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微波传感器的组成主要包括三个部分:微波发生器(或称微波振荡器)、微波天线及微波检测器。
(1)微波发生器
微波发生器是产生微波的装置。由于微波波长很短、频率很高(300MHz~300GHz),要求振荡回路有非常小的电感与电容,故不能采用普通的晶体管构成微波振荡器,而是采用速调管、磁控管或某些固态元件构成。小型微波振荡器也可采用体效应管。
微波发生器产生的振荡信号需要用波导管(管长为10cm以上,可用同轴电缆)传输。
(2)微波天线
微波天线是用于将经振荡器产生的微波信号发射出去的装置。为了保证发射出去的微波信号具有最大的能量输出和一致的方向性,要求微波天线有特殊的结构和形状,常用的天线如图10-17所示,包括喇叭形、抛物面形等。前者在波导管与敞开的空间之间起匹配作用,有利于获得最大能量输出;后者类似凹面镜产生平行光,有利于改善微波发射的方向性。
(3)微波检测器
微波检测器是用于探测微波信号的装置。微波在传播过程中表现为空间电场的微小变化,因此使用电流-电压呈非线性特性的电子元件,根据工作频率的不同,有多种电子元件可供选择(如较低频率下的半导体PN结元件、较高频率下的隧道结元件等),但都要求它们在工作频率范围内有足够快的响应速度。
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