在微波的學習中,大家會看到很多關于“電阻”的東西,比如微波傳輸線的特性阻抗,負載阻抗,天線阻抗,也經常會用到50歐姆,120歐姆。到底這個和我們電路里面用到的電阻有什么區別呢?
我們測試常用到的匹配負載,失配負載,衰減器,到底是個什么東西?為什么微波傳輸過去,功率就沒了?微波功率到底去哪了?大功率負載和大功率衰減器身上為什么長那么多片片?
你也許知道答案,但是我們今天試著從源頭去解答一下這些問題,一起看一下微波工程中的那些電阻性的元件。
微波負載和衰減器其實就相當于電路中的電阻的作用,用來吸收微波功率。衰減器是用來控制微波傳輸線中傳輸功率的裝置,通過對電磁波的吸收,反射或者截止來降低微波能量,通常用在微波大功率的測試中,用來保護測試儀器。匹配負載實質上也是一種衰減器,相當于一個單端口衰減器,通過無反射的吸收傳輸到終端的全部功率來保持傳輸線中的行波狀態。
下面的測試中就應用到了衰減器。
No.1 ** 吸收式衰減器**
吸收式衰減器是在矩形波導中加入吸收片,通過吸收片吸收微波能量來實現衰減的作用。吸收片是一種涂有吸收層的漸變刀型或者兩端呈尖劈狀的介質片。吸收片做成刀型或者尖劈形,這樣可以使波導的等效阻抗逐漸變化,以減少對輸入信號的反射,是阻抗匹配的一種方法。
下圖來自于參考1,給出了常見的吸收式衰減器的構造。圖a給出了吸收片插入深度可調的刀型衰減器,圖b給出了吸收片固定的固定衰減器,圖c給出了吸收片沿著波導寬邊方向可移動的可調衰減器。吸收片的設置與矩形波導中的主模H10電場線平行,吸收片上有電流流過,使電磁能轉換成熱能,構成微波功率的衰減。
No.2 ** 極化衰減器**
下圖給出了常見的極化衰減器的結構圖,極化衰減器有三段組成,兩端分別為平行于波導寬壁放置吸收片的固定的矩形——圓形過度波導段和圓形——矩形過度波導段,中間一段為內部放置吸收片2 的傳輸H11模的圓波導,吸收片可以與中間的圓波導一起旋轉,吸收片的旋轉角度不同,衰減量也不同。當三段吸收片足夠大時,衰減器的衰減量只與吸收片的旋轉角度相關,可作為標準可調衰減器使用。
No.3 ** 截止衰減器**
顧名思義,截止式衰減器是利用波導的截止特性來做的。波導的截止特性如下圖所示,故波導本身就是一款天生的高通濾波器。
下圖就是一款截止式衰減器。截止衰減器的主體部分是一個工作在截止狀態的圓波導,可通過選擇圓波導的直徑來確定截止頻率。
No.4 ** 匹配負載
**
匹配負載是一種接在傳輸線系統終端的單端口微波元件,能夠無反射的吸收入射波的全部功率。下圖式一種矩形波導匹配負載,通過內置吸收片的來吸收微波能量。吸收片的存在對波導來說引入了一種不連續性,為了減少反射,吸收片的形狀也推薦為刀型或者尖劈型,其長度為二分之一工作波長的整數倍,這樣,吸收片在斜面上的沒一點引起的電磁波 反射都能夠被與其相距四分之一波長的反射波相互抵消,使得波導系統匹配良好。
不難看出,微波衰減器或者匹配負載,就是用了這個吸收片來吸收電磁波能量,實現衰減或者全部吸收的目的。吸收片上涂的通常是石墨或者鎳鉻合金。
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