微波器件的分類_微波器件的應(yīng)用介紹

什么是微波器件

是指工作在微波波段（頻率為300～300000兆赫）的器件，稱為微波器件。微波器件按其功能可分為微波振蕩器（微波源）、功率放大器、混頻器、檢波器、微波天線、微波傳輸線等。通過電路設(shè)計(jì)，可將這些器件組合成各種有特定功能的微波電路，例如，利用這些器件組裝成發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線系統(tǒng)、顯示器等，用于雷達(dá)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等電子裝備。

微波器件的分類

微波器件按其工作原理和所用材料、工藝不同，又可分為微波電真空器件、微波半導(dǎo)體器件、微波集成電路（固態(tài)器件）和微波功率模塊。微波電真空器件包括速調(diào)管、行波管、磁控管、返波管、回旋管、虛陰極振蕩器等，利用電子在真空中運(yùn)動(dòng)及與外圍電路相互作用產(chǎn)生振蕩、放大、混頻等各種功能。微波半導(dǎo)體器件包括微波晶體管和微波二極管，具有體積小、重量輕、可*性好、耗電省等優(yōu)點(diǎn)，但在高頻、大功率情況下，不能完全取代電真空器件。微波集成電路是將具有微波功能的電路用半導(dǎo)體工藝制作在砷化鎵或其他半導(dǎo)體材料芯片上，形成功能塊，在固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)、電子對(duì)抗設(shè)備、導(dǎo)彈電子設(shè)備、微波通信系統(tǒng)和超高速計(jì)算機(jī)中，有著廣闊的應(yīng)用前景。

微波器件的作用

1．終端負(fù)載元件：為一端口互易元件，主要包括短路負(fù)載、匹配負(fù)載和失配負(fù)載

1）短路負(fù)載，要求：

（1）保證接觸處的損耗小，

（2）當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，接觸損耗變化??；

（3）大功率時(shí)，活塞與波導(dǎo)壁間不應(yīng)產(chǎn)生打火現(xiàn)象。

可用作調(diào)配器，純電抗元件

結(jié)構(gòu)方式：接觸式、扼流式（金屬片）

2）匹配負(fù)載

全部吸收輸入功率的元件主要技術(shù)指標(biāo)：工作頻率f、輸入駐波比、功率容量。作為匹配標(biāo)準(zhǔn)、等效天線、吸收負(fù)載等。

3）失配負(fù)載

作為標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)載。吸收一部分功率，反射一部分功率。

2.微波連接元件：二端口互易元件。主要包括：波導(dǎo)接頭、衰減器、相移器、轉(zhuǎn)換接頭。作用是將作用不同的微波元件連接成完整的系統(tǒng)。

無耗互易二端口網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)：

1）若一個(gè)端口匹配，則另一個(gè)端口自動(dòng)匹配；

2）若網(wǎng)絡(luò)完全匹配，則必然是完全傳輸?shù)?，或相反?/p>

3）S11、S12、S22的相角只有兩個(gè)是獨(dú)立的，已知其中兩個(gè)相角，則第三個(gè)相角便可確定。

3.阻抗匹配元件

膜片（感性膜片b邊）

容性膜片（寬邊）

銷釘（電感）

螺釘調(diào)配器（單螺釘、雙螺釘、三螺釘、四螺釘----原理同支節(jié)調(diào)配器，但螺釘只是電容）。

微波器件的應(yīng)用

固態(tài)微波功率器件組合形成的器件，具有效率高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗等電子裝備實(shí)現(xiàn)全固態(tài)化有重要意義。微波振蕩器（微波源）是微波系統(tǒng)中的重要器件，是電子裝備的心臟，對(duì)其性能有直接影響。例如，在高功率微波武器系統(tǒng)中，高功率微波振蕩器決定其殺傷效能；在雷達(dá)系統(tǒng)中，微波振蕩器決定雷達(dá)的作用距離。

微波開關(guān)在微波無源器件自動(dòng)化測(cè)試中的應(yīng)用

測(cè)試無源器件主要是利用適量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試各個(gè)端口的S參數(shù)，如插入損耗，隔離度，回波損耗等。我們就拿隔離器的測(cè)試舉例，測(cè)試步驟如下。

步驟1：

測(cè)試DUT（正向）的1→2的回?fù)p/駐波（S11，S22）、插損（S21）、隔離（S12），3端口接50Ω負(fù)載，如圖1（a）所示。

測(cè)試DUT（反向）的1→2的回?fù)p/駐波（S11，S22）、插損（S12）、隔離（S21），3端口接50Ω負(fù)載，如圖1（b）所示。

步驟2：

測(cè)試DUT（正向）的2→3的回?fù)p/駐波（S11，S22）、插損（S21）、隔離（S12），1端口接50Ω負(fù)載，如圖2（a）所示。

測(cè)試DUT（反向）的2→3的回?fù)p/駐波（S11，S22）、插損（S12）、隔離（S21），1端口接50Ω負(fù)載，如圖2（b）所示。

步驟3：

測(cè)試DUT（正向）的3→1的回?fù)p/駐波（S11，S22）、插損（S21）、隔離（S12），2端口接50Ω負(fù)載，圖3（a）所示。

測(cè)試DUT（反向）的3→1的回?fù)p/駐波（S11，S22）、插損（S12）、隔離（S21），2端口接50Ω負(fù)載，如圖3（b）所示。

以上是測(cè)試一個(gè)隔離器的全部步驟，測(cè)試過程比較繁瑣，需要反復(fù)用同軸射頻電纜連接隔離器的各個(gè)端口。反復(fù)的插拔，容易造成射頻連接器的磨損同時(shí)也增加了測(cè)試的不確定性。

其實(shí)，自動(dòng)化測(cè)試的思維同樣也適用于微波行業(yè)，關(guān)鍵是需要可靠的微波器件，所以Keysight的微波開關(guān)就在這起到了關(guān)鍵作用。因?yàn)镵eysight的微波機(jī)電開關(guān)，不僅成本低，有很多優(yōu)越的性能，如經(jīng)過二百萬次或五百萬次使用之后，可以保證插入損耗的變化小于0.03dB，工作壽命長(zhǎng)，高隔離度，低SWR可以把測(cè)試的不確定度降到最低。特別是在高隔離度濾波器的測(cè)試中，僅利用Keysight的L7104A（SP4T）和8762A（SPDT）就簡(jiǎn)單的完成了剛才我們舉例的隔離器測(cè)試過程。如圖4，在DUT端口和網(wǎng)分端口之間加入SP4TL7104A和SPDT8762A，就可以不用在插拔同軸電纜一次全部測(cè)完以上的三個(gè)步驟。

微波開關(guān)在控制方面同樣也很簡(jiǎn)單，Keysight提供了專門的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，如衰減器/開關(guān)驅(qū)動(dòng)器11713B/C為可編程衰減器、機(jī)電或固態(tài)開關(guān)提供軟件編程或前面板的驅(qū)動(dòng)控制。設(shè)計(jì)時(shí)考慮了在工作臺(tái)和ATE環(huán)境兩種情況下的使用，這些衰減器∕開關(guān)驅(qū)動(dòng)器為快速和容易的設(shè)計(jì)驗(yàn)證及自動(dòng)測(cè)試提供直觀的用戶界面、各種開關(guān)選件、軟件編程能力以及各種遠(yuǎn)地控制特性。所以搭建一套自動(dòng)化的微波射頻測(cè)試平臺(tái)也是分分鐘就可以完成的事情了！有圖為證哦，下面圖5就是一套自動(dòng)測(cè)試隔離器或者環(huán)形器的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)框圖。