微波工程 - 微波器件
与其他系统一样，微波系统由许多微波组件组成，主要是一端为源，另一端为负载，这些组件均通过波导或同轴电缆或传输线系统连接。
以下是波导的特性。
- 高信噪比
- 低衰减
- 更低的插入损耗
波导微波功能
考虑有 4 个端口的波导。如果将电源施加到一个端口，则电源会按一定比例流经所有 3 个端口，其中一些电源可能会从同一端口反射回来。下图清楚地描述了这个概念。
散射参数
对于双端口网络，如下图所示，如果在一个端口上供电，正如我们刚才讨论的那样，大部分功率会从另一个端口逸出，而其中一些会反射回同一端口。在下图中，如果施加V 1或V 2 ，则分别流过I 1或I 2电流。
如果源应用到相反的端口，则要考虑另外两种组合。因此，对于双端口网络，可能会出现 2 × 2 = 4 种组合。
具有相关功率的行波通过端口散射出去时，微波结可以通过 S 参数或散射参数来定义，它们以矩阵形式表示，称为“散射矩阵”。
散射矩阵
它是一个方阵，给出了微波结的各个输入和输出端口之间的功率关系的所有组合。该矩阵的元素称为“散射系数”或“散射（S）参数”。
考虑下图。
这里，源通过$i^{th}$线连接，而$a_1$是入射波，$b_1$是反射波。
如果 $b_1$ 和 $a_1$ 之间存在关系，
$$b_1 = (反射 \: \: 系数)a_1 = S_{1i}a_1$$
在哪里
$S_{1i}$ = $1^{st}$ 线的反射系数（其中 $i$ 是输入端口，$1$ 是输出端口）
$1$ = $1^{st}$ 线的反射
$i$ = 在 $i^{th}$ 行连接的源
如果阻抗匹配，则功率就会传输到负载。如果负载阻抗与特性阻抗不匹配，则不太可能。然后，就会发生反射。这意味着，如果发生反射
$$Z_l \neq Z_o$$
但是，如果多个端口存在这种不匹配，例如 $'n'$ 端口，则 $i = 1$ 到 $n$（因为 $i$ 可以是从 $1$ 到 $n$ 的任何行）。
因此，我们有
$$b_1 = S_{11}a_1 + S_{12}a_2 + S_{13}a_3 + ........................ + S_{1n}a_n$$
$$b_2 = S_{21}a_1 + S_{22}a_2 + S_{23}a_3 + ........................ + S_{2n}a_n$$
$$.$$
$$.$$
$$.$$
$$.$$
$$.$$
$$b_n = S_{n1}a_1 + S_{n2}a_2 + S_{n3}a_3 + ........................ + S_{nn}a_n$$
当这整个事情以矩阵形式保存时，
$$\begin{bmatrix} b_1\\ b_2\\ b_3\\ .\\ .\\ .\\ b_n \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} S_{11}& S_{12}& S_{13 }& ...& S_{1n}\\ S_{21}& S_{22}& S_{23}& ...& S_{2n}\\ .& .& .& ...& . \\ .& .& .& ...& . \\ .& .& .& ...& . \\ S_{n1}& S_{n2}& S_{n3}& ...& S_{nn}\\ \end{bmatrix} \times \begin{bmatrix} a_1\\ a_2\\ a_3\\ .\ \ .\\ .\\ a_n \end{bmatrix}$$
列矩阵$[b]$散射矩阵$[S]$矩阵$[a]$
列矩阵 $\left [ b \right ]$ 对应于反射波或输出，而矩阵 $\left [ a \right ]$ 对应于入射波或输入。散射列矩阵 $\left [ s \right ]$ 的量级为 $n \times n$，包含反射系数和透射系数。所以，
$$\left [ b \right ] = \left [ S \right ]\left [ a \right ]$$
[S] 矩阵的性质
散射矩阵表示为 $[S]$ 矩阵。$[S]$ 矩阵的标准属性很少。他们是 -
-
$[S]$ 始终是阶数为 (nxn) 的方阵
$[S]_{n \乘n}$
-
$[S]$ 是对称矩阵
即$S_{ij} = S_{ji}$
-
$[S]$ 是酉矩阵
即 $[S][S]^* = I$
任何行或列的每一项乘以任何其他行或列的相应项的复共轭的乘积之和为零。IE，
$$\sum_{i=j}^{n} S_{ik} S_{ik}^{*} = 0 \: 对于 \: k \neq j$$
$$( k = 1,2,3, ... \: n ) \: 和 \: (j = 1,2,3, ... \: n)$$
-
如果某个 $k^{th}$ 端口与结点之间的电气距离为 $\beta _kI_k$，则涉及 $k$ 的 $S_{ij}$ 系数将乘以系数 $e^{- j\beta kIk}$
在接下来的几章中，我们将了解不同类型的微波 T 形接头。