[发明专利]一种积木模块式微波无源器件辅助教学系统

说明书

技术领域

本发明属于微波教学装置技术领域，涉及一种积木模块式微波无源器件辅助教学系统。

背景技术

微波课程教学中涉及了大量的微波元器件，与工程实际联系非常紧密，为了将理论和实际联系，目前采取措施可归纳如下：

以波导测量线为基础开设《微波技术基础》实验课。波导测量线与传输线直接相关，概念清晰，操作容易，然而，实验项目主要与长线理论相关，且仅涉及极少的波导器件。

采用虚拟仿真实验的办法，虚拟仿真比课本理论接近实际，具有易操作、成本低的优点，然而与工程实践还有差距，学生缺少实践动手环节。

各种射频微波实训系统，为了满足高校微波射频工程实践教学的需求，一些企业不断推出射频微波实训系统，如安泰信ATRF3033、固纬GRF-3300、润众RZ9909等，这些射频微波实训系统包括有各种器件。各种器件有透明的玻璃板便于学生直观的看到器件和电路的结构，但学生还是只能作为旁观者，只能看，器件和电路都已经是设计好制作好的，学生亲自参与和体验的较少，缺乏深层次的激励，导致知其然不知其所以然。在培养学生设计能力和创新能力方面还是欠缺的。

体现设计性的实验教学开发板，为了培养学生设计能力和创新能力，华南理工大学、大连海事大学等地方高校开发了用于射频微波无源器件设计性实验教学的开发板。通过让学生自己动手设计，用铜箔纸在介质基板上粘贴制作射频器件，开发板的设计能够让学生参与到电路和器件的制作中，可提高学生的动手能力，培养学生的创新意识和探索精神，但是开发板要求学生掌握器件设计理论、学会电磁场专业仿真工具，根据仿真结果生成1：1版图，用铜箔纸剪出和版图完全一致的图形粘贴在介质基片上。对本科生尤其对非微波专业本科生而言，主要是掌握各种器件的结构、原理和工作特性，要掌握每种器件的仿真和设计，难度还是相当大的。另外，微波器件对尺寸公差要求很高，手工剪的电路图不好操作，误差也较大，测试结果会差别很大。因此，这种方式仅适合少量单个微波器件的辅助性教学，对于整个系统及系统所需的多个器件也难以胜任。

发明内容

本发明的目的在于提供一种积木模块式微波无源器件辅助教学系统，解决了现有微波无源器件辅助教学系统中存在的仅适合少量单个微波器件的辅助性教学，难以胜任整个系统及系统所需的多个器件的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种积木模块式微波无源器件辅助教学系统，包括安装接地板，安装接地板两端分别连接有U型金属板，U型金属板位于安装接地板两端上部，U型金属板其中三边与所在位置处的安装接地板三边相齐，每个U型金属板上均平行设有两个SMA射频接头安装孔，SMA射频接头安装孔内均插入SMA射频接头，安装接地板上还对称设置有两个微带电路板，每个微带电路板上均平行设置有两条微带传输线，每条微带传输线与所在一侧的 SMA射频接头位于同一直线上且通过SMA射频接头的内导体焊接连通，所述两条微带传输线之间的安装接地板为积木模块放置区，积木模块放置区开有安装螺孔，积木模块放置区能够活动替换安装实现不同功能的积木模块组，包括微带功率分配器模块组、微带分支线定向耦合器模块组和微带环形电桥模块组。

本发明的特点还在于，

微带功率分配器模块组由四个积木模块组成，每个积木模块均开有安装孔，安装孔与所述积木模块放置区的螺孔相对应，微带功率分配器模块组上设置有中间环微带线和三个端口，中间环微带线被四个积木模块分成四段，中间环微带线通过分支线到达三个端口，三个端口分别位于三个积木模块上。

微带功率分配器模块组的四个积木模块大小相同，均采用厚度为 1mm的FR4介质板，工作频率为2.4GHz，但上面微带电路布局各不相同。

微带功率分配器模块组的三个端口特性阻抗均为50Ω，中间环的特性阻抗为70.7Ω，半环长为波导波长的四分之一，焊接隔离电阻阻值100Ω。

积木模块组为微带分支线定向耦合器模块组，微带分支线定向耦合器模块组由四个积木模块组成，每个积木模块均开有安装孔，安装孔与所述积木模块放置区的螺孔相互对应，微带分支线定向耦合器模块组上设置有中间环微带线和四个端口，中间环微带线是由两条宽线和两条窄线组成的矩形环，两条宽线和两条窄线分别对称设置，所述中间环被四个积木模块分成四段，中间环微带线通过分支线到达四个端口，四个端口分别位于四个积木模块上。

微带分支线定向耦合器模块组的四个积木模块大小相同，采用厚度为1mm的FR4介质板，工作频率为2.4GHz，但上面微带电路布局各不相同。