微波技术基础598312427.pptx

;S参数（Scatter-Parameter),Scattering;S参数（S-Parameter）;事实上，1957年柯林等人出版的微波工程里面就有了S参数的描述，但是未做深入的分析，也没有推到S矩阵。;S参数（S-Parameter）;S参数（S-Parameter）;用矩阵记为 [S] 称为散射矩阵，阶数为n×n;散射矩阵的矩阵元定义如下：;A VNA measures relative amplitude and phase;Reflection coefficient gamma(r);S-参数;S-参数 总结;例1;微波系统＝微波无源电路＋有源电路 基 低频→集总参数的电容、电感和电阻等 本 微波→按端口分：一端口、二端口、三端口、四端口元 按功能分：匹配负载、短路负载、调配器、连 件 接器、滤波器、功分器、定向耦合器、魔T、铁氧体器件等。 微波网络参数→散射矩阵或 [S]矩阵，在微波频段应用最为广泛，相当于低频中的[Z]和[Y]。;第8章 常用微波元件;短路负载--短路器 对短路活塞的主要要求是： ①保证接触处的损耗小，其反射系数模应接近1；频带宽； ②当活塞移动时，接触损耗的变化要小； ③大功率运用时，活塞与波导壁（或者同轴线的内外导体壁）间不应发生打火现象。 短路器的输入阻抗为: 短路器的输入端反射系数为:;这表明短路器的输入端反射系数的模应等于1，而相角是可变的。在结构上，短路活塞可做成接触式(左图）和扼流式（右图）两种:;上图所示的扼流活塞的优点是损耗小，且损耗稳定；缺点是活塞太长。为了减小长度可以采用下图所示山字形和S形扼流活塞。缺点是频带窄，一般只能做到10～15%的带宽;匹配负载：频带宽；功率大；热稳定 低功率波导匹配负载一般为一段终端短路的波导，在其里面沿电场方向放置一块或者数块劈形吸收片或者楔形吸收体，如图所示： 材料介绍: ECCOSORB?公司;在微波工程中大量使用，比如： 微波暗室隐形飞机 功率合成等电路中;同轴线匹配负载是在内外导体之间放入圆锥形或者阶梯型吸收体，如图所示：;微带线用电阻材料，连接于微带线上，;高功率时需要考虑热量的吸收和发散问题。吸收物体可 以是固体（如石墨和水泥混合物）或液体（通常用水）。;失配负载 实用中的失配负载都是做成标准失配负载，具有某一固定的驻波比。失配负载常用于微波测量??作标准终端负载。 失配负载的结构与匹配负载一样，只是波导口径的尺寸b不同而已。设b0为标准波导窄边尺寸，b为失配负载波导的窄边尺寸，由于;则： 可见对于不同的b可以特到不同的驻波比。 典型应用： 1、开路负载，测试，校准件中使用 2、负载牵引或者源牵引中使用，实现几乎任意阻抗的调节，得到最佳负载。;天线;8.2 二端口元件 无耗二端口网络的基本性质 二端口元件可以等效为二端口网络，其散射矩阵为：若网络无耗，可互易，则由幺正性得到：;连接元件;拐角、弯曲和扭转元件 当需要改变电磁波的极化方向而不改变其传输方向时，则要用到扭转元件。对这些元件的要求是：引入的反射尽可能小、工作频带宽、功率容量大。;匹配元件 匹配元件的种类很多，这里只介绍膜片，销钉和螺钉匹配器。 膜片 波导中的膜片是垂直于波导管轴放置的薄金属片，有对称和不对称之分，如图所示。膜片是波导中常用的匹配元件，一般在调匹配时多用不对称膜片，而当负载要求对称输出时，则需用对称膜片。;利用膜片进行匹配的原理便是利用膜片的产生的反射来抵消由于负载不匹配所产生的反射波。;薄对称电感膜片相对电纳的近似式为: 薄对称电容膜片相对电纳的近似式为:;销钉 它在波导中起电感作用，可用作匹配元件和谐振元件，常用于构成波导滤波器。;销钉的相对感纳与棒的粗细有关，棒越细，电感量越大，其相对电纳越小；同样粗细的棒，根数越多，相对电纳 越大。置于a/2处的单销钉相对电纳的近似式为;实用时，为避免波导短路和击穿，通常设计螺钉成容性，作可变电容用，螺钉旋入波导的深度应小于3b/4,b为矩形波导窄边的尺寸。;衰减与相移元件 衰减和相移元件分别用来改变导行系统中电磁场的幅度和相位，衰减器和相移器联合使用，可以调节导行系统中电磁波的传播常数。 理想衰减器在衰减量连续可变时，相移量应固定不变。 衰减量可变的二端口网络，其散射矩阵为：;理想相移器应该是一个具有单位振幅，即相位变化过程中，其衰减量固定不变。相移量可变的二端口网络，其散射矩阵为：;（2）环激励（磁耦合）;（4）直接过渡 通过波导截面形状的逐渐变形，可将原波导中的模式转换成另一种波导中所需要的模式。 矩形波导TE10 模转换成圆波导TE11 模的方 - 圆过渡