大三下-微波第六章

第六章微波无源电6.1微波谐振随着频率的升高，特别是微波频段，普通的LC集数谐振回路 络理论进行分析，主要是必须基于场边值问题获得适当的等谐振回路的基本特W(t0

1CU2

1LI2品质因数与谐振频W谐振回路的品质因 定义W

式中，W为谐振时总的储能；为谐振时振回路的损耗功率；为谐振时的角频率品质因数对谐振曲线的影响用通频带来示ff0越高，带宽越窄，回路的选择性越有载品质因W阻上的功率计为，则：W e称为外观品质因数。在有外电路耦合情下，谐振回路的品质因数定义为有载品Q因QL

微波谐振器基本参l一、谐振频率(谐l（1）相位2l

2

2

(p1,由此，对于TEM波

2 其中，和分别为谐振波长和谐振频率g

ff2frC电纳AC以电容加载同轴谐振腔为2fC1ctg2frl 数 （4）场解

fr1 1

Kiv

v

二、微波谐振器的品质因（1）固有品质因

2设WT=PT,

Q

r2

P1

22 ds122

2

22V22

dv 2V2

sS

s S H2 02 2 02

Q0H SV/S越大，越小，越高；反之越（2）有载品质因

W L

PL L定义耦合系数k6.14微波谐振器实zrl zrl ，其中m和n意义与圆波导模式相同，而p则表示）场量变化的半驻波个数1）电磁场分量表达0Hz0

H

(KC

cosmesin

H

(KC

cosmesin0mm再利用z方向两个端面的边界条件Hz0mm则

z0，， H

(Kr)cosmsinpz

(pl l

sin 各个场分量的具体表达式为E

EJ

cos K

sin E

sin K

rK

cos jKjKcr

Hr

E0JmKcr cos

cos

H E0JmKcr E E0E

mKcr

sinecosmesinz

p

p2可以得到K

K2

mn

R

为m阶第一类贝塞尔函数的第n个根2）谐振频 mn mn 2p2 Rlfr

Kv mn mn 2p2Rl

2

pR23rmn0Q0

mn

pmR2

2R242p222

1 l3 l3

l l具体而言，对于模，fr r

mnmnpR mnpR pR21r rmn

Q0

21

sR l矩形波导谐振模和模谐振频率和谐振波长的计算11 m2 n2 p2a b l frvfrvfr

m2 nm2 n2 p2 ablK的固有品质因数为2 dv2

abl

a2l0 V 02H ds2S

l3)

al(a

l2同轴线谐振散、工作范围宽（其频宽比可达3:1）。腔相比较低。同轴线谐振腔主要应用于米波、分米波二分之一波长型同轴谐振 sin(l1l2B1B2

tanl2

)cos(l2r

(p llnb 1

blab4lna 四分之一波长型同轴谐振

(p 2p1 llnb 1

blab2lna 电容加载型同轴线谐振 0C

2 a2C d

d平面微带谐振结1）矩形微带谐振器1）圆盘微带谐振器3）圆环微带谐振6.2微波定向耦合6.2.1微波定向耦合器的指标参 参数两大类。定向耦合器的技术指标包括工作频带、损耗、耦合度、方向性度等）工作频带：定向耦合器的功能实现主要依靠波程相位的关系， 损耗：主路输出端和主路输入端的功率比值，包括耦合耗和导体介质的热损耗（）耦合度：描述耦合输出端口与主路输入端口的比例关系，通常d3d耦合器是功率等分输出。 损 T(dB)=-10lg

10

22耦合

10 I(dB)=-10lgP4方向 D(dB)=-10lg

1010

1221

10

I(dB) 定向耦合器常用于微波测量中的反射计，这是微波网络分析仪的基础；也可用于功率监视，天线性能的监视，构成微波电路系统等。(2)分支线定向耦合 (3)环形桥定向耦合6.3功率分配6.3.1微波功率分配器的指标参（1）频率范围（2）承受功率dAd

out

度。支路端口间 度是功率分配的另一个重要指标。在主路和其它支路都接匹，ij的

10

injoutj（）驻波比。每个端口的电压驻波比越小越好功率分配器可分为等分型（ ）和比例型 ）两种6.3.2微带线上的T形分不等功率输出的微带功率分配 现各端口的匹配和。所以引入有耗电阻R。 电阻R。假定两分支线的负载分别为R2和R3，其对应的电压和功率分别为U2、U3和P2、P3。根据对功分器 U U要求

PkP

k2

，在正常 作时 电阻R上无电流流过，即所以有Rk2 由于分支线 ，故在端口1处的输入阻抗Z2

C2R2••Z C3 R3为使端口1无反射，则两分支在端口1处的入阻抗等于引出线的Zc1，即

Z

Z k(1k2)

C C可以得

CZC

1k k

1kR 波导E-T和H-T分(1E面分(2)H面分臂有“和”输出，如图(c)所示。(d)所示。双T分支及魔双T分支是由E-T和H-T接头组合而成的波由3臂输入时，1、2臂有等幅同相的出

（H-T接头的特性②波由4臂输入时，1、2两臂有等幅反相的S14

（E-T接头的特性③波由1、2两臂等幅同相输入时，3臂有“S34

（3、4臂相 ④波由1、2两臂等幅反相输入时，4臂有“S43

（3、4臂相 6.4微波滤波6.4.1滤波器的指标和基本特一、滤波器的指有两种定义方式：①3dB带宽、②插损带宽。 损耗（3）带内纹波（4）带外抑制（5）承受功率 相移和时延频率特性LA

三、滤波器的低通原集 数低通滤波器（简称低通原型）是设计滤波器的基础。各种低通、高通、带通、是们到理想的频率响应，只能用特定的数学函数来学为（erth）、等波纹型用切比雪夫（ehv）、陡峭型（llitic（Gaian四、滤波器的设计方，可以得到满意的结果6.4.2常见的滤波器形一、低通滤波