微波技术基础复习重点
微波技术基础期末复习题

《微波技术基础》期末复习题第2章 传输线理论1. 微波的频率范围和波长范围频率范围 300MHz ~ 3000 GHz 波长范围 1.0 m ~ 0.1mm ;2. 微波的特点⑴ 拟光性和拟声性;⑵ 频率高、频带宽、信息量大;⑶ 穿透性强;⑷ 微波沿直线传播;3. 传输线的特性参数⑴ 特性阻抗的概念和表达公式特性阻抗=传输线上行波的电压/传输线上行波的电流 1101R j L Z G j C ⑵ 传输线的传播常数传播常数 j γαβ=+的意义,包括对幅度和相位的影响。
4. 传输线的分布参数:⑴ 分布参数阻抗的概念和定义⑵ 传输线分布参数阻抗具有的特性()()()in V d Z d I d =00ch sh sh ch L L L L V d I Z d V d I d Z γγγγ+=+000th th L L Z Z d Z Z Z d γγ+=+① 传输线上任意一点 d 的阻抗与该点的位置d 和负载阻抗Z L 有关; ② d 点的阻抗可看成由该点向负载看去的输入阻抗;③ 传输线段具有阻抗变换作用;由公式 ()in Z d 000th th L L Z Z d Z Z Z dγγ+=+ 可以看到这一点。
④ 无损线的阻抗呈周期性变化,具有λ/4的变换性和 λ/2重复性; ⑤ 微波频率下,传输线上的电压和电流缺乏明确的物理意义,不能直接测量;⑶ 反射参量① 反射系数的概念、定义和轨迹;② 对无损线,其反射系数的轨迹?;③ 阻抗与反射系数的关系;in ()1()()()1()V d d Z d I d d 01()1()d Z d ⑷ 驻波参量① 传输线上驻波形成的原因?② 为什么要提出驻波参量?③ 阻抗与驻波参量的关系;5. 无耗传输线的概念和无耗工作状态分析⑴ 行波状态的条件、特性分析和特点;⑵ 全反射状态的条件、特性分析和特点;⑶ 行驻波状态的条件、特性分析和特点;6. 有耗传输线的特点、损耗对导行波的主要影响和次要影响7. 引入史密斯圆图的意义、圆图的构成;8. 阻抗匹配的概念、重要性9. 阻抗匹配的方式及解决的问题⑴ 负载 — 传输线的匹配⑵ 信号源 — 传输线的匹配⑶ 信号源的共轭匹配10. 负载阻抗匹配方法⑴ λ/4阻抗匹配器⑵ 并联支节调配器⑶ 串联支节调配器第3章 规则金属波导1. 矩形波导的结构特点、主要应用场合;2. 矩形波导中可同时存在无穷多种TE 和TM 导模;3. TE 和TM 导模的条件;TE 导模的条件:00(,,)(,)0j z z z z E H x y z H x y e β-==≠TE 导模的条件:00(,,)(,)0j z z z z H E x y z E x y e β-==≠4. 关于矩形波导的5个特点;5. 掌握矩形波导TE 10模的场结构,并在此基础上掌握TE m0模的场结构;6. 管壁电流的概念;7. 管壁电流的大小和方向;8. 矩形波导的传输特性(导模的传输条件与截止);9. 圆形波导主模TE11模的场结构。
微波技术基础复习大纲.

微波技术基础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结构、尺寸、填充的媒质及工作频率决定的参量,和负载无关的参数)1)特性阻抗0Z (P15):0U U Z I I +-+-==-=≈2)传播常数γ(P13):j γαβ=+,通常情况下衰减常数0α=,则j γβ=。
3)相速度p v 和相波长p λ(P14):通常2p p v fπλλβ===根据相速度的定义2p f v ωπββ==,而β=(P13),因此p v = 在这里出现了波的色散特性的描述。
2、长线的工作参数1)输入阻抗in Z :()()()()000tan tan L in L U z Z jZ z Z Z I z Z jZ z ββ+==+这个公式有多种变形: ① ()()()000tan tan Z z jZ dZ z d Z Z jZ z dββ++=+当2d n λ=*时,()()Z z d Z z +=,均匀无耗线具有2λ的周期性。
当24d n λλ=*-时,()()20Z z d Z z Z +*=,均匀无耗线具有4λ的阻抗变换特性。
(感性↔容性,开路↔短路,大于0Z ↔小于0Z ) 当终端0L Z Z =时,任意位置的输入阻抗都为0Z 。
② 输入导纳()()()()000tan 1tan L in L inI z Y jY z Y Y U z Y jY z Z ββ+===+,其中001Y Z =,1L L Y Z =(P20) 2)反射系数()z Γ(这里反射系统通常指电压反射系数):()()()200j zL L U z Z Z z eU z Z Z β--+-Γ==+(反射系数是一个复数) (电流反射系数()()()()200j zL i L I z Z Z z e z I z Z Z β--+-Γ===-Γ+)由于0L j L L L L Z Z e Z Z φ-Γ==Γ+,因此()()2L j z L z e βφ--Γ=Γ(P21)输入阻抗和反射系数之间的关系:()()()011z Z z Z z +Γ=-Γ,()()()0Z z Z z Z z Z -Γ=+。
微波的技术基础

4.长32m得理想传输线,其特性阻抗 Z0 600 ,信 号源内阻为 RL 600 ,工作频率 f 200MHz ,终端 负载 ZL (22 j66) ,试求终端反射系数的模,驻
利用阻抗圆图求负载阻抗。 • 用于阻抗匹配与阻抗变换的工程计算。
• 举例:
• 2-32.1 已知负载导纳为0,要求输入导纳为j0.12, 求 l/ 。
2.32.1思路:先找到 导纳为0的点A,然 后找到j0.12点B,连 接O和点A,B知向 负载的波数,B-A 即为所求。
2-33.1 已知 ZL 0.4 j0.8 求 dmin1, d max1 ,VSWR和K。
波比和输入阻抗,若用 / 4 阻抗变换器将负载匹
配,求其接入位置和特性阻抗。
解:1归一化负载阻抗并在圆 图上找到此点A,记下向电 源方向的波数0.482。
2.过A做等 圆,交于实轴 B和C点,C点处的r即为驻波 比。利用 与VSWR的关 系求 。
3 计算工作波长 c / f 1.5m传输线 的相对 波长数 l / 21.33 , 然后由A向电源方向 旋转 0.33 与等圆的 交点为D0.315,D点 即为归一化输入阻抗。
要理解掌握的概念:
传播常数: Z1Y1 (R1 jL1)(G1 jC1)
特性阻抗:
Z0
(R1 jL1) (G1 jC1)
相速和相波长:
vp v
1 L1C1
g
2
vp f
•
输入阻抗:Zin
d
V d 1 I d 1
•
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 dzI z 2222220-=-=ββ 其解为 ()()()U z A e A e I z Z A e A e j z j zj 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 ββββ其参量为 Z L C 000=,βπλ=2p ,v v p r =0ε,λλεp r=03. 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。
微波复习资料(情况总结版)

1)纯阻性负载
当时
是<0的实数
负载端为电压波节点。(极限情况为短路)
当(纯电阻负载)时
是>0的实数
负载端为电压波腹点。(极限情况为开路)
当负载为感性阻抗时,离开负载第一个出现的是电压波腹点、电流波节点(U曲线斜率为负)。
当负载为容性阻抗时,离开负载第一个出现的是电压波节点、电流波腹点(U曲线斜率为正)。
理想定向耦合器直通端与耦合端相差90度。
15、求功分器输出线特性阻抗和输出端口的反射系数
一无耗T形分支,源阻抗为50Ω,输入功率以2:1的比率分配给两条输出线。求输出线特性阻抗和输出端口的反射系数。
解:
从150Ω输出线看进去,阻抗为 (并联),
而从75Ω线看进去,阻抗为 。
因此,从这两个端口看进去的反射系数为
最大、最小的模式称为主模,其他模称为高次模。矩形波导的主模是TE10模。
Or K>Kc,F>Fc
=
TE10模场强与y(波导窄边)无关,场分量沿y轴均匀分布
11、传输线谐振器:什么是传输线谐振器;开路线/短路线等效为串联/并联谐振器
传输线谐振器是指将一段传输线一端短路、开路或接电抗负载所构成的谐振电路。
因为
由此可见,如果在Smith圆图上已知某个归一化阻抗点,则沿着反射系数圆旋转后的对应点就得到与之对应的归一化导纳值,所谓阻抗倒置性。
开路点和短路点互换。
上半圆为容抗。
下半圆为感抗。
电压最大点与最小点互换。
平面坐标轴反向。
例6由负载求输入阻抗Zin和驻波比ρ。
已知传输线的特性阻抗ZC=50Ω,负载阻抗ZL=50+j50Ω。求离负载l=0.25λ处的输入阻抗和驻波比。
精选微波技术基础知识

1、第三章、微波集成传输线常用集成传输线的种类和主要特点2、第四章介质波导和光波导
1、传播条件和波型2、特性阻抗3、波长,相速4、功率容量5、衰减
了解
微波集成传输线
微波集成传输线的最大特点是 平面化
五种重要的传输线:带状线(Stripline)微带线(Microstrip line)槽线(Slotline)鳍线(Finline)共面线(Coplanar line)
式中
微波集成传输线-带状线
带状线—优缺点和应用
1、改变线宽一个参数就改变电路参数(特性阻抗)。2、在馈线、功分器,耦合器,滤波器,混频器,开关的设计中,体积小,重量轻,大批量生产的重复性好。3、立体电路的设计,适用于多层微波电路,LTCC等,辐射小。4、封闭的电路,调试难。5、电路需要同轴或波导馈入,引入不连续性,需要在设计时补偿。6、在多层电路设计中,存在不同节点常数的介质之间的连接,介质与金属导体的连接,分析方法非常复杂,尤其对3D电路,尚缺少各种不连续性的模型和相关设计公式,采用全波分析法或者准静态场分析。
毫米波鳍线混频器
介质波导和光波导
当毫米波波段→亚毫米波段→太赫兹波段时普通的微带线将出现一系列新问题1)高次模的出现使微带的设计和使用复杂2)金属波导的单模工作条件限制了其横向尺寸不能超过大约一个波长的范围。这在厘米波段和毫米波低频段不成问题。但到毫米波高频段,单模波导的尺寸就显得太小,不仅制造工艺困难,而且随着工作频率的提高,功率容量越来越小,壁上损耗越来越大,衰减大到不能容忍的地步。因此,对毫米波段的高端及来说,封闭的金属波导已不再适用。于是,适合于毫米波高频段、亚毫米波的传输线 —— 介质波导等非封闭式的传输线(或称开波导)便应运而生
微波集成传输线-微带线
微波复习提纲

第1章概论1微波与射频概念、微波与射频的特点、微波通信系统 第2章电磁场与电磁波的基本理论1、麦克斯韦方程组的微分形式和积分形式及其意义。
能化简到波动方程。
(注意复数形式)2、介质本构方程 (D,J,B,H 、等之间的关系,注意线性媒介的特点)3、坡印廷定理 注意无界均匀电介质中,表征能量流的矢量S 与E ,H 之间的关系。
特别注意η本征阻抗。
4、波动方程 建议自行推到一次,注意得到波动方程的简化条件。
(可以用数学变换方式推到(如傅里叶变换)。
5、介质中的平面波、自由空间中的平面波、导电媒质中的平面波 注意复介电常数(2.6.4)和传播常数γ,相位常数β,波长λ等参数之间的关系。
6、波的极化 1)线极化波2)椭圆极化波3)圆极化波等几种极化的特点。
计算:1)能对理想空间中的电磁波传输参量的计算,如给定E 算H ,或给定H 算E 。
习题2.5给定H 算E 。
第3章传输线理论认真推导、理解以下公式,并能熟练应用)](1[)()]()([122)()](1)[()()(22)(00000000d Z d V d V d V Z e Z Z I V e Z Z I V d I d d V d V d V e Z I V e Z I V d V d j L L d j L L dj L L d j L L Γ-=-=--+=Γ+=+=-++=+-+-+-+-ββββdtg jZ Z d tg jZ Z Z d I d V d Z L L in ββ++==000)()()( )(1)(1)()()(0d d Z d I d V d Z in Γ-Γ+==)2(2200200)(d j L d j L dj L L d j L L L L L e e e Z Z Z Z e Z I V Z I V VV d βφβββ----+-Γ=Γ=+-=+-==ΓL Lj L j L L L L L e e Z Z Z Z Z Z Z Z φφΓ=+-=+-=Γ0000]1[1)(]1[)()2(0)2(d j L dj L d j L d j L L L e e V Z d I e e V d V βφββφβ--+--+Γ-=Γ+= 212)]2cos(21[)(d V d V L L L Lβφ-Γ+Γ+=+ LL d V d V VSWR Γ-Γ+==11)()(minmax通常选取驻波最小点距负载的距离用m in d 表示,此时有: ]1)[()(m in m in L d V d V Γ-=+]1)[()(min min L d I d I Γ+=+所以: V S W RZ d I d V d I d V d Z L L in 0min min min min min ]1)[(]1)[()()()(=Γ+Γ-==++通常选取驻波最大点距负载的距离用max d 表示,此时有。
微波技术基础

《微波技术基础》复习要求第一章引言1.微波的工作频段2.微波的主要特点第二章微波传输线理论1.微波传输线与低频传输线的对比2.均匀传输线的电报方程(时域形式、频域形式)和波动方程3.已知负载的解型(无损形式)4.传输特性参数:特性阻抗、传播常数、相速、波长5.输入阻抗和反射系数:定义、公式和关系第二章微波传输线理论(续)6.无损传输线的工作状态分析7.传输功率(重点),功率容量和效率(一般)8.掌握阻抗圆图和导纳圆图的基本构成原理、圆图的主要特性(圆图作题不要求)9.阻抗匹配:三种阻抗匹配问题(重点)、阻抗匹配方法及其特点(一般)10.时域分析方法:时空图解法第三章金属规则波导1.规则波导的纵向场法公式(TE和TM)、波动方程和边界条件、波型分类等。
2.矩形波导:场的求解过程、下标含义和范围、场结构简易绘制方法的原理、传输特性(三种波长、截止条件、简并概念、主模、相速和群速、波阻抗等)3.圆波导:纵向场的求解形式、下标含义和范围,三种主要模式的基本特点第三章金属规则波导(续)4.同轴线:主模的特性、设计原则5.激励与耦合的主要方法和举例6.损耗问题:导体损耗(微扰思想)、介质损耗和消失波衰减第四章微波集成传输线1.增量电感法:基本思想和物理解释、解题方法2.对称耦合传输线的奇偶模分析:对称耦合传输线的奇偶模分解(场特性)奇偶模分析的主要特点奇偶模分析的主要结果(偶模阻抗、奇模阻抗、K等参数的关系)第五章介质波导1.介质波导的工作原理:H平面波和E平面波以及独立方程组;两种平面波的反射系数;全反射、全折射的形成条件及其证明;两种基本波型(表面波和辐射模)。
2.圆形介质波导:主要工作模式和主模、截止条件和含义相速度特性第五章介质波导(续)3.平板介质波导:TE和TM的色散方程、基本模式的对称场分布、路的求解方法4.矩形介质波导:EDC方法与马氏方法的主要区别EDC方法的求解(分区、拉伸方向、电场与介质交界面的关系、波阻抗、横向谐振条件、有效介电常数等)第六章微波谐振器1.微波谐振器的基本特性:三个特性;基本参数(谐振波长和品质因数,p值的选取范围)2.金属波导谐振器:矩形谐振腔(波动方程和边界条件、纵向场法公式、下标的含义和范围、主模等)圆形谐振腔(下标的含义和范围、主模、模式图、虚假模式及其定义等)第六章微波谐振器(续)3.传输线谐振腔:横向谐振条件4.非传输线谐振腔(一般)5.谐振腔的微扰理论:基本公式介质微扰(重点是有损情况)腔壁微扰(谐振频率与储能变化的关系)第七章微波网络基础1.微波网络与低频网络的主要不同2.网络阻抗和反射系数与损耗、储能的关系3.[Z]和[Y]的定义、元素含义和主要性质4.[S]的定义、元素含义和主要性质5.[A]和[T]的定义、元素含义和主要性质。
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第一章引论微波是指频率从300MHz到3000GHz范围内的电磁波,相应的波长从1m到0.1mm。
包括分米波(300MHz到3000MHz)、厘米波(3G到30G)、毫米波(30G 到300G)和亚毫米波(300G到3000G)。
微波这段电磁谱具有以下重要特点:似光性和似声性、穿透性、信息性和非电离性。
微波的传统应用是雷达和通信。
这是作为信息载体的应用。
微波具有频率高、频带宽和信息量大等特点。
强功率—微波加热弱功率—各种电量和非电量的测量导行系统:用以约束或者引导电磁波能量定向传输的结构导行系统的种类可以按传输的导行波划分为:(1)TEM(transversal Electromagnetic,横电磁波)或准TEM传输线(2)封闭金属波导(矩形或圆形,甚至椭圆或加脊波导)(3)表面波波导(或称开波导)导行波:沿导行系统定向传输的电磁波,简称导波微带、带状线,同轴线传输的导行波的电磁能量约束或限制在导体之间沿轴向传播。
是横电磁波(TEM)或准TEM波即电场或磁场沿即传播方向具有纵向电磁场分量。
开波导将电磁能量约束在波导结构的周围(波导内和波导表面附近)沿轴向传播,其导波为表面波。
导模(guided mode ):即导波的模式,又称为传输模或正规模,是能够沿导行系统独立存在的场型。
特点:(1)在导行系统横截面上的电磁场呈驻波分布,且是完全确定的,与频率以及导行系统上横截面的位置无关。
(2)模是离散的,当工作频率一定时,每个导模具有唯一的传播常数。
(3)导模之间相互正交,互不耦合。
(4)具有截止频率,截止频率和截止波长因导行系统和模式而异。
无纵向磁场的导波(即只有横向截面有磁场分量),称为横磁(TM)波或E波。
无纵向电场的导波(即只有横向截面有电场分量),称为横电(TE)波或H波。
TEM波的电场和磁场均分布在与导波传播方向垂直的横截面内。
第二章传输线理论传输线是以TEM模为导模的方式传递电磁能量或信号的导行系统,其特点是横向尺寸远小于其电磁波的工作波长。
集总参数电路和分布参数电路的分界线:几何尺寸L/工作波长>1/20。
这些量沿传输线分布,其影响在传输线的每一点,因此称为分布参数。
传播常熟是描述导行系统传播过程中的衰减和相位变化的参数。
传输线上的电压和电流是由从源到负载的入射波和反射波的电压以及电流叠加,在传输线上呈行驻波混合分布。
特性阻抗:传输线上入射波的电压和入射波电流之比,或反射波电压和反射波电流之比的负值,定义为传输线的特性阻抗。
传输线上的电压和电流决定的传输线阻抗是分布参数阻抗。
分布参数阻抗:传输线上任意一点的阻抗(输入阻抗)定义为该点的电压和电流之比。
对于无耗传输线而言,传输线上任意一点的输入阻抗与传输线上的位置d 和负载的阻抗有关。
从输入阻抗公式可以知道:(1)传输线的输入阻抗随位置d 变化,且和负载的阻抗有关。
(2)传输线具有阻抗变换作用,从公式可以看出阻抗从负载阻抗Z L 变换到Z in (d)(3)因为正切三角函数具有周期性,传输线的输入阻抗呈周期性变化。
L L L L L L Z tg jZ Z tg jZ Z Z Zin d Z Z tg jZ Z tg jZ Z Z Zin d =++===++==)2/2()2/2(2/阻抗的周期特性:2/)4/2()4/2(4/阻抗变换特性:4/00020000λλπλλπλλλλπλλπλλ无耗传输线的电压反射系数随着位置的不同,其模的大小不变,只是相位以 沿顺时针(向信号源)变化。
有耗传输线的电压反射系数随着位置的不同,其模的大小改变,相位以- 沿顺时针(向信号源)变化。
对于负载阻抗Z L =Z 0的情况,反射系数为0,将无反射的情况称为行波状态;行波状态下的特点:(1)沿线各点的电压、电流振幅不变(2)电压和电流同相(3)沿线各点的输入阻抗均等于传输线的特性阻抗对于全反射的情况即反射系数的模为1的情况,称为驻波状态:负载短路、终端开路和终端接纯电感或纯电容负载无耗线。
驻波状态的特点:实际的传输线构成的电路,反射系数<1,因此电磁波既有传输又有反射,称其为行驻波状态。
实际应用的传输线都存在一定的损耗,包括道题损耗、介质损耗和辐射损耗。
损耗的主要影响是导致导波的振幅(能量)衰减;其次由于损耗的存在导致传输线的相位常数和频率相关,从而使得传播速度与频率有关,即色散效应。
阻抗匹配的目的:使微波电路或系统无反射,尽量接近行波重要性: a)匹配可以使得传输给传输线和负载的功率最大,且馈线的功率损耗最小 b)避免失配时可能导致的功率击穿c)减小失配对信号源的频率牵引,使信号源稳定工作。
第三章 规则金属波导金属波导只有一个导体,故不能传输TEM 波,只有TE 和TM 两种模式。
存在多种模式,并存在严重的色散现象。
广泛应用:高功率、毫米波、精密测试设备(测速、测向仪器)。
H mn 为任意振幅常数,m,n 为波型指数,每个mn 的组合对应一个基本波函数。
导模在矩形波导横截面上的场呈驻波分布,且在每个横截面上的场分布是完全确定的,横截面上场的分布与频率、以及在导行系统上的位置无关;整个导模以完整的场结构沿轴向(Z 方向)传播。
当波导中传输微波信号的时候,在技术波导内壁表面上将产生感应电流,称为管壁电流。
高频工作状态,由于趋肤效应将使管壁电流集中在很薄的波导内壁表面流动,由于趋肤深度很小,可以将管壁电流视为面电流。
管壁电流的大小和方向由管壁附近的切向磁场和波导壁法向矢量共同决定:t s H n J →→→⨯=。
(1)导模的传输条件:某导模能够在波导中传输,其工作的波长应该小于波导的截止波长,或表述为导模的工作频率高于波导的截止频率。
(2)导模的截止:导模工作的波长大于波导的截止波长时,相位常数β为虚数,相应的模式称为消失模或截止模。
所有的场分量振幅由于截止模的电抗反射损耗将按指数规律衰减。
(3)模式简并:波导中不同模式的截止波长相同的现象,称为模式简并现象。
对应的导模称为简并模,由(3.1-27)可以知道TEmn模和TMmn模为简并模。
除了TEm0和TE0n外,矩形波导中的模式都具有双重简并。
(4)主模:波导中工作频率最低的导模称为主模或基模,其他的工作模式则称为高阶模。
波阻抗:行系统中导模的波阻抗定义为横向电场和横向磁场之比。
与矩形波导一样,圆波导也只能传输TE和TM波型。
TE11圆波导的主模。
同轴线是一种典型的双导体传输系统, 它由内、外同轴的两导体柱构成, 中间为支撑介质,是微波技术中最常见的TEM模传输线。
第四章微波集成传输线带状线又称三板线, 它由两块相距为b的接地板与中间宽度为w 厚度为t 的矩形截面导体构成, 接地板之间填充均匀介质或空气。
带状线仍可理解为与同轴线一样的对称双导体传输线, 主要传输的是TEM波,也存在高次TE和TM模。
微带线的结构为厚度为h、相对介电常数为εr的介质基板厚度,以及宽度为W,厚度为t的金属导带;下面是接地板。
场分布与TEM模很相似,可看成“准TEM 模”,并按TEM 模处理。
耦合传输线由两根或多根靠得很近的非屏蔽传输线构成的导行系统。
由于耦合线彼此靠得近,导致电场和磁场的能量互相耦合构成耦合带状线和耦合微带线。
奇模激励:由大小相等方向相反的电流对耦合线两带状线导体产生的激励。
奇模激励时中间对称面为电壁。
偶模激励:由大小相等方向相同的电流产生的激励。
偶模激励时中间对称面为磁壁。
对于均匀介质填充的对称耦合线其传输模为TEM模。
第六章微波网络基础在高频(尤其是微波、毫米波频段)测量电压、电流几乎是不可能的,这是因为电压、电流的测量需要定义有效的端对,对传输TEM波的同轴线、带状线端对存在,但是对于传输TE/TM(比如矩形波导或圆形波导)的波导系统则端对不存在。
等效电压、电流以及阻抗的定义做如下的约束:1)电压和电流仅对特定波导模式定义,且定义电压与其横向电场成正比,电流与其横向磁场成正比。
2)为了和电路理论中的电压和电流应用方式相似,等效电压和电流的乘积应当等于该模式的功率流。
3)单一行波的电压和电流之比应等于此线的特性阻抗;此特性阻抗可任意实用的微波元件及系统均含有各种各样的不均匀性(即不连续性).不连续性主要包括1)截面形状或材料性能在波导某处的突然改变。
2)截面形状或材料性能在一定距离内连续改变。
3)均匀波导系统的障碍物或孔缝4)波导的分支各种各样的不均匀性附近将激励起高次模。
注意:(1)微波网络的形式与模式相关,若传输单一模式,则等效为一个N端口网络,对于传输M种模式,则可以等效为N*M端口的微波网络。
(2)微波网络的形式和参考面(不均匀区段的网络端面)的选取有关,参考面的选取通常是垂直于各端口的轴线,并远离不均匀区,使得参考面上没有高次模,只有相应的传输模式。
一端口网络就是功率技能进去又能出来的单个端口波导或传输线的电路。
输入阻抗的实部与耗散功率有关,而虚部则与网络中的净储能有关。
福斯特电抗定理:对于一个无耗的网络,电抗对频率的斜率必然总是正的;无耗网络的电钠也具有对频率为正的斜率。
应用此定理可以证明物理可实现的电抗或电钠函数的极点和零点,必定在ω轴上交替出现。
散射参数:行波散射参数对应的是以特性阻抗匹配为原则,对应的在测量上的外在表现为电压驻波比VSWR。
散射矩阵的特性:(1).互易网络散射矩阵的对称性:对于互易网络,其阻抗矩阵和导纳矩阵是对称阵,同样对于其散射矩阵也是对称阵。
(2).无耗无源网络散射矩阵的么阵性:么阵性: 散射矩阵的转置和散射矩阵的共轭矩阵的乘积为一个单位阵。
(3).无耗传输线条件下,散射参数的幅值不会随参考面的移动而改变。
第八章常用微波元件短路负载:又称为短路器,它的作用是将电磁能量全部反射回去。
主要有接触式活塞和扼流式活塞。
主要的要求为:1)保证接触处的损耗小,其反射系数的模接近12)当活塞移动时,接触损耗的变化要小。
3)大功率条件下,活塞与波导(同轴导体)之间不能发生打火现象。
匹配负载能几乎无反射地吸收入射波的全部功率。
当需要在传输系统工作于行波状态时,都要用到匹配负载。
对匹配负载的基本要求是:(1)有较宽的工作频带,(2) 输入驻波比小和一定的功率容量。
失配负载:既吸收一部分功率又反射一部分功率的负载。
实用中的失配负载都做成标准失配负载。
即具有一固定的驻波比。
无耗二端口网络的基本性质:(1)若一个端口匹配,则另一个端口自动匹配;(2)若网络是完全匹配的,则必然是完全传输的,或相反。
(3)相角只有两个是独立的,已知其中两个相角,则第三个相角便可确定。
连接元件的作用是将作用不同的微波元件连接成完整的系统。
其主要指标要求是接触损耗小、驻波比大、功率容量大、工作频带宽。
衰减与相移元件:分别是用来改变导行系统中电磁场强的幅度和相位,衰减器和相移器联合使用,可以调节导行系统中电磁波的传播常熟。