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在线微波水分测定仪的设计方案和原理(9)

衰减器仿真设计
传输线中电磁能量被衰减的原因不外乎是吸收、反射和截止三种。因此衰减器在原理上可以分为吸收式和截止式两类。衰减器的主要用途是:
(1)控制功率电平的大小;
(2)作为比较功率电平的相对标准;
(3)作为小功率微波系统(振荡器与其它部件以及种部件之间)的去耦隔离元件,以减少相互影响。
不错的的衰减器应是只有衰减而无相移的二端口网络,其散射矩阵为口为衰减系数,,为衰减器的长度。
其衰减量的大小,用衰减器输出端接匹配负载情况下衰减器的输入功率只与其输出功率很的比值来表示,如果假设输入端为1口,输出端为2口,那么以分贝形式定义的衰减量表示为
1吨每。2018南一20lg吲(dB)
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要设计波导吸收式可变衰减器,它是放有吸收片的一段波导段,分横向可调和垂直可调两种,当吸收片由波导窄边移向波导中央时或从波导宽壁中央深入到波导中时,衰减量加大。其技术指标有:起始衰减量、很大衰减量和输入、输出端的驻波比及工作频带等。
采用横向可调式,当波导中传输TElo波时,电场沿矩形波导的宽边呈正弦分布,波导中心处的电场很good,两个窄边处的电场为零,见图3.3所示。如果有一吸收片由波导窄边向波导中心移动,则在不同位置时由于所处的电场大小的不同,引起的衰减也不同。这种
吸收元件的材料可以用介质片涂敷石墨粉末或镍铬合金粉末制成,涂敷的厚度约为几个趋肤深度。所用介质片应尽可能薄,但也要有一定的good度,以保持平整和不变形。片的两端做成斜面或缺口,使其与波导相匹配。
采用横向运动式结构,借助于穿过波导窄壁的细杆推动波导内的吸收片,衰减片在波导中的位置可由外部附加机械测量装置读出。吸收片位移与衰减量不成线性关系,主要原因是矩形波导TElo模式电场横向分布不是线性而是正弦的。另一原因是由于吸收片是由涂敷吸收材料的介质片构成,介质片的存在就带来附加的相移,致使衰减量变化时,吸收片电长度也跟着变化。
在HFss中建立模型如图3.5,为尽可能简化模型,介质杆未画出。该模型是由BJ.100标准矩形波导内部放置位置可调衰减片构成。介质片选择为Mica(云母片),两侧附着为有吸波作用的Grapllite(石墨粉),涂敷厚度可为几个趋肤深度,片的两端做成斜面状,在波导的两端采用微波端口激励wavepon1,waveport2,可见两端口为对称结构。另外,这两种物质的厚度,在HFsS中进行参数设置时可令其为变量,对其进行参数扫描,并根据结果可得当厚度为何值时,衰减量较大。图3.6为吸收片处中心位置时,云母片的厚度为O.3rnm时,设Graph妇的厚度为加瑚,在频率为lOGHz时的扫描曲线。

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