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1、-微波技术与天线复习知识要点绪论l 微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。l 微波的频率*围：300MHz3000GHz ,其对应波长*围是 1m0.1mml 微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论l 均匀无耗传输线的输入阻抗（2 个特性）定义：传输线上任意一点 z 处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。两个特性：1、2 重复性：无耗传输线上任意相距2 处
2、的阻抗相同 Z (z)=Z (z+2)inin2、4 变换性:Z (z)-Z (z+4)=Z 2inin0证明题：(作业题)l 均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）参数行波驻波行驻波|010|111Z匹配短路、开路、纯任意负载1电抗能量电磁能量全部电磁能量在原被负载吸收地震荡1. 行波状态：无反射的传输状态 匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗 沿线电压和电流振幅不变 电压和电流在任意点上同相2. 纯驻波状态：全反射状态.z.- 负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3. 行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数传输线的三类匹配状态（知道概念） 负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的
3、情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。 源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。此时，信号源端无反射。共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当 Z Z 时，负载能得到最大功率值。in= g共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。传输线的阻抗匹配（4 阻抗变换）(P15 和 P17)阻抗圆图的应用（*与实验结合）史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。1. 反射系数圆图：（z）=| |ej( -2z)=| |ej111 为终端反射系数的幅度，= -2z 是 z 处反射系数的幅
4、角。反射系数圆图中任一点与圆11心的连线的长度就是与该点相应的传输线上*点处的反射系数的大小。2. 阻抗原图（点、线、面、旋转方向）： 在阻抗圆图的上半圆内的电抗*0 呈感性，下半圆内的电抗*0 呈容性。 实轴上的点代表纯电阻点，左半轴上的点为电压波节点，其上的刻度既代表 r 又代表行波min系数 K，右半轴上的点为电压波腹点，其上的刻度既代表 r 又代表驻波比。ma* |=1 的圆图上的点代表纯电抗点。 实轴左端点为短路点，右端点为开路点，中心点处是匹配点。 在传输线上由负载向电源方向移动时，在圆图上应顺时针旋转，；反之，由电源向负载方向移动时，应逆时针旋转。3. 史密斯圆图：将上述的反射系
5、数圆图、归一化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起，就构成了完整的阻抗圆图。4. 基本思想： 特征参数归一（阻抗归一和电长度归一）； 以系统不变量|作为史密斯圆图的基底； 把阻抗（或导纳）、驻波比关系套覆在|圆上。.z.-回波损耗、功率分配等问题的分析 回波损耗问题：1. 定义为入射波功率与反射波功率之比（通常以分贝来表示），即Lr(z)=10lg(P Pr) (dB)in对于无耗传输线，=0，Lr 与 z 无关，即Lr(z)=-20lg| | (dB)12. 插入损耗：定义为入射波功率与传输功率之比3. | |越大，则|Lr |越小； | |越小，则| L |越大。11inP :有关回波损耗的例
6、题（例 1-4）21 功率分配问题：1. 入射波功率、反射波功率和传输功率计算公式反映出了它们之间的分配关系。（P ）192. 传输线的传输效率：=负载吸收功率始端传输功率3. 传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况第二章规则金属波导 导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无，可分为 TE 波、TM 波和 TEM 波三种类型。（知道概念） TEM 波：导行波既无纵向磁场有无纵向电场，只有横向电场和磁场，故称为横电磁波。E =0z而 H =0z TM 波（E 波）：只有纵向电场，又称磁场纯横向波。E 0 而 H =0zz TE 波（H 波）：只有纵向磁场，又称电场纯横向波。E =0 而 H 0zz
7、导行条件：k k 时，ff 为导行波。cc矩形波导、圆波导主要模式的特点及应用矩形波导：将由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气的规则金属波导称为矩形波导。1) 纵向场分量 E 和 H 不能同时为零，不存在 TEM 波。zz2) TE 波：横向的电波，纵向场只有磁场。 TE 波的截止波数 kc,.z.0111- 矩形波导中可以存在无穷多种 TE 导模，用 TEmn 最低次波形为 TE ，截止频率最低。表示。103) TM 波 TM 模是矩形波导 TM 波的最低次模，其他均为高次模。114) 主模 TE 的场分布及其工作特性10 主模的定义：在导行波中截止波长最长（截止频率最低）的导行模 特点：
8、场结构简单、稳定、频带宽和损耗小等。 圆波导：若将同轴线的内导体抽走，则在一定条件下，由外导体所包围的圆形空间也能传输电磁能量，这就是圆形波导。 应用：远距离通信、双极化馈线以及微波圆形谐振器等。 圆形波导也只能传输 TE 和 TM 波形。 主模 TE ，截止波长最长，是圆波导中的最低次模。圆波导中 TE 模的场分布与矩形波导的1111TE 模的场分布很相似，因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导。即构10成方圆波导变换器。 圆对称 TM 模：圆波导的第一个高次模，由于它具有圆对称性故不存在极化简并模。因此01常作为雷达天线与馈线的旋转关节中的工作模式。低损耗的 TE 模：是圆波
9、导的高次模式，它与 TM 模是简并模。它是圆对称模，故无极化简并。当传输功率一定时，随着频率升高，管壁的热损耗将单调下降。故其损耗相对于其他模式来说是低的，故可将工作在此模式下的圆波导用于毫米波的远距离传输或制作高 Q 值的谐振腔。熟悉模式简并概念及其区别1. 矩形波导中的 E-H 简并：对相同的 m 和 n，TE 和 TM 模具有相同的截止波长（或相同的mnmn截止频率）。虽然它们的场分布不同，但是具有相同的传输特性。2. 圆波导中有两种简并模： E-H 简并：TE 模和 TM 模的简并0n1n极化简并模：考虑到圆波导的轴对称性，因此场的极化方向具有不确定性，使导行波的场分布在方向存在 co
10、sm和 sinm两种可能的分布，它们独立存在，相互正交，截止波长相同，构成同一导行模的极化简并模。熟悉矩形波导壁电流分布及应用波导激励的几种类型1. 电激励2. 磁激励3. 电流激励方圆波导转换器的作用.z.-圆波导中 TE 模的场分布与矩形波导的 TE 模的场分布很相似，因此工程上容易通过矩形波1110导的横截面逐渐过渡变为圆波导。即构成方圆波导变换器。第三章微波集成传输线带状线、微带线的结构及特点1. 带状线： 是由同轴线演化而来的，即将同轴线的外导体对半分开后，再将两半外导体向左右展平，并将内导体制成扁平带线。 主要传输的是 TEM 波。可存在高次模。 用途：替代同轴线制作高性能的无源元
11、件。 特点：宽频带、高 Q 值、高隔离度 缺点：不宜做有源微波电路。2. 微带线： 是由双导体传输线演化而来的，即将无限薄的导体板垂直插入双导体中间，再将导体圆柱变换成导体带，并在导体带之间加入介质材料，从而构成了微带线。微带线是半开放结构。 工作模式：准 TEM 波带状线、微带线特征参数的计算（会查图） 带状线和微带线的传输特性参量主要有：特性阻抗 Z 、衰减常数、相速 v 和波导波长0pg介质波导主模及其特点 主模 HE 模的优点：11a) 不具有截止波长；b) 损耗较小；c) 可直接由矩形波导的主模 TE 激励。10第四章微波网络基础熟练掌握阻抗参量、导纳参量、转移参量、散射参量（结合元
12、件特性）和传输参量的定义(P84-P93) 阻抗矩阵【Z】 导纳矩阵【Y】 转移矩阵【A】 散射矩阵【S】 传输矩阵【T】.z.-掌握微波网络思想在微波测量中的应用（三点法的条件） 前提条件：令终端短路、开路和接匹配负载时，测得的输入端的反射系数分别为 ， 和 ，som从而可以求出 S , S , S 。111222第五章微波元器件匹配负载（螺钉调配器原理）、失配负载；衰减器、移相器（作用） 匹配负载作用：消除反射，提高传输效率，改善系统稳定性；螺钉调配器：螺钉是低功率微波装置中普遍采用的调谐和匹配原件，它是在波导宽边中央插入可调螺钉作为调配原件。螺钉深度不同等效为不同的电抗原件，使用时为了避免波导短路击穿，螺钉都设计成为了容性，即螺钉旋入波导中的深度应小于 3b/4（b 为波导窄边尺寸）。 失配负载：既吸收一部分微波功率又反射一部分微波功率，而且一般制成一定大小驻波的标准失配负载，主要用于微波测量。 衰减器，移相器（作用）：改变导行系统中电磁波的幅度和相位；了解定向耦合器的工作原理（P106） 定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件，它是由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的。 利用波程差。熟练掌握线圆极化转换器的工作原理及作用了解场移式隔离器的作用（P122） 根据铁氧体对两个方向传输的波型产生的场移作用不同而制成的。了解铁氧体环行器的分析及作用(P123)
