【正文】 圖 魔 T微波電橋示意圖 ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ??a a bb s a? ? ??() () 60 展開上式，得 111122 2 2 233 3 3 344? ?0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0 0 0abaabab b? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?2 2 3 31 112 2213 332 2 3 34?0 1 1 0?1 0 0 111?1 0 0 1220 1 1 0 0bbb aab bab bbbb? ? ????? ? ? ? ????? ? ? ? ?????? ? ? ? ??????? ? ? ? ??????? ? ? ? ?? ? ??? ? ? ??? ??4 2 2 3 3 2 3 111 ?( ) ( )22b b b a? ? ? ? ? ? ? ? () 61 當 ?2=?3，亦即 Z2=Z3 時， b4=0，端口 4的功率計指示為零，說明此時電橋平衡；若 ?2≠?3，亦即 Z2≠Z3 時， b4≠0 ，功率計指示非零，說明此時電橋不再平衡。 ? ?12 1212 22 23 2412 23 22 2424 240000sss s s sss s s sss??????? ????? ? ? ? ? ?1Hss ?21221s ?1212jse ??56 [s]H的第四行與 [s]的第四列相乘得 22421s ?同理可設 2412jse ??當參考面 T2確定之后，相角 ?僅取決于參考面 T4的位置。 圖 波導雙 T結構示意圖 53 根據(jù)上述分析，考慮到結構的對稱性和網(wǎng)絡的互易性，可知應有 (i, j=1, 2, 3, 4) 于是雙 T分支的散射矩陣可為如下形式： 2 1 3 14 1 1 4 0ij jissssss????2 4 3 42 2 3 3ssss???? ?11 12 1212 22 23 2412 23 22 2424 24 4400s s ss s s sss s s ss s s??????? ???? () 54 在 ET和 HT分支的匯合處，可以對稱地放置調配元件，如圖(a)和 (b)所示，使得網(wǎng)絡本身的端口 1和 4匹配，即S11=S44=0，那么端口 2和 3會自動達到匹配，即 S22=S33 這種匹配的雙 T分支，通常稱之為魔 T。 52 魔 T 從波導雙 T到魔 T 波導雙 T分支由 ET分支和 HT分支組合而成，其結構如圖 ，各端口的編號如圖中所示。 圖 有損網(wǎng)絡 ，故其三個端口可同時調好匹配。 查表 [a]λg/4 和 [a]Zc ,并代入上式，得 () 2 1 2 1 2 1( ) ( ) 0RTy y y? ? ?21()CRZyR??? ? ? ? ? ? ? ?/ 4 / 4g c gTZa a a a???? ?211111100 101100 01cccTcccZZjj Za Z ZZZ Zjj? ? ? ???? ? ? ??? ??????? ? ? ? ?????? ??? ? ? ?????? ? ? ????? ???? ? ? ?? ? ? ?49 ? ?2211cTZyZ??? ???? 由轉移矩陣與歸一化導納矩陣的換算關系，有 () 將式 ()和式 ()代入式 ()，得 () 注意到 () 當 R滿足上式時，經(jīng)由 R分到 B點的電流與經(jīng)由 T形網(wǎng)絡分到B點的電流相互抵消，從而使得功分器的端口 2和端口 3相互隔離。因為端口 1接匹配負載，那么三端口網(wǎng)絡等效為二端口網(wǎng)絡，并且又可分解為兩個二端口網(wǎng)絡的并聯(lián)。由此得 Z1=(2)1/2ZC。 44 微帶線功分器與合成器 圖 。網(wǎng)絡無損耗，滿足酉條件，故有 ? ?1 2 1 31 2 2 31 3 2 3000sss s sss?????????? ? ? ? ? ?1Hss ?40 展開上式得 () () () () 式 ()要求 S13=0或 S23=0，但不論是 S13=0，還是 S23=0，都不能使式 ()、 ()、 ( .8)同時成立，即說明前面的假設 Sii (i=1,2,3)全為零不成立，亦即說明無耗互易三分支的三個端口不可能同時實現(xiàn)匹配。 T形分支當作功率合成器使用的情況，但此時端口 1和端口 2的輸入駐波比較大（ ρ=3），且端口 1和 2也不相互隔離 (s11=s22=1/2, s12=s21≠0) 1 | |1 | |??????|?|=|S11|=|S22| 39 無耗互易三端口網(wǎng)絡的性質 在求 T分支的散射矩陣時，僅設其中的某一端口匹配（例如 s33=0 ），這是因為對 無耗互易三端口網(wǎng)絡有如下性質。 圖 (c)中 端口 1和 2等幅反相激勵時端口 3無輸出 。 圖 中的三張圖畫出了 ET分支中三種不同激勵情況下的電場分布示意圖 ， 需要說明的是 ， 在波導非均勻處的場是非常復雜的 ，這里僅是一種示意圖 。 由圖不難發(fā)現(xiàn)，對被抑制的模式，該結構破壞其邊界條件，而對能通過的模式，該結構順應其邊界條件。 圓波導 TE01模式抑制器的 結構示意圖 。 E1分量的大小為 當圓波導中的 TE11模傳輸?shù)轿掌?Ⅲ 處，其電場 E1再次被分解為平行分量 E2′和垂直分量 E1′，如圖 5. 11(c)所示。 22 5. 5. 3 旋轉極化式衰減器 旋轉極化式衰減器結構示意圖如圖 5. 10所示。 同軸線與圓波導的耦合是通過小環(huán)耦合來實現(xiàn)的，耦合的方式不同，起始衰減量也就不同，功率衰減與移動距離的關系 衰減量為 式中， L(0)是起始衰減量， ?近似為常數(shù)，所以 L(l)與 l成線性關系。吸收式衰減器的技術指標有 起始衰減量、最大衰減量和衰減器的輸入駐波系數(shù)及工作頻帶 等幾項。 短路器作為單端口網(wǎng)絡，只有一個散射參量，在理想條件下 s11＝ Г＝ 1。 缺點是工作頻帶不夠寬。波導結構和同軸結構的接觸式短路活塞分別如圖 5. 4(a)和 (b)所示。 10 圖 5. 3(c)給出了 N型同軸接頭的結構示意圖，為了連接的需要， N型接頭有陰陽之分， 左為陰接頭，右為陽接頭。一個扼流接頭和一個平接頭相對連，一段 長度為 λ/2的終端短路線 的作用，使得波導寬壁中央雖無機械接觸但卻有良好的電接觸。在此只限在 TE10模的矩形波導， 由TE10模波導內壁表面電流的分布可知，波導寬壁中線附近有較強的縱向電流，因此要求波導在該處應有良好的接觸。 7 大功率匹配負載通常采用水負載。波阻 抗中都有一個共同的因子 , 。 小功率的矩形波導匹配負載：在一薄玻璃片上鍍一層鎳鉻合金的金屬膜電阻，薄玻璃片放置在矩形波導寬壁中央，其表面平行 TE10波的電力線。從能量的觀點看，在理想的情況下它能吸收入射波的全部能量而不產(chǎn)生反射，故稱作匹配負載。按功率衰減的頻率特性分類，可分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器 。 原因 鐵氧體材料在外加恒定磁場時呈現(xiàn)出各向異性 。1 5 無源微波電路 2 引言 微波系統(tǒng)是由饋線、無源微波電路、有源微波電路以及天線組成的 。 3 微波鐵氧體器件 與其他微波器件相比有比較大的差異，主要是它 對不同方向傳輸?shù)膶Рǔ尸F(xiàn)出不同的衰減特性和相移特性 ，稱為不可逆特性或非互易特性。 4 微波濾波器 具有選頻功能，在微波系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 5 匹配負載 匹配負載是微波系統(tǒng)中的一種終端器件。在精密的測試系統(tǒng)中， ρ≤1. 02的水平，在一般的測試系統(tǒng) ρ1. 1的量級，大功率匹配負載還有一個非常重要的散熱問題。 6 圖 5. 1 匹配負載 (a)、 (b) 矩形波導 (c)、 (d) 同軸線 乳聚乙烯和碳粉、鐵氧體的混合物熱壓成尖劈形或階梯形 可以制作成波導或同軸線匹配負載，結構如圖。這種吸收材料制作成的匹配負載不必做得很長，也不一定做成薄片的形狀。 圖 5. 2 大功率匹配水負載 無反射的微波暗室：尖劈形的吸收材料裝在室內六壁上，用于模擬平面波和球面波，研究輻射和散射 8 波導接頭和同軸接頭 各種波導器件連接起來構成微波系統(tǒng)，這種連接主要依靠波導接頭來實現(xiàn)。 9 另一種稱之為扼流接頭，或叫扼流法蘭，如圖 5. 3(b)所示。 同軸線之間的連接可由同軸接頭實現(xiàn)，常用的同軸接頭有 N型、 SMA和平接頭等。接觸式短路活塞用富有彈性的磷青銅片做成梳狀接觸片，由于接觸點的頻繁移動很容易使波導內壁磨損，如果在大功率時使用，在磨損處可能會引起打火現(xiàn)象。 c點雖無機械接觸，但等效短路，由于無機械接觸，因而移動活塞時不會磨損金屬內壁，這是它最大的優(yōu)點。另一類可移短路器就是根據(jù)這樣的原理制作的，例如圖 5. 7所示啞鈴形波導扼流式短路活塞。 吸收片是鍍鎳鉻薄膜的玻璃片 ，吸收片移向波導中央時衰減量加大，或吸收片從波導寬壁中央深入到波導中時衰減量加大。若選擇工作波長大于圓波導中 TE11模的截止波長，使圓波導段處于截止工作狀態(tài)，那么 TE11模的場是衰減的場，其場的幅度沿 z方向是指數(shù)衰減 20 圖 5. 9 截止式衰減器 (a) 結構示意圖 (b) 衰減量 L隨距離 l 線性變化 21 重要特點： TE11模的截止波長可以精確計算，因而其衰減常數(shù)也可以精確計算，當實驗進行定標時可提供參考數(shù)據(jù)。 在截止式衰減器的輸入端和輸出端加入固定吸收式匹配元件，例如 盤形金屬膜電阻。 23 當圓波導中的吸收片 Ⅱ 旋轉為與水平面成 θ角時，可將電場 E1分解為與吸收片 Ⅱ 垂直的 E1分量和平行的 E2分量，其中E２ 分量的能量被吸收片 Ⅱ 吸收， E1分量通過，如圖 5. 11(b)所示。 當傳輸線的工作頻率高于某幾種模式的截止頻率時，在系統(tǒng)中可加入各種模式抑制器，以便實現(xiàn)單一模式傳輸。 27 圖 5. 12 模式抑制器結構示意圖 (a) TE01 (b) TM01 圖 5. 12(a)中的結構可以讓 TM01模順利通過，故又名為TM01模式濾波器，而圖 5. 12(b)中的結構又名為 TE01模式濾波器。 定性 將 T型分支看作三端口網(wǎng)絡 ， 對各臂進行編號 ， 主波導的臂稱作端口 1和端口 2， 分支臂稱作端口 3， 工作波型為 TE10波 ，根據(jù)邊界條件可以大致地畫出 T形分支中的電場分布 。 圖 (a)中 波從端口 3輸入時 ， 端口 1和 2有等幅同相波輸出 ；圖 (b)中 端口 1和 2等幅同相激勵時，端口 3有輸出 。 ?37 移動參考面 T T2和 T3，且保持 T1和 T2對稱移動，使在這組特定的參考面下， ?=? =0， ET分支的散射矩陣成為 () 用類似的方法可以求得 HT分支的散射矩陣為 () ? ?1 1 211 1 222 2 0s???????????? ?1 1 211 1 222 2 0s???????????38 ET分支和 HT分支的散射參量表明，當 TE10波從端口 1輸入時，將有 1/4的功率被反射回去， 1/4的功率傳送到端口 2， 1/2的功率傳送到端口 3，這是一種功率分配方式 ([s]的第一列 ) 另一種功率分配方式如圖 (a)和圖 (a)所示，信號從端口 3輸入，將不存在反射波，端口 1和 2各得一半功率，稱為三分貝功分器 ([s]的第三行 ) 。假設 Sii 全為零，則 上式已經(jīng)應用了互易條件，即 Sij=Sji (i, j=1,2,3)。假設 s11=s22=0 ，則 ? ?1 2 1 31 2 2 31 3 2 3