微波器件的分类与应用介绍

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微波器件是指工作在微波波段（频率为300～300000兆赫）的器件，称为微波器件。微波器件按其功能可分为微波振荡器（微波源）、功率放大器、混频器、检波器、微波天线、微波传输线等。通过电路设计，可将这些器件组合成各种有特定功能的微波电路，例如，利用这些器件组装成发射机、接收机、天线系统、显示器等，用于雷达、电子战系统和通信系统等电子装备。
微波器件的分类

微波器件按其工作原理和所用材料、工艺不同，又可分为微波电真空器件、微波半导体器件、微波集成电路（固态器件）和微波功率模块。微波电真空器件包括速调管、行波管、磁控管、返波管、回旋管、虚阴极振荡器等，利用电子在真空中运动及与外围电路相互作用产生振荡、放大、混频等各种功能。微波半导体器件包括微波晶体管和微波二极管，具有体积小、重量轻、可*性好、耗电省等优点，但在高频、大功率情况下，不能完全取代电真空器件。微波集成电路是将具有微波功能的电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体材料芯片上，形成功能块，在固态相控阵雷达、电子对抗设备、导弹电子设备、微波通信系统和超高速计算机中，有着广阔的应用前景。

微波器件的作用

1．终端负载元件：为一端口互易元件，主要包括短路负载、匹配负载和失配负载

1）短路负载，要求：

（1）保证接触处的损耗小，

（2）当活塞移动时，接触损耗变化小；

（3）大功率时，活塞与波导壁间不应产生打火现象。

可用作调配器，纯电抗元件

结构方式：接触式、扼流式（金属片）

2）匹配负载

全部吸收输入功率的元件主要技术指标：工作频率f、输入驻波比、功率容量。作为匹配标准、等效天线、吸收负载等。

3）失配负载

作为标准失配负载。吸收一部分功率，反射一部分功率。

2.微波连接元件：二端口互易元件。主要包括：波导接头、衰减器、相移器、转换接头。作用是将作用不同的微波元件连接成完整的系统。

无耗互易二端口网络的基本性质：

1）若一个端口匹配，则另一个端口自动匹配；

2）若网络完全匹配，则必然是完全传输的，或相反；

3）S11、S12、S22的相角只有两个是独立的，已知其中两个相角，则第三个相角便可确定。

3.阻抗匹配元件

膜片（感性膜片b边）

容性膜片（宽边）

销钉（电感）

螺钉调配器（单螺钉、双螺钉、三螺钉、四螺钉----原理同支节调配器，但螺钉只是电容）。

微波器件的应用

固态微波功率器件组合形成的器件，具有效率高、使用方便等优点，对雷达、通信、电子对抗等电子装备实现全固态化有重要意义。微波振荡器（微波源）是微波系统中的重要器件，是电子装备的心脏，对其性能有直接影响。例如，在高功率微波武器系统中，高功率微波振荡器决定其杀伤效能；在雷达系统中，微波振荡器决定雷达的作用距离。

微波开关在微波无源器件自动化测试中的应用

测试无源器件主要是利用适量网络分析仪测试各个端口的S参数，如插入损耗，隔离度，回波损耗等。我们就拿隔离器的测试举例，测试步骤如下。

步骤1：

测试DUT（正向）的1→2的回损/驻波（S11，S22）、插损（S21）、隔离（S12），3端口接50Ω负载，如图1（a）所示。

测试DUT（反向）的1→2的回损/驻波（S11，S22）、插损（S12）、隔离（S21），3端口接50Ω负载，如图1（b）所示。

步骤2：

测试DUT（正向）的2→3的回损/驻波（S11，S22）、插损（S21）、隔离（S12），1端口接50Ω负载，如图2（a）所示。

测试DUT（反向）的2→3的回损/驻波（S11，S22）、插损（S12）、隔离（S21），1端口接50Ω负载，如图2（b）所示。

步骤3：

测试DUT（正向）的3→1的回损/驻波（S11，S22）、插损（S21）、隔离（S12），2端口接50Ω负载，图3（a）所示。

测试DUT（反向）的3→1的回损/驻波（S11，S22）、插损（S12）、隔离（S21），2端口接50Ω负载，如图3（b）所示。

以上是测试一个隔离器的全部步骤，测试过程比较繁琐，需要反复用同轴射频电缆连接隔离器的各个端口。反复的插拔，容易造成射频连接器的磨损同时也增加了测试的不确定性。

其实，自动化测试的思维同样也适用于微波行业，关键是需要可靠的微波器件，所以Keysight的微波开关就在这起到了关键作用。因为Keysight的微波机电开关，不仅成本低，有很多优越的性能，如经过二百万次或五百万次使用之后，可以保证插入损耗的变化小于0.03dB，工作寿命长，高隔离度，低SWR可以把测试的不确定度降到最低。特别是在高隔离度滤波器的测试中，仅利用Keysight的L7104A（SP4T）和8762A（SPDT）就简单的完成了刚才我们举例的隔离器测试过程。如图4，在DUT端口和网分端口之间加入SP4TL7104A和SPDT8762A，就可以不用在插拔同轴电缆一次全部测完以上的三个步骤。

微波开关在控制方面同样也很简单，Keysight提供了专门的开关驱动器，如衰减器/开关驱动器11713B/C为可编程衰减器、机电或固态开关提供软件编程或前面板的驱动控制。设计时考虑了在工作台和ATE环境两种情况下的使用，这些衰减器∕开关驱动器为快速和容易的设计验证及自动测试提供直观的用户界面、各种开关选件、软件编程能力以及各种远地控制特性。

所以搭建一套自动化的微波射频测试平台也是分分钟就可以完成的事情了！有图为证哦，上方图5就是一套自动测试隔离器或者环形器的自动测试系统框图。

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