电磁场与微波技术基础
天津市高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称：电磁场与微波技术基础课程代码：0910
第一部分课程性质与目标
一、课程性质与特点
电磁场与微波技术基础是高等教育自学考试通信工程专业的一门专业基础课，是在完成高等数学和高频电子线路课程的学习后开设的必修课程之一，本课程在整个课程体系中是后续众多通信专业课的生长点和发展的基础。
本课程重点论述了工程电磁场的基本理论和技术，内容涵盖了电场、磁场、时变场、电磁波、传输线、波导和天线等。通过学习可以使考生较全面的了解电磁场及微波领域的基本理论和基本内容，为今后学习和工作打下坚实的基础。
二、课程目标与基本要求
本课程的目标是使学生通过本课程的学习和辅导考试，进行有关工程电磁场基础理论和技术方面的培养和训练，使学生对电磁场、微波和天线领域有相当程度的了解，为今后学习和工作创造一个知识面宽广的环境。
课程基本要求如下：
1、熟悉工程电磁场中数学分析方法。
2、掌握静电场中电场、电位和电能的计算，了解静电场基本性质。
3、掌握恒定磁场中磁场和磁能的计算，了解引入矢量磁位的必要性并熟悉恒定磁场的基本性质。
4、掌握时变场中法拉第电磁感应定律和麦克斯韦关于位移电流的概念。
5、熟悉麦克斯韦方程组数学表达式及其物理意义。
6、熟悉电磁场中的边界条件及其应用。
7、掌握坡印廷矢量概念。
8、学习电磁波在两种不同介质界面上的垂直入射和斜入射，掌握有关公式。
9、学习传输线基本理论，掌握分布参数、特性阻抗、输入阻抗、反射系数、电压驻波比基本概念及相关表达式，熟悉传输线阻抗匹配的意义和应用。
10、学习波导中波型（TE模和TM模）的概念，了解矩形波导中模的截止频率和主摸传输的概念。
11、学习天线有关知识，了解天线的基本参数。
三、与本专业其他课程的关系
本课程在通信工程专业的教学计划中被列为专业基础课，安排在学完高频电子线路之后和通信专业课之前时间内开设。本课程的学习是后续通信专业课程（如移动通信、通信技术等）的基础。
第二部分考核内容与考核目标
第一章矢量分析
一、学习目的与要求
通过本章学习，熟悉矢量分析中矢量符号表示法，矢量加减运算、两矢量点积和叉积运算规则，三种坐标系（笛卡尔、圆柱和球坐标）表示方法和相互间的转换。
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二、考核知识点与考核目标
（一）矢量表示方法，两矢量点积和叉积运算规则（重点）
识记：矢量是一个有方向和大小的物理量；矢量在正式出版书中和手写时不同表示方
法；单位矢量含义；两矢量点积和叉积运算规则
理解：两矢量点积后为一个标量；两矢量叉积后仍为一个矢量
（二）三种坐标系中空间某点的表示方法及其相互转换（次重点）
识记：空间某点在笛卡尔坐标系、圆柱坐标系和球坐标系中的表示法
理解：每种坐标系中三个坐标变量的含义以及三种坐标系中，坐标变量之间的相互转
换
应用：三种坐标系中微分线元、微分面元和微分体元的具体表达式；会进行矢量的加
减、点积和叉积运算
第二章 库仑力和电场强度
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握库仑力和电场强度的概念，并会计算电荷离散和连续分布情况下的电场强度。
二、考核知识点与考核目标
（一）库仑定律和电场强度（重点）
识记：库仑定律描写的是真空中两点电荷之间的相互作用力，式中各物理量的单位，
电场强度基本概念
理解：库仑力和电场强度都是矢量，计算时，应用矢量合成法则
应用：计算多个点电荷在某处产生的电场强度
（二）电荷分布（次重点）
识记：体电荷、线电荷、面电荷的概念
理解：上述三种电荷分布情况下，求解电场的积分表达式，注意是矢量积分形式 应用：计算电荷在无限长直线上线分布和无限大平面上面分布情况下，利用电场积分
表达式求得电场强度的大小和方向（有时可结合线性叠加原理解题）
第三章 电通量和高斯定理
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握电通量和电通量密度的概念，熟悉高斯定理的数学表达式和含义，并在电荷分布对称性情况下，会运用高斯定理求得电场强度。
二、考核知识点与考核目标
（一）电通量和电通量密度（重点）
识记：电通量和电通量密度的定义
理解：电通量是标量，电通量密度是矢量
应用：电通量计算
（二）高斯定理（重点）
识记：高斯定理的数学表达式和含义
理解：高斯定理反映静电场是有源场，即电荷是产生电通量的源
应用：在电荷具有对称分布（轴对称或球对称）情况下，通过选取特殊高斯面，应用
高斯定理直接求得电通量密度D 和电场强度E
（三）电通量密度和电场强度之间的关系（次重点）
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识记：在各向同性介质中，E D
ε= 理解：由电荷形态产生的电通量密度D 不是介电常数ε的函数，而电场E 是ε的函
数
应用：在涉及多种电介质的问题中，根据E D ε=，可由D 方便的求得E
第四章 散度和散度定理
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握散度的概念，并运用散度定理求得D 的散度。
二、考核知识点与考核目标
（一）散度（重点）
识记：散度的定义
理解：散度是描述矢量场性质的一个重要側面，一个矢量的散度，其结果是一个标量，
只有矢量才有散度可言
（二）D 的散度（重点）
识记：ρ==??D div D
理解：D 的散度描述的是空间某处单位体积中的电通量与该处电荷密度之间的关系，
若该处0≠ρ，则0≠=??ρD ；若该处0=ρ，则0=??D
应用：已知D 的分布，运用上面公式，可求得ρ的分布
（三）三种坐标系下，某一矢量散度的表达式（次重点） 识记：笛卡尔坐标系中散度表达式：z
A y A x A A div A z y x ??+??+??==?? 理解：矢量A 的散度表达式中，x A 、y A 、z A 分别为矢量A 在笛卡尔坐标系中在三
个直角坐标轴上投影的分量，即z z y y x x a A a A a A A ++=
矢量的散度在另两种坐标系（圆柱和球坐标）下的表达式不用记，若用到，可
查书；考试时用到，直接给出公式
（四）散度定理（重点）
识记：散度定理的数学表达式
理解：将某一矢量对闭合曲面的面积分转化为对该闭合曲面所包围体积的体积分形
式，在本课程中经常用到散度定理
应用：运用散度定理，可通过高斯定理直接推得D 的散度，另外在已知ρ的情况下，
通过散度定理可直接求得D 的通量
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第五章 静电场中的功、能和位
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握静电场的保守性，电位和梯度的概念，电场强度与电位之间的关系，并会计算电位、电位差、电场和电场能量。
二、考核知识点与考核目标
（一）静电场的保守性（重点）
识记：静电场保守性含义
理解：静电场与力学中的重力场相似，均为保守场，这是静电场的又一重要性质
（二）电位（重点）
识记：两点间的电位、点电荷的电位及分布电荷的电位计算公式
理解：由于电场E 是保守场，所以能在静电场中引入电位概念；取不同的电位参考
点，电位值可相差一个常数；当电荷分布在有限区域内时，一般参考电位可选
取无穷远处作为零电位；但当电荷分布在无限长直线上或无限大平面上时，一
般参考电位只能选有限处某点为零电位
应用：当电荷分布已知时，结合求电位公式，可得到电位函数
（三）梯度（重点）
识记：梯度的概念，在笛卡尔坐标下某一标量函数梯度的表达式
理解：标量函数才有梯度运算，梯度的结果为一个矢量
应用：电场强度与电位之间的关系：V E -?=
当已知电荷分布时，先求电位，再应用V E -?= 得到电场
（四）静电场能量（次重点）
识记：静电场能量两种计算公式（静电场能量看成储存在带电体上或储存于整个电场
空间）
理解：静电场能量是由于外界电源对带电体充电荷时做的功转化而来的
应用：利用计算电场能量公式，求出较简单带电体产生的电能
第六章 安培定律与磁场
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握稳恒电流产生磁场的性质，熟悉安培定律的内容，旋度的基本概念，磁场强度和电流密度的关系、引入矢量磁位的必要性，以及磁通密度与矢量磁位的关系，了解斯托克斯定理。
二、考核知识点与考核目标
（一）安培定律（重点）
识记：安培定律数学表达式和含义
理解：当电流分布具有一定对称性时，可利用安培定律直接求得磁场强度
应用：利用安培定律，求出轴对称载流导体周围的磁场强度
（二）旋度（次重点）
识记：旋度定义，某一矢量的旋度在笛卡尔坐标下表达式
理解：散度和旋度是研究某一矢量场的两个方面，若某一矢量场的旋度处处为零，则
说明该矢量场为无旋场；若一矢量场的旋度不为零，则说明该矢量场为有旋场
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应用：因0=??E ，静电场为无旋场；因J H
=??，恒定磁场为有旋场
（三）恒定磁场性质（重点） 识记：因J H =??，0=??B ，所以恒定磁场是有旋无源场
理解：在恒定磁场中，电流是以旋度方式激发磁场的
应用：因0=??B ，恒定磁场为无源场，所以在磁场中可引入矢量磁位A 的概念，B
与A 关系为：A B ??=
（四）斯托克斯定理（次重点）
识记：斯托克斯定理的数学表达式和含义
理解：将矢量对闭合回路积分转化为面积分形式，经常用到
应用：由斯托克斯定理和静电场的保守性，可推得0=??E
，即静电场为无旋场
第七章 位移电流和感应电动势
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握位移电流的概念和含义，熟悉法拉第电磁感应定律和楞次定律，并会计算简单回路中感应电动势。
二、考核知识点与考核目标
（一）位移电流（重点）
识记：位移电流数学表达式
理解：麦克斯韦引入位移电流的概念实质反映了变化电场亦可产生一种称为位移电流
的电流，这种位移电流与一般导体中真实传导电流不同，它是一种假想电流
应用：计算电容器外加交变电压后，电容器内部的位移电流
（二）法拉第定律和楞次定律（次重点）
识记：法拉第定律和楞次定律的数学表达式和含义
理解：法拉第定律和楞次定律实质上反映变化的磁场可以产生电场这一事实，揭示交
变场中电场与磁场的相互联系
应用：利用法拉第定律计算简单回路中感应电动势
（三）在恒定磁场中运动的导体（一般）
识记：当运动导体在恒定磁场中切割磁力线时，在导体回路中产生感应电动势的表达
式
理解：运动导体切割磁力线时，由于回路磁通量变化，会产生感应电动势，因此，计
算回路感应电动势时，要考虑两个因素，即由于磁场变化和导体运动这两方面
产生的感应电动势之和
应用：计算磁场中导体回路运动时产生的感应电动势
第八章 麦克斯韦方程组和边界条件
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握麦克斯韦方程组的数学表达式及其含义，熟悉在两种电介质分界面两侧场量（E 、D 、H 和B ）须满足的边界条件。
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二、考核知识点与考核目标
（一）麦克斯韦方程组（重点）
识记：麦克斯韦方程组数学表达式及其含义
理解：麦克斯韦方程组揭示了时变场情况下，电场与磁场是相互依赖相互转化的不可
分割的统一整体
应用：已知时变场中的E （或H ）的表达式，利用麦克斯韦方程组点形式，求得另
一场量H （或E
）
（二）边界条件（重点） 识记：在两种不同介质分界面两侧场量（E 、D 、H 和B ）满足的关系式，即边界
条件
理解：边界条件在研究多层介质中电磁波传播时，是非常有用的
应用：在第九章电磁波垂直入射（包括斜入射）到两种不同介质分界面时，边界条件
有着重要应用
第九章 电磁波
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握弱导电介质、理想介质和良导体中波动方程的解，体会透入深度的含义，了解电磁波垂直入射（包括斜入射）到两种不同介质分界面时的传播规律，垂直极化波和水平极化波以及驻波的概念，坡印廷矢量数学表达式及其含义。
二、考核知识点与考核目标
（一）波动方程及其解（次重点）
识记：波动方程数学形式，笛卡尔坐标系中一维波动方程的解及其物理意义
理解：在无限大介质中，一维波动方程的解表明是两个反方向传播的电磁波
（二）电磁波在三种无限大介质中（弱导电介质、理想介质和良导体）波动方程的解（次重点）
识记：电磁波在上述三种介质中传播时的异同点，各自本征阻抗的表达式
理解：理想介质是无损耗的介质，所以电磁波传播时，幅度保持不变，E 和H 同相；
而弱导电介质和良导体均有损耗，所以电磁波传播时，幅度随传播距离增大而
衰减，且E 和H 不同相，在良导体情况下，H 的相位比E 的相位滞后0
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（三）透入深度（一般）
识记：透入深度表达式及含义
理解：由透入深度表达式可知，频率越高，透入深度越小，说明频率越高的电磁波透
入到导体的深度越小
（四）电磁波垂直入射时的分界面条件（次重点）
识记：本征阻抗表达式的比值（i r E E 00、i t E E 00、i r H H 00和i t H H 0
0用本征阻抗表示的比值） 理解：i r E E 00和i t E E 00分别为电场在分界面上的反射系数和透射系数
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应用：已知两种不同介质的情况，求出分界面上本征阻抗比值或反射波、透射波幅值
（入射波i E 0已知）
（五）斜入射和斯涅尔定律（次重点）
识记：斜入射的概念、斯涅尔定律、临界角的表达式及含义
理解：当波由光密介质传播到光疏介质（ε1>ε2）中，当入射角等于或大于临界角时，
波不会透射到第二种介质中，而是沿介质的分界面传播，这就是“全反射”，
它是实现表面波传输的基础。光纤就是一个例子
应用：已知两种不同的介质，计算反射角，透射角和入射角
（六）垂直极化波、水平极化波和驻波（一般）
识记：何谓垂直极化波和水平极化波，驻波如何形成的
理解：水平极化波时，存在一个布儒斯特角，当入射角等于该角时，反射波中不存在
水平极化波；驻波是由于波垂直入射到理想介质和理想导体的交界面时，反射
波和入射波叠加形成的，电场在空间呈现波腹和波节的交替
应用：已知两种不同介质，计算布儒斯特角
（七）坡印廷矢量（重点）
识记：坡印廷矢量表达式及含义
理解：坡印廷矢量代表电磁波能流方向，它提供了确定波的传播方向或者已知波的传
播方向确定场的方向的方法
应用：用坡印廷矢量确定入射波、反射波和透射波方向；已知电场和磁场，确定坡印
廷矢量或已知坡印廷矢量确定某一场量
第十章 传输线
一、学习目的与要求
通过本章的学习掌握均匀传输线模型以及传输线上电压波和电流波的解。建立传输线特性阻抗Z 0、反射系数Γ(x)、边界反射系数ΓR ，阻抗Z （x ）以及驻波比VSWR 等参数，简要介绍史密斯图使用方法，最后介绍一下传输线中阻抗匹配概念及其应用。
二、考核知识点与考核目标
（一）均匀传输线模型以及传输线上电压波和电流波的解（一般）
识记：传输线上增量模型、传输线方程及电压波和电流波的解
理解：传输线方程是指传输线上电压和电流沿线变化（俗称电压波和电流波）所满足
的方程，其解无论是电压波或者是电流波均为入射波和反射波两项的叠加
（二）描述传输线特性的参数（重点）
识记：特性阻抗Z 0、反射系数Γ(x)、边界反射系数ΓR 、某处阻抗Z(x)以及驻波比
VSWR 表达式以及参量之间的相互转化
理解: 参量间相互转换指采用Γ(x)表示Z(x)的表达式或反过来用Z(x)来表示Γ(x)
的表达式，其他依此类推
应用：已知传输线的终端负载Z R 和特性阻抗Z 0,求传输线某处的阻抗Z(x)、反射系数
Γ(x)以及传输线的驻波比VSWR
（三）史密斯图（一般）
识记：史密斯图上各组数据和符号、箭头方向以及曲线图形的含义
理解：如何使用史密斯图来表示传输线上某处的归一化阻抗(r+jx)，反射系数Γ(x)、
驻波比VSWR 等参数以及史密斯图上圆心、10
0∠、1π∠处所表示的传输线
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状态，还有图上箭头顺时针或逆时针转动的含义
应用：已知传输线的特性阻抗Z 0和终端阻抗Z R ，如何使用史密斯图求得传输线参数
（如Γ(x)、Z(x)、VSWR 等）
（四）阻抗匹配及其应用（次重点）
识记：何谓阻抗匹配，阻抗匹配常用的两种形式
理解：当传输线特性阻抗与终端负载阻抗不等时)(0Z Z R ≠，传输线传到负载的一部
分功率就会反射回来，人们往往希望反射功率越小越好；为了使传输线工作于
行波状态，人们就在Z R 和传输线之间，人为地加了一段消除反射的单短截线
或双短截线，使在该外加段输入端阻抗Z(x)等于传输线的特性阻抗Z 0，达到
传输线上无反射的目的，从而实现阻抗匹配
应用：用史密斯图完成单短截线匹配和双短截线匹配的工作过程
第十一章 波导
一、学习目的与要求
通过本章的学习，了解微波传输线（即波导）的结构、传输波型TE 模和TM 模、波阻抗ηTE 、ηTM 以及模的截止频率f C 和矩形波导中主模TE 10的场结构与传输功率。
二、考核知识点与考核目标
（一）波导（特别是矩形波导）传输波型（或模）以及对应的传输参数表达式（重点）
识记：何谓TE 模、TM 模，它们与TEM 模有何不同，熟记矩形波导的ηTE 、ηTM 和f C
的表达式，工作波长及波导波长λmn 之间关系以及TE mn 或TM mn 波的相速U m
表达式
理解：波导不同于双导体传输线，在波导中不允许传输TEM 波，只能传输TE 或TM
波型，由于波导中存在模的截止频率f cmn ，所以波导中传输频率必须大于f cmn ；
若不满足f > f cmn ，则对应的该模式TE mn 或TM mn 就不能在波导中传输
应用：已知矩形波导尺寸，求解当传输某一确定频率时，波导中能传输的波型以及η
TE （ηTM ）
、相速U mn 以及波导波长λmn 等 （二）矩形波导中主模TE 10的场结构和传输参数（次重点）
识记：何谓主模，矩形波导中TE 10波场结构特点及传输参数表达式
理解：人们希望矩形波导中工作模式简单为好，所以仅允许TE 10模单独传输，为此，
熟悉TE 10模场结构及传输参数表达式尤为重要，TE 10模传输参数指TE 10模传输
时它的η10、U 10、λ10和P 10的表达式
第十二章 天线
一、学习目的及要求
通过本章的学习，了解天线的基本参数以及接受天线和阵列天线特性。
二、考核知识点与考核目标
（一）天线的基本参数（次重点）
识记：辐射电阻R rad 、方向图函数F(θ,?)、辐射强度U(θ,?)、天线的方向增益D(θ,?)
天线的辐射效率εrad 和功率增益G(θ,?)
理解：天线基本参数是衡量一付天线性能好坏的技术性指标
应用：电偶极子的R rad 和D(θ,?)
（二）接收天线和阵列天线特性（一般）
识记：接收天线的几个重要参数表达式，阵列天线的方向图乘积原理
天津市高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称：电磁场与微波技术基础（2010年1月修订版）课程代码：0910 理解：阵列方向图乘积原理指阵列方向图函数等于各个天线的方向图函数与阵因子f(x)的乘积
第三部分有关说明与实施要求
一、考核目标的能力层次表述
本大纲在考核目标中按着“识记”、“理解”、“应用”等三个能力层次规定考生应达到的能力层次要求，各能力层次为递进关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义为：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述。
理解：在识记的基础上，能全面的把握基本概念、基本原理、基本方法与技能，并把握上述内容的区别与联系。
应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法与技能，分析解决有关的理论和实际问题，并能够运用多个知识点进行综合分析，解决问题。
二、指定教材
《工程电磁场基础》 [美]J.A.埃德米尼斯特尔著雷银照、吴静等译科学出版社2002年1月第一版
三、自学方法指导
1、在开始学习指定教材每一章之前，应先阅读大纲中有关这一章考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，使阅读教材有的放矢。
2、阅读教材时，要仔细阅读逐句推敲，深刻理解基本概念、基本理论，牢固把握基本方法与技能。
3、自学过程中坚持做好读书笔记，做到有归纳、有总结、有理解。自学过程中除了勤于思考外，还要勤于提问，勤于请教，勿死记硬背，生搬硬套，急于求成。要注意所学内容纵向和横向的联系。
四、对社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程提出的目标总要求和各章掌握的知识点。
2、应熟知各知识点要求达到的能力层次，并深刻体会与理解各知识点的考核目标。
3、辅导时应注意指导考生加强本学科研究方法的训练，加强考生自学能力、观察和思维理解能力、分析解决问题能力及创新意识的培养。
4、辅导时应以考试大纲为准，指定教材为基础，避免随意超纲。
5、辅导时应协助考生理解知识点的能力层次，不可将试题难易与能力层次直接挂钩。
6、辅导时应突出重点，对学生要启发引导，不可让学生死记硬背。
7、辅导时应要求学生刻苦学习，钻研教材，独立思考，勤于提问。
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五、关于命题考试的若干规定
1、本大纲各章所提到的考核内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点，试题内容不超纲。
2、试卷中试题比例一般为识记占20%、理解占35%、应用占45%。
3、反映不同难易度的试题分数比例一般为易占20%、较易占30%、较难占30%、难占20%。
4、每份试卷中各类考核点所占比例约为重点65%、次重点25%、一般10%。
5、试卷类型一般为：填空题、名词解释、单项选择题、判断题、简答题、计算题等。
6、考试采用闭卷笔试，考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分及格。
六、题型示例
（一）填空题
1、单位矢量的绝对值是_ __，在矢量A 方向上的单位矢量可表示为__ _。 （二）名词解释
电场强度
矢量场A 的散度定义
（三）单项选择题
1、静电场是（ ）。
A ．无旋场
B ．非保守场
C ．无散度场
D ．有散度有旋度场
（四）判断题
1、电位相等处，电场也相等。（ ）
（五）简答题
1、反射定律和折射定律
（六）计算题 1、已知电场)/(42m v a y a x E y x -=
求：沿下列路径移动电量为＋2C 的电荷所做的功：
（1）从点（2，0，0）到点（0，0，0），然后从点（0，0，0）到点（0，2，0）；
（2）沿连接两点的直线路径从点（2，0，0）到点（0，2，0）。
微波技术基础试题三
一．简答：（50分） 1．什么是色散波和非色散波？（5分） 答：有的波型如TE 波和TM 波，当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时，对于传输某一波形的电磁波而言，其相速v p 和群速v g 都随频率而变化的，把具有这种特性的波型称为色散波。而TEM 波的相速v p 和群速v g 与频率无关，把具有这种特性的波型称为非色散波。 2．矩形波导、圆波导和同轴线分别传输的是什么类型的波？（5分） 答：（1）矩形波导为单导体的金属管，根据边界条件波导中不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （2）圆波导是横截面为圆形的空心金属管，其电磁波传输特性类似于矩形波导不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （3）同轴线是一种双导体传输线。它既可传输TEM 波，也可传输TE 波和TM 波。 3．什么是TE 波、TM 波和TEM 波？（5分） 答：根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无，可分为三种波型： （1）横磁波（TM 波），又称电波（E 波）:0=H Z ，0≠E Z ； （2）横电波（TE 波），又称磁波（H 波）：0=E Z ，0≠H Z ； （3）横电磁波（TEM ）：0=E Z ，0=H Z 。 4．导波系统中的相速和相波长的含义是什么？（5分） 答：相速v p 是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向移动的速度。 相波长λp 是指等相位面在一个周期T 内移动的距离。 5．为什么多节阶梯阻抗变换器比单节阻抗变换器的工作频带要宽？（5分） 答：以两节阶梯阻抗变换器为例，设每节4 λ阻抗变换器长度为θ，三个阶
梯突变的电压反射系数分别为 Γ ΓΓ2 1 ,,则点反射系数为 e e U U j j i r θ θ 42210--ΓΓΓ++==Γ，式中说明，当采用单节变换器时只有两 个阶梯突变面，反射系数Γ的表达式中只有前两项，若取ΓΓ=10，在中心频率处,2/πθ=这两项的和为零，即两突变面处的反射波在输入端相互抵消，从而获得匹配；但偏离中心频率时，因2/πθ≠，则两个反射波不能完全抵消。然而在多节阶梯的情况下，由于多节突变面数目增多，参与抵消作用的反射波数量也增多，在允许的最大反射系数容量Γm 相同的条件下， 使工作频带增宽。 6．请简述双分支匹配器实现阻抗匹配的原理。（7分） 答： B A Z L 如图设：AA’,BB’两个参考面分别跨接两个短截线，归一化电纳为jB 1,jB 2 A A’,BB’两参考面处的等效导纳，在考虑分支线之前和之后分别为 y iA ',y A A '' y iB ',y B B ' ' ,从负载端说起，首先根据负载导纳在导纳圆图上找 到表示归一化负载导纳的点，以此点到坐标原点的距离为半径，以坐标原点为圆心画等反射系数圆，沿此圆周将该点顺时针旋转（4πd 1）rad ，
微波技术基础实验指导书讲解
微波技术基础实验报告 所在学院： 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 2016年5月13日
实验一微波测量系统的了解与使用 实验性质：验证性实验级别：必做 开课单位：学时：2学时 一、实验目的： 1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。 2．学会测量设备的使用。 二、实验器材： 1．3厘米固态信号源 2．隔离器 3．可变衰减器 4．测量线 5．选频放大器 6．各种微波器件 三、实验内容： 1．了解微波测试系统 2．学习使用测量线 四、基本原理： 图1。1 微波测试系统组成 1．信号源 信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。 本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。 2．选频放大器
当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。表头一般具有等刻度及分贝刻度。要求有良好的接地和屏蔽。选频放大器也叫测量放大器。 3．测量线 3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。 4．可变衰减器 为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。 五、实验步骤： 1．了解微波测试系统 1．1观看如图装置的的微波测试系统。 1．2观看常用微波元件的形状、结构，并了解其作用、主要性能及使用方法。常用元件如：铁氧体隔离器、衰减器、直读式频率计、定向耦合器、晶体检波架、全匹配负载、波导同轴转换器等。2．了解测量线结构，掌握各部分功能及使用方法。 2．1按图检查本实验仪器及装置。 2．2将微波衰减器置于衰减量较大的位置（约20至30dB），指示器灵敏度置于较低位置，以防止指示电表偶然过载而损坏。 2．3调节信号源频率，观察指示器的变化。 2．4调节衰减器，观察指示器的变化。 2．5调节滑动架，观察指示器的变化。 六、预习与思考： 总体复习微波系统的知识，熟悉各种微波元器件的构造及原理特点。 实验二驻波系数的测量
微波技术基础第四章课后答案 杨雪霞概要
4-1 谐振腔有哪些主要的参量？这些参量与低频集总参数谐振回路有何异同点？ 答：谐振腔的主要特性参数有谐振频率、品质因数以及与谐振腔中有功损耗有关的谐振电导，对于一个谐振腔来说，这些参数是对于某一个谐振模式而言的，若模式不同，这些参数也是不同的。谐振频率具有多谐性，与低频中的回路，当其尺寸、填充介质均不变化时，只有一个谐振频率是不相同的。在谐振回路中，微波谐振腔的固有品质因数要比集总参数的低频谐振回路高的多。一般谐振腔可以等效为集总参数谐振回路的形式。 4-2 何谓固有品质因数、有载品质因数？它们之间有何关系？ 答：固有品质因数是对一个孤立的谐振腔而言的，或者说，是谐振腔不与任何外电路相连接（空载）时的品质因数。当谐振腔处于稳定的谐振状态时，固有品质因数0Q 的定义为 02T W Q W π =，其中W 是谐振腔内总的储存能量，T W 是一周期内谐振腔内损耗的能量。 有载品质因数是指由于一个腔体总是要通过孔、环或探针等耦合机构与外界发生能量的耦合，这样不仅使腔的固有谐振频率发生了变化，而且还额外地增加了腔的功率损耗，从而导致品质因数下降，这种考虑了外界负载作用情况下的腔体的品质因数称为有载品质因数l Q 。 对于一个腔体，0 1l Q Q k = +，其中k 为腔体和外界负载之间的耦合系数。 4-4 考虑下图所示的有载RLC 谐振电路。计算其谐振频率、无载Q 0和有载Q L 。 谐振器 负载 1800Ω 解：此谐振电路属于并联谐振电路，其谐振频率为： 0356f MHz = = = 无载时， 017.9R Q w L = === 有载时， 040.25L e R Q w L = ===
微波技术基础第二章课后答案 杨雪霞知识分享
2-1 波导为什么不能传输TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内，不可能存在静电荷或恒定电流，因此也不可能传输TEM 波型。 2-2 什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波（0z E =，0z H =），TE 波(0z E =,0z H ≠),TM 波（0z E ≠，0z H =） 2-3 何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：0z E =，0z H =的为TEM 波；0z E =,0z H ≠为TE 波；0z E ≠，0z H =为TM 波。 TE 波阻抗： x TE y E wu Z H ηβ = ==> TM 波阻抗： x TM y E Z H w βηε= == 其中η为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 2-4 试将关系式y z x H H jw E y z ε??-=??，推导为1()z x y H E j H jw y βε?=+?。 解：由y H 的场分量关系式0j z y H H e β-=（0H 与z 无关）得： y y H j H z β?=-? 利用关系式y z x H H jw E y z ε??-=??可推出： 11()()y z z x y H H H E j H jw y z jw y βεε???= +=+??? 2-5 波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。 2-6 何为波导的截止波长c λ？当工作波长λ大于或小于c λ时，波导内的电磁波的特性有何
微波技术基础 简答题整理
第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线？何谓长线和短线？ 一般来讲，凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统，均可成为传输线；长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟，反之为短线。（界限可认为是l/λ>=0.05） 1-2.从传输线传输波形来分类，传输线可分为哪几类？从损耗特性方面考虑，又可以分为哪几类？ 按传输波形分类： （1）TEM（横电磁）波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线；共同特征：双导体传输系统； （2）TE（横电）波和TM（横磁）波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导；共同特点：单导体传输系统； （3）表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线；共同特征：传输波形属于混合波形（TE波和TM 波的叠加） 按损耗特性分类： （1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微带线） （4）光频波段传输线（介质光波导、光纤） 1-3.什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什么？ 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时，同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构，材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率，而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些？他们各自的特点是什么？在什么情况的终端负载下得到这些工作状态？
（1）行波状态： 0Z Z L =，负载阻抗等于特性阻抗（即阻抗匹配）或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中，只存在相位的变化而没有幅度的变化。 （2）驻波状态： 终端开路，或短路，或终端接纯抗性负载。 电压，电流在时间，空间分布上相差π/2，传输线上无能量传输，只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射，负载不吸收能量，传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加，形成驻波状态。 （3）行驻波状态： 终端负载为复数或实数阻抗（L L L X R Z ±=或L L R Z =）。 信号源传输的能量，一部分被负载吸收，一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 集总参数电路由集总参数元件组成，连接元件的导线没有分布参数效应，导线沿线电压、电流的大小与相位，与空间位置无关。分布参数电路中，沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化，传输线存在分布参数效应。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种：共轭匹配和无反射匹配，阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值；传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值；传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时，传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4，在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形？有哪几种模式？
微波技术基础第二章课后答案杨雪霞汇总
2-1波导为什么不能传输 TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输 TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电 流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内， 不可能存在静电荷或恒定电流， 因此也不可能 传输TEM 波型。 2-2什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波(E z=O , H z=O )，TE 波(E z =O ,H z HO ),TM 波(Ez^O , H z = O ) 2-3何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：E z =0，H z =0 的为 TEM 波；E z =O ,H z =O 为 TE 波；E z =0，H z =0 为 TM 波。 其中为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 cH z ￡H y 唏戸亠 1 cH z R 2-4试将关系式 z y =jw ；E x ，推导为E x ( —j ：Hy )。 cy az jw g ￡y 解：由H y 的场分量关系式 H y =H O e —j ：z ( H 0 与z 无关)得： 利用关系式凹一也二jw ；E x 可推出: 纽 cz 2-5波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损 耗和衰减 等。 2-6何为波导的截止波长 ’c ?当工作波长’大于或小于’c 时，波导内的电磁波的特性有何 TE 波阻抗: TM 波阻抗: 2 丄（如土） jw ； : y : z jw ； /H y ）
微波技术基础第三章课后答案 杨雪霞汇总
3-1 一根以聚四氟乙烯 2.10r ε=为填充介质的带状线，已知其厚度b =5mm ，金属导带厚度和宽度分别为0t =、W =2mm ，求此带状线的特性阻抗及其不出现高次模式的最高频率。 解: 由于/2/50.40.35W b ==>，由公式 20 (0.35/)e W W b b W b ?=-? -? /0.35/0.35 W b W b <> 得中心导带的有效宽度为：2e W W mm ≈=， 077.3Z = =Ω 带状线的主模为TEM 模，但若尺寸不对也会引起高次模，为抑止高次模，带状线的最短工作波长应满足： 10 10 max(,)cTE cTM λλλ> 10 2 5.8cTE mm λ== mm b r cTM 5.14210 ==ελ 所以它的工作最高频率 GHz c f 20105.141033 8 =??==-λ 3-2 对于特性阻抗为50Ω的铜导体带状线，介质厚度b =0.32cm ，有效相对介电常数 2.20r ε=，求线的宽度W 。若介质的损耗角正切为0.001，工作频率为10GHz ，计算单位 为dB/λ的衰减，假定导体的厚度为t =0.01mm 。 解: 074.2120==< 和030)0.4410.830x π=-=，所以 由公式 00, 1200.85120 x W b ??? 其中， 0.441x = 计算宽度为(0.32)(0.830)0.266W bx cm ===。 在10GHz ，波数为
1310.6k m -= = 由公式 )(/2tan 波TEM m Np k d δ α= 介电衰减为 m Np k d /155.02)001.0)(6.310(2tan === δα 在10GHz 下铜的表面电阻为0.026s R =Ω。于是，根据公式 300002.710120 ,30()/0.16120,s r c s R Z A b t Np m R B Z b επα-????? 其中 2121ln()W b t b t A b t b t t π+-=+ +-- 0.414141(0.5ln )(0.50.7)2b t W B W t W t ππ=+ +++ 得出的导体的衰减为 m Np A t b Z R r s c /122.0)(30107.203=-?=-πεα 因为 4.74A =。总的衰减常数为 0.277/d c Np m ααα=+= 以dB 为单位，为 ()201 2.41/dB ge dB m αα== 在10GHz ，在带状线上的波长为 cm f c r 02.2== ελ 所以，用波长来表示的衰减为 ()(2.41)(0.0202)0.049/dB dB αλ== 3-3 已知带状线两接地板间距b =6cm ，中心导带宽度W =2cm ，厚度t =0.55cm ，试求填充
微波技术基础
摘要 本文主要介绍了微波的基础知识，在第一章中介绍了微波的概念、基本特点以及微波在民用和军事上的应用，在第二章中介绍了微波传输线理论，主要介绍了TE型波的理论和传输特性。 10 This paper describes the basics of microwave in the microwave first chapter introduces the concept of the basic characteristics and microwave in the civilian and military applications, in the second chapter describes the microwave transmission line theory, introduces the theory and the type of wave Transmission characteristics.
微波技术基础 第一章微波简介 1.1 什么是微波 微波是频率非常高的电磁波，就现代微波理论的研究和发展而论，微波是指频率从GHz 300的电磁波，其相应的波长从1m~0.1mm，这段电磁频谱包~ MHz3000 括分米波（频率从300MHz~3000MHz），厘米波（频率从3GHz~30GHz），毫米波（频率从30GHz~300GHz）和亚毫米波（频率从300GHz~3000GHz）四个波段。 下图为电磁波谱分布图： 1.2微波的基本特点 1.似光性和似声性 微波波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体的尺寸相当或小的多，当微波辐射到这些物体上时，将产生显著地反射、折射，这和光的反射折射一样。同时微波的传播特性也和几何光学相似，能够像光线一样直线传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就能获得方向性极好、体积小的天线设
微波技术基础课程学习知识要点
《微波技术基础》课程复习知识要点 (2007版) 第一章 “微波技术基础引论”知识要点 廖承恩主编的《微波技术与基础》是国内较为经典的优秀教材之一，引论部分较为详细的介绍了微波的工作波段、特点及其应用，大部分应用背景取材于微波通讯占主导地位的上世纪80’s / 90’s 年代。在科技迅猛发展的今天，建议同学们关注本网站相关联接给出的最新发展动态，真正做到学以致用，拓展自己的知识面，特别是看看微波在现代无线和移动通信、射频电路设计（含RFID ）、卫星定位、宇航技术、探测技术等方面的应用，不要局限于本书的描述。(Microwaves have widespread use in classical communication technologies, from long-distance broadcasts to short-distance signals within a computer chip. Like all forms of light, microwaves, even those guided by the wires of an integrated circuit, consist of discrete photons ….. NATURE| Vol 449|20 September 2007)1 本章的理论核心是在对导行波的分类的基础上推导了导行系统传播满足的微波的波段分类、特点与应用（TE 、TM 、TEM ）和基本求解方法，给出了导行系统、导行波、导波场满足的方程；（Halmholtz Eq 、横纵关系）、本征值---纵向场法、非本征值---标量位函数法（TEM ）。{重点了解概念、回答实际问题，比如考虑一下如按如下的份类，RFID 涉及那些应用？全球定位系统GPS 呢？提高微波工作频率的好处及实现方法？} 1．微波的定义 把波长从1米到1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz ～3×1011Hz 。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽1000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波三个波段。 2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。 3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、 4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。 4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。 需要重点记忆的公式：表1-2（要求会用）； 理解纵横f λ31081051010(m)(Hz)3103231063109-13101210-43101510-73101810-10无线电波 光波宇宙射 线视频射频
微波技术基础期末试题一
《微波技术基础》期末试题一 选择填空题（共30分，每题3分） 1.下面哪种应用未使用微波（） （a）雷达（b）调频（FM）广播 （c）GSM移动通信（d）GPS卫星定位 2.长度1m，传输900MHz信号的传输线是（） （a）长线和集中参数电路（b）长线和分布参数电路 （c）短线和集中参数电路（d）短线和分布参数电路 3.下面哪种传输线不能传输TEM模（） （a）同轴线（b）矩形波导（c）带状线（d）平行双线 4.当矩形波导工作在TE10模时，下面哪个缝不会影响波的传输（） 5.圆波导中的TE11模横截面的场分布为（） （a）（b）（c） 6.均匀无耗传输线的工作状态有三种，分别为，和。
7.耦合微带线中奇模激励的对称面是壁，偶模激励的对称面是壁。 8.表征微波网络的主要工作参量有阻抗参量、参量、参量、散射参量和参量。 9.衰减器有衰减器、衰减器和衰减器三种。 10.微波谐振器基本参量有、和三种。 二.（8分）在特性阻抗Z0=200?的传输线上，测得电压驻波比ρ=2，终端为 U0V，求终端反射系数、负载阻 =1 电压波节点，传输线上电压最大值 max 抗和负载上消耗的功率。 三．（10分）已知传输线特性阻抗Z0=75?，负载阻抗Z L=75+j100?，工作频率为900MHz，线长l=0.1m，试用Smith圆图，求距负载最近的电压波腹点的位置和传输线的输入阻抗（要求写清必要步骤）。 四．（10分）传输线的特性阻抗Z0=50Ω，负载阻抗为Z L=75Ω，若采用单支节匹配，求支节线的接入位置d和支节线的长度l（要求写清必要步骤）。五．（15分）矩形波导中的主模是什么模式；当工作波长为λ=2cm时，BJ-100型（a*b=22.86*10.16mm2）矩形波导中可传输的模式，如要保证单模传输，求工作波长的范围；当工作波长为λ=3cm时，求λp，vp及vg。 六．（15分）二端口网络如图所示，其中传输线的特性阻抗Z0=200Ω，并联阻抗分别为Z1=100Ω和Z2=j200Ω，求网络的归一化散射矩阵参量S11和S21，网络的插入衰减（dB形式）、插入相移与输入驻波比。
微波技术基础课程学习知识要点
《微波技术基础》课程学习知识要点 第一章学习知识要点 1．微波的定义—把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz～3×1012Hz。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽10000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。 2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。 3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。 4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。 第二章学习知识要点 1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。微波传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。 2. 均匀无耗传输线方程为
() ()()()d U z dz U z d I z dz I z 22222 20 -=-=ββ 其解为 ()()() U z A e A e I z Z A e A e j z j z j z j z =+=---120121ββββ 对于均匀无耗传输线,已知终端电压U 2和电流I 2，则: 对于均匀无耗传输线,已知始端电压U 1和电流I 1，则: 其参量为 Z L C 00 0=，βπλ=2p ，v v p r =0 ε，λλεp r =0 3. 终端接的不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态： (1) 当Z Z L =0时，传输线工作于行波状态。线上只有入射波存在，电压电流振幅不变，相位沿传播方向滞后；沿线的阻抗均等于特性阻抗；电磁能量全部被负载吸收。 (2) 当Z L =0、∞和±jX 时，传输线工作于驻波状态。线上入射波和反射波的振幅相等，驻波的波腹为入射波的两倍，波节为零；电压波腹点的阻抗为无限大，电压波节点的阻抗为零，沿线其余各点的阻抗均为纯电抗；电压（电流）波腹点和电压（电流）波节点每隔λ4交替出现，每隔2λ重复出现；没有电磁能量的传输，只有电磁能量的交换。 (3) 当Z R jX L L L =+时，传输线工作于行驻波状态。行驻波的波腹小于两倍入射波，波节不为零；电压波腹点的阻抗为最大的纯电阻R Z max =ρ0，电压波节点的阻抗为最小的纯电阻R Z min =0ρ； ()()?????-=-= sin cos sin cos 011011Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ()()?????+=+= sin cos sin cos 022022Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ
微波技术实验指导_报告2017
Harbin Institute of Technology 微波技术 实验报告 院系： 班级： 姓名： 学号： 同组成员： 指导老师： 实验时间： 哈尔滨工业大学
实验一短路线、开路线、匹配负载S 参量的测量 一、实验目的 1、通过对短路线、开路线的S 参量S11的测量，了解传输线开路、短路的特性。 2、通过对匹配负载的S 参量S11及S21的测量，了解微带线的特性。S11 二、实验原理 （一）基本传输线理论 在一传输线上传输波的电压、电流信号会是时间及传递距离的函数。一条单位长度传输线之等效电路可由R 、L 、G 、C 等四个元件来组成，如图1-1（a ）所示。假设波传输播的方向为＋Z 轴的方向，则由基尔霍夫电压及电流定律可得下列二个传输线方程式。 其中假设电压及电流是时间变量t 的正弦函数，此时的电压和电流可用角频率ω的变数表示。亦即是 而两个方程式的解可写成 z z e V e V z V γγ--++=)( (1-1) z z e I e I z I γγ--+-=)((1-2) 其中V + ,V -,I +,I - 分别是波信号的电压及电流振幅常数，而+、-则分别表示+Z,-Z 的传输方向。 γ则是[传输系数]（propagation coefficient ），其定义如下。 ))((C j G L j R ωωγ++= (1-3) 而波在z 上任一点的总电压及电流的关系则可由下列方程式表示。 I L j R dz dV ?+-=)(ωV C j G dz dI ?+-=)(ω (1-4) 将式（1-1）及（1-2）代入式（1-3）可得 C j G I V ωγ +=++ t j e z V t z v ω)(),(=t j e z I t z i ω)(),(=
电子科技大学中山学院07微波技术基础考试试卷A
一、填空题（共28分，每空2分） 1、长线和短线的区别在于：前者为 ____参数电路， 后者为 参数电路。 2、导波系统中传输电磁波德等相位面沿着轴向移动的速度，通常称为_________，而传输信号电磁波是多种频率成分构成一个“波群”进行传播，其速度通常称为 。 3、矩形波导传输的主模是 ，圆波导传输的主模是 。 4、用散射参量表示非可逆四端口定向耦合器的耦合度C= ______，隔离度D= _ _______。 5、测得一微波传输线的反射系数模为|г|=1/2，则行波系数K =________，若特性阻抗Z 0=75Ω，则波节点的输入阻抗为Rin=____________。 6、一波导匹配双T ，其③端口为E 臂，④端口为H 臂，若③端口输入功率为P ，则①端口输出功率为_______，若①端口理想短路，②理想开路，则④端口输出功率为_________。 7、按传输模式分类，光纤分为 ___和_____________。 二、圆图完成（要求写出必要的步骤）（共20分，每小题10分）） 1、特性阻抗为50Ω的长线，终端负载不匹配，沿线电压波腹∣U ∣max =20V ，波节∣U ∣min =12V ，离终端最近的电压波腹点距终端的距离为0.37λ，求负载阻抗Z L =?(10分) 2、耗传输线特性阻抗Z 0=50Ω，长度为10cm ，f =800MHz ，假如输入阻抗Z in =j60Ω 求出负载阻抗Z L ； 三、如图为波导扼流式短路活塞，说明原理。（7分）
四、如图所示一微波传输系统，其Z 0已知，求输入阻抗Z in ，各点的反射系数和各段电压驻波比。（17分） 五、矩形波导的尺寸为a =22.86mm ，b=10.16mm ，波导中传输电磁波的频率为15GHz ，试问波导中可能传输哪些波型？（18分） 六、已知二端口网络的散射矩阵[]??? ?????=2/32/31.095.095.01.0ππππj j j j e e e e S 求该网络的插入衰减L （dB ）、插入相移、电压传输系数T 、驻波比ρ。（10分）
微波技术实验指导书(带封皮版)
微 波 技 术 实 验 报 告 班级： 学号： 姓名：
实验一微波测量系统的了解与使用 实验性质：验证性实验级别：选做 开课单位：信息与通信工程学院学时：2学时 一、实验目的： 1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。 2．学会测量设备的使用。 二、实验器材： 1．3厘米固态信号源 2．隔离器 3．可变衰减器 4．测量线 5．选频放大器 6．各种微波器件 三、实验内容： 1．了解微波测试系统 2. 学习使用测量线 四、基本原理： 图1.1 微波测试系统组成 1．信号源 信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。 本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。
2．选频放大器 当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。表头一般具有等刻度及分贝刻度。要求有良好的接地和屏蔽。选频放大器也叫测量放大器。 3．测量线 3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。 4．可变衰减器 为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。 五、实验步骤： 1．了解微波测试系统 1．1观看如图装置的的微波测试系统。 1．2观看常用微波元件的形状、结构，并了解其作用、主要性能及使用方法。常用元件如：铁氧体隔离器、衰减器、直读式频率计、定向耦合器、晶体检波架、全匹配负载、波导同轴转换器等。2．了解测量线结构，掌握各部分功能及使用方法。 2．1按图检查本实验仪器及装置。 2．2将微波衰减器置于衰减量较大的位置（约20至30dB），指示器灵敏度置于较低位置，以防止指示电表偶然过载而损坏。 2．3调节信号源频率，观察指示器的变化。 2．4调节衰减器，观察指示器的变化。 2．5调节滑动架，观察指示器的变化。 六、预习与思考： 总体复习微波系统的知识，熟悉各种微波元器件的构造及原理特点。
电磁场与微波技术实验指导书(新)
电磁场与微波技术实验指导书 XXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXX
注意事项 一、实验前应完成各项预习任务。 二、开启仪器前先熟悉实验仪器的使用方法。 三、实验过程中应仔细观察实验现象，认真做好实验结果记录。 四、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。自主完成实验和报告。 五、爱护公共财产，当发生仪器设备损坏时，必须认真检查原因并按规 定处理。 六、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序，实验后应切断所用仪器的 电源 ,并将仪器整理好。协助保持实验室清洁卫生, 带出自己所产生的赃物。 七、不迟到，不早退，不无故缺席。按时交实验报告。 八、实验报告中应包括： 1、实验名称。 2、实验目的。 3、实验内容、步骤，实验数据记录和处理。 4、实验中实际使用的仪器型号、数量等。 5、实验结果与讨论，并得出结论，也可提出存在问题。 6、思考题。
实验仪器 JMX－JY－002电磁波综合实验仪 一、概述 电磁波综合实验仪，提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验，透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点，使学生直观形象地认识时谐电磁场，深刻理解电磁感应的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理，掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识，培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上，添加了对天线不同极化角度的测量，学生通过测量，可绘制不同极化天线的方向图，使得学生对电磁波的感受更加深刻。 二、特点 1、理论与实践结合性强 2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要，紧密配合教学大纲，使课堂环节与实验环节紧密结合。 3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的知识。 4、实验内容的设置，融综合性、设计性与验证性与一体，帮助学生建立一套电磁波的形象化思维方式，加深和加强对电磁波产生、发射、传输、接收过程及相关特性的认识。 5、培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。 三、系统配置及工作原理 （1）系统配置 1、JMX-JY-002电磁波教学综合实验仪主机控制系统：通过常规控制仪表与微波功率信号发生器、功率信号放大器构成电磁波教学综合实验仪主机控制系统，实现了对被控电磁场与波信号发射控制。 2、测试支架平台：包括支撑臂、测试滑动导轨、测量尺、天线连接杆件、感应器连接杆件、反射板连接杆件、微安表等组件。 3、测试套件：包括多极化天线（垂直极化、水平极化、左右螺旋极化）、射频连接电缆套件、感应器、感应器连接电缆、极化尺、标准测试天线板、反射板等构成测试套件。 （2）工作原理 实验仪主机控制系统的微波信号源产生微波信号，经由微波功率放大器放大后输出至OUTPUT端口，通过射频电缆将输出信号传送给发射天线向空间发射电磁波信号作为实验测试
西安电子科技大学微波技术基础07期末考试考题
西安电子科技大学 考试时间 120 分钟 试 题（A ） 1.考试形式：闭 卷； 2.本试卷共 五 大题，满分100分。 班级 学号 姓名 任课教师 一、简答题（每题3分，共45分） 1、 传输线解为z j z j e U e U U ββ21+=-，上面公式中哪个表示+z 方向传输波？哪个表示-z 方向传输波？为什么？ 2、 若传输线接容性负载（L L L jX R Z +=，0 第2页 共4页 5、矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是什么？ 6、带线宽度W ，上下板距离b ，当W 增大时，带线特性阻抗如何变化？为什么？ 7、 微带或者带线的开口端是否相当于开路端？为什么？如果不是，如何等效？ 8、 一段矩形波导，尺寸b a ?， TE 10模的散射矩阵如下，写出其传输TE 20模时的散射矩阵。 []?? ? ???=--00θ θj j e e s 9、 金属圆波导的模式TE mnp 和TM mnp ，下标m, n, p 各自代表什么含义？ 10、 写出如图双口网络的输入反射系数in Γ的表达式。 11、 环行器的端口定义和散射矩阵如下，该环行器环行方向是顺时针还是逆时针？ 12、 说明下图E 面T 的工作特点 13、 写出如图理想两端口隔离器的S 矩阵 一、填空题(共26分，每空2分) 1．微波传输线是一种分布参数电路， 其线上的电压电流分布规律可由 来描述。 2．矩形波导传输的主模是 ，圆波导传输的主模是 。 3．按传输模式分类，光纤分为 ___和_____________。 4．微带线中出现的高次模种类有 和 。 5、测得一微波传输线的反射系数模为|г|=1/2，则行波系数K =________，若特性阻抗Z 0=75Ω，则波节点的输入阻抗为Rin=____________。 6．阻抗匹配的方法中最基本的是采用 和 作为匹配网络。 7．一波导匹配双T ，其③端口为E 臂，④端口为H 臂，若③端口输入功率为1W ，则①端口输出功率为_______，若①端口理想短路，②理想开路，则④端口输出功率为_________。 二、如图为波导扼流式短路活塞，试说明原理。（7分） 三、圆图完成（要求写出必要的步骤，并在圆图上标示出来）（21分） 1．已知传输线的特性阻抗为Z 0，工作波长λ0=8cm ，负载阻抗Z L =(0.2-j0.5)Z 0，求第一个电压波节 电子科技大学中山学院考试试卷 课程名称: 微波技术基础 试卷类型： A 卷 2012—2013 学年第 1 学期 期末 考试 考试方式： 闭卷 拟题人： 袁海军 日期： 2012-12-22 审 题 人： 学 院： 电子信息学院 班 级： 10无线技术 学 号： 姓 名： 提示：考试作弊将取消该课程在校期间的所有补考资格，作结业处理，不能正常毕业和授位，请诚信应考。 点至终端的距离l，驻波比ρ，行波系数K。（12分） 2．特性阻抗为50Ω的长线，终端负载不匹配，沿线电压波腹∣U∣max=20V，波节∣U∣min=10V，离终端最近的电压波腹点距终端的距离为0.3λ，求负载阻抗Z L=?（9分） 四、（11分）有一特性阻抗为Z0=75Ω的无耗均匀传输线，导体间的媒质参数为εr=2.25,μr=1，终端接有R l=50Ω的负载。当f=2GHz时，其线长度为3λg/4。试求：①传输线实际长度；②负载终端反射系数；③输入端反射系数；④输入端阻抗。 《微波技术基础》课程学习知识要点 第一章 学习知识要点 1．微波的定义— 把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz ～3×1012Hz 。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽10000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。 2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。 3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。 4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。 第二章 学习知识要点 1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。微波传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。 2. 均匀无耗传输线方程为 () ()()()d U z dz U z d I z dz I z 2222220 -=-=ββ 其解为 ()()() U z A e A e I z Z A e A e j z j z j z j z =+=---120121ββββ 对于均匀无耗传输线,已知终端电压U 2和电流I 2，则: 对于均匀无耗传输线,已知始端电压U 1和电流I 1，则: ()()?????+=+= sin cos sin cos 022022Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ10微波技术基础A卷
微波技术基础课程学习知识要点