《微波电路简介》word版

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1、微波电路简介1微波电路简介1.1　微波无源器件　　微波无源器件由传输线的组合构成。除了微波传输线以外，微波无源电路主要有功率分配器，定向耦合器，环行器，滤波器，隔离器，均衡器，短路器，衰减器，极化器，吸收负载，天线等无源器件。我们在这里主要介绍其中主要类型。一．定向耦合器定向耦合器是常用无源微波器件.可以作为信号的检测，合成及耦合使用。如图1-4分别为微带环形定向耦合器；侧耦合定向耦合器；矩形微带定向耦合器和波导定向耦合器。定向耦合器一般有四个端口。如图4中的波导定向耦合器，如信号由1端口输入，则2端口为信号的主通道，3端口为1端口的耦合端，而4端口则是隔离端口。图4.1侧

2、耦合侧耦合侧耦　图2环行定向耦合器　　　　　图3矩形微带定向耦合器1423　　　　　　　　　　　　　　　　　图4波导定向耦合器48二．滤波器滤波器是典型的常用的无源微波网络器件，在微波电路中占有重要的地位。滤波器从响应函数的角度可以分为最大平滑式，等波纹式和椭圆函数滤波器三种。从结构上可以分为微带，波导和同轴腔体等结构的滤波器。由信号的导通或截止可以分为高通，低通和带通滤波器。如图5为侧边耦合微带带通滤波器。图6为一种简单的椭圆函数滤波器。图5侧边耦合微带滤波器　　　　图6微带滤波器图6为波导膜片滤波器。由微带构成的谐振电路Q值一般小于波导腔体的Q值，所以微带滤波器的插入损

3、耗一般要大于波导腔体滤波器。　图7　波导膜片滤波器三．微波功率分配器　　虽然定向耦合器在一定情况下具有功率分配的作用，但是原则上定向耦合器是一四端口器件。功率分配功能可以由一三端口器件来完成。如图8为Wilkinson功率分配器/合成器。由2,　3端口输入的功率可以无反射地传输到1　端口。相反由1端口输入的微波功率123　　　　　　　　　　图8　Wilkinson功率分配器/合成器可以在2,3端口分为二路。如电路上下是对称的，则射频功率在2，3端口是平分的。微波功分配器还有其他许多种类。　　四　微波阻抗匹配器。48　　阻抗匹配是许多微波电路的基本要求。常常在系统中是一项重要

4、指标，对系统性能有重大影响。图9　是一波导阻抗匹配器;图10是微带电路匹配器。12　　　　图9　是一波导阻抗匹配器　　　　　　图10　微带电路匹配器图11的波导魔T是一重要的波导四端口器件。在波导网络波导微波信号处理中有重要的作用。如由1端口进入的微波信号，可同相分配到2,　3端口。而对4端口是隔离的。由4端口进入的微波信号，可反相分配到2,　3端口。而对1端口是隔离的。1234图11波导魔T图12是波导到同轴线的转换电路。它也属于阻抗一种阻抗匹配电路。在传输较大功率时常用到此种过渡结构。　　　　　　图12波导到同轴线的转换电路五．微波吸收负载微波吸收负载，特别是宽带吸收负

5、载在微波测量中具有重要作用。图13为波导吸收负载。在微波测量中常用到宽带同轴线负载。48吸波材料　　图13波导吸收负载六．腔体与微波谐振电路　　微波腔体是微波振荡电路的重要组成部分。它可以是金属腔体也可以是介质腔体。　（a）(b)(c)(d)(e)　　　　　图14　各种类型的微波谐振电路　图14中（a），(b)是金属谐振腔，(c)为介质谐振电路；(d)，(e)分别为矩形和圆形微带谐振电路。　　七．微波振荡源　　图15是一基于同轴谐振腔体的微波振荡源。其中的振荡管为雪崩二极管。也可以使用Gunn二极管做成振荡源，频谱较雪崩二极管纯但输出功率较小。　图16是一基于介质谐振电路的

6、微波振荡源。射频输入　　　　　　　　　图15基于雪崩二极管的同轴谐振腔体的微波振荡源48　图16基于介质谐振电路的微波振荡源，其中的振荡管为场效应三极管八．微波混频器/变频电路中频输出本振输入射频输入图17微波混频器应用半导体器件的非线性特性，可以进行微波电路中的频率变换，以方便信号的进一步处理。研究出变换损耗小，具有宽带变频特性的混频器、变频电路是人们的努力方向。图17为用变频二极管构成的微带微波混频器倍频电路的例子，选自IEEEMTTT,VOL.51,NO.5,MAY20031449－1454九．微波放大器　　微波放大器是最基本的也是重要的微波有源电路。其中的三极管为微

7、波场效应三极管。在适当设计微波场效应三极管的栅极和漏极匹配电路后，在适当的电流偏置下，使微波场效应三极管工作在线性增益工作区，放大器将对栅极输入的微波信号产生放大作用。48微波信号输入微波信号输出栅极偏置漏极电源　　　　　　　　图18微波场效应三极管放大器十．微波开关　　利用PIN二极管在不同的偏置电流下，其阻抗产生很大的变化，可以做成微波开关。如图在不同的偏置电压Va，Vb下两个PIN二极管可以处于导通和截止状态，这样就可控制微波信号流经1－3或2－3通道。同样也可以用场效应三极管的截止和导通来构造微波开关。PI