电磁场课件第四章连接元

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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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)g/4,E面波导弯曲的曲率半径应满足R1.5b,H面弯曲的曲率半径应满足R1.5a。,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8090,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 TE11,TE10 to TE01,
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