微波技術(shù)與天線——電磁波導(dǎo)行與輻射工程第二版殷際杰電子教案第四章-在線瀏覽
2024-10-03 14:07本頁面
【正文】 量的電容性元件。 4－ 12 波導(dǎo)或同軸線其終端短截則呈全反射狀態(tài)，由傳輸線理論可知，其入端阻抗為純電抗。 4－ 13 定向耦合器又稱方向耦合器，它的作用是通過小孔耦合、分支耦合及平行線耦合等耦合方式，把主傳輸線中一部分信號取出，用于微波系統(tǒng)的監(jiān)測、信號功率的分配或合成等等。 定向耦合器的基本結(jié)構(gòu)，就是由主傳輸線、副傳輸線及兩者之間的耦合環(huán)節(jié)所構(gòu)成。 圖中依序?yàn)椴▽?dǎo)窄壁孔耦合定向耦合器、正交波導(dǎo)寬壁十字孔耦合定向耦合器、耦合帶狀線定向耦合器及微帶線分支定向耦合器。如圖所示，主、副矩形截面波導(dǎo)窄壁面為公共壁，在公共壁上開兩個(gè)形狀、尺寸相同，間距為 l的小孔。 輸入波行進(jìn)至耦合孔 a, b時(shí)，電磁能通過小孔耦合至副波導(dǎo)。這樣我們姑且用一耦合系數(shù)來表示小孔的耦合強(qiáng)度。輸入波行進(jìn)至小孔 b處依然向副波導(dǎo)耦合，分為向端口③ 的 兩部分。 在副波導(dǎo)中向端口③傳輸?shù)鸟詈喜?，由小?a和 b兩部分耦合 波組成，它們到達(dá) 合波為 lll CCCA ??? jjj3 e2ee ?????? ???副波導(dǎo)中向端口④傳輸?shù)牟ㄔ? AA ? 參考面處，由 a和 b兩個(gè)小孔耦 ll lCCCA ?? ? j2j4 ec o s2e ????? ???耦合波疊加為 4－ 17 4pl ?? 04 ?A4p?此種雙孔定向耦合器，通常取 ，則 定向性 D均為理想值 ? 。這種利用波長關(guān)系的定向耦合器的工作頻 在實(shí)際使用中，定向耦合器的隔離端口④都要接有匹配負(fù)載，用以吸收傳輸來的（泄漏）信號功率，以免產(chǎn)生反射而影響其他端口的信號功率分配，而破壞定向耦合器的工作性能。 時(shí)，隔離端來自兩小孔的 4－ 18 為了展寬定向耦合器的工作頻帶寬度，可采用多孔耦合方式。 定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)主要有：耦合度、隔離度和定向性。因此隔離度 I表示定向耦合器的完善程度。定向性也是一個(gè)表示 定向耦合器完 D不得小于此 。 消除或減小反射波的基本思路，是在傳輸線的適當(dāng)位置上加入調(diào)配元件或網(wǎng)絡(luò)，以它們產(chǎn)生的新的反射波去抵消傳輸線上原有的反射波，從而實(shí)現(xiàn)匹配。另一種是阻抗調(diào)配，這種方法的原理就是在傳輸線上找到輸入阻抗電阻部分與傳輸線波阻抗相等的位置，接入可調(diào)電抗性元件以抵消該點(diǎn)輸入阻抗的電抗，從而達(dá)到匹配。 44 阻抗變換與調(diào)配器 4－ 21 1/阻抗變換器 微波段，由于波導(dǎo)和同軸線的封閉性，微帶線的后驗(yàn)成形性，阻抗變換器和調(diào)配器必需作成結(jié)構(gòu)固定的專用元件。 01Z 0Z 02Z4p? 4p?導(dǎo) 帶介 質(zhì) 基 片 4p?4－ 22 為了展寬阻抗變換器的工作頻帶，應(yīng)用補(bǔ)償原理可以在需要匹配的主傳輸線與其負(fù)載間設(shè)置多個(gè)反射面，這些參考面上的反射波經(jīng)過不同波程引入相位滯后，這些局部反射波合成時(shí)有可能在多個(gè)頻率上抵消，使主傳輸線與阻抗變換器接口參考面上的總電壓反射系數(shù)在多個(gè)頻率點(diǎn)上為零或較小值，從而實(shí)現(xiàn)寬帶匹配。 2/調(diào)配器 *0* j)( XZdZ in ??*0* j1)( BZdY in ?? *jX? *jB?)( *dZin )( *dYin0Z 阻抗調(diào)配其關(guān)鍵就是在傳輸線上找到一個(gè)特殊的位置，在這個(gè)位置處向負(fù)載看去的輸入阻抗 ，或輸入導(dǎo)納 ，那么在該位置處串入電抗 或并入電納 或 的電抗或電納抵消，則該位置處的阻抗（或?qū)? （或波導(dǎo)納 ， 把 納）便與傳輸線的波阻抗 ）相等，從而實(shí) 001ZY ?4－ 23 *d*d 圖分別為同軸線雙分支調(diào)配器的結(jié)構(gòu)示意圖，及其接入系統(tǒng)的等效電路圖。但是由于微波波段所用傳輸線 —— 波導(dǎo)和同軸線的封 閉結(jié)構(gòu)，難于實(shí)現(xiàn)這種方式的匹配，一是所確定的調(diào)配位置 難于調(diào)整，二是當(dāng)負(fù)載變更后便要確定新的調(diào)配位置 微波傳輸線尤其是金屬波導(dǎo)也是不可行的。把它們接入傳輸線系統(tǒng)（要保證與所接入傳輸線具有相同的口徑尺寸，即有相同的波阻抗），它們可在一處或多處確定的位置提供可調(diào)電納，用它們引入的反射與原傳輸線因不匹配而造成的反射相抵消。 ，這對于 4－ 24 4－ 25 以同軸線雙分支調(diào)配器為例，借助導(dǎo)納圓圖來說明其調(diào)配原理及調(diào)配過程。 導(dǎo)納 。兩 LY~1~Y? 1~B 1~Y1~B下面參考等效電路和導(dǎo)納圓圖來說明雙分支調(diào)配器的 調(diào)配過程。 加上適當(dāng)?shù)? 后等于 圖上 a點(diǎn)沿其所在電導(dǎo)圓，向增加容性電納（減小 感性電納）方向 負(fù)載 經(jīng)過一段傳輸線（即雙分支調(diào)配器的一個(gè)端 口段），轉(zhuǎn)換 ，這對應(yīng)于導(dǎo)納圓 移動。 1~Y?入導(dǎo)納 ，對 4－ 26 1~Y 1~B 1~YT1參考面左邊的輸入導(dǎo)納 （因?yàn)? 值未確定， 值也暫時(shí) 未 2~Y? 2~Y?1~?G 2~Y? 2~B1~?G 1~~j~ 222 ???? YBY8pl ??1~Y 2~Y?284 ??? ? pp??2~Y? 1~?G1~?G 2?1~Y 1~Y? 1~BG~定），經(jīng)過長為 l的傳輸線到達(dá)第二個(gè)分支線中心參考面 T2的右邊， ，這在圓圖上應(yīng)是沿等反射系數(shù)模的圓順時(shí)針移動。這樣我們對 加上 達(dá)輔助圓并相交即可以了，這相當(dāng)于圓圖上由 a點(diǎn)沿其所在 移動到與輔助圓相交的 b點(diǎn)。 是沿等反 圓上。 。 1~Y? 1~Y?1~B 1~Y 2~B由以上實(shí)現(xiàn)匹配的過程可知，對 的值是有限制的， 加入 后（即 ）必須在輔助圓上，否則 為何值都不能實(shí)現(xiàn)匹配。傳輸線與信源之間也存在匹配問題，即要求信源內(nèi)阻與所接傳輸線的波阻抗相等，即Zi = Z0。在工程實(shí)際中，為防止產(chǎn)生往復(fù)反射，通常在信源之后接有隔離器，用以吸收負(fù)載端產(chǎn)生的反射波。但是在匹配段上仍然是行駐波狀態(tài)，即在匹配點(diǎn)與負(fù)載之間仍存在著反射波，其對負(fù)載接收信號功率等的影響還需作進(jìn)一步的分析討論。但是在微波段不可能構(gòu)造由集總的
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