微波元件的连接技巧

　　连接元件的作用就是将功能不同的各种微波元件按一定的要求连接起来，组成一个完整的微波系统。其主要指标要求是：接触损耗小，驻波系数小，功率容量大，工作频带宽。常用的连接元件主要有接头和转接元件两类。
　　
　　(1)接头
　　
　　在微波技术中，通常把将相同传输线连接在一起的装置统称为接头。接头一般分为两大类，即同轴线接头和波导接头。
　　
　　对接头的基本要求是：连接点的电接触可靠；不引起电磁波的反射；输入驻波比尽可能小，一般在1.2以下；工作频带要宽；电磁能量不会泄漏到接头外面；而且结构要牢靠，装拆方便，容易加工等。由于同轴线接头使用较多，这里不再介绍。下面以矩形波导接头(又称法兰)为例，加以简要说明。
　　
　　波导之间的连接方法主要有接触连接和扼流连接两种，它们是借助于焊接在待连接波导端口上的法兰盘来实现的。法兰盘的结构形式有平法兰盘和扼流式法兰盘两种，分别如下图(a)和下图(b)所示。平法兰盘要求法兰孔及波导口的位置要十分准确，表面要十分平整，如有歪斜、凹凸不平，两段波导就会偏心，造成接触不良，在连接处产生反射波，电磁能量也会泄露出去，大功率时可能出现击穿打火的现象。平法兰盘的优点是体积小，工作频带宽，主要用于宽带波导元件和测量装置中，其驻波系数可以做到小于1.002。
　　
　　矩形波导的另一种接头是扼流接头(扼流式法兰盘)，如下图(b)所示。使用时，由一个具有扼流槽的法兰与平法兰对接而成。在具有扼流槽的法兰上，具有深度为λ0/4的环形小槽，槽底构成一短路面，其阻抗等于0，槽与波导宽壁中点的距离也是λ0/4。扼流槽的等效电路如下图(c)所示。由下图(c)可见，扼流槽实际上是一个与主波导串联连接的终端短路的1/2波长传输线。由终端短路的1/2波长传输线的性质可知：即使两段波导的接口1、2之间的机械接触不是很平整或具有一小缝隙，它们之间仍具有十分良好的电接触。
　　
　　由于扼流槽的尺寸与工作波长九。有关，当频率变化较大时，扼流槽的电长度也相应地变化，不再正好等于1/2波长。所以扼流法兰的工作频带要比平法兰的窄得多，其驻波系数在中心频率上的典型值是1.02。

　　(2)转接元件
　　
　　在微波技术中，把将不同类型的传输线连接在一起的装置称为转接元件，又称为转换器或模式变换器。
　　
　　微波传输线形式很多，相应的转接元件也很多。在将不同类型的传输线或元件连接时，不仅要考虑阻抗匹配，而且还应该考虑模式的变换。常用的转接元件有同轴线和波导转接器、同轴线和微带线转接器、波导和微带线转接器等。
　　
　　①同轴线一波导转接器。
　　
　　连接同轴线与波导的元件，称为同轴线一波导转接器，其结构如下图所示。若在同轴线的一端加入信号，将其另一端的内导体伸入矩形波导内，则同轴线中TEM模就会在矩形波导中激励起TE10模，反之亦然。这样就实现了模式变换。调节同轴线的内导体插入波导的深度h，偏心距d及短路端与内导体间的距离1，可以实现同轴线与波导间的阻抗匹配。

　　
　　②波导一微带转接器。
　　
　　由于矩形波导的等效阻抗通常在300～400Ω，而微带线特性阻抗一般为50Ω，而且矩形波导的高度b又比微带线衬底介质基片的厚度h大得多，因此两种传输线不能直接相接。波导和微带线之间的连接与阻抗匹配，是通过在其连接处加一段脊波导过渡段来实现的。下图(a)为脊波导高度渐变型波导一微带转接器示意图。
　　
　　下图(b)为脊波导高度阶梯变化型波导一微带转接器示意图。

　　由于脊波导高度最高时的等效阻抗约为80～90Ω，而微带线特性阻抗为50Ω，为了实现阻抗匹配，可在脊波导与微带线连接处再加一段空气微带线作为过渡，使匹配性能更佳。空气微带线如下图(b)所示。

　　③同轴线一微带转接器。
　　
　　同轴线一微带转接器的结构如下图(a)和下图(b)所示。转接器中同轴线的内导体向外延伸一小段(长度约为1～2mm)，与微带线中心导带搭接，同轴线的外导体与同微带线的接地平面相连的外壳通过法兰相接并固定。在微带线连接处的同轴线内导体直径的选取与微带线的特性阻抗有关，使用中通常使内导体直径等于微带线导带的宽度。这种接头在10GHz以下的频率范围内，可得到小于1．15的驻波比。

　　④矩形波导一圆波导模式变换器。
　　
　　矩形波导一圆波导模式变换器，大多采用波导横截面的逐渐变化来达到模式的变换。下图给出了矩形波导中TE10□模变换到圆波导中TE11○模的变换器，即H10□→H11○模式变换器。这种变换器主要用于微波铁氧体器件、可变衰减器及可变相移器中。

　　
　　下图给出了一种典型的H10□→H11○模式变换器的结构示意图。由于圆波导中H11模损耗低，可做远距离传输线，常用这种变换器将矩形波导的元--器件与圆波导元器件相连。

本文关键字：技巧  维修技术，维修资料 - 维修技术