱(chēng)膜片，而當(dāng)負(fù)載要求對(duì)稱(chēng)輸出時(shí)，則需用對(duì)稱(chēng)膜片。(1)膜片常用微波元件匹配元件匹配元件的種27

膜片匹配的原理是利用膜片產(chǎn)生的反射來(lái)抵消由于負(fù)載不匹配所產(chǎn)生的反射波。常用微波元件電抗元件包括電感器和電容器。電感器是指能夠集中磁場(chǎng)和存儲(chǔ)磁能的元件；而電容器是指能夠集中電場(chǎng)和存儲(chǔ)電能的元件。電容膜片

電容膜片及其等效電路電納的近似計(jì)算公式為

膜片匹配的原理是利用膜片產(chǎn)生的反射來(lái)28常用微波元件矩形波導(dǎo)中的電感膜片及其等效電路如圖所示。當(dāng)在波導(dǎo)窄壁上放置金屬膜片后，會(huì)使波導(dǎo)寬壁上的電流產(chǎn)生分流，于是在膜片的附近必然會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，并存儲(chǔ)一部分磁能，因此這種膜片稱(chēng)為電感膜片。電感膜片

電感膜片及其等效電路

電感膜片電納的近似計(jì)算公式為常用微波元件矩形波導(dǎo)中的電感膜片及其等效電29常用微波元件諧振窗

下圖給出了諧振窗的結(jié)構(gòu)示意圖和等效電路。即在橫向金屬膜片上開(kāi)設(shè)一個(gè)小窗，稱(chēng)為諧振窗。

常用微波元件諧振窗30矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用波導(dǎo)濾波器常用微波元件矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用波導(dǎo)濾波器常用微波元件31階梯阻抗變換器矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用常用微波元件階梯阻抗變換器矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用常用微波元件32（3）銷(xiāo)釘它在波導(dǎo)中起電感作用，可用作匹配元件和諧振元件，常用于構(gòu)成波導(dǎo)濾波器。常用微波元件（3）銷(xiāo)釘常用微波元件33銷(xiāo)釘?shù)南鄬?duì)感納與棒的粗細(xì)有關(guān)，棒越細(xì)，電感量越大，其相對(duì)電納越??；同樣粗細(xì)的棒，根數(shù)越多，相對(duì)電納越大。置于a/2處的單銷(xiāo)釘相對(duì)電納的近似式為常用微波元件銷(xiāo)釘?shù)南鄬?duì)感納與棒的粗細(xì)有關(guān)，棒越細(xì)，電感量越大34螺釘調(diào)配器調(diào)整較為方便。螺釘是低功率微波裝置中普遍采用的調(diào)諧和匹配元件。常用微波元件螺釘調(diào)配器螺釘調(diào)配器調(diào)整較為方便。螺釘是低功率微波裝置中35實(shí)用時(shí)，為避免波導(dǎo)短路和擊穿，通常設(shè)計(jì)螺釘成容性，作可變電容用，螺釘旋入波導(dǎo)的深度應(yīng)小于3b/4,b為矩形波導(dǎo)窄邊的尺寸。常用微波元件實(shí)用時(shí)，為避免波導(dǎo)短路和擊穿，通常設(shè)計(jì)螺釘成容性36衰減和相移元件分別用來(lái)改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的幅度和相位，衰減器和相移器聯(lián)合使用，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁波的傳播常數(shù)。理想衰減器在衰減量連續(xù)可變時(shí)，相移量應(yīng)固定不變。衰減量可變的二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為：常用微波元件衰減與相移元件衰減和相移元件分別用來(lái)改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的幅37理想相移器應(yīng)該是一個(gè)具有單位振幅，即相位變化過(guò)程中，其衰減量固定不變。相移量可變的二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為：吸收式衰減器結(jié)構(gòu)變移相器常用微波元件理想相移器應(yīng)該是一個(gè)具有單位振幅，即相位變化38常用微波元件波型變換元件為了從一種導(dǎo)行系統(tǒng)元件過(guò)渡到另一種導(dǎo)行系統(tǒng)元件或過(guò)渡到同種導(dǎo)行系統(tǒng)的另一種元件并要求產(chǎn)生所需要的工作模式，就需要采用波型變換元件。常用微波元件波型變換元件為了從一種導(dǎo)行系統(tǒng)元件39波導(dǎo)激勵(lì)的一般方法與裝置

（1）探針激勵(lì)常用微波元件波導(dǎo)激勵(lì)的一般方法與裝置常用微波元件40（2）環(huán)激勵(lì)（3）孔或縫激勵(lì)常用微波元件（2）環(huán)激勵(lì)常用微波元件41（4）直接過(guò)渡

通過(guò)波導(dǎo)截面形狀的逐漸變形，可將原波導(dǎo)中的模式轉(zhuǎn)換成另一種波導(dǎo)中所需要的模式。矩形波導(dǎo)TE10模轉(zhuǎn)換成圓波導(dǎo)TE11模的方-圓過(guò)渡常用微波元件（4）直接過(guò)渡常用微波元件42常用微波元件常用微波元件43在微波技術(shù)中常用作分路元件或功率分配器/合成器：常用微波元件三端口元件在微波技術(shù)中常用作分路元件或功率分配器/合成器：常用微波元件44任意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣為若元件是互易的，有常用微波元件任意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣為常用微波元件45常用微波元件性質(zhì)1：無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)不可能完全匹配，即三個(gè)端口不可能同時(shí)都匹配。

性質(zhì)2：任意完全匹配的無(wú)耗三端口網(wǎng)絡(luò)必定非互易，且為環(huán)行器，其正、反旋環(huán)行器的散射矩陣為和常用微波元件性質(zhì)1：無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)不可能完全匹配46

波導(dǎo)環(huán)形器可以控制電磁波沿某一環(huán)形方向傳輸，在微波系統(tǒng)中主要用于單向傳輸能量，這種單向傳輸性能用于微波設(shè)備的級(jí)與級(jí)、級(jí)與系統(tǒng)之間就能使它們各自獨(dú)立工作、互相隔離。常用微波元件波導(dǎo)環(huán)形器可以控制電磁波沿某一環(huán)形方向傳輸，47性質(zhì)3：無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)的任意兩個(gè)端口可以實(shí)現(xiàn)匹配。

常用微波元件

性質(zhì)4：若三端口網(wǎng)絡(luò)允許有耗，則網(wǎng)絡(luò)可以是互易和完全匹配的，且有耗的三端口網(wǎng)絡(luò)可做到輸出端口之間隔離（例如）。性質(zhì)3：無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)的任意兩個(gè)端口可以實(shí)現(xiàn)匹配。常用微48T形接頭

對(duì)于無(wú)耗形接頭，可用傳輸線(xiàn)型來(lái)表示：

可以選擇輸出線(xiàn)的特性阻抗來(lái)獲得不同的功率分配比。常用微波元件三端口功率分配/合成元件T形接頭常用微波元件三端口功率分配/合成元件49矩形波導(dǎo)T形接頭矩形波導(dǎo)工作在主模TE10，分E-T和H-T接頭：H-T接頭E-T接頭常用微波元件矩形波導(dǎo)T形接頭H-T接頭E-T接頭常用微波元件50左圖說(shuō)明：信號(hào)從1臂輸入時(shí)，主波導(dǎo)2、3臂中距1臂等距離的T2、T3處為等幅反向輸出。當(dāng)T2、T3處有等幅反相信號(hào)輸入時(shí)，則二者在1臂內(nèi)同向疊加輸出。常用微波元件E-T特性分析右圖說(shuō)明：當(dāng)在2、3臂的T2、T3處輸入等幅同相信號(hào)時(shí)，二者在1臂中反向抵消而不能從1臂輸出，只能在2、3臂中形成駐波。左圖說(shuō)明：常用微波元件E-T特性分析右圖說(shuō)明：51常用微波元件E-T特性分析常用微波元件E-T特性分析52H-T特性分析④②③常用微波元件說(shuō)明：如上圖當(dāng)信號(hào)從分支4臂輸入時(shí)，2、3臂的T2、T3處信號(hào)等幅同相輸出；2、3臂的T2、T3處輸入等幅同相信號(hào)時(shí)，二者在4臂同相疊加輸出。H-T特性分析④②③常用微波元件說(shuō)明：53當(dāng)2、3臂的T2、T3處輸入等幅反相信號(hào)時(shí)，二者在4臂反相抵消，4臂無(wú)輸出。常用微波元件④②③H-T分支常用微波元件④②③H-T分支54常用微波元件H-T分支常用微波元件H-T分支55總結(jié)：E-T特性：主臂①輸入，支臂臂②、③臂等幅反相輸出；H-T特性：主臂④輸入，支臂臂②、③臂等幅同相輸出。常用微波元件總結(jié)：常用微波元件56H-T分支功率分配設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)膜片位置x得到不同的功率分配H-T分支功率分配設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)膜片位置x得到不同的功率分配57矩形波導(dǎo)對(duì)稱(chēng)Y分支結(jié)構(gòu)及其等效電路圖如圖所示，分為E面分支和H面分支；前者為串聯(lián)分支，后者為并聯(lián)分支。E-Y分支H-Y分支常用微波元件對(duì)稱(chēng)Y分支E-Y分支H-Y分支常用微波元件對(duì)稱(chēng)Y分支58三種作為功率分配器的波導(dǎo)Y分支分配給分支波導(dǎo)的功率與其高度成正比。因此，適當(dāng)?shù)倪x擇高度和就可以得到任意的功率分配比。常用微波元件三種作為功率分配器的波導(dǎo)Y分支常用微波元件59假如三端口分配器含有有耗元件，便可以做到所有端口匹配，而二個(gè)輸出端口則不可能完全隔離。威爾金森功率分配器常用微波元件電阻性功率分配器假如三端口分配器含有有耗元件，便可以做到所有端口60設(shè)計(jì)公式

為功率分配比

常用微波元件設(shè)計(jì)公式常用微波元件61四端口元件定向耦合器四端口元件定向耦合器62微波技術(shù)11-常用微波元件課件63四端口[S]參數(shù)性質(zhì)性質(zhì)1:無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)可以完全匹配，而為一理想定向耦合器。性質(zhì)2:有理想定向性的無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)不一定四個(gè)端口均匹配，即是說(shuō)四個(gè)端口匹配是定向耦合的充分條件，而不是必要條件。性質(zhì)3:有二個(gè)端口匹配且相互隔離的無(wú)耗互易四端口電路必然為一理想定向耦合器，且其余兩個(gè)端口亦匹配并相互隔離。常用微波元件四端口元件四端口[S]參數(shù)性質(zhì)常用微波元件四端口元件64定向耦合器耦合度：定向性：常用微波元件四端口元件定向耦合器常用微波元件四端口元件65隔離度：有：不同形式的定向耦合器（1）Bethe孔耦合器Bethe孔耦合器是一種單孔耦合器。為獲得定向性，該單孔需開(kāi)在兩個(gè)矩形波導(dǎo)的公共寬壁上，如圖所示常用微波元件隔離度：常用微波元件66工作原理：小孔可用電和磁偶極矩構(gòu)成的等效源來(lái)代替，調(diào)節(jié)兩個(gè)等效源的相對(duì)振幅可以消除在隔離端口方向的輻射，而增強(qiáng)在耦合端口方向的輻射，從而獲得理想的定向性。常用微波元件工作原理：小孔可用電和磁偶極矩構(gòu)成的等效源來(lái)代替，調(diào)節(jié)兩67（2）波導(dǎo)多孔定向耦合器

單孔耦合器的缺點(diǎn)是頻帶窄。寬頻帶應(yīng)用時(shí)可采用多孔耦合器。以雙孔耦合器為例說(shuō)明工作原理

設(shè)波導(dǎo)由端口①輸入，大部分波向端口②傳輸，一部分波通過(guò)兩個(gè)孔耦合到副波導(dǎo)中。由于兩孔相距λ/4，結(jié)果在端口③方向的波相位同相而增強(qiáng)，在端口④方向則因相位反相而相互抵消。常用微波元件（2）波導(dǎo)多孔定向耦合器常用微波元件68（3）耦合線(xiàn)定向耦合器

其特性是:

由端口①輸入的信號(hào)一部分傳至端口②，一部分耦合至副線(xiàn)由端口③輸出，端口④無(wú)輸出。對(duì)耦合微帶線(xiàn)或其它非TEM線(xiàn)，奇，偶模速度不相同，耦合器的定向性就要變差。為改變性能，需要采取相應(yīng)的速度補(bǔ)償措施，如加介質(zhì)覆蓋層，采用各向異性基片，耦合段做成鋸齒形等。常用微波元件（3）耦合線(xiàn)定向耦合器常用微波元件69（4）正交混合電橋

分支線(xiàn)耦合器的特性是：當(dāng)所有端口匹配時(shí)，由端口①輸入的功率在端口②和③之間平分且有90°相位差，端口④無(wú)輸出（隔離端口）。其S矩陣為常用微波元件（4）正交混合電橋常用微波元件70（5）180°混合電橋該圖為混合環(huán)1.5lTEM線(xiàn)（帶狀線(xiàn)或微帶線(xiàn)）并聯(lián)連接而成。

信號(hào)由端口①輸入時(shí)，端口②和③等幅同相輸出，端口④無(wú)輸出；信號(hào)由端口④輸入時(shí)，端口②和③等幅反相輸出，端口①無(wú)輸出。當(dāng)用作功率合成器時(shí)，信號(hào)同時(shí)加于端口②和③，則端口①輸出“和”信號(hào)，端口④輸出“差”信號(hào)。常用微波元件（5）180°混合電橋常用微波元件71魔T的重要特性：1）四個(gè)端口完全匹配2）臂④和臂③相互隔離，兩側(cè)臂①和②相互隔離；3）進(jìn)入一側(cè)臂②的信號(hào)，由臂④和臂③等分輸出，而另一側(cè)壁無(wú)輸出；4）進(jìn)入H臂④的信號(hào)，由兩側(cè)臂等幅同相輸出，而E臂③無(wú)輸出；5）進(jìn)入E臂③的信號(hào)，由兩側(cè)臂等幅反相輸出，而H臂④無(wú)輸出；6）兩側(cè)臂②和①同時(shí)輸入信號(hào)，臂④為和口、臂③為差口輸出。常用微波元件波導(dǎo)匹配魔T魔T的重要特性：常用微波元件波導(dǎo)匹配魔T72微波技術(shù)11-常用微波元件課件73定義：用完全相同的電抗元件以周期性間隔加載的導(dǎo)行系統(tǒng)稱(chēng)為微波周期結(jié)構(gòu)。所有的周期結(jié)構(gòu)都具有如下共性：①類(lèi)似于濾波器的帶通和帶阻特性；②周期結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)波為慢波，其相速度比未加載線(xiàn)的相速度要慢。微波周期結(jié)構(gòu)--電磁慢波常用微波元件定義：用完全相同的電抗元件以周期性間隔加載的導(dǎo)行微波周期結(jié)構(gòu)74微波技術(shù)11-常用微波元件課件75微波技術(shù)11-常用微波元件課件76微波技術(shù)11-常用微波元件課件77將系統(tǒng)移動(dòng)周期長(zhǎng)度的整數(shù)倍時(shí)，它與移動(dòng)前的結(jié)構(gòu)完全重合。此時(shí)，在給定的穩(wěn)態(tài)頻率下，對(duì)于系統(tǒng)沿其中某個(gè)特定傳輸波型，它在某截面處的場(chǎng)與相隔周期長(zhǎng)度整數(shù)倍處的場(chǎng)僅僅相差一個(gè)復(fù)數(shù)常數(shù)。福羅奎定理可用電場(chǎng)矢量表示成：（1）其周期與周期結(jié)構(gòu)的空間周期相同，記作L，即有（2）常用微波元件福羅奎（Floquet）定理將系統(tǒng)移動(dòng)周期長(zhǎng)度的整數(shù)倍時(shí)，它與移動(dòng)前的結(jié)常用微波78設(shè)E1和E2是相隔為mL的兩個(gè)截面上的場(chǎng)，m為整數(shù)。則位置1：位置2：由（2）式，可得E0(x,y,z)是空間周期函數(shù)，應(yīng)用付氏級(jí)數(shù)按周期L展開(kāi)，有設(shè)E1和E2是相隔為mL的兩個(gè)截面上的場(chǎng)，m為整數(shù)。則位置179根據(jù)正交性原理可求出級(jí)數(shù)的系數(shù)E0n(x,y)為因此考慮無(wú)耗，則這里根據(jù)正交性原理可求出級(jí)數(shù)的系數(shù)E0n(x,y)為因此考慮無(wú)耗80上述分析結(jié)構(gòu)表明：在周期結(jié)構(gòu)中所傳播的不是一個(gè)振幅沿z為常數(shù)的正弦行波，而是一個(gè)非正弦行波，或者說(shuō)是一個(gè)振幅沿z周期性變化的行波。此行波可應(yīng)用傅立葉方法分解成一系列振幅沿z為常數(shù)的正弦行波。它們各自以自己的振幅和相移常數(shù)沿系統(tǒng)傳播，其總和則構(gòu)成周期結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中總的場(chǎng)分布。每一個(gè)波我們稱(chēng)之為一個(gè)空間諧波，n=0為基波，其余稱(chēng)為n次空間諧波。其場(chǎng)沿橫截面的分布E0n(x,y)與z無(wú)關(guān)；其相移常數(shù)為。相速度（慢波）群速度呢？？？(8.5-9)式上述分析結(jié)構(gòu)表明：在周期結(jié)構(gòu)中所傳播的不是一個(gè)振幅沿z為常數(shù)81微波周期結(jié)構(gòu)的應(yīng)用(1)電磁帶隙結(jié)構(gòu)(EBGs)(2)電磁慢波結(jié)構(gòu)(3)左手材料自學(xué)內(nèi)容微波周期結(jié)構(gòu)的應(yīng)用(1)電磁帶隙結(jié)構(gòu)(EBGs)(2)電82鐵氧體的一般性質(zhì)鐵氧體元件常用微波元件鐵氧體是由金屬氧化物混合燒結(jié)而成的磁性材料。其化學(xué)表示一般為MO·Fe2O3，其中M代表二價(jià)金屬如：錳、鎂、鋅、鎳、鎘等或者是它們的混合物。機(jī)械性能類(lèi)似于陶瓷，其質(zhì)硬而脆。鐵氧體電阻率高106~109Ω?cm，比鐵高12倍以上鐵氧體電性能近似于絕緣體，有時(shí)稱(chēng)非金屬磁性材料鐵氧體的一般性質(zhì)鐵氧體元件常用微波元件鐵氧體83鐵氧體的張量磁導(dǎo)率為

式中常用微波元件鐵氧體的張量磁導(dǎo)率為常用微波元件841.在鐵氧體中沿恒定磁場(chǎng)方向傳播的平面波，是圓極化TEM波；2.對(duì)于圓極化波，鐵氧體的導(dǎo)磁率不再為張量而為標(biāo)量，這意味著磁化鐵氧體媒質(zhì)對(duì)圓極化波表現(xiàn)為各向同性，但導(dǎo)磁率的大小與圓極化波的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。旋磁效應(yīng)1.鐵磁諧振效應(yīng)常用微波元件1.在鐵氧體中沿恒定磁場(chǎng)方向傳播的平面波，是圓極化常用微波元85注意：左旋波的旋轉(zhuǎn)方向與進(jìn)動(dòng)方向相反，在任何頻率上都無(wú)法同步，故不發(fā)生諧振。因此，鐵磁諧振僅對(duì)右旋波而言。常用微波元件正旋圓極化波的相速為零，波不傳播，這種現(xiàn)象稱(chēng)為鐵磁諧振。注意：左旋波的旋轉(zhuǎn)方向與進(jìn)動(dòng)方向相反，在任何頻率上都無(wú)法同步86定義：線(xiàn)性極化波在縱向磁化鐵氧體內(nèi)傳播過(guò)程中極化方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)的效應(yīng)。

產(chǎn)生機(jī)理：一個(gè)線(xiàn)性極化波可以分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的圓極化波，而這兩個(gè)圓極化波在縱向磁化的鐵氧體媒質(zhì)中傳播的相速不同(相位常數(shù)不同)，因此，傳播途中不同距離上兩圓極化波合成的線(xiàn)極化波的極化方向不同，即極化面發(fā)生了旋轉(zhuǎn)。如下圖所示：常用微波元件2.法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)定義：線(xiàn)性極化波在縱向磁化鐵氧體內(nèi)傳播過(guò)程中極化方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)87由于線(xiàn)性極化波是恒定磁場(chǎng)(順著磁場(chǎng)方向)分為右旋和左旋圓極化波，因此，只要恒定磁場(chǎng)方向不變，無(wú)論波沿+z方向或沿-z方向傳播，極化面旋轉(zhuǎn)方向是不變。這一特性稱(chēng)為法拉第旋轉(zhuǎn)的非互易性。常用微波元件由于線(xiàn)性極化波是恒定磁場(chǎng)(順著磁場(chǎng)方向)分為右旋88常用微波元件3.場(chǎng)移效應(yīng)定義：場(chǎng)移效應(yīng)是對(duì)放入導(dǎo)波系統(tǒng)中的鐵氧體，外加橫向橫磁場(chǎng)(垂直于波的傳播方向)時(shí)，使導(dǎo)波場(chǎng)的分布產(chǎn)生橫向移動(dòng)的效應(yīng)。非線(xiàn)性各向異性磁性材料磁導(dǎo)率隨外加磁場(chǎng)而變（非線(xiàn)性）電磁波從不同角度通過(guò)磁化鐵氧體，呈現(xiàn)出鐵磁諧振、諧振吸收和法拉第極化旋轉(zhuǎn)效應(yīng)等非互易特性可構(gòu)成隔離器、環(huán)形器、移相器等總結(jié)鐵氧體常用微波元件3.場(chǎng)移效應(yīng)定義：場(chǎng)移效應(yīng)是對(duì)放入導(dǎo)波系統(tǒng)中的89微波鐵氧體元件隔離器—常用于微波源與負(fù)載之間，使全部功率傳至負(fù)載而反射功率不反射至微波源。常用微波元件場(chǎng)移式隔離器諧振式隔離器法拉第旋轉(zhuǎn)式隔離器微波鐵氧體元件常用微波元件場(chǎng)移式隔離器90鐵氧體側(cè)面上貼一薄電阻片(或電阻膜層)，電阻片可將反向波吸收掉而只傳輸正向波，從而構(gòu)成了一個(gè)隔離器，如圖：缺點(diǎn)：因靠電阻片吸收反射波，故僅適用于低功率。常用微波元件場(chǎng)移式隔離器鐵氧體側(cè)面上貼一薄電阻片(或電阻膜層)，電阻片可將常用微波元91利用鐵氧體對(duì)右旋圓極化波產(chǎn)生諧振吸收的特性可作成諧振式隔離器?？捎糜诟吖β氏到y(tǒng)。常用微波元件諧振式隔離器利用鐵氧體對(duì)右旋圓極化波產(chǎn)生諧振吸收的特性可作成常用微波元件92它由一段扭轉(zhuǎn)45°的矩形波導(dǎo)和一段45°法拉第旋轉(zhuǎn)圓波導(dǎo)相連，圓波導(dǎo)的另一端為圓到矩形變換器。常用微波元件法拉第旋轉(zhuǎn)式隔離器正向波：電場(chǎng)始終與電阻片垂直，電阻片不吸收反向波：輸出端口與電阻片平行，吸收它由一段扭轉(zhuǎn)45°的矩形波導(dǎo)和一段45°法拉第旋轉(zhuǎn)圓波常用微93環(huán)形器、移相器（略）常用微波元件作業(yè)8.4環(huán)形器、移相器（略）常用微波元件作業(yè)8.494Theend！祝同學(xué)們學(xué)習(xí)順利!Theend！祝同學(xué)們學(xué)習(xí)順利!95常用微波元件微波元件的功能在于對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行各種變換，按其變換性質(zhì)可將微波元件分為如下三類(lèi)：線(xiàn)性互易元件線(xiàn)性非互易元件非線(xiàn)性元件常用微波元件微波元件的功能在于對(duì)微波信號(hào)進(jìn)96線(xiàn)性互易元件凡是元件中沒(méi)有非線(xiàn)性和非互易性物質(zhì)都屬于這一類(lèi)。常用的線(xiàn)性互易元件包括：匹配負(fù)載、衰減器、移相器、短路活塞、功分器、微波電橋、定向耦合器、阻抗變換器和濾波器等。線(xiàn)性非互易元件這類(lèi)元件中包含磁化鐵氧體等各向異性媒質(zhì)，具有非互易特性，其散射矩陣是不對(duì)稱(chēng)的。但仍工作于線(xiàn)性區(qū)域，屬于線(xiàn)性元件范圍。常用的線(xiàn)性非互易元件有隔離器、環(huán)行器等。常用微波元件線(xiàn)性互易元件凡是元件中沒(méi)有非線(xiàn)性和非互易性97非線(xiàn)性元件這類(lèi)元件中含有非線(xiàn)性物質(zhì)，能對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性變換，從而引起頻率的改變，并能通過(guò)電磁控制以改變?cè)奶匦詤⒘俊３Ｓ玫姆蔷€(xiàn)性元件有檢波器、混頻器、變頻器等。常用微波元件非線(xiàn)性元件這類(lèi)元件中含有非線(xiàn)性物質(zhì)，能對(duì)微98微波元件分類(lèi)近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)微波系統(tǒng)的小型化，通常采用由微帶和集中參數(shù)元件組成的微波集成電路，可以在一塊基片上做出大量的元件，組成復(fù)雜的微波系統(tǒng)，完成各種不同功能。常用微波元件微波元件分類(lèi)近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)微波系統(tǒng)的小型化99應(yīng)用于……應(yīng)用于……100MicrowaveDivision微波技術(shù)11-常用微波元件課件101微波技術(shù)11-常用微波元件課件102微波技術(shù)11-常用微波元件課件103微波技術(shù)11-常用微波元件課件104微波技術(shù)11-常用微波元件課件105微波技術(shù)11-常用微波元件課件106一端口元件對(duì)外只有一個(gè)物理端口，其功能一般是對(duì)確定頻率微波信號(hào)產(chǎn)生諧振以及作為微波傳輸系統(tǒng)末端的負(fù)載。三種負(fù)載類(lèi)型，其端口的反射系數(shù)分別表現(xiàn)為：匹配負(fù)載Γ=0短路負(fù)載Γ=失配負(fù)載|Γ|=常數(shù)。

單端口元件常用微波元件一端口元件常用微波元件一端口元件107對(duì)短路活塞的主要要求是：①保證接觸處的損耗小，其反射系數(shù)模應(yīng)接近1；②當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，接觸損耗的變化要?。虎鄞蠊β蔬\(yùn)用時(shí)，活塞與波導(dǎo)壁（或者同軸線(xiàn)的內(nèi)外導(dǎo)體壁）間不應(yīng)發(fā)生打火現(xiàn)象。短路器的輸入阻抗為:短路器的輸入端反射系數(shù)為:常用微波元件短路負(fù)載--短路活塞對(duì)短路活塞的主要要求是：常用微波元件短路負(fù)載--短路活塞108這表明短路器的輸入端反射系數(shù)的模應(yīng)等于1，而相角是可變的。常用微波元件在結(jié)構(gòu)上，短路活塞可做成接觸式(左圖）和扼流式（右圖）兩種:這表明短路器的輸入端反射系數(shù)的模應(yīng)等于1，而相角109扼流活塞的優(yōu)點(diǎn)是損耗小，且損耗穩(wěn)定；缺點(diǎn)是活塞太長(zhǎng)。為了減小長(zhǎng)度可以采用下圖所示山字形和S形扼流活塞。缺點(diǎn)是頻帶窄，一般只能做到10～15%的帶寬。常用微波元件扼流活塞的優(yōu)點(diǎn)是損耗小，且損耗穩(wěn)定；缺點(diǎn)是活塞太110低功率波導(dǎo)匹配負(fù)載一般為一段終端短路的波導(dǎo)，在其里面沿電場(chǎng)方向放置一塊或者數(shù)塊劈形吸收片或者楔形吸收體，如圖所示：匹配負(fù)載波導(dǎo)型常用微波元件低功率波導(dǎo)匹配負(fù)載一般為一段終端短路的波導(dǎo)，111同軸線(xiàn)匹配負(fù)載是在內(nèi)外導(dǎo)體之間放入圓錐形或者階梯型吸收體，如圖所示：同軸型常用微波元件同軸線(xiàn)匹配負(fù)載是在內(nèi)外導(dǎo)體之間放入圓錐形或者階梯112高功率時(shí)需要考慮熱量的吸收和發(fā)散問(wèn)題。吸收物體可以是固體（如石墨和水泥混合物）或液體（通常用水）。常用微波元件高功率型高功率時(shí)需要考慮熱量的吸收和發(fā)散問(wèn)題。吸收物體可113常用微波元件大功率水冷匹配負(fù)載常用微波元件大功率水冷匹配負(fù)載114失配負(fù)載實(shí)用中的失配負(fù)載都是做成標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)載，具有某一固定的駐波比。失配負(fù)載常用于微波測(cè)量中作標(biāo)準(zhǔn)終端負(fù)載。失配負(fù)載的結(jié)構(gòu)與匹配負(fù)載一樣，只是波導(dǎo)口徑的尺寸b不同而已。設(shè)b0為標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)窄邊尺寸，b為失配負(fù)載波導(dǎo)的窄邊尺寸，由于常用微波元件失配負(fù)載實(shí)用中的失配負(fù)載都是做成標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)載，115則：可見(jiàn)對(duì)于不同的b可以得到不同的駐波比。常用微波元件則：常用微波元件116二端口元件b1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2a1端口1的電壓入射波S11端口1的反射系數(shù)a2端口2的電壓入射波S22端口2的反射系數(shù)b1端口1的電壓出射波S12反向傳輸系數(shù)（增益）b2端口2的電壓出射波S21正向傳輸系數(shù)（增益）a1b1a2b2S11S22S21

S12常用微波元件二端口元件b1=S11a1+S12a2a1端口1的電壓入117二端口元件可以等效為二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為常用微波元件二端口元件可以等效為二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為118(1)波導(dǎo)接頭常用微波元件連接元件其主要指標(biāo)要求是接觸損耗小、駐波比小、功率容量大、工作頻帶寬。波導(dǎo)連接方法分接觸連接和扼流連接兩種。它們是借助于焊在待連接元件波導(dǎo)端口上的法蘭盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)形式分平法蘭盤(pán)和扼流法蘭盤(pán)兩種，如圖所示。功率容量大,頻帶窄(1)波導(dǎo)接頭常用微波元件連接元件其主要指標(biāo)要119平接頭扼流接頭扭波導(dǎo)平接頭扼流接頭扭波導(dǎo)120當(dāng)需要改變電磁波的極化方向而不改變其傳輸方向時(shí)，則要用到扭轉(zhuǎn)元件。常用微波元件(2)拐角、彎曲和扭轉(zhuǎn)元件對(duì)這些元件的要求是：引入的反射盡可能小、工作頻帶寬、功率容量大。E彎H彎當(dāng)需要改變電磁波的極化方向而不改變其傳輸方向121(1)膜片常用微波元件匹配元件匹配元件的種類(lèi)很多，這里只介紹膜片，銷(xiāo)釘和螺釘匹配器。波導(dǎo)中的膜片是垂直于波導(dǎo)管軸放置的薄金屬片，有對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)之分。膜片是波導(dǎo)中常用的匹配元件，一般在調(diào)匹配時(shí)多用不對(duì)稱(chēng)膜片，而當(dāng)負(fù)載要求對(duì)稱(chēng)輸出時(shí)，則需用對(duì)稱(chēng)膜片。(1)膜片常用微波元件匹配元件匹配元件的種122

膜片匹配的原理是利用膜片產(chǎn)生的反射來(lái)抵消由于負(fù)載不匹配所產(chǎn)生的反射波。常用微波元件電抗元件包括電感器和電容器。電感器是指能夠集中磁場(chǎng)和存儲(chǔ)磁能的元件；而電容器是指能夠集中電場(chǎng)和存儲(chǔ)電能的元件。電容膜片

電容膜片及其等效電路電納的近似計(jì)算公式為

膜片匹配的原理是利用膜片產(chǎn)生的反射來(lái)123常用微波元件矩形波導(dǎo)中的電感膜片及其等效電路如圖所示。當(dāng)在波導(dǎo)窄壁上放置金屬膜片后，會(huì)使波導(dǎo)寬壁上的電流產(chǎn)生分流，于是在膜片的附近必然會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，并存儲(chǔ)一部分磁能，因此這種膜片稱(chēng)為電感膜片。電感膜片

電感膜片及其等效電路

電感膜片電納的近似計(jì)算公式為常用微波元件矩形波導(dǎo)中的電感膜片及其等效電124常用微波元件諧振窗

下圖給出了諧振窗的結(jié)構(gòu)示意圖和等效電路。即在橫向金屬膜片上開(kāi)設(shè)一個(gè)小窗，稱(chēng)為諧振窗。

常用微波元件諧振窗125矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用波導(dǎo)濾波器常用微波元件矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用波導(dǎo)濾波器常用微波元件126階梯阻抗變換器矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用常用微波元件階梯阻抗變換器矩形波導(dǎo)諧振膜片的應(yīng)用常用微波元件127（3）銷(xiāo)釘它在波導(dǎo)中起電感作用，可用作匹配元件和諧振元件，常用于構(gòu)成波導(dǎo)濾波器。常用微波元件（3）銷(xiāo)釘常用微波元件128銷(xiāo)釘?shù)南鄬?duì)感納與棒的粗細(xì)有關(guān)，棒越細(xì)，電感量越大，其相對(duì)電納越?。煌瑯哟旨?xì)的棒，根數(shù)越多，相對(duì)電納越大。置于a/2處的單銷(xiāo)釘相對(duì)電納的近似式為常用微波元件銷(xiāo)釘?shù)南鄬?duì)感納與棒的粗細(xì)有關(guān)，棒越細(xì)，電感量越大129螺釘調(diào)配器調(diào)整較為方便。螺釘是低功率微波裝置中普遍采用的調(diào)諧和匹配元件。常用微波元件螺釘調(diào)配器螺釘調(diào)配器調(diào)整較為方便。螺釘是低功率微波裝置中130實(shí)用時(shí)，為避免波導(dǎo)短路和擊穿，通常設(shè)計(jì)螺釘成容性，作可變電容用，螺釘旋入波導(dǎo)的深度應(yīng)小于3b/4,b為矩形波導(dǎo)窄邊的尺寸。常用微波元件實(shí)用時(shí)，為避免波導(dǎo)短路和擊穿，通常設(shè)計(jì)螺釘成容性131衰減和相移元件分別用來(lái)改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的幅度和相位，衰減器和相移器聯(lián)合使用，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁波的傳播常數(shù)。理想衰減器在衰減量連續(xù)可變時(shí)，相移量應(yīng)固定不變。衰減量可變的二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為：常用微波元件衰減與相移元件衰減和相移元件分別用來(lái)改變導(dǎo)行系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的幅132理想相移器應(yīng)該是一個(gè)具有單位振幅，即相位變化過(guò)程中，其衰減量固定不變。相移量可變的二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射矩陣為：吸收式衰減器結(jié)構(gòu)變移相器常用微波元件理想相移器應(yīng)該是一個(gè)具有單位振幅，即相位變化133常用微波元件波型變換元件為了從一種導(dǎo)行系統(tǒng)元件過(guò)渡到另一種導(dǎo)行系統(tǒng)元件或過(guò)渡到同種導(dǎo)行系統(tǒng)的另一種元件并要求產(chǎn)生所需要的工作模式，就需要采用波型變換元件。常用微波元件波型變換元件為了從一種導(dǎo)行系統(tǒng)元件134波導(dǎo)激勵(lì)的一般方法與裝置

（1）探針激勵(lì)常用微波元件波導(dǎo)激勵(lì)的一般方法與裝置常用微波元件135（2）環(huán)激勵(lì)（3）孔或縫激勵(lì)常用微波元件（2）環(huán)激勵(lì)常用微波元件136（4）直接過(guò)渡

通過(guò)波導(dǎo)截面形狀的逐漸變形，可將原波導(dǎo)中的模式轉(zhuǎn)換成另一種波導(dǎo)中所需要的模式。矩形波導(dǎo)TE10模轉(zhuǎn)換成圓波導(dǎo)TE11模的方-圓過(guò)渡常用微波元件（4）直接過(guò)渡常用微波元件137常用微波元件常用微波元件138在微波技術(shù)中常用作分路元件或功率分配器/合成器：常用微波元件三端口元件在微波技術(shù)中常用作分路元件或功率分配器/合成器：常用微波元件139任意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣為若元件是互易的，有常用微波元件任意三端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣為常用微波元件140常用微波元件性質(zhì)1：無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)不可能完全匹配，即三個(gè)端口不可能同時(shí)都匹配。

性質(zhì)2：任意完全匹配的無(wú)耗三端口網(wǎng)絡(luò)必定非互易，且為環(huán)行器，其正、反旋環(huán)行器的散射矩陣為和常用微波元件性質(zhì)1：無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)不可能完全匹配141

波導(dǎo)環(huán)形器可以控制電磁波沿某一環(huán)形方向傳輸，在微波系統(tǒng)中主要用于單向傳輸能量，這種單向傳輸性能用于微波設(shè)備的級(jí)與級(jí)、級(jí)與系統(tǒng)之間就能使它們各自獨(dú)立工作、互相隔離。常用微波元件波導(dǎo)環(huán)形器可以控制電磁波沿某一環(huán)形方向傳輸，142性質(zhì)3：無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)的任意兩個(gè)端口可以實(shí)現(xiàn)匹配。

常用微波元件

性質(zhì)4：若三端口網(wǎng)絡(luò)允許有耗，則網(wǎng)絡(luò)可以是互易和完全匹配的，且有耗的三端口網(wǎng)絡(luò)可做到輸出端口之間隔離（例如）。性質(zhì)3：無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)的任意兩個(gè)端口可以實(shí)現(xiàn)匹配。常用微143T形接頭

對(duì)于無(wú)耗形接頭，可用傳輸線(xiàn)型來(lái)表示：

可以選擇輸出線(xiàn)的特性阻抗來(lái)獲得不同的功率分配比。常用微波元件三端口功率分配/合成元件T形接頭常用微波元件三端口功率分配/合成元件144矩形波導(dǎo)T形接頭矩形波導(dǎo)工作在主模TE10，分E-T和H-T接頭：H-T接頭E-T接頭常用微波元件矩形波導(dǎo)T形接頭H-T接頭E-T接頭常用微波元件145左圖說(shuō)明：信號(hào)從1臂輸入時(shí)，主波導(dǎo)2、3臂中距1臂等距離的T2、T3處為等幅反向輸出。當(dāng)T2、T3處有等幅反相信號(hào)輸入時(shí)，則二者在1臂內(nèi)同向疊加輸出。常用微波元件E-T特性分析右圖說(shuō)明：當(dāng)在2、3臂的T2、T3處輸入等幅同相信號(hào)時(shí)，二者在1臂中反向抵消而不能從1臂輸出，只能在2、3臂中形成駐波。左圖說(shuō)明：常用微波元件E-T特性分析右圖說(shuō)明：146常用微波元件E-T特性分析常用微波元件E-T特性分析147H-T特性分析④②③常用微波元件說(shuō)明：如上圖當(dāng)信號(hào)從分支4臂輸入時(shí)，2、3臂的T2、T3處信號(hào)等幅同相輸出；2、3臂的T2、T3處輸入等幅同相信號(hào)時(shí)，二者在4臂同相疊加輸出。H-T特性分析④②③常用微波元件說(shuō)明：148當(dāng)2、3臂的T2、T3處輸入等幅反相信號(hào)時(shí)，二者在4臂反相抵消，4臂無(wú)輸出。常用微波元件④②③H-T分支常用微波元件④②③H-T分支149常用微波元件H-T分支常用微波元件H-T分支150總結(jié)：E-T特性：主臂①輸入，支臂臂②、③臂等幅反相輸出；H-T特性：主臂④輸入，支臂臂②、③臂等幅同相輸出。常用微波元件總結(jié)：常用微波元件151H-T分支功率分配設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)膜片位置x得到不同的功率分配H-T分支功率分配設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)膜片位置x得到不同的功率分配152矩形波導(dǎo)對(duì)稱(chēng)Y分支結(jié)構(gòu)及其等效電路圖如圖所示，分為E面分支和H面分支；前者為串聯(lián)分支，后者為并聯(lián)分支。E-Y分支H-Y分支常用微波元件對(duì)稱(chēng)Y分支E-Y分支H-Y分支常用微波元件對(duì)稱(chēng)Y分支153三種作為功率分配器的波導(dǎo)Y分支分配給分支波導(dǎo)的功率與其高度成正比。因此，適當(dāng)?shù)倪x擇高度和就可以得到任意的功率分配比。常用微波元件三種作為功率分配器的波導(dǎo)Y分支常用微波元件154假如三端口分配器含有有耗元件，便可以做到所有端口匹配，而二個(gè)輸出端口則不可能完全隔離。威爾金森功率分配器常用微波元件電阻性功率分配器假如三端口分配器含有有耗元件，便可以做到所有端口155設(shè)計(jì)公式

為功率分配比

常用微波元件設(shè)計(jì)公式常用微波元件156四端口元件定向耦合器四端口元件定向耦合器157微波技術(shù)11-常用微波元件課件158四端口[S]參數(shù)性質(zhì)性質(zhì)1:無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)可以完全匹配，而為一理想定向耦合器。性質(zhì)2:有理想定向性的無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)不一定四個(gè)端口均匹配，即是說(shuō)四個(gè)端口匹配是定向耦合的充分條件，而不是必要條件。性質(zhì)3:有二個(gè)端口匹配且相互隔離的無(wú)耗互易四端口電路必然為一理想定向耦合器，且其余兩個(gè)端口亦匹配并相互隔離。常用微波元件四端口元件四端口[S]參數(shù)性質(zhì)常用微波元件四端口元件159定向耦合器耦合度：定向性：常用微波元件四端口元件定向耦合器常用微波元件四端口元件160隔離度：有：不同形式的定向耦合器（1）Bethe孔耦合器Bethe孔耦合器是一種單孔耦合器。為獲得定向性，該單孔需開(kāi)在兩個(gè)矩形波導(dǎo)的公共寬壁上，如圖所示常用微波元件隔離度：常用微波元件161工作原理：小孔可用電和磁偶極矩構(gòu)成的等效源來(lái)代替，調(diào)節(jié)兩個(gè)等效源的相對(duì)振幅可以消除在隔離端口方向的輻射，而增強(qiáng)在耦合端口方向的輻射，從而獲得理想的定向性。常用微波元件工作原理：小孔可用電和磁偶極矩構(gòu)成的等效源來(lái)代替，調(diào)節(jié)兩162（2）波導(dǎo)多孔定向耦合器

單孔耦合器的缺點(diǎn)是頻帶窄。寬頻帶應(yīng)用時(shí)可采用多孔耦合器。以雙孔耦合器為例說(shuō)明工作原理

設(shè)波導(dǎo)由端口①輸入，大部分波向端口②傳輸，一部分波通過(guò)兩個(gè)孔耦合到副波導(dǎo)中。由于兩孔相距λ/4，結(jié)果在端口③方向的波相位同相而增強(qiáng)，在端口④方向則因相位反相而相互抵消。常用微波元件（2）波導(dǎo)多孔定向耦合器常用微波元件163（3）耦合線(xiàn)定向耦合器

其特性是:

由端口①輸入的信號(hào)一部分傳至端口②，一部分耦合至副線(xiàn)由端口③輸出，端口④無(wú)輸出。對(duì)耦合微帶線(xiàn)或其它非TEM線(xiàn)，奇，偶模速度不相同，耦合器的定向性就要變差。為改變性能，需要采取相應(yīng)的速度補(bǔ)償措施，如加介質(zhì)覆蓋層，采用各向異性基片，耦合段做成鋸齒形等。常用微波元件（3）耦合線(xiàn)定向耦合器常用微波元件164（4）正交混合電橋

分支線(xiàn)耦合器的特性是：當(dāng)所有端口匹配時(shí)，由端口①輸入的功率在端口②和③之間平分且有90°相位差，端口④無(wú)輸出（隔離端口）。其S矩陣為常用微波元件（4）正交混合電橋常用微波元件165（5）180°混合電橋該圖為混合環(huán)1.5lTEM線(xiàn)（帶狀線(xiàn)或微帶線(xiàn)）并聯(lián)連接而成。

信號(hào)由端口①輸入時(shí)，端口②和③等幅同相輸出，端口④無(wú)輸出；信號(hào)由端口④輸入時(shí)，端口②和③等幅反相輸出，端口①無(wú)輸出。當(dāng)用作功率合成器時(shí)，信號(hào)同時(shí)加于端口②和③，則端口①輸出“和”信號(hào)，端口④輸出“差”信號(hào)。常用微波元件（5）180°混合電橋常用微波元件166魔T的重要特性：1）四個(gè)端口完全匹配2）臂④和臂③相互隔離，兩側(cè)臂①和②相互隔離；3）進(jìn)入一側(cè)臂②的信號(hào)，由臂④和臂③等分輸出，而另一側(cè)壁無(wú)輸出；4）進(jìn)入H臂④的信號(hào)，由兩側(cè)臂等幅同相輸出，而E臂③無(wú)輸出；5）進(jìn)入E臂③的信號(hào)，由兩側(cè)臂等幅反相輸出，而H臂④無(wú)輸出；6）兩側(cè)臂②和①同時(shí)輸入信號(hào)，臂④為和口、臂③為差口輸出。常用微波元件波導(dǎo)匹配魔T魔T的重要特性：常用微波元件波導(dǎo)匹配魔T167微波技術(shù)11-常用微波元件課件168定義：用完全相同的電抗元件以周期性間隔加載的導(dǎo)行系統(tǒng)稱(chēng)為微波周期結(jié)構(gòu)。所有的周期結(jié)構(gòu)都具有如下共性：①類(lèi)似于濾波器的帶通和帶阻特性；②周期結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)波為慢波，其相速度比未加載線(xiàn)的相速度要慢。微波周期結(jié)構(gòu)--電磁慢波常用微波元件定義：用完全相同的電抗元件以周期性間隔加載的導(dǎo)行微波周期結(jié)構(gòu)169微波技術(shù)11-常用微波元件課件170微波技術(shù)11-常用微波元件課件171微波技術(shù)11-常用微波元件課件172將系統(tǒng)移動(dòng)周期長(zhǎng)度的整數(shù)倍時(shí)，它與移動(dòng)前的結(jié)構(gòu)完全重合。此時(shí)，在給定的穩(wěn)態(tài)頻率下，對(duì)于系統(tǒng)沿其中某個(gè)特定傳輸波型，它在某截面處的場(chǎng)與相隔周期長(zhǎng)度整數(shù)倍處的場(chǎng)僅僅相差一個(gè)復(fù)數(shù)常數(shù)。福羅奎定理可用電場(chǎng)矢量表示成：（1）其周期與周期結(jié)構(gòu)的空間周期相同，記作L，即有（2）常用微波元件福羅奎（Floquet）定理將系統(tǒng)移動(dòng)周期長(zhǎng)度的整數(shù)倍時(shí)，它與移動(dòng)前的結(jié)常用微波173設(shè)E1和E2是相隔為mL的兩個(gè)截面上的場(chǎng)，m為整數(shù)。則位置1：位置2：由（2）式，可得E0(x,y,z)是空間周期函數(shù)，應(yīng)用付氏級(jí)數(shù)按周期L展開(kāi)，有設(shè)E1和E2是相隔為mL的兩個(gè)截面上的場(chǎng)，m為整數(shù)。則位置1174根據(jù)正交性原理可求出級(jí)數(shù)的系數(shù)E0n(x,y)為