图3.0-11
探针经过槽插入波导内。当探针沿波导移动时,输出信号显示出波导中电场沿传播方向的变化,从而可求出驻波比和波导波长。探针插入波导的深浅和探针周围各导体的位置均会引起探针等效并联导纳的改变,从而影响波导中电磁场的分布。因此在测量驻波比和波导波长之前,必须先仔细调其调谐活塞,使探针耦合的能量有效地送到检波管。需要指出的是,经驻波测量线后输出的信号很微弱,若对其直接进行检波,则检波器输出的直流分量也是很微弱的,用一般仪表难以观测。因此为了提高测试灵敏度,以便于观测,通常用一方波(重复频率为1000Hz)对高频振荡进行幅度调制(也有用脉冲或其他波调制的)。经调制后的高频振荡通过检波后输出的是其包络,对包络中的基频(1000Hz)加以放大后再检波,取出其直流分量加于选频放大器的指示表头,读数就方便了。
7.频率计
谐振式频率计大多采用同轴腔和圆柱腔。用于较高频率的谐振式频率计常采用圆柱腔。中等精度的谐振式频率计常工作于 模式,这种频率计的Q值在X波段约为5000左右。国产的PX16
腔,在X波段其Q值可达10000以上。图3-0-12为
模式高精度频率计的结构示意图。
图3.0-12
8.定向耦合器
定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器件,通常有波导、同轴线、带状线计微带等几种类型。定向耦合器包含主线和副线两部分,在主线中传输的微波功率经过小孔或间隙等耦合元件,将一部分功率耦合到副线中去,由于波的干涉和叠加,使功率计仅沿副线中的一个方传输(称“正方向”,而在另一方向中几乎没有(或极少)功率传输(称“反方向”)。
图3.0-13(a)和(b)分别为波导十字孔定向耦合器和波导双孔定向耦合器。
图3.0-13
一个理想的定向耦合器,方向性为五穷大,即功率由主线断“1”输入,则副线仅端“3”有输出,而端“4”无输出;反之,若功率由主线端“2”输入,副线仅端“4”有输出,端“3”无输出。
7.E面T和H面T
E面T和H面T是用来分配微波功率的。图3.0-14和3.0-15所示的是矩形波导的T形分支,由于其分支波导与主波导垂直,形如“T”,因而得名。
图3.0-14(a)中的分支波导1的宽面与主波导2,3内TE10波的电场平行,也就是分支波导的宽面位于主波导电场E平面的方向上,故称为E面T,简称E~T。由图3.0-14(b)可见,当TE10波从支波导1(通常称之为E臂)输入时,耦合至主波导2、3两端的输出电场的相位相反;若2、3两端的负载阻抗相等,则两端输出信号的振幅也相等。根据互易原理,如果在主波导两端2、3同时输入等幅反相的电磁场,则在E臂中它们的电场是同向而相加的,即E臂输出最大。反之,如在主波导2、3两端同时输入等幅同相的电磁波,则E臂中的电场是反向而相减的;如2、3两臂负载阻抗相等,则E臂的输出为零。
图3.0-14
图3.0-14(a)中的分支波导4的宽面与主波导2、3内的磁场平行,也就是分支波导的宽面位于磁场H平面上,故称为H面T,简称H~T。由图3.0-14(b)可见,当信号由支波导1(通常称之为H臂)输入时,主波导2、3两端有同相的电磁波输出;如果2、3两端的负载阻抗相等,则这两端输出的信号的振幅也相等。反之,如果2、3两端同时有等幅同相的信号输入,H臂将有最大的输出;而若2、3两端有等幅反相信号输入,H臂就没有输出。
8.魔T
魔T具有与低频电桥电路相类似的特性,其结构如图3.0-15所示。它有四个臂,相当于一个E~T和一个H~T组成,故称为双T。用类似于分析E~T和H~T的方法可知,在主波导2、3对称负载的情况下,E臂和H臂是相互隔离的。如果从双T接头各端口看进去都匹配,则任意相对两臂(E臂与H臂或是2臂与3臂)间都没有电磁能耦合,也就是在电性能上是彼此隔离的。
图3.0-15
9.环行器
环行器是一种使微波能量按一定顺序传输的铁氧体器件。如图3.0-16所示,当能量从1端输入时,2端有输出,3端无输出,当能量从2端输入时,3端有输出,1端无输出,依此类推。
3.0-16
(三)、谐振腔
谐振腔是具有储能与选频特性的微波谐振元件,相当于低频电路中的LC谐振回路。
常用的谐振腔是一个封闭的金属导体空腔。当微波进入腔内,便在腔内连续反射,若波型和频率合适,即产生驻波,也就是说发生了谐振现象。如果谐振腔的损耗可以忽略,则腔内振荡将持续下去。
下面以矩形谐振腔为例,介绍有关谐振腔的谐振条件、谐振模式、谐振曲线等,并讨论谐振腔的两个主要参量——谐振频率和品质因数。
1.谐振条件
矩形谐振腔是一段两端封闭的标准矩形波导(如图3.0-17)。设其宽边为,窄边为
,长为
(
,
)。沿
方向进入腔体的TE10波在两个端面来回反射,发生迭加。根据实验需要,下面只讨论电场的迭加。参考面为
的平行
面的平面,且暂略去(E.1)式中的因子
(因为我们只讨论在某一时刻电磁场的分布,测量的也只是场随时间变化的平均值)。则得到合