【正文】 的微波傳輸線時都要涉及到一些共同的概念和電特性，例如傳播常數(shù)、特性阻抗、場結(jié)構(gòu)、臨界波數(shù)、波阻抗、等效阻抗、功率容量、衰減損耗、工作頻帶、結(jié)構(gòu)尺寸、制造工藝等等。 三、微波傳輸線 1. 微波傳輸線 引導(dǎo)電磁波能量向一定方向傳輸?shù)母鞣N傳輸系統(tǒng)都被稱為傳輸線，這些傳輸 14 線起著引導(dǎo)能量和傳輸信息的作用，其所引導(dǎo)的電磁波稱為導(dǎo)波，因此傳輸線也被導(dǎo)波系統(tǒng)。通帶內(nèi)具有若干個零點頻率，阻帶內(nèi)有若干個極點頻率，極點與零點的數(shù)目相同。1 LAR；在阻帶 w39。)是橢圓函數(shù)，故稱為橢圓函數(shù)低通原型濾波器。 在 χ ≥1 χ而單調(diào)增大。 式中 Tn（ χ ）是 n 階第一類切比雪夫多項式。w1有 n 來決定， n 越大，增長越快。 在 χ ≥1 w39。 39。） =0，其后隨歸一頻 率 χ 的增大而單調(diào)增大。 最平坦低通原型濾波器 最平坦響應(yīng)的頻率衰減特性曲線，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 式中 是歸一頻率。圖 所示的響應(yīng)通帶頂部最平坦，故稱為“最平坦響應(yīng)”，也叫做“巴特沃爾斯響應(yīng)”。根據(jù)所選逼近函數(shù)的不同，而有不同的響應(yīng)。圖 示出低通濾波器的理想化衰減 頻率特性（濾波器的衰減 頻率特性，工程上常稱之為“濾波器 響應(yīng)”）。后面要討論的各種低通、高通、帶通、帶阻微波濾波器，其傳輸特性大都是根據(jù)此原型特性推導(dǎo)出來的（“原型”之稱即由此而來）。但是 ,這個缺點是可以彌補 的 ,因為只要一當(dāng)把滿足各種要求的母型濾波器設(shè)計出來以后 ,后來的設(shè)計手續(xù)變成了簡單的查表讀圖和應(yīng)用淺近數(shù)學(xué)方法換算數(shù)據(jù) ,從實用角度來說比鏡象參 11 數(shù)法還要簡單得多。這種方法的優(yōu)點是設(shè)計準(zhǔn)確 ,而且設(shè)計是已經(jīng)考慮到外接負(fù)載的影響 ,無需經(jīng)過多次試探的手續(xù)。所以這種方法和前面的一種方法正好是相反的 。 另一種方法從插入損耗入手 ,它是近年來應(yīng)用的很多的設(shè)計方法。它的缺點是在分析過程中沒有考慮外接負(fù)載的影響 ,故在具體的設(shè)計要求提出后 ,需要反復(fù)試探 ,才能得到設(shè)計結(jié)果 。用這種方法設(shè)計出來的濾波器一般為 K 式濾波器和 m式濾波器等。這種方法的特點是 :根據(jù)濾波網(wǎng)絡(luò)的具體電路 ,用分析的方法推算出變換器損耗的特性。它以濾波網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特性為根據(jù)。 的兩種出發(fā)點 濾波器的設(shè)計當(dāng)前有兩種不同的出發(fā)點。 對以上兩點的要求越高，濾波器所需用的元件越多，這將帶來生產(chǎn)工作和造價的增加。另一方面，由于設(shè)計上的考慮，有時故意要 LA 在通帶內(nèi)不能完全為零。首先，從通帶過渡到止帶， LA 是慢慢增加的，所以，衡量濾波器效能好壞的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是：從通帶過渡到止帶時， LA 曲線的上升要陡峭。因為這個關(guān)系，滿足設(shè)計技術(shù)要求的低通濾波器稱為“母型濾波器”或“原型濾波器”（ prototype)。其實不然，通過一些數(shù)學(xué)方法，人們可以把這四種濾波器電路結(jié)構(gòu)完全統(tǒng)一起來，這里用到的數(shù)學(xué)方法叫作“頻率變換”。這些不同的頻率特性取決于電路的具體結(jié)構(gòu)，圖四給出以上四種濾波器的基本結(jié)構(gòu)形式，各個元件的數(shù)值是和變換器衰減的頻率特性以及所接負(fù)載密切聯(lián)系著的。 (c) 表示有關(guān)器件順利通過 w1 w2的頻率，對于低于 w1 w2帶通濾波器（ BPBand Pass）。 (a)表示有關(guān)器件順利通過低于 w1 w1率通過；這樣的器件稱為低通濾波器（ LP－ Low Pass）。根據(jù)濾波器的具體電路結(jié)構(gòu)，變換器損耗與頻率保持有各種不同的關(guān)系。 9 必須注意，在上式中，當(dāng)頻率變化時， P2 是跟著變化的。為了避免這種困難，人們還提出另外一個參數(shù)，它以電源所能供給的最大功率 Po 為基準(zhǔn)。 根據(jù) R1 和 R2 的比值不同， Li 的這個負(fù)值也不一樣。濾波網(wǎng)絡(luò)具有的阻抗變換特性不難使負(fù)載 R2 在整個通帶內(nèi)與電源達(dá)成匹配。理想的濾波器的插入損耗在通帶內(nèi)應(yīng)該等于零，而在止帶內(nèi)應(yīng)該是無窮大。設(shè)負(fù)載為 R2，則當(dāng)負(fù)載直接與電源相接時，它所能吸收的功率 Po2 為： 8 現(xiàn)在我們將濾波器 A 接于電源與負(fù)載之間，如圖 (b)所示，由于濾波器的特性，當(dāng)電源頻率變 化時，出現(xiàn)于 R2 兩端的壓降 E2 是不同的，即 R2 從電源所取得的功率 的 Po2 與 R2 的比值稱為插入損耗 Li： 插入損耗 Li 是衡量濾波器效能的一個參數(shù)。濾波效能首先決定于濾波器的內(nèi)在特性（這是主要的），同時還決定于濾波器的外加阻抗（這也是不可忽略的）。然而，不管電路結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，濾 波作用的物理根源還是和前面所說的完全一樣。從這個意義來說，我們可以認(rèn)為濾波器將止帶頻率的功率發(fā)射回電源去，同時也是因為這個關(guān)系，在止帶內(nèi)濾波器的輸入阻抗是純電抗性的。 什么機理使網(wǎng)絡(luò) A 具有阻止高頻功率通過的能力呢？網(wǎng)絡(luò) A 是由電抗元件組成的，而電抗元件是不消耗功率的，所以，高頻功率并沒有被網(wǎng)絡(luò) A 吸收，在圖一所示的具體情況中，它有 時貯存于電感 L 的周圍，作為磁能；在另一些時間，它又由電感 L 交還給電源。換句話說， R2 不能從電源取得多少功率。2 與負(fù)載 R2 相接，當(dāng)電源的頻率為零（直流） 或較低時，感抗 Lwj R2兩端的電壓降 E2 比較大（當(dāng)然這也就是說負(fù)載 R2 可以得到比較大的功率）。1 與電源相接，其電動勢為 Eg，內(nèi)阻為 R1。 7 圖 的虛線方框里面是一個由電抗元件 L 和 C 組成的兩端口。在高頻部分也出現(xiàn)了許多新型的濾波器，例如：螺旋振子濾波器、微帶濾波器、交指型濾波器等等。更何況，隨著集成電路的迅速發(fā)展，近幾年來，電子電路的構(gòu)成完全改變了，電子設(shè)備日趨小型化。它具有選擇頻率的特性，即可以讓某些頻率順利 通過，而對其它頻率則加以阻攔，目前由于在雷達(dá)、微波、通訊等部門，多頻率工作越來 越普遍，對分隔頻率的要求也相應(yīng)提高；所以需用大量的濾波器。例如，在受控?zé)岷司圩冄芯恐欣煤撩撞娮踊匦舱裥?yīng)加熱等離子體，在空間太陽能發(fā)電站的設(shè)計中用微波作為將能量送回地面的手段等。此外，家庭烹飪用微波爐也已得到了廣泛的應(yīng)用。因此，微波加熱和微波烘干正日益廣泛地應(yīng)用于糧食、茶葉、卷煙、木材、紙張、皮革、蠶絲、紡織、食品等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。在微波波段，材料的介質(zhì)損耗增大，特別是含水份的材料對微波能的吸收非常有效，從而使微波成為 6 很好的加熱手段。同時由于微波可以穿透電離層而不像頻率較低的電磁波那樣被電離層折返或吸收，因此，地球和宇宙之間的通信、衛(wèi)星通信等必須使用微波。 微波的視距傳播特性有它有利的一面，也有不利的一面。超短波和微波只能在視距內(nèi)沿直線傳播，并能穿過電離層達(dá)到外層空間。短波通信就是利用了天波，它可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，但不夠穩(wěn)定，因為電離層的密度和高度隨季節(jié)，晝夜以及太陽的活動而變化 到了超短波和微波波段，地波的衰減更大，已無法利用。從中波過渡到短波，地波的衰減逐漸增大，傳播距離逐漸減小。所以，為了把許多路電視、電話 或電報同時在一條線路上傳送，就必須使信道容量，現(xiàn)代多路通信系統(tǒng)包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)幾乎無例外地工作在微波波段。即使采用數(shù)字通信，線路的信息容量仍然取決于線路的頻帶寬度。為了傳送電視圖象，則需要更寬的頻帶，對于我國的電視制式，一路黑白的或彩色的電視加上伴音要占據(jù) 8MHz 的頻帶。因此電話可以聽懂但不悅耳，也就是不夠逼真。為傳遞某種信息必須的頻帶寬度叫信道?，F(xiàn)代多路通信、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星電視廣播等都使用微波波段。它們所使用的幾乎無例外地是微波波段 。 事實上在微波歷史發(fā)展初期（ 20 世紀(jì) 40 年代），微波技術(shù)幾乎是與雷達(dá)一起發(fā)展起來的。微波具有如下四個重要特點： 微波波長段易于實現(xiàn)定向輻射 早在無線電發(fā)展初期，人們在實踐中就認(rèn)識到可以利用無線電波的反射測定目標(biāo)物的位置，這就是雷達(dá)的原理?，F(xiàn)在無線電波和光波之間不已不存在空白 。 2 .微波的特點和應(yīng)用 自 20 世紀(jì)初無線電技術(shù)發(fā)展以來，使用的波段不斷擴展。精確的劃分出微波波段的范圍是沒有什么實際意義的。但是