1、第五章 常用微波元件 5-1 引 言 微波元件的功能在于对微波信号进行各种变换，按其变换性质可将微波元件分为如下三类： 一、线性互易元件 凡是元件中没有非线性和非互易性物质都属于这一类 。 常用的线性互易元件包括：匹配负载 、 衰减器 、 移相器 、 短路活塞 、 功分器 、 微波电桥 、 定向耦合器 、 阻抗变换器和滤波器等 。 二、线性非互易元件 这类元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒质 ， 具有非互易特性 ， 其散射矩阵是不对称的 。 但仍工作于线性区域 ， 属于线性元件范围 。 常用的线性非互易元件有隔离器 、 环行器等 。 第五章 常用微波元件 三、非线性元件 这类元件中含有非线性物质
2、，能对微波信号进行非线性变换，从而引起频率的改变，并能通过电磁控制以改变元件的特性参量。常用的非线性元件有检波器、混频器、变频器以及电磁快控元件等。 波导型 同轴型 微带型微波元件微波元件分类： 近年来，为了实现微波系统的小型化，开始采用由微带和集中参数元件组成的微波集成电路，可以在一块基片上做出大量的元件，组成复杂的微波系统，完成各种不同功能。 第五章 常用微波元件 5-2 波导中的电抗元件 电抗元件包括电感器和电容器。电感器是指能够集中磁场和存储磁能的元件；而电容器是指能够集中电场和存储电能的元件。 一、电容膜片 在矩形波导的横向放置一块金属膜片 ， 在其上对称或不对称之处开一个与波导宽壁
3、尺寸相同的窄长窗口 ， 如图所示 。 电容膜片及其等效电路 电纳的近似计算公式为 B b Y dbp 4 20 ln csc第五章 常用微波元件 矩形波导中的电感膜片及其等效电路如图所示 。 当在波导窄壁上放置金属膜片后 ， 会使波导宽壁上的电流产生分流 ， 于是在膜片的附近必然会产生磁场 ， 并存储一部分磁能 ， 因此这种膜片称为电感膜片 。 二、 电感膜片 B a Y dap 0 2 2c t g电感膜片及其等效电路 电感膜片电纳的近似计算公式为 第五章 常用微波元件 三 、 谐振窗 下图给出了谐振窗的结构示意图和等效电路。即在横向金属膜片上开设一个小窗，称为谐振窗。 四、螺钉 螺钉插入波
4、导的深度可以调节，电纳的性质和大小可随之改变，使用方便，是小功率微波设备中常采用的调谐和匹配元件。 谐振窗及其等效电路 波导可调螺钉及其等效电路 第五章 常用微波元件 5-3 连接元件和终端负载 一、 连接元件 在微波技术中 ， 把相同类型传输线连接在一起的装置统称为 接头 。 常用的接头有 同轴接头 和 波导接头 两种 。 把不同类型的传输线连接在一起的装置称为 转接元件 ， 又称作 转换接头 。 常用的有同轴线与波导 、 同轴线与微带线 、 波导与微带线间的转接元件 。 （一） 接头 对接头的基本要求是：连接点接触可靠，不引起电磁的反射，输入驻波比尽可能小，一般在 1.2以下；工作频带要宽
5、；电磁能量无泄漏；结构牢固，装拆方便，易于加工等。 波导接头 第五章 常用微波元件 （二） 转接元件 在将不同类型的传输线或元件连接时，不仅要考虑阻抗匹配，而且还应该考虑模式的变换。 1、 同轴线 波导转换器 连接同轴线与波导的元件 ， 称为同轴线 波导转换器 ， 其结构如图所示 。 2、 波导 微带转接器 通常在波导与微带线之间加一段脊波导过渡段来实现阻抗匹配。 同轴线 波导 波导 微带 第五章 常用微波元件 3、 同轴线 微带转接器 同轴线 微带转接器的结构如图所示。与微带连接处的同轴线内导体直径的选取与微带线的特性阻抗有关，通常使内导体直径等于微带线宽度。 4、 矩形波导 圆波导模式变换
6、器 矩形波导 圆波导模式变换器，大多采用波导横截面的逐渐变化来达到模式的变换。 同轴线微带 矩形波导 圆波导模式变换器 第五章 常用微波元件 二、 终端负载 传输线终端所接元件称为终端负载，常用的终端负载有匹配负载和短路负载两种。匹配负载是将所有的电磁能量全部吸收而无反射；而短路负载是将所有的电磁能量全部反射回去，一点能量也不吸收 (一 ) 匹配负载 匹配负载能几乎无反射地吸收入射波的全部功率。当需要在传输系统工作于行波状态时，都要用到匹配负载。 对匹配负载的基本要求是： （ 1）有较宽的工作频带， （ 2) 输入驻波比小和一定 的功率容量。 第五章 常用微波元件 (二） 短路负载 短路负载又称为短路器，它的作用是将电磁能量全部反射回去。将同轴线和波导终端短路，即分别成为同轴线和波导固定短路器。
