微波网络及网络参数.docx

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1、3 .微波网络及网络参数3.1 具有特定内容(含义)的特别微波网络3.1.1 平行耦合线定向耦合器图28平行耦合线定向耦合器3. 1.2兰格(Lange)定向耦合器-356DB(S2l1J)Lange CouplerDB(S3,1)Lange CouplerDB(S4i1)Lange Coupler81012Frequency (GHz)14图29 Lange定向耦合器3. 1.3威尔金森(Wilkinson)功分器/合路器Wilkinson Power Divider0图30功分器/合路器3.1.4阶梯阻抗变换器图31阶梯阻抗变换器3. 1.5微带线低通滤波器(Il4g 5 _二二 ZE E

2、-0Jd 一4二一 gss4Q.HO1)(DpFREO. GHzfreq. GHzI , I , I ,16 18 20 22O8图32微带线低通滤波器3.1.6 平行耦合线带通滤波器图33平行耦合线带通滤波器3.1.7 其它，如交指滤波器、谢夫曼移相器及分支线定向耦合器等,也都具有固定（特定）的网络形式。3.2 一般网络微波网络是由各种微波元件依据需要组合而成，所以网络的形式具有任意性。上面介绍的那些特别网络只是其中一些典型的形式而已。一般来说，简洁的网络通常是窄带的电路，如入g/4线。这一点,在设计宽带匹配电路时，需要引起留意。3.3 网络参数我们常常使用S参数（即散射参数）来描述微波网络

3、。以下面的二端口网络为例。图34二端口微波网络在图34所示的二端口微波网络中，a1和b1分别为端口 1的归一化入射电压波和反射电压波；a2和b2分别为端口 2的归一化入射电压波和反射电压波。二端口微波网络的输入和输出之间的关系可以表示为(1)(2)bl = si lai + si 2a2b2 = s2 lai + s22a2即其中式（1）称做散射方程，s叫散射矩阵或散射参数。由式（1）可以得出二端口网络的S参数为：bSll=-1 ,2=0,即当端口 2匹配时（Zl=Zo）,端口1的反射系数;arb2S22=- 6/1=0,即当端口 1匹配时（Zs=Zo）,端口 2的反射系数;a2S12=-1

4、,1=0,即当端口 1匹配时，端口 2到端口 1的传输系数;/22,S21=- ,2=0,即当端口 2匹配时，端口 1到端口 2的传输系数。a通过上面的分析我们可以看出，微波网络的S参数具有确定的物理意义。实际上，我们以往所常常使用的如Z参数、丫参数和H参数等均可以通过计算与S参数相互换算。但在微波频率上，只有S参数是可以测量出来的，这样也就解决了微波网络参数的测量问题。此外，对于端口数为N的多端口网络，我们同样可以得到类似于式（1）的表达式，这时为NXN维的矩阵。4 .史密斯(Smith)圆图Smith圆图是一个特别有用的图形化的匹配电路设计和分析工具，且便利有效，在微波电路设计过程中会常常

5、用至限此外，Smith圆图有阻抗圆图和导纳圆图两种形式，可以视详细图36 Smith圆图的应用示例The Complete Smith ChartBlack Magic Design. 口 37“A 3人Al5t + l2：t J.j1 tb f 0、，人.5u*,i 50 9$D.2 0.10 109U.S1， b 1.7 1H 19 2Qd110.1025； 44wA 7oefl, * 4-1HI-H-,r r j RESlrANCF COMKNEi i 1111，r lut1(RZJ勺产川料 RADIALLY SCALED PARAMETERS10040 2D10TOWARD LOAD12 1.1 1 IS 10_ TOW ARD GENERATOR 40 30-*-f20301).9 0 b 0.7110.01, ， ，/，?r H,4t4rU ，13 1.41.6 IS 204 04 0B 1131010 I5图37图解用的Smith圆图标准图纸由图35我们可以看到，在Smith阻抗圆图中存在等电阻圆、等电抗线、纯电阻线、电感平面(jL),电容平面(1/ jC).开路点、短路点和50Q点等等。当然，相对应的在导纳圆图中也存在等电导圆和等导纳线等。