微波元器件介绍.ppt
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1、,微波器件基本知识,一、无源器件原理介绍,微波元器件,无源器件,有源器件,基本电抗元件 终端元件 连接元件分支元件(功分器)衰减器和移相器定向耦合器 滤波器 谐振器 隔离器,微波振荡器微波放大器微波混频器微波倍频器微波控制器件,电抗元件,原理:在传输线的不均匀区域附近,电磁场比较复杂,可以分解为主模和多个高次模式的叠加,其中主模可以传输,而高次模截止,只能分布在不均匀区附近。因此不均匀区附近储存了高次模式的电磁场能量。若储存的主要是电场能量,则不均匀区域相当于一个储存电能的电容;若储存的主要是磁场能量,则不均匀区域相当于一个储存磁能的电感。,波导电抗元件,3、谐振窗:,a,b,谐振波长:,谐振
2、时,并联回路的电抗无穷大(相当于开路),无反射;失谐时,并联回路的电抗为容性或感性,反射较大;作用:一个谐振窗相当于带通滤波器,谐振的频率就是可通过的频率。,b,a,谐振窗:,微带电路中的电容、电感,间隙电容,交指电容,叠层电容,2、串联电感:,一段无耗短传输线,一段Zc大的短传输线可等效为串联电感;一段Zc小的短传输线可等效为并联电容。,若Zc大,则L大,C小可忽略若Zc小,则C大,L小可忽略,当介质基片厚度一定时,微带宽度W,则Zc;,预备知识:,一段窄的短微带线可等效为串联电感;一段宽的短微带线可等效为并联电容。,l,用高阻抗微带短线实现串联电感,高阻抗段,串联在传输线上的谐振回路:,L
3、,C,l,并联电容、电感:,用低阻抗线实现并联电容:,低阻抗段,微 波 滤 波 器,一、低频滤波器设计,将所需其他滤波器的衰减特性通过频率变换,得到对应的低通滤波器衰减特性;设计该对应的低通滤波器的电路结构和元件值;应用频率变换,得到所需滤波器的电路结构和元件值。,(衰减),(频率),低通滤波器的设计已非常成熟;低通滤波器:最平坦式、切比雪夫式、椭圆函数式,二、微波滤波器设计,先按低频滤波器的常规设计方法,设计出低频集总元件滤波器,得到其电路结构和每一个元件值;,然后,用微波频段的元件代替已设计电路中的集总元件,该过程称为集总参数电路的微波实现。,如,波导中,电感、电容就可以用波导膜片、销钉来
4、实现,微带电路中也可用微带间隙、分支等来实现电感、电容。,三、微带滤波器,集总元件电路,1、低通滤波器1,微带电路实现方案,L,L,C,(电感),(交指电容),C1,C3,C5,L2,L4,L6,高阻抗短线(窄线)相当于 串联电感 低阻抗短线(宽线)相当于 并联电容 经过计算确定每段微带的长度、宽度,使其等效电抗值与集总元件电路中的对应电抗值的相等。,2、低通滤波器2,集总元件电路,C2,C4,L1,L3,椭圆函数式低通滤波器,L2,L4,L5,C6,3、低通滤波器3,微带电路实现方案,4、带通滤波器,输入,输出,微带段两端开路,波导波长等于 g 的电磁波才可以在微带段上谐振并持续存在;,微带
5、段与微带段之间有能量耦合;,输入信号中,只有谐振频率及其附近频率的信号才可以一级一级耦合到输出口,故为带通滤波器。,平行耦合微带型带通滤波器,某实际微带电路中的耦合带通滤波器,屏蔽盒中的微带带通滤波器,将 微带段折弯,以减小体积,平行耦合微带型带通滤波器的变形,同轴线输入,同轴线输出,5、带阻滤波器,g1/4,终端开路,输入,输出,对于波导波长等于 g1、g2、g3 的电磁波而言,并联的终端开路 四分之一支节实现了对地短路的功能,这些频率的信号 不能通过,故为带阻滤波器。,带阻滤波器实例,终端元件(单端口元件),一、匹配负载:,作用:接在传输线的终端,尽量吸收全部入射功率,保证传输线的终端无反
6、射,其驻波比在 1.05 左右 1.1 左右;,工作原理:元件中采用高阻衰减材料、吸波材料,吸收入射的电磁波;,特点:吸波材料与空气的界面应做成渐变式过渡,减小反射;高功率匹配负载需要散热装置,将吸收的电磁能转化成的热能散发出去。,1、波导式匹配负载,片式吸收体,体积式吸收体,吸波材料,2、同轴线式匹配负载,同轴匹配干负载,3、微带线式匹配负载,介质,薄膜电阻,导体带,渐变式,二、辐射终端,能量尽量辐射出去,尽量减小终端反射;,喇叭天线,抛物面天线的喇叭馈源,波导喇叭,衰减器和移相器,一、衰减器:,同轴线衰减器,作用:根据需要,减小所传输信号的幅度。原理:用吸波材料吸收一定的电磁能量来实现衰减
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