微波技术与天线微波元件PPT教案

1、微波技术与天线微波元件微波技术与天线微波元件第1页/共69页l能局部集中电场能量的装置相当于电容的作用。l能实现电磁能量周期性变换的装置相当于振荡回路的作用。第2页/共69页第3页/共69页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。第4页/共69页l元件（单端口网络）。l传输线中的不均匀区域等效为电抗元件。第5页/共69页u磁场储能电场储能不均匀区域相当于一个储存磁能的电感。u若储存的主要是电场能量（在某区域电场储能磁场储能）不均匀区域相当于一个储存电能的电容。第6页/共69页模。在微波元件中，把具有容性电抗或感性电抗性质的最简单不均匀性结构叫基本电抗元件。第7页/共69页

2、第8页/共69页)bddb(t2)b2dln(cscb4YBbgg0CC第9页/共69页第10页/共69页a2)td(cotaYBb2g0LL第11页/共69页第12页/共69页2r20r2002r022r02221r011r0111r2r1r222e211e) a2(1 a b)a2(1ab,;, 1;) a2(1 a bZ,)a2(1abZ第13页/共69页), 1() bb(1) bb() aa( a2r2r1r222r0第14页/共69页小，相对电纳就越大。第15页/共69页)dea4ln(a/2Y/Bb2g0LL1000a4 .40)r66.24aln(a/4Y/Bb22g0LL第1

3、6页/共69页第17页/共69页第18页/共69页第19页/共69页u。第20页/共69页第21页/共69页第22页/共69页第23页/共69页第24页/共69页结论：当l/4时，无论是T型电路还是型电路，其串联元件均为电感，并联元件均为电容。)lsin(1jZZ),2ltan(jZZZ03021)lsin(1jYY),2ltan(jYYY03021第25页/共69页p00Cp00LvZ2lZ2lB,vlZlZX第26页/共69页第27页/共69页p00Lp00Cv2lZ2lZX,vZlZlB第28页/共69页)lvtan(jZ)l2tan(jZjX)ztan(jZZ)ztan(jZZZZp0

4、00ZL00L0inL第29页/共69页u当l=/8 /10时，可认为l。)lv(jZ)l2(jZ)l2tan(jZjXZp000in第30页/共69页)l2tan(jYjBY)l2cot(jZ-jX-)ztan(jZZ)ztan(jZZZZ0Cin0ZL00L0inLp000CinvljY)l2(jY)l2tan(jYjBY第31页/共69页第32页/共69页呈现的阻抗分别为或0，与并联谐振电路或串联谐振电路具有相同的阻抗特性，故可等效成谐振电路。in0inZ)ltan(jZZ0Z)lcot(jZ-Zin0in242l第33页/共69页第34页/共69页00llaeeS 00jjeSe第35

5、页/共69页第36页/共69页第37页/共69页第38页/共69页第39页/共69页第40页/共69页123414第41页/共69页消除反射波消除反射波第42页/共69页术指标的阻抗匹配网络。u一旦根据需要设计好以后不能任意改变。第43页/共69页第44页/共69页第45页/共69页第46页/共69页第47页/共69页l电磁能量无泄漏。l结构要牢靠，装拆方便，容易加工。第48页/共69页第49页/共69页第50页/共69页第51页/共69页第52页/共69页l口输入，、均有输出l口输入，、均有输出l口输入，、等幅反相输出（分路，l、等幅同相输入，口无输出l、等幅反相输入，口输出最大（合成）第5

6、3页/共69页l口输入，、均有输出l口输入，、均有输出l口输入，、等幅同相输出（分路， l、等幅同相输入，口输出最大（合成）l、等幅反相输入，口无输出第54页/共69页l口输入，、等幅反相输出，口输出为0 l口输入，、等幅同相输出，口输出为0 l、等幅同相输入，口无输出，口有输出l、等幅反相输入，口有输出，口无输出 4414143313131413111214131211S0SS0SSSSSSSSSSSS第55页/共69页 001100111110021100S第56页/共69页4 端口：端口：隔离端口隔离端口2端口：端口：直通端口直通端口1 端口：端口：输入端口输入端口3端口：端口：耦合端口

7、耦合端口第57页/共69页定向耦合器定向耦合器 （b）波导单孔定向耦合器）波导单孔定向耦合器（c）平行耦合线定向耦合器）平行耦合线定向耦合器（d）波导匹配双）波导匹配双T（e）波导多孔定向耦合器）波导多孔定向耦合器（f） 微带混合环微带混合环第58页/共69页波导同轴线带状线微带线按传输线类型单孔耦合多孔耦合连续耦合平行线耦合按耦合方式同向耦合反向耦合输出方向90度定向180度定向输出相位强耦合中等耦合弱耦合按耦合强弱第59页/共69页)dB(S1lg20PPlg10C1331)Bd(S1lg20PPlg10I1441第60页/共69页23131324414110lg10lg20lg()SSP

8、DdBPSS111111SS第61页/共69页u输入：ABC （波行程为g/2）， ADC （波行程为g/2），路程相同，C点相加，有输出端口“”为耦合端。u输入：AD（波行程为g/4），ABCD（波行程为3g/4），两路路程差为g/2，相位差为，口无输出端口“”为隔离端。第62页/共69页 将一路微波功率按一定比例分成将一路微波功率按一定比例分成n n路输出的功率元件。路输出的功率元件。等功率分配器等功率分配器不等功率分配器不等功率分配器大功率往往采用同轴线大功率往往采用同轴线中小功率常采用微带线中小功率常采用微带线第63页/共69页两路微带功率分配器两路微带功率分配器 功率分配器的基本要求

9、功率分配器的基本要求: : 端口端口“”无反射无反射端口端口“、 ”输出电压相等且同相输出电压相等且同相端口端口“、 ”输出功率比值为任意指定值输出功率比值为任意指定值1/k1/k2 2 0in32in111ZZZ2323222k:1RU21:RU2132UU 第64页/共69页22022inRZZ32033inRZZ)k1(kZZ200232003/ )1 (kkZZkZR0302kZR 两路微带功率分配器两路微带功率分配器 第65页/共69页两路微带功率分配器两路微带功率分配器实际的功率分配器终端负载往往是特性阻抗为实际的功率分配器终端负载往往是特性阻抗为Z0的的传输线、而不是纯电阻传输线

10、、而不是纯电阻, 此时可用此时可用g/4阻抗变换器将阻抗变换器将其变为所需电阻。其变为所需电阻。在在“、”端跨接电阻端跨接电阻Rj, 既不影响功率分配器性既不影响功率分配器性能能, 又可增加隔离度。又可增加隔离度。kZZRZ00204kZZRZ00305kkzRj201第66页/共69页微带环形电桥微带环形电桥微带环形电桥是在波导环形电桥基础上发展起来的微带环形电桥是在波导环形电桥基础上发展起来的一种功率分配元件一种功率分配元件，也具有魔，也具有魔T的性质。的性质。由全长为由全长为3g/2的环及与它相连的四个分支组成的环及与它相连的四个分支组成, 分分支与环并联。支与环并联。u端口端口“” 输入，端口输入，端口“、”反相输出，端口反相输出，端口“” 无输出。无输出。u端口端口“” 输入，端口输入，端口“、”同相输出，端口同相输出，端口“” 无输出。无输出。 端口端口“、” 是隔离的。是隔离的。 端口端口“ 、” 也也是隔离的。是隔离的。 0000000021jjjjjjjjS第67页/共69页威尔金森功分器威尔金森功分器当信号从端口输入时，它可分