本帖最后由 KA_IX 于 2021-11-29 16:34 编辑

毫米波器件的应用具有效率高、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。
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毫米波器件的作用介绍
         
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
         
2.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)。
         
毫米波器件按结构可分为:波导型、同轴线型、微带线型
         
按工作波形分为:单模器件、多模器件
         
按网络端口可分为:一端口网络、二端口网络、三端口网络、四端口网络。


毫米波器件分类及选型

                                                                                       
毫米波器件也可以从多个角度分类,我们在从业界常规的如下四种分类方式展开讨论。
        
1 极化分离类
         
极化分离类器件本身也是极化耦合器件,常见的这类器件有微波正交极化耦合器(OMT)和极化器(Polarizer)。前者已经在商用微波通信中广泛应用,其主要有分离式和直扣式两种,其中分离式主要是通过标准法兰与软波导相连,器件成本较低但是系统整体附件成本较高;直扣式主要是允许室外单元(ODU)或Radio直接连接到器件上,从而节省了高额的软波导。图11是该器件在接受双极化信号状态下的极化分离场分布示意图,利用类似原理,通宇公司已经成功开发全频段的分离和直扣OMT产品(见图12)。
         
2 功分类
         
功率分配类的常见微波器件是功分器(Powerdivider)和定向耦合器(Directionalcoupler),它们都有分配或组合功率的特性,但有着本质的区别。前者把一路信号按照特定幅度或相位分为多路,常见于激励阵列天线单元;而后者一般指一种4端口器件,其输出两个端口一般并不会同时工作,给链路一种备份的功能。后一种产品常见与点对点微波通信系统中,用于微波天线后端提高链路的可靠性。图13-14是通宇公司开发的高性能微波定向耦合器及其天线连接效果图。
         
3 频分类
         
频分类微波器件主要是指微波滤波器,微波双工器,多工器和室外分枝单元等产品。这些器件主要集成于天线室外单元的内部,用于实现滤波和信道整合等功能。微波滤波器多见于单路信道的滤波,双工器使链路收发可以共用一个天线,而多工器和室外分枝单元则可以完成多信道融合从而使单一点对点链路实现超宽带传输。图15-16演示一款定制双工器及其性能。
         
4 功能类
         
针对若干小型化的微波通信系统,多功能集合的微波器件已经变的越来越普遍。例如将正交极化耦合器和双工器集合在一体的器件已经被很多Radio厂家所采用;为了实现多工功能,多个滤波器与环形器级连也是一种较普遍的解决方案。在这里介绍一款由通宇公司独立开发的四端口耦合器件,如图17所示,该款产品有四个端口用于连接4个室外单元,另外一个端口连接双极化微波天线。该器件集成了一个正交极化耦合器和两个定向耦合器,使得XPIC系统每一个极化具备备份功能。图18是采用该器件搭建的天馈系统。
         
毫米波器件有如下的未来发展趋势:高性能化,低成本化,多极化,宽频化,高效率化,小型化,定制集成化,和高频化。值得提的是,随着LTE系统和未来5G的发展,小基站的系统将变的越来越普遍,单位空间内微波链路的数量将变的更多,这就要求微波天线及器件的性能更高,价格要更低;另外多极化,宽频化,高频化主要是为了满足日益增长的系统带宽的需求;越来越多的新型室外单元,为了减小整个系统体积,Radio厂家已经在和天线制造商合作开发小型化和定制集成化的天线系统,这使得未来的微波室外天馈系统趋于个性化和定制。