微波技术基础复习大纲.docx

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1、文 档微波技术根底1 绪论1、微波的频率(P1)，微波的波段(P2)2 传输线理论2.1 传输线方程的解1、长线理论和相关概念2、长线方程或传输线方程的导出3、解长线方程得到电压波和电流波的表达式，三种边界条件会得到不同的表达形式2.2 长线的参量1、长线的特性参数特性参数指由长线的构造、尺寸、填充的媒质及工作频率打算的参量，和负载无关的参数R + jwL G + jwCLCU +U -11特性阻抗Z0(P15)： Z=0I += -=I -2传播常数g (P13)： g = a + jb ，通常状况下衰减常数a = 0 ，则g = jb 。3相速度vp和相波长lp(P14)：通常lp= l

2、= 2pbv= pf依据相速度的定义v= w = 2p f ，而b = w(P13)，因此v=1LCLCpbbp在这里消灭了波的色散特性的描述。2、长线的工作参数U (z )Z+ jZtan(b z )1） 输入阻抗Z： Z=ininI (z )= ZL0 Z00+ jZLtan(b z )这个公式有多种变形： Z (z + d)= ZZ (z )+ jZ(tan bd0)0 Z + jZ0z tan bd当d = n *l2 时， Z (z + d )= Z (z )，均匀无耗线具有l 2 的周期性。当d = n *l 2 - l 4 时， Z (z + d )* Z (z )= Z 2 ，

3、均匀无耗线具有l4 的阻抗变换特0性。感性 容性，开路短路，大于Z小于Z 00当终端Z= Z 时，任意位置的输入阻抗都为Z 。L00I (z )Y + jY tan (b z )111 输入导纳Y=( ) = YL0() =，其中Y=， Y=(P20)inUz0 Y + jY0Ltan b zZin0ZLZ0L2） 反射系数G(z )这里反射系统通常指电压反射系数：)( )U - (z )Z- ZbG z=U +z=L0Z+ ZL0e- j 2z 反射系数是一个复数( )I - (z )Z - Zb( )L电流反射系数Giz= I + (z ) =0Z + Z0Le- j 2z = -G z

4、由于GZ- Z=L0 = Ge jf，因此G(z )= Ge- j(2b z-f) (P21)LZ+ ZLLL0LL( )1+ G(z )( )Z (z )- Z输入阻抗和反射系数之间的关系： Zz= Z0 1- G(z)， G z= Z (z0 。)+ Z0因此均匀无耗传输线，各点反射系数的模值相等，只是相角沿传输线变化。各点处的反射系数与输入阻抗是一一对应的映射关系。史密斯圆图的依据3） 驻波比r ：定义在(P22)U (z )U (z )maxr =min，所以1 r ， G=1- GL1+ GLLr -1r +1， 0 G 1L行波系数 K = 1rU (z )= U (z ) min

5、max2.3 均匀无耗线的工作状态均匀无耗线的工作状态都是通过电压波和电流波的关系得到的，因此在各种状态的分析中，电压波和电流波的状况需要了解的。1、行波状态1特点： Z= Z ，无反射，终端处于匹配状态。L02参数： Z (z )= Z ， G(z )= 0， r = 1 ， K = 102、驻波状态由于终端是开路、短路或者连接纯抗性负载。电压和电流在时间相位上相差 /2，即时间相差 T/4，故线上无能量传输，只是线上能量发生交换。电压与电流在空间分布上也相差 /2。波节点和波腹点的概念。(P22) 终端短路特点：终端处电压为 0，处于电压波节点，电流波腹点。在 1，3，5L个l4 内 Z

6、(z )为感抗，在 2，4，5L个l 4 内Z (z )为容抗。b z = np 时， Z (z )= 0为串联谐振， b z = np + p2时， Z (z)= 为并联谐振。参数： Z (z )= jZ tan b z 是纯电抗0G(z )=Z- ZL0e- j 2b z= -e- j 2b z ， G= 1，f= -pZ+ ZLLL0r = ， K = 0 终端开路特点：终端处电压为最大，处于电压波腹点，电流波节点。在 1，3，5L个l4 内 Z (z )为容抗，在 2，4，5L个l 4 内Z (z )为感抗。b z = np 时， Z (z)= 为并联谐振， b z = np + p2

7、时， Z (z )= 0为串联谐振。参数： Z (z )= - jZ cot b z = jZ tan b (z + l 4)是纯电抗00( )ZZ-G z=L0e- j 2 b z= e- j 2 b z ， G= 1，f= 0Z+ ZLLL0r = ， K = 0 终端接纯抗性负载特点：终端接容性负载- jX 和开路类似，终端接感性负载+ jX 和短路类似。接感性负载时：( )ZZ-G z=L0e- j 2b z =jX- ZL0e- j 2b z= e jfe- j 2b z ， G= 1，Z+ ZL0jX+ ZLLL0文 档f = arctan 2XLZ0 ， r = ， K = 0L

8、 X 2 - Z 2 L0接容性负载时：4( )ZZ-G z=L0e- j 2b z- jX- Z=L0e- j 2b z= e jfLe- j 2b z ， G= 1，Z+ ZL0- jX+ ZLL0f = arctan - 2X Z0 ， r = ， K = 0LLX 2 - Z 2 L0延长线段法：感性负载可用延长一段短路线来替代，长度l 为：ejZ tan b l = jX ，所以： l= l arctan X0ee2pZ0容性负载可用延长一段开路线来替代，长度l 为：c- jZcot b l = - jX ，所以： l= l arc ctg X0ee2pZ0其中， 0 l ,lec

9、b 时，TE mp 2 np 2a + b 10为主模。TE在横截面上的场构造。103.3.2 矩形波导 TM 波先求出 Ez，在 x ， y 方向是正弦函数相乘， z 方向是e- jb z依据轴向电磁场求截面电磁场的公式计算 E 、 Exy、 H 、 H。xy截止波数 K=c， m 和n 的意义。TM mp 2 np 2a + b 11为主模，缘由。3.3.3 矩形波导的传输参数1、传输条件和截止条件2、矩形波导模式简并的缘由3、主模TE10模的工作参数，单模传输时波导尺寸的选择文 档4、传输功率和功率容量5、管壁电流sJ= n Ht ，其中 Ht 为内外表切线方向的磁场， n 为垂直外表的

10、法线。侧壁管壁电流的特点，上下两壁管壁电流的特点。3.3.4 圆波导 TE 波8先求出 Hz，在r 方向是贝塞尔函数，f 方向是正弦或余弦函数，z 方向是e- jb z依据轴向电磁场求截面电磁场的公式计算 E 、 Exy、 H 、 H。xy截止波数 Kcm=mnR， m表示第m 阶贝塞尔函数的导函数的第n 个根。和矩mn形波导m 和n 的意义不同。TE11为主模。3.3.5 圆波导 TM 波先求出 Hz，在r 方向是贝塞尔函数，f 方向是正弦或余弦函数，z 方向是e- jb z依据轴向电磁场求截面电磁场的公式计算 E 、 Exy、 H 、 H。xy截止波数 Kc= vmn ， mRmn表示第m

11、 阶贝塞尔函数的第n 个根。TM01为主模。3.3.6 圆波导的传输参数1、TE11模，TE01模和TM01模的截止波长，各种模式应用在哪些场合，横截面上的场分布。2、圆波导的模式简并和极化简并，哪些不会发生模式简并，哪些不会发生极化简并。3.4 同轴线和微带线1、同轴线只存在 Er和 H f ，同轴线的例题。2、微带线传输的模式3、微带线混合介电常数的计算，特性阻抗的计算两个公式。文 档4 微波谐振器4.1 根本概念1、微波频段为什么不承受 LC 谐振回路。2、微波谐振器和 LC 谐振回路的一样点和不同点。4.2 微波谐振器的主要参数1、谐振频率临时没消灭公式，对于特定的谐振器有特定的公式2

12、、固有品质因数和有载品质因数P1373、等效电导P1384.3 矩形谐振腔4.3.1 矩形谐振腔 TE 波10先求出 Hz，在 x ， y 方向是余弦函数相乘， z 方向是正弦函数依据轴向电磁场求截面电磁场的公式计算 E 、 Exy不同，点乘的时候对 z 方向也要求偏导。、 H 、 Hxy，留意和波导 mp 2 np 2a + b 对 于 截 止 波 数 K=c mp2a +np2 b+ppl2时 ， 谐 振 时 的 波 数 为K =m 、 n 和 p 的意义。最低模式为TE模。依据 K 可以计算谐振频率，谐振波长。101TE在横截面上的场构造。104.3.2 矩形谐振腔 TM 波先求出 Ez

13、，在 x ， y 方向是正弦函数相乘， z 方向是余弦函数依据轴向电磁场求截面电磁场的公式计算 E 、 Exy对 z 方向也要求偏导。、 H 、 Hxy，点乘的时候 mp 2 np 2a + b 对 于 截 止 波 数 K=c mp2a +np2 b+ppl2时 ， 谐 振 时 的 波 数 为K =，m、n 和 p 的意义。 p = 0 是可以存在的，缘由。矩形谐振腔是可以计算品质因数的，公式在P141-P1424.4 圆柱形谐振腔4.4.1 圆柱形谐振腔 TE 波先求出 Hz，在r 方向是贝塞尔函数，f 方向是正弦或余弦函数， z 方向是正弦函数，依据轴向电磁场求截面电磁场的公式计算 E 、

14、 Exy时候对 z 方向也要求偏导。 mRmn + 2 pp 2lm、 H 、 Hxy，点乘的对于截止波数 K=c的意义。mn 时，谐振时的波数为 K =Rm 、n 和 p计算谐振频率，谐振波长。4.4.2 圆柱形谐振腔 TM 波先求出 Ez，在r 方向是贝塞尔函数，f 方向是正弦或余弦函数， z 方向是余弦函数，依据轴向电磁场求截面电磁场的公式计算 E 、 Exy时候对 z 方向也要求偏导。 v R mn + 2 pp 2lv、 H 、 Hxy，点乘的对于截止波数 Kc的意义。=mn 时，谐振时的波数为 K =Rm 、n 和 p计算谐振频率，谐振波长。4.4.3 圆柱形谐振腔的模式1、圆柱形谐振腔的模式图的推导过程2、圆柱形谐振腔干扰模式四种类型的干扰，特点分别是什么，影响如何3、常用的三种模式TE111， TE011和TM010的特点及应用4.5 同轴线谐振腔l 2 同轴线谐振腔、 l2 同轴线谐振腔和电容加载同轴线谐振腔的相关概念。例题和习题。5 微波网络根底S 参数的概念，习题。