電磁場-第四章微波元件及微波網(wǎng)絡理論概要課件

第四章微波元件及微波網(wǎng)絡理論

概要§4.0微波元件與微波元件分析方法§4.1連接元件§4.2波導分支元件§4.3波導RLC元件§4.4定向耦合器§4.5阻抗調配元件§4.6微波諧振器§4.7微波鐵氧體元件§4.8微波網(wǎng)絡§4.0微波元件與微波元件分析方法1、微波電路微波電路（微波系統(tǒng)）由微波傳輸線、微波元件和微波器件組成。2微波元件及其功能描述微波元件泛指能夠控制導行電磁波的模式、極化方向、幅值、相位及頻率等的無源裝置。功能：對其導行波模式、極化、振幅、相位頻率進行調控。微波元器件按其變換性質可分為線性互易元器件、線性非互易元器件以及非線性元器件三大類。微波電路元件和器件線性互易元器件只對微波信號進行線性變換而不改變頻率特性，并滿足互易定理,它主要包括各種微波連接匹配元件、功率分配元器件、微波濾波器件及微波諧振器件等;線性非互易元器件主要是指鐵氧體器件,它的散射矩陣不對稱,但仍工作在線性區(qū)域,主要包括隔離器、環(huán)行器等;非線性元器件能引起頻率的改變,從而實現(xiàn)放大、調制、變頻等,主要包括微波電子管、微波晶體管、微波固態(tài)諧振器、微波場效應管及微波電真空器件等。第一、二類微波無源元件，第二類微波有源器件。3微波元件構成原理在微波段，電路元件與普通電路中元件無論在形體上和構成原理上發(fā)生較大的變化。微波元件一般是由微波傳輸線結構（形狀、尺寸及填充介質）突變而構成。連接匹配元件微波連接匹配元件包括終端負載元件、微波連接元件以及阻抗匹配元器件三大類。終端負載元件是連接在傳輸系統(tǒng)終端實現(xiàn)終端短路、匹配或標準失配等功能的元件;微波連接元件用以將作用不同的兩個微波系統(tǒng)按一定要求連接起來,主要包括波導接頭、衰減器、相移器及轉換接頭等;阻抗匹配元器件是用于調整傳輸系統(tǒng)與終端之間阻抗匹配的器件,主要包括螺釘調配器、多階梯阻抗變換器及漸變型變換器等。功率分配元器件在微波系統(tǒng)中,往往需將一路微波功率按比例分成幾路,這就是功率分配問題。實現(xiàn)這一功能的元件稱為功率分配元器件,主要包括:定向耦合器、功率分配器以及各種微波分支器件。微波鐵氧體器件在許多情況下,微波系統(tǒng)需要具有非互易性的器件。負載的變化對微波信號源的頻率和功率輸出會產(chǎn)生不良影響,使振蕩器性能不穩(wěn)定。一類非互易單向器或隔離器，另一類非互易器件是環(huán)行器。4微波元件的分析方法分析微波元件的工作原理及確定其參數(shù)，嚴格的方法是分析元件內(nèi)部的場結構，進而確定其外特性，這是典型的邊值型問題。由于微波元件復雜和不規(guī)則的邊界情況，完整準確地求解電磁場方程將遇到極大的困難。一般采用等效為微波網(wǎng)絡的方法，微波元件特性用微波網(wǎng)絡的外特性參量描述，而這些網(wǎng)絡外特性參量可以用網(wǎng)絡參量描述，網(wǎng)絡參量可以由實驗測定。5微波元件分類根據(jù)微波元件功能可以將微波元件分類：1）連接元件功能：不同類型微波傳輸線連接，實質上是完成導行電磁波不同模式的轉換。技術要求：完成模式轉換的同時，引入衰耗和反射波盡可能小。波導之間轉換、同軸線和波導、同軸線和微帶線、波導和微帶線和矩形波導和圓波導。3）RLC元件功能：電阻性元件吸收電磁場能量，電感、電容性元件儲存電磁場能量。電抗元件：螺釘、短路活塞，螺釘相當于和波導并聯(lián)的可變電容；短路活塞相當于和波導與同軸線串聯(lián)的可變電抗，廣泛地應用于系統(tǒng)的調配及微波測量中。4）定向耦合器功能：微波系統(tǒng)監(jiān)控的重要元件，它是一個四端口元件，具有耦合信號，定向傳輸?shù)奶攸c。5）阻抗調配元件功能：實現(xiàn)微波線路的阻抗匹配。系統(tǒng)的匹配程度直接決定了系統(tǒng)的工作狀態(tài)，直接影響信號的傳輸質量。7）微波鐵氧體元件是一類具有不可逆性的微波元件，利用不同極化電磁波在鐵氧體