《微波技术与天线》第五章微波元件.ppt

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1、第五章第五章 微波元件微波元件2022/12/191引言引言微波元件按微波元件按变换性质变换性质分类分类线性互易元件线性互易元件线性互易元件线性互易元件uu只对微波信号只对微波信号只对微波信号只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性进行线性变换而不改变频率特性进行线性变换而不改变频率特性进行线性变换而不改变频率特性，并满足互，并满足互，并满足互，并满足互易定理。易定理。易定理。易定理。uu包括微波连接匹配元件、功率分配元件、微波滤波元件、包括微波连接匹配元件、功率分配元件、微波滤波元件、包括微波连接匹配元件、功率分配元件、微波滤波元件、包括微波连接匹配元件、功率分配元件、微波滤波元件、微波谐振

2、器。微波谐振器。微波谐振器。微波谐振器。线性非互易元件线性非互易元件线性非互易元件线性非互易元件uu元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质。元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质。元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质。元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质。uu铁氧体元件铁氧体元件铁氧体元件铁氧体元件：它的散射矩阵不对称，但仍工作在线性区域。：它的散射矩阵不对称，但仍工作在线性区域。：它的散射矩阵不对称，但仍工作在线性区域。：它的散射矩阵不对称，但仍工作在线性区域。uu包括隔离器、环形器。包括隔离器、环形器。包括隔离器、环形器。包括隔离器、环形器。非线性元器件非线性元器件非线性元器件非线性元器件uu元件中含

3、有非线性物质，能对微波信号进行非线性变换，元件中含有非线性物质，能对微波信号进行非线性变换，元件中含有非线性物质，能对微波信号进行非线性变换，元件中含有非线性物质，能对微波信号进行非线性变换，从而从而从而从而引起频率的改变引起频率的改变引起频率的改变引起频率的改变，实现放大、调制、变频等。，实现放大、调制、变频等。，实现放大、调制、变频等。，实现放大、调制、变频等。uu器件包括微波电子管、微波晶体管、微波场效应管、微波器件包括微波电子管、微波晶体管、微波场效应管、微波器件包括微波电子管、微波晶体管、微波场效应管、微波器件包括微波电子管、微波晶体管、微波场效应管、微波电真空器件。电真空器件。电真

4、空器件。电真空器件。uu元件包括检波器、混频器、变频器等。元件包括检波器、混频器、变频器等。元件包括检波器、混频器、变频器等。元件包括检波器、混频器、变频器等。2022/12/192引言引言微波元件按传输线类型分类微波元件按传输线类型分类波导型微波元件波导型微波元件波导型微波元件波导型微波元件同轴型微波元件同轴型微波元件同轴型微波元件同轴型微波元件微带型微波元件微带型微波元件微带型微波元件微带型微波元件微波元件按功能分类微波元件按功能分类衰减器衰减器衰减器衰减器匹配元件匹配元件匹配元件匹配元件波型变换元件波型变换元件波型变换元件波型变换元件相移元件相移元件相移元件相移元件功分元件功分元件功分元

5、件功分元件滤波元件滤波元件滤波元件滤波元件2022/12/193引言引言基本电路元件基本电路元件电阻电阻电阻电阻电感电感电感电感电容电容电容电容微波电阻性元件微波电阻性元件能能能能吸收微波能量吸收微波能量吸收微波能量吸收微波能量的装置的装置的装置的装置相相相相当当当当于于于于电阻电阻电阻电阻的作用。的作用。的作用。的作用。微波电抗性元件微波电抗性元件能能能能局部集中磁场能量局部集中磁场能量局部集中磁场能量局部集中磁场能量的装置的装置的装置的装置相当于相当于相当于相当于电感电感电感电感的作用。的作用。的作用。的作用。能能能能局部集中电场能量局部集中电场能量局部集中电场能量局部集中电场能量的装置的

6、装置的装置的装置相当于相当于相当于相当于电容电容电容电容的作用。的作用。的作用。的作用。能能能能实现电磁能量周期性变换实现电磁能量周期性变换实现电磁能量周期性变换实现电磁能量周期性变换的装置的装置的装置的装置相当于相当于相当于相当于振荡回路振荡回路振荡回路振荡回路的作用。的作用。的作用。的作用。2022/12/194主要内容主要内容微波电阻性元件微波电阻性元件微波电阻性元件微波电阻性元件微波电抗性元件微波电抗性元件微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法波导元件的实现方法波导元件的实现方法微带元件的实现方法微带元件的实现方法微带元件的实现方法微带元件的实现方法衰减器衰减

7、器衰减器衰减器匹配负载匹配负载匹配负载匹配负载阻抗调配器和阻抗变换器阻抗调配器和阻抗变换器阻抗调配器和阻抗变换器阻抗调配器和阻抗变换器 连接元件连接元件连接元件连接元件分支元件分支元件分支元件分支元件定向耦合器定向耦合器定向耦合器定向耦合器功率分配器功率分配器功率分配器功率分配器2022/12/195衰减器衰减器用来控制微波传输线中传输功率的装置。用来控制微波传输线中传输功率的装置。用来控制微波传输线中传输功率的装置。用来控制微波传输线中传输功率的装置。通过对波的通过对波的通过对波的通过对波的吸收、反射吸收、反射吸收、反射吸收、反射或或或或截止截止截止截止来衰减微波能量。来衰减微波能量。来衰减

8、微波能量。来衰减微波能量。主要应用主要应用主要应用主要应用uu去耦去耦去耦去耦 消除负载失配对信号源的影响。消除负载失配对信号源的影响。消除负载失配对信号源的影响。消除负载失配对信号源的影响。uu调节微波源输出的功率电平。调节微波源输出的功率电平。调节微波源输出的功率电平。调节微波源输出的功率电平。匹配元件匹配元件 无反射的吸收传输到终端的全部功率，以建立传输无反射的吸收传输到终端的全部功率，以建立传输无反射的吸收传输到终端的全部功率，以建立传输无反射的吸收传输到终端的全部功率，以建立传输 系统中的行波状态。系统中的行波状态。系统中的行波状态。系统中的行波状态。微波电阻性元件微波电阻性元件20

9、22/12/196微波电抗性元件微波电抗性元件集总参数电抗集总参数电抗集总参数电感集总参数电感集总参数电感集总参数电感 在某一个区域中在某一个区域中在某一个区域中在某一个区域中只含有只含有只含有只含有磁能。磁能。磁能。磁能。集总参数电容集总参数电容集总参数电容集总参数电容 在某一个区域中在某一个区域中在某一个区域中在某一个区域中只含有只含有只含有只含有电能。电能。电能。电能。微波频段微波频段微波信号的交变电磁场，电场和磁场是交链在一起，微波信号的交变电磁场，电场和磁场是交链在一起，微波信号的交变电磁场，电场和磁场是交链在一起，微波信号的交变电磁场，电场和磁场是交链在一起，没有单独的电场区域或磁

10、场区域，不存在集总参数的没有单独的电场区域或磁场区域，不存在集总参数的没有单独的电场区域或磁场区域，不存在集总参数的没有单独的电场区域或磁场区域，不存在集总参数的电感和电容。电感和电容。电感和电容。电感和电容。终端短路或开路的传输线等效为电抗元件（单端口网终端短路或开路的传输线等效为电抗元件（单端口网终端短路或开路的传输线等效为电抗元件（单端口网终端短路或开路的传输线等效为电抗元件（单端口网络）。络）。络）。络）。传输线中的传输线中的传输线中的传输线中的不均匀区域不均匀区域不均匀区域不均匀区域等效为电抗元件。等效为电抗元件。等效为电抗元件。等效为电抗元件。2022/12/197微波电抗性元件微

11、波电抗性元件传输线中的不均匀区域传输线中的不均匀区域指传输线中的结构、尺寸、参数发生突变的区域。指传输线中的结构、尺寸、参数发生突变的区域。指传输线中的结构、尺寸、参数发生突变的区域。指传输线中的结构、尺寸、参数发生突变的区域。具有电容或电感的性质，可等效为电感或电容，即电具有电容或电感的性质，可等效为电感或电容，即电具有电容或电感的性质，可等效为电感或电容，即电具有电容或电感的性质，可等效为电感或电容，即电抗元件。抗元件。抗元件。抗元件。原理原理原理原理 在传输线的不均匀区域附近，电磁场比较复杂，可分在传输线的不均匀区域附近，电磁场比较复杂，可分在传输线的不均匀区域附近，电磁场比较复杂，可分

12、在传输线的不均匀区域附近，电磁场比较复杂，可分解为主模和多个高次模式的叠加，其中主模可以传输、解为主模和多个高次模式的叠加，其中主模可以传输、解为主模和多个高次模式的叠加，其中主模可以传输、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。因此不均而高次模截止，只能分布在不均匀区附近。因此不均而高次模截止，只能分布在不均匀区附近。因此不均而高次模截止，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。匀区附近储存了高次模式的电磁场能量。匀区附近储存了高次模式的电磁场能量。匀区附近储存了高次模式的电磁场能量。uu若储存的若储存的若储存的若储存

13、的主要是主要是主要是主要是磁场能量（在某区域磁场储能磁场能量（在某区域磁场储能磁场能量（在某区域磁场储能磁场能量（在某区域磁场储能 电场电场电场电场储能储能储能储能不均匀区域相当于一个储存磁能的电感。不均匀区域相当于一个储存磁能的电感。不均匀区域相当于一个储存磁能的电感。不均匀区域相当于一个储存磁能的电感。uu若储存的若储存的若储存的若储存的主要是主要是主要是主要是电场能量（在某区域电场储能电场能量（在某区域电场储能电场能量（在某区域电场储能电场能量（在某区域电场储能 磁场磁场磁场磁场储能）储能）储能）储能）不均匀区域相当于一个储存电能的电容。不均匀区域相当于一个储存电能的电容。不均匀区域相当

14、于一个储存电能的电容。不均匀区域相当于一个储存电能的电容。2022/12/198微波电抗性元件微波电抗性元件电抗元件电抗元件微波传输线中微波传输线中微波传输线中微波传输线中传输模传输模传输模传输模 传输模所携带的电能和磁能是相等的。传输模所携带的电能和磁能是相等的。传输模所携带的电能和磁能是相等的。传输模所携带的电能和磁能是相等的。微波传输线中微波传输线中微波传输线中微波传输线中截止模截止模截止模截止模 截止模所含电能和磁能是不均衡的。截止模所含电能和磁能是不均衡的。截止模所含电能和磁能是不均衡的。截止模所含电能和磁能是不均衡的。uu若截止模为若截止模为若截止模为若截止模为TETE模：磁能模：

15、磁能模：磁能模：磁能 电能电能电能电能可等效为电感。可等效为电感。可等效为电感。可等效为电感。uu若截止模为若截止模为若截止模为若截止模为TMTM模：电能模：电能模：电能模：电能 磁能磁能磁能磁能可等效为电容。可等效为电容。可等效为电容。可等效为电容。在传输系统在传输系统在传输系统在传输系统人为引入某些不均匀性人为引入某些不均匀性人为引入某些不均匀性人为引入某些不均匀性，则在不均匀性区，则在不均匀性区，则在不均匀性区，则在不均匀性区域将激发起高次截止模。在微波元件中，把域将激发起高次截止模。在微波元件中，把域将激发起高次截止模。在微波元件中，把域将激发起高次截止模。在微波元件中，把具有容性具有

16、容性具有容性具有容性电抗或感性电抗性质的最简单不均匀性结构电抗或感性电抗性质的最简单不均匀性结构电抗或感性电抗性质的最简单不均匀性结构电抗或感性电抗性质的最简单不均匀性结构叫基本电叫基本电叫基本电叫基本电抗元件。抗元件。抗元件。抗元件。2022/12/199微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法电容膜片电容膜片电容膜片电容膜片uu为满足膜片处的边界条件，膜片处电场线将发生弯为满足膜片处的边界条件，膜片处电场线将发生弯为满足膜片处的边界条件，膜片处电场线将发生弯为满足膜片处的边界条件，膜片处电场线将发生弯曲、产生电场的曲、产生电场的曲、产生电场的曲、产生电场的E Ez

17、z分量，故产生的高次模是分量，故产生的高次模是分量，故产生的高次模是分量，故产生的高次模是TMTM模。模。模。模。uu此高次模是截止模，在膜片附近储存的电能大于磁此高次模是截止模，在膜片附近储存的电能大于磁此高次模是截止模，在膜片附近储存的电能大于磁此高次模是截止模，在膜片附近储存的电能大于磁能，相当于一个电容。能，相当于一个电容。能，相当于一个电容。能，相当于一个电容。uu由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电容。由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电容。由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电容。由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电容。2022/12/1910微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的

18、实现方法波导元件的实现方法电容膜片电容膜片电容膜片电容膜片uu电容膜片并联电纳的相对值：电容膜片并联电纳的相对值：电容膜片并联电纳的相对值：电容膜片并联电纳的相对值：2022/12/1911微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法电感膜片电感膜片电感膜片电感膜片uu主模在膜片处有平行于膜片的电场，为满足膜片的主模在膜片处有平行于膜片的电场，为满足膜片的主模在膜片处有平行于膜片的电场，为满足膜片的主模在膜片处有平行于膜片的电场，为满足膜片的边界条件，需要反方向的电场来抵消，故产生的高次边界条件，需要反方向的电场来抵消，故产生的高次边界条件，需要反方向的电场来抵消，故产生的

19、高次边界条件，需要反方向的电场来抵消，故产生的高次模是模是模是模是TETE模。模。模。模。uu此高次模是截止模，在膜片附近储存的磁能大于电此高次模是截止模，在膜片附近储存的磁能大于电此高次模是截止模，在膜片附近储存的磁能大于电此高次模是截止模，在膜片附近储存的磁能大于电能，相当于一个电感。能，相当于一个电感。能，相当于一个电感。能，相当于一个电感。uu由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电感。由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电感。由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电感。由于膜片起分流作用，故该膜片为并联电感。2022/12/1912微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方

20、法电感膜片电感膜片电感膜片电感膜片uu电感膜片的相对并联电纳：电感膜片的相对并联电纳：电感膜片的相对并联电纳：电感膜片的相对并联电纳：2022/12/1913微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法波导元件的实现方法波导元件的实现方法谐振窗谐振窗谐振窗谐振窗 将电容膜片和电感膜片组合在一起得到的具有矩形窗将电容膜片和电感膜片组合在一起得到的具有矩形窗将电容膜片和电感膜片组合在一起得到的具有矩形窗将电容膜片和电感膜片组合在一起得到的具有矩形窗 口形状的膜片。等效电路是一个并联谐振回路。口形状的膜片。等效电路是一个并联谐振回路。口形状的膜片。等效电路是一个并联谐振回路。口形

21、状的膜片。等效电路是一个并联谐振回路。uu当信号频率当信号频率当信号频率当信号频率=其谐振频率时：并联回路的电抗为其谐振频率时：并联回路的电抗为其谐振频率时：并联回路的电抗为其谐振频率时：并联回路的电抗为（相当于开（相当于开（相当于开（相当于开路），路），路），路），信号无反射的通过谐振窗。信号无反射的通过谐振窗。信号无反射的通过谐振窗。信号无反射的通过谐振窗。uu当信号频率当信号频率当信号频率当信号频率 其谐振频率时：并联回路的电抗为容抗或感抗，其谐振频率时：并联回路的电抗为容抗或感抗，其谐振频率时：并联回路的电抗为容抗或感抗，其谐振频率时：并联回路的电抗为容抗或感抗，反射较大。反射较大。反

22、射较大。反射较大。n n当当当当f f f f 0 0时，谐振窗附近电场储能占优势，回路呈时，谐振窗附近电场储能占优势，回路呈时，谐振窗附近电场储能占优势，回路呈时，谐振窗附近电场储能占优势，回路呈容性容性容性容性电抗。电抗。电抗。电抗。n n当当当当f f f f 0 0时，谐振窗附近磁场储能占优势，回路呈时，谐振窗附近磁场储能占优势，回路呈时，谐振窗附近磁场储能占优势，回路呈时，谐振窗附近磁场储能占优势，回路呈感性感性感性感性电抗。电抗。电抗。电抗。一个谐振窗相当于一个谐振窗相当于一个谐振窗相当于一个谐振窗相当于带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器，谐振器的频率就是可通过的频，谐振器的

23、频率就是可通过的频，谐振器的频率就是可通过的频，谐振器的频率就是可通过的频率。率。率。率。2022/12/1914微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法谐振窗谐振窗谐振窗谐振窗 uu谐振频率的求法：从阻抗匹配的角度进行求解。谐振频率的求法：从阻抗匹配的角度进行求解。谐振频率的求法：从阻抗匹配的角度进行求解。谐振频率的求法：从阻抗匹配的角度进行求解。uu谐振窗小波导：长谐振窗小波导：长谐振窗小波导：长谐振窗小波导：长a a，宽，宽，宽，宽bb，厚，厚，厚，厚t t，特性阻抗，特性阻抗，特性阻抗，特性阻抗Z Ze e。uu谐振窗谐振的条件：谐振窗谐振的条件：谐振窗谐振的条

24、件：谐振窗谐振的条件：Z Ze e=Z Ze e（主波导特性阻抗）。（主波导特性阻抗）。（主波导特性阻抗）。（主波导特性阻抗）。2022/12/1915微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法谐振窗谐振窗谐振窗谐振窗 uu0 0 0 0是大、小波导特性阻抗相等（即谐振窗谐振）时是大、小波导特性阻抗相等（即谐振窗谐振）时是大、小波导特性阻抗相等（即谐振窗谐振）时是大、小波导特性阻抗相等（即谐振窗谐振）时对应的波长，也就是谐振窗的谐振波长。对应的波长，也就是谐振窗的谐振波长。对应的波长，也就是谐振窗的谐振波长。对应的波长，也就是谐振窗的谐振波长。uu当工作波长当工作波长当工

25、作波长当工作波长=0 0 0 0时：谐振窗对通过的波没有反射。时：谐振窗对通过的波没有反射。时：谐振窗对通过的波没有反射。时：谐振窗对通过的波没有反射。uu当工作波长当工作波长当工作波长当工作波长 0 0 0 0时：时：时：时：产生反射。产生反射。产生反射。产生反射。2022/12/1916微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法对穿电感销钉对穿电感销钉对穿电感销钉对穿电感销钉对穿电感销钉上流过电流，在它的周围激起额外的磁对穿电感销钉上流过电流，在它的周围激起额外的磁对穿电感销钉上流过电流，在它的周围激起额外的磁对穿电感销钉上流过电流，在它的周围激起额外的磁场，具有电感

26、的性质，可以等效为并联电感。场，具有电感的性质，可以等效为并联电感。场，具有电感的性质，可以等效为并联电感。场，具有电感的性质，可以等效为并联电感。对穿电感销钉的相对电纳与棒的粗细有关对穿电感销钉的相对电纳与棒的粗细有关对穿电感销钉的相对电纳与棒的粗细有关对穿电感销钉的相对电纳与棒的粗细有关:uu棒越粗，电感量越小，其相对电纳就越大。棒越粗，电感量越小，其相对电纳就越大。棒越粗，电感量越小，其相对电纳就越大。棒越粗，电感量越小，其相对电纳就越大。uu同样粗细的棒，根数越多，电感量越小，相对电纳同样粗细的棒，根数越多，电感量越小，相对电纳同样粗细的棒，根数越多，电感量越小，相对电纳同样粗细的棒，

27、根数越多，电感量越小，相对电纳就越大。就越大。就越大。就越大。2022/12/1917微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法对穿对穿对穿对穿电感电感电感电感销钉销钉销钉销钉uu单单单单电感电感电感电感销钉的相对电纳：销钉的相对电纳：销钉的相对电纳：销钉的相对电纳：uu三三三三电感电感电感电感销钉的相对电纳：销钉的相对电纳：销钉的相对电纳：销钉的相对电纳：2022/12/1918微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法可调销钉（可调螺钉）可调销钉（可调螺钉）可调销钉（可调螺钉）可调销钉（可调螺钉）uu波导宽壁上的纵向电流进入螺钉要产生附加磁场，故

28、具有电波导宽壁上的纵向电流进入螺钉要产生附加磁场，故具有电波导宽壁上的纵向电流进入螺钉要产生附加磁场，故具有电波导宽壁上的纵向电流进入螺钉要产生附加磁场，故具有电感特性。感特性。感特性。感特性。uu螺钉末端积累电荷，其附近电场集中，故具有电容特性。螺钉末端积累电荷，其附近电场集中，故具有电容特性。螺钉末端积累电荷，其附近电场集中，故具有电容特性。螺钉末端积累电荷，其附近电场集中，故具有电容特性。uu可等效为并联在主传输线上的可等效为并联在主传输线上的可等效为并联在主传输线上的可等效为并联在主传输线上的LCLC串联谐振电路。串联谐振电路。串联谐振电路。串联谐振电路。uu改变螺钉旋入波导的深度改变

29、螺钉旋入波导的深度改变螺钉旋入波导的深度改变螺钉旋入波导的深度h h，即可改变螺钉电纳的大小和性质。，即可改变螺钉电纳的大小和性质。，即可改变螺钉电纳的大小和性质。，即可改变螺钉电纳的大小和性质。实践中常用作调谐和匹配元件。实践中常用作调谐和匹配元件。实践中常用作调谐和匹配元件。实践中常用作调谐和匹配元件。2022/12/1919微波电抗性元件微波电抗性元件波导元件的实现方法波导元件的实现方法可调销钉（可调螺钉）可调销钉（可调螺钉）可调销钉（可调螺钉）可调销钉（可调螺钉）uuhhh/4/4/4/4时时时时，电容的影响较小，电感起主要作用，可等效成并，电容的影响较小，电感起主要作用，可等效成并，

30、电容的影响较小，电感起主要作用，可等效成并，电容的影响较小，电感起主要作用，可等效成并联电感。联电感。联电感。联电感。uuh h/4/4/4/4时时时时，电容和电感的影响彼此相当，可等效成并联在主传，电容和电感的影响彼此相当，可等效成并联在主传，电容和电感的影响彼此相当，可等效成并联在主传，电容和电感的影响彼此相当，可等效成并联在主传输线上的输线上的输线上的输线上的LCLC串联谐振电路。谐振时可等效为串联谐振电路。谐振时可等效为串联谐振电路。谐振时可等效为串联谐振电路。谐振时可等效为短路电阻滤波器短路电阻滤波器短路电阻滤波器短路电阻滤波器。2022/12/1920微波电抗性元件微波电抗性元件波

31、导元件的实现方法波导元件的实现方法矩形波导矩形波导矩形波导矩形波导E E面阶梯面阶梯面阶梯面阶梯矩形波导矩形波导矩形波导矩形波导HH面阶梯面阶梯面阶梯面阶梯 2022/12/1921微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法预备知识预备知识预备知识预备知识uu一段一段一段一段Z Zc c大的短传输线可等效为串联电感；一段大的短传输线可等效为串联电感；一段大的短传输线可等效为串联电感；一段大的短传输线可等效为串联电感；一段Z Zc c小的小的小的小的短传输线可等效为并联电容。短传输线可等效为并联电容。短传输线可等效为并联电容。短传输线可等效为并联电容。uu当介质基片厚度一定

32、时，微带宽度当介质基片厚度一定时，微带宽度当介质基片厚度一定时，微带宽度当介质基片厚度一定时，微带宽度WW，则，则，则，则Z Zc c。一段窄的短微带线可等效为串联电感；一段宽的短微一段窄的短微带线可等效为串联电感；一段宽的短微一段窄的短微带线可等效为串联电感；一段宽的短微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。带线可等效为并联电容。带线可等效为并联电容。带线可等效为并联电容。uu用用用用高阻抗线高阻抗线高阻抗线高阻抗线实现实现实现实现串联电感串联电感串联电感串联电感。2022/12/1922微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法预备知识预

33、备知识预备知识预备知识uu为加大电感值，将高阻抗线弯曲、螺旋，增加匝数。为加大电感值，将高阻抗线弯曲、螺旋，增加匝数。为加大电感值，将高阻抗线弯曲、螺旋，增加匝数。为加大电感值，将高阻抗线弯曲、螺旋，增加匝数。uu串联在传输线上的谐振回路串联在传输线上的谐振回路串联在传输线上的谐振回路串联在传输线上的谐振回路2022/12/1923微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法预备知识预备知识预备知识预备知识uu用用用用低阻抗线低阻抗线低阻抗线低阻抗线实现实现实现实现并联电容并联电容并联电容并联电容。uu用用用用并联的终端电路支节并联的终端电路支节并联的终端电路支节并联的终端

34、电路支节实现并联电容或并联电感。实现并联电容或并联电感。实现并联电容或并联电感。实现并联电容或并联电感。2022/12/1924微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法预备知识预备知识预备知识预备知识uu并联在传输线上的谐振回路并联在传输线上的谐振回路并联在传输线上的谐振回路并联在传输线上的谐振回路 在传输线上并联一个或多个支节，这些支节等效于在传输线上并联一个或多个支节，这些支节等效于在传输线上并联一个或多个支节，这些支节等效于在传输线上并联一个或多个支节，这些支节等效于串联或并联谐振回路。串联或并联谐振回路。串联或并联谐振回路。串联或并联谐振回路。uu微带线中的串联

35、电阻微带线中的串联电阻微带线中的串联电阻微带线中的串联电阻2022/12/1925微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法串联电感和并联电容的实现原则串联电感和并联电容的实现原则串联电感和并联电容的实现原则串联电感和并联电容的实现原则I Iuu微带线带条宽度变窄（特性阻抗增高），可等效微带线带条宽度变窄（特性阻抗增高），可等效微带线带条宽度变窄（特性阻抗增高），可等效微带线带条宽度变窄（特性阻抗增高），可等效成一个串联电感。成一个串联电感。成一个串联电感。成一个串联电感。uu微带线带条宽度变宽（特性阻抗降低），可等效微带线带条宽度变宽（特性阻抗降低），可等效微带线带条宽

36、度变宽（特性阻抗降低），可等效微带线带条宽度变宽（特性阻抗降低），可等效成一个并联电容。成一个并联电容。成一个并联电容。成一个并联电容。uu注意注意注意注意 等效的前提是变窄或变宽的微带线长度等效的前提是变窄或变宽的微带线长度等效的前提是变窄或变宽的微带线长度等效的前提是变窄或变宽的微带线长度工作波工作波工作波工作波长，这样等效电感或电纳才能与频率成线性关系。长，这样等效电感或电纳才能与频率成线性关系。长，这样等效电感或电纳才能与频率成线性关系。长，这样等效电感或电纳才能与频率成线性关系。2022/12/1926微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法串联电感串联电感串

37、联电感串联电感和并联电容和并联电容和并联电容和并联电容的实现（方法的实现（方法的实现（方法的实现（方法I I）可证明：图（可证明：图（可证明：图（可证明：图（a a）所示的一段传输线可等效为图（）所示的一段传输线可等效为图（）所示的一段传输线可等效为图（）所示的一段传输线可等效为图（b b）所示的所示的所示的所示的T T型电路或图（型电路或图（型电路或图（型电路或图（c c）所示的）所示的）所示的）所示的型电路型电路型电路型电路。uuT T型电路等效关系：型电路等效关系：型电路等效关系：型电路等效关系：uu型电路等效关系：型电路等效关系：型电路等效关系：型电路等效关系：结论：当结论：当结论：当

38、结论：当l/4l邻接微带线特性阻抗邻接微带线特性阻抗邻接微带线特性阻抗邻接微带线特性阻抗Z Z0 0：uu其其其其型等效电路型等效电路型等效电路型等效电路中的两个并联电容可略去不计，等效电路中中的两个并联电容可略去不计，等效电路中中的两个并联电容可略去不计，等效电路中中的两个并联电容可略去不计，等效电路中只剩下一个串联电感。只剩下一个串联电感。只剩下一个串联电感。只剩下一个串联电感。uu实际工作中为了获得较大的电感，可将高阻抗的微带线段弯实际工作中为了获得较大的电感，可将高阻抗的微带线段弯实际工作中为了获得较大的电感，可将高阻抗的微带线段弯实际工作中为了获得较大的电感，可将高阻抗的微带线段弯成

39、环形。成环形。成环形。成环形。n n做成做成做成做成“蚊香形蚊香形蚊香形蚊香形”平面螺旋电感可进一步增大电感量。平面螺旋电感可进一步增大电感量。平面螺旋电感可进一步增大电感量。平面螺旋电感可进一步增大电感量。n n螺旋电感可增加电感量的原理与低频电感增加线圈匝数可增螺旋电感可增加电感量的原理与低频电感增加线圈匝数可增螺旋电感可增加电感量的原理与低频电感增加线圈匝数可增螺旋电感可增加电感量的原理与低频电感增加线圈匝数可增大电感量的原理是一样的。大电感量的原理是一样的。大电感量的原理是一样的。大电感量的原理是一样的。2022/12/1928微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实

40、现方法串联电容的实现串联电容的实现串联电容的实现串联电容的实现uu实现方法实现方法实现方法实现方法 微带间隙。微带间隙。微带间隙。微带间隙。uu微带间隙可等效成一微带间隙可等效成一微带间隙可等效成一微带间隙可等效成一型电容网络。型电容网络。型电容网络。型电容网络。微带间隙越小，串联电容微带间隙越小，串联电容微带间隙越小，串联电容微带间隙越小，串联电容C C1212就越大，并联电容就越大，并联电容就越大，并联电容就越大，并联电容C C1 1就就就就越小。越小。越小。越小。uu导体带条的宽带不可能太大。为了获得大的串联电导体带条的宽带不可能太大。为了获得大的串联电导体带条的宽带不可能太大。为了获得

41、大的串联电导体带条的宽带不可能太大。为了获得大的串联电容，可将导体带条切断处做成对插形。容，可将导体带条切断处做成对插形。容，可将导体带条切断处做成对插形。容，可将导体带条切断处做成对插形。2022/12/1929微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法并联电容的实现（方法并联电容的实现（方法并联电容的实现（方法并联电容的实现（方法I I ）uu图（图（图（图（a a）中，带条宽度为）中，带条宽度为）中，带条宽度为）中，带条宽度为WW较宽微带线段是特性阻较宽微带线段是特性阻较宽微带线段是特性阻较宽微带线段是特性阻抗为抗为抗为抗为Z Z0 0 的低阻抗线段，的低阻抗线段，

42、的低阻抗线段，的低阻抗线段，Z Z0 0 邻接微带线特性阻抗邻接微带线特性阻抗邻接微带线特性阻抗邻接微带线特性阻抗Z Z0 0：uu其其其其T T型等效电路型等效电路型等效电路型等效电路中的两个串联电感可略去不计，等中的两个串联电感可略去不计，等中的两个串联电感可略去不计，等中的两个串联电感可略去不计，等效电路中只剩下一个并联电容。效电路中只剩下一个并联电容。效电路中只剩下一个并联电容。效电路中只剩下一个并联电容。2022/12/1930微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法并联电感的实现并联电感的实现并联电感的实现并联电感的实现长度为长度为长度为长度为l l的终端短

43、路传输线的输入阻抗为：的终端短路传输线的输入阻抗为：的终端短路传输线的输入阻抗为：的终端短路传输线的输入阻抗为：uu当当当当ll/4/4时，输入阻抗为感性。时，输入阻抗为感性。时，输入阻抗为感性。时，输入阻抗为感性。uu当当当当/4/4 ll/2/2时，输入阻抗为容性时，输入阻抗为容性时，输入阻抗为容性时，输入阻抗为容性。n n无论传输线的输入端是呈感性还是容性，其电抗与频率的关无论传输线的输入端是呈感性还是容性，其电抗与频率的关无论传输线的输入端是呈感性还是容性，其电抗与频率的关无论传输线的输入端是呈感性还是容性，其电抗与频率的关系都是非线性的。系都是非线性的。系都是非线性的。系都是非线性的

44、。n n低频时电感和电容的电抗与频率是成正比的。低频时电感和电容的电抗与频率是成正比的。低频时电感和电容的电抗与频率是成正比的。低频时电感和电容的电抗与频率是成正比的。二者之间区别的主要原因就是微波传输线为分布参数元件，低二者之间区别的主要原因就是微波传输线为分布参数元件，低二者之间区别的主要原因就是微波传输线为分布参数元件，低二者之间区别的主要原因就是微波传输线为分布参数元件，低频时为集中参数元件。频时为集中参数元件。频时为集中参数元件。频时为集中参数元件。2022/12/1931微波电抗性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法并联电感的实现并联电感的实现并联电感的实现并联电

45、感的实现uu当当当当ll时，输入阻抗表达式可近似为：时，输入阻抗表达式可近似为：时，输入阻抗表达式可近似为：时，输入阻抗表达式可近似为：结论：当满足结论：当满足结论：当满足结论：当满足ll 时，时，时，时，终端短路线终端短路线终端短路线终端短路线的输入阻抗与频率的输入阻抗与频率的输入阻抗与频率的输入阻抗与频率呈正比关系，呈正比关系，呈正比关系，呈正比关系，可近似等效为一个可近似等效为一个可近似等效为一个可近似等效为一个并联的集中电感并联的集中电感并联的集中电感并联的集中电感。uu当当当当l=l=/8/8 /10/10时，可认为时，可认为时，可认为时，可认为ll。2022/12/1932微波电抗

46、性元件微波电抗性元件微带元件的实现方法微带元件的实现方法并联电容的实现（方法并联电容的实现（方法并联电容的实现（方法并联电容的实现（方法IIII ）长度为长度为长度为长度为l l的终端开路传输线的输入阻抗为：的终端开路传输线的输入阻抗为：的终端开路传输线的输入阻抗为：的终端开路传输线的输入阻抗为：uu当当当当ll时，输入电纳表达式可近似为时，输入电纳表达式可近似为时，输入电纳表达式可近似为时，输入电纳表达式可近似为：结论：当满足结论：当满足结论：当满足结论：当满足ll 10 10带内驻波比带内驻波比带内驻波比带内驻波比 =1.05 1.20=1.05 1.20是比较好的匹配负载是比较好的匹配负

47、载是比较好的匹配负载是比较好的匹配负载相当于相当于相当于相当于 99.99899.998 99.2 99.2 的入射功率被负载吸收。的入射功率被负载吸收。的入射功率被负载吸收。的入射功率被负载吸收。2022/12/1942123414匹配负载匹配负载应用应用微波元器件的微波元器件的微波元器件的微波元器件的闲置端口闲置端口闲置端口闲置端口都必须配置匹配负载。都必须配置匹配负载。都必须配置匹配负载。都必须配置匹配负载。波导型定向耦合器波导型定向耦合器波导型定向耦合器波导型定向耦合器 4 4端口配置了一个小功率匹配负载。端口配置了一个小功率匹配负载。端口配置了一个小功率匹配负载。端口配置了一个小功率

48、匹配负载。微带线型耦合器微带线型耦合器微带线型耦合器微带线型耦合器 4 4 端口配置了一个端口配置了一个端口配置了一个端口配置了一个 50 50 欧姆的匹配负载（尽管从理论欧姆的匹配负载（尽管从理论欧姆的匹配负载（尽管从理论欧姆的匹配负载（尽管从理论上讲上讲上讲上讲 4 4 端口是没有输出的）。端口是没有输出的）。端口是没有输出的）。端口是没有输出的）。2022/12/1943阻抗调配器和阻抗变换器阻抗调配器和阻抗变换器 在微波系统中经常会遇到反射问题在微波系统中经常会遇到反射问题负载阻抗与传输线的特性阻抗不相等负载阻抗与传输线的特性阻抗不相等负载阻抗与传输线的特性阻抗不相等负载阻抗与传输线的

49、特性阻抗不相等相同类型而不同特性阻抗的传输线相连接相同类型而不同特性阻抗的传输线相连接相同类型而不同特性阻抗的传输线相连接相同类型而不同特性阻抗的传输线相连接不同类型的传输线相连接不同类型的传输线相连接不同类型的传输线相连接不同类型的传输线相连接传输线中接入一些必要的器件传输线中接入一些必要的器件传输线中接入一些必要的器件传输线中接入一些必要的器件反射波的影响反射波的影响使负载得不到最大功率使负载得不到最大功率使负载得不到最大功率使负载得不到最大功率功率容量和效率都会降低功率容量和效率都会降低功率容量和效率都会降低功率容量和效率都会降低在大功率时还会出现打火现在大功率时还会出现打火现在大功率时

50、还会出现打火现在大功率时还会出现打火现象象象象在微波测量系统中又会影响测量精度在微波测量系统中又会影响测量精度在微波测量系统中又会影响测量精度在微波测量系统中又会影响测量精度消除反射波消除反射波2022/12/1944阻抗调配器和阻抗变换器阻抗调配器和阻抗变换器匹配方法匹配方法插入可调的电抗元件或阻抗变换元件，产生新的插入可调的电抗元件或阻抗变换元件，产生新的插入可调的电抗元件或阻抗变换元件，产生新的插入可调的电抗元件或阻抗变换元件，产生新的反射波来抵消原来的反射波，达到匹配。反射波来抵消原来的反射波，达到匹配。反射波来抵消原来的反射波，达到匹配。反射波来抵消原来的反射波，达到匹配。阻抗匹配网