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射频工程师必知必会3——微波网络与Smith圆图

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在上文我们已经学习了一些射频工程师必备的一些基础知识。今天我们接着学习微波网络和Smith圆图相关的介绍。内容比较简单




3. 微波网络及网络参数
3.1具有特定内容(含义)的特殊微波网络
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


      图29 Lange定向耦合器
3.1.3威尔金森(Wilkinson)功分器/合路器


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


          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根据需要组合而成,所以网络的形式具有任意性。上面介绍的那些特殊网络只是其中一些典型的形式而已。
一般来说,简单的网络通常是窄带的电路,如λg/4线。这一点,在设计宽带匹配电路时,需要引起注意。

3.3网络参数
我们经常使用S参数(即散射参数)来描述微波网络。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,a1b1分别为端口1的归一化入射电压波和反射电压波;a2b2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
                         

即                            

其中                          

式(1)称做散射方程,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:
 


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,我们以往所经常使用的如Z参数、Y参数和H参数等均可以通过计算与S参数互相换算。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。


另外,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N×N维的矩阵。
4.   史密斯(Smith)圆图
Smith圆图是一个非常有用的图形化的匹配电路设计和分析工具,且方便有效,在微波电路设计过程中会经常用到。
另外,Smith圆图有阻抗圆图和导纳圆图两种形式,可以视具体情况选用。
     
  图35 Smith阻抗圆图

 图36 Smith圆图的应用示例

  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(jωL)、电容平面(1/ jωC)、开路点、短路点和50Ω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

备注:学习资料来自很久之前的搜集。具体出处不明了了。有小木匠整理,以供大家学习参考。
未完待续...

来源:射频学堂
射频微波电路通信
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-03-04
最近编辑:1年前
射频学堂
硕士 学射频,就来射频学堂。
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