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尺寸远大于工作波长,存在于系统中的传播效应就不能忽略了。另外,系统中的联接线、探 头等的阻抗,以及分布电容和电感的影响相对地增大了,在尺寸和波长相差无几的未屏蔽电 路中,环行的电流辐射电磁现象非常显著。所有这些作用的结果使经常用到的低颍元件和电 路,多不适用于微波。实际上,它们全然失效。 虽然,实际的低颜电阻、电容和电感,在微波颍率下的工作状态已不能满足要求,但这 并不意味着在微波频下,就不能制成这种广义意义下的耗能(电阻)和储能(电容和电 感)元件。险恰相反,有许多等效的电容器件和电感器件用于微波频率。它们的几何形状虽 不尽相同,但它们可能而且正在被用于颜为相同的目的,如用来构成匹配电路、谐振电路 等。在电性能上最明显和最重要的差别是在微皮频率下这些等效电惑和电容,·般与频率有 相当复杂的依赖关系。 对微波电路的重要要求之“,是能够把信号功率由一点传送到另一点而无辐射损耗。这 就要求以传播波的形式来输送电磁能。已经存在着能够把电磁波由一点引导到另一点而没有 辐射损失的各种各样的导波系统。从理论分析的观点来看,最简单的导波结构是传输线。其 中如双导线、同轴线、带线等都是较低微波频率下常用的。在较高的微波被频率上,最常用的 是矩形波导和圆波导。 传输线的-个特点是:可以把它当作分布参数网络,并通过求解沿线传播的电压和电流 波,从而对其特性做出满意的分析。对于其它的波导,虽然它们有某些特性和传输线相似, 但必须作为电磁场的边值问题来处理,因而必须求其电磁场的解。对普通波导来说,要作到 这一点是不难的。对于波导,由于不可能定义出与传输线具有同样意义的唯一的电压和电 流,所以我们才在微波频率上强调场的观点。 在微波频率下,感性和容性元件具有各种形式,最简单的是传输线和波导的短路段。根 据线长的不同,它们呈现电纳的大小可由负无穷大到正无穷大变化,因而可以起感性元件和 容性元件的作用影它们既可以作为串联连接,也可以作为并联连接。在波导中,各种各样的 不均性也起并联电纳的作用,它们坐感性还是呈容性,取决于不均习处边缘场中是储藏的 磁能多还是电能多而定。 低频和微波频率都刑谐振虍路,来控制振荡频率和实现颍率滤波。在低频时,这种作用 是由电感和电容串联或并联来完成的。当储藏的平均电能和磁能相等时就发生谐振。此能量 在振荡的一个周期内,来回交替地储存于电感周围(磁能)和电容两板极之间(电能)。在微 波频率下,用一个封闭的导体腔,即空控谐振器来代替LC电路。电能和磁能以场的形式储 藏在空内。与低频的LC谐振电路不同,空控谐振器存在着无数个分立的谐振频率,在任 一个谐振频举附近,谐振腔的输入阻抗具有与通常的LC谐振电路同样的特性。值得注意的 是,空腔谐振器的Q值非常高,远大于低频LC电路所能得到的Q值,往往可达104, 用几段传输线或波导把若干个微波器件连接起来,就得到微波电路,对这些电路的性 能,或者用等效电压波和电流被,或者用传播波的幅度来进行分析。用第一个方法,导致使 用等效阻抗来描述,与低频中的分析形式上没有任何差别。而用第二个方法则强调场的波动 性质,并归结为散射矩阵形式。在我们以房的讨论中,这两种方法都使用。由于所有微波电 路的分析,或者直接地或者模拟地以传输线电路分析作基础,所以这部分内容和能够沿波子 传播以及能够存在于谐腔内的电磁场的分祈与求解。样,都应是学习微波技术所必须熟悉 和学据的主要部分。 3
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