电磁场课件--第四章连接元件.ppt

§4.1 连接元件• 微波传输线多样性决定了不同类型传输线 之间连接的复杂性，需要采用专门的连接 元件实现不同微波传输线之间的连接• 功能：不同微波传输线之间的连接，本质 上是实现不同导行电磁波模式转换• 技术要求：完成模式转换的同时，引入衰 减、损耗和反射尽可能小一 连接关系同轴线微带线矩形波导圆形波导同轴线微带线矩形波导圆形波导二 五种连接元件• 波导抗流连接• 同轴线——波导转接器• 同轴线——微带线转接器• 波导——微带线转接器• 矩形截面波导——圆截面波导转接器1波导抗流连接• 由于制作工艺的限制和使用方便，金属波导总是 作成一段一段，使用时靠两段波导端头的法兰盘 作机械连接• 在两段波导的连接处应保证良好的电接触，使沿 传输方向的壁电流（纵向电流）的阻抗尽可能的 小同时还要求连接点处对导行电磁波不产生反 射，这就要求波，波导的机械加工精度严格，并 保证良好的互换性• 波导管一般采用法兰盘连接, 可分为平法兰接头 和扼流法兰接头 • 平法兰接头的特点是: 加工方便, 体积小, 频带 宽, 其驻波比可以做到1.002以下, 但要求接触表 面光洁度较高 • 扼流法兰接头由一个刻有扼流槽的法兰和一个平 法兰对接而成, 扼流法兰接头的特点是: 功率容 量大, 接触表面光洁度要求不高, 但工作频带较 窄, 驻波比的典型值是1.02。

因此平接头常用低 功率、宽频带场合， 而扼流接头一般用于高功率 、窄频带场合两种连接方式平法兰接头的特点是: • 加工方便, 体积小, • 频带宽, • 其驻波比可以做到1.002以下, • 但要求接触表面光洁度较高 应用特点：常用低功率、宽频带场合平法兰接头平法兰接头• 扼流法兰接头由一个刻有扼流槽的法兰和 一个平法兰对接而成, • 抗流法兰接头的特点是: 功率容量大, 接 触表面光洁度要求不高, 但工作频带较窄, 驻波比的典型值是1.02 • 抗流接头一般用于高功率、窄频带场合抗流法兰接头抗流法兰接头抗流原理相当于在波导连接处并入了一个终端短 路的二分之一波长线，实现了两段波导的 无阻抗连接波导扭转与弯曲元件• 波导连接头除了法兰接头之外, 还有各种扭 转和弯曲元件以满足不同的需要 • 扭转元件改变电磁波的极化方向而不改变 其传输方向;波导弯曲改变电磁波传播的方 向时 • 波导弯曲可分为E面弯曲和H面弯曲 为了 使反射最小, 扭转长度应为(2n+1)λg/4, E面 波导弯曲的曲率半径应满足R≥1.5b, H面弯 曲的曲率半径应满足R≥1.5a波导扭转与弯曲元件2 同轴线——波导转接器• 这是一种连接同轴线与波导的元件。

• 通过它来实现同轴线中TEM模与矩形截面波 导中TE10模的相互转换• 它是把同轴线内导体延伸适当长度h，作为 探针在矩形截面波导宽壁中心线的位置上 插入波导内腔，同轴线的外导体则与波导 壁面可靠地电连接原理• 探针的远端在波导内形成近似于TE10模磁 场和电场分布的场结构，由于波导对模式 的自滤性，抑制掉高次模，这样就实现了 两种传输线导行波的模式转换• 为使导行波在波导中单方向传输，将距探 针 处的波导短截为减小两种传输线阻抗 不连续产生的反射，可调整 和 的尺寸， 这要靠实际使用中积累的经验来确定3 同轴线——微带线转接器• 同轴线与微带线之间的转接器，实现同轴 线中TEM模与微带线中准TEM模之间的转换 • 连接这两种传输线的转接器，一般有两种 方式:平行转换和垂直转换，同轴线内导体 的直径要根据微带线的波阻抗（导带宽度 ）来选择，同轴线的外导体要与微带线的 金属接地底板可靠地电连接4 波导——微带线转接器• 实现矩形截面波导中TE10模与微带线中准 TEM模之间的转换主要问题波阻抗不匹配 ，引起反射波• 采用单脊波导过渡方法可较好的消除连接 引起的反射这种单脊波导过渡，实质上 可理解为连续的阻抗变换。

• 连接处取波导脊与相对宽壁的间隙等 于微带介质基片厚度h，波导脊的宽度 等于微带线导带宽度W，波导脊的高度 可阶梯改变或连续改变（渐变）• 波导脊最高时等效阻抗约为80~90Ω， 为了更完善匹配，可在脊波导与微带 线之间加入一段空气微带线过渡5 矩形截面波导——圆截面波导转接器• 采用波导横截面渐变过渡的结构，实现矩 形截面波导与圆截面波导的连接，同时完 成两种截面波导主模的相互转换由于波 导横截面的渐变过渡也减小了因两种波导 连接引起的反射• 不同模式之间转换需要设计不同的截面过 渡结构TE10 to TE11TE10 to TE01。