雙向波導器件是指具有雙向功能的二連線埠或多連線埠波導器件。常見的有功分器、轉向開關、阻抗變換器、彎頭、濾波器等。
基本介紹
- 中文名：雙向波導器件
- 外文名：bidirectional waveguide device
- 套用學科：通信
定義
雙向波導器件是指具有雙向功能的二連線埠或多連線埠波導器件。
功分器
功分器是一種矩形波導分支傳輸器件，可將輸入的微波分配到幾個分支中去。最簡單的是具有三個連線埠的矩形波導分支。其中又分為T形分支和Y形分支兩種，如圖1（a）、1（b）、1（c）所示。在T形分支中，分支波導與主波導垂直。分支波導寬壁與主波導寬壁垂直，稱為E-T分支，等效於分支線與主傳輸線的串聯，分支波導窄壁與主波導窄壁垂直，稱為H-T分支，等效於分支線與主傳輸線的並聯。Y形分支具有旋轉對稱性，亦分為E-Y、H-Y分支兩種。T形波導用作功分器時，從分支波導3輸入，在主波導兩連線埠1、2上等分輸出；Y形波導用作功分器時，從其中任一波導口輸入，可在另二連線埠上獲得等分輸出。當將功分器進行反向套用時，從E-T分支的主波導兩連線埠1、2反相激勵，則連線埠3上同相疊加輸出；從H-T分支連線埠1、2同相激勵，則連線埠3上同相疊加輸出，因此功分器在反向套用時可用作功率合成器。
轉向開關
轉向開關是一種控制波導通斷的器件，分機械開關和鐵氧體開關兩種。在機械開關中，常用的有三通或四通矩形波導開關。如圖1（d）所示的三通開關中，有一可旋轉的接頭。在圖示的位置上，設信號從連線埠1輸入，則從連線埠2輸出。若將該接頭順時鐘旋轉120°，則接通連線埠3並輸出。在四通開關中，轉動旋轉接頭，可獲得兩連線埠間不同組合的互通。鐵氧體開關是電磁控制的快速開關，是利用磁化鐵氧體的非互易特性構成的。最簡單的一種方法是，通過改變環行器的直流偏置磁場的方向，即可改變電磁波的環行方向，完成轉向開關的作用（見單向波導器件）。除此之外，還有PIN管開關等。
阻抗變換器
阻抗變換器是指用以獲得阻抗匹配的器件。若負載或信源阻抗與傳輸波導不匹配，或兩個傳輸波導連線處出現不連續性時，電磁波將會產生反射，影響微波功率的有效傳輸。在不連續處或其它適當位置上插入阻抗過渡裝置，即阻抗變換器，可消除反射，達到匹配。最簡單的波導阻抗變換器是一節四分之一波長的波導，如圖1（e）所示。其特性阻抗為需匹配的兩阻抗的幾何平均值。利用多節四分之一波長阻抗變換器，使阻抗逐節變換，可獲得寬頻帶匹配的工作性能。阻抗變換器可以是一段具有適當長度的漸變波導。如常用的矩形漸變波導，其寬壁寬度和窄壁高度沿波導軸向按某種規律漸變使兩個不同截面的波導系統連通，以實現阻抗過渡，得到寬頻帶的匹配。在波導中填充微波介質，亦可達到阻抗變換之目的。
5、波導彎管
波導彎頭是指能改變波導系統傳輸方向的器件。
若彎曲發生在電場平面內，即寬壁彎曲，稱為E面彎頭，如圖1（f）所示；
若彎曲發生在磁場平面內，即窄壁彎曲，稱為H面彎頭，如圖1（g）所示。
相對於直波導而言，彎頭具有不連續性，從而引起電磁波的反射。為減少反射，要求內曲率半徑足夠大，且彎曲部分的平均長度為半波長的整數倍。折角波導亦屬彎頭的一種。
波導濾波器
波導濾波器是指具有選頻作用的波導器件。按衰減特性分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器四種。在一段波導中的某些位置上設定障礙物，如金屬膜片、圓柱、螺釘等，每一電抗元件形成一不連續點，對向前傳輸的電磁波產生某種程度的反射。沿波導軸向相距一定長度的兩個電抗元件所產生的反射，可在某一頻率上相互抵消；三個電抗元件所產生的反射則可在兩個頻率上互相抵消……余類推。這樣，在所需要的某些頻率上，電磁波功率無反射衰減或衰減很小地通過，而不需要的頻率分量則受反射而不能傳輸，從而完成濾波作用。將若干波導諧振腔級聯，並在二相鄰腔體間開槽或以小孔作為耦合窗孔，利用諧振腔的諧振（選頻）特性和耦合窗孔的耦合作用，即可構成帶通濾波器，可輸出所需通帶內的頻率分量，其餘頻率則被阻隔。
