“微波技术与天线”课程复习提纲
一、微波基本概念 (3)
1．了解微波的基本概念：频率、波长等 (3)
2．了解微波的主要特性 (3)
二、传输线基本理论 (4)
1．了解传输线的特性参量（反射系数、驻波比、驻波相位、输入阻抗、输入导纳等），传输线任一截面特性参量的计算，周期性与倒置性在解题中的应用。 (4)
；
2．掌握传输线的工作状态与终端负载的关系，了解传输线的三种工作状态及相关特性参量的特点。 (6)
3．熟悉圆图的基本特点（特殊点、线、半圆、圆） (6)
4．掌握用圆图确定均匀无耗传输线任意截面的特性参量以及解决传输线的阻抗/导纳调配的问题。 (6)
三、微波传输线 (7)
1．熟练掌握三种主要微波传输线（矩形，圆柱形，同轴）的模式的场分布及其特点，能作出或判断传输线横截面的模式图。 (7)
2．掌握各种传输线特性参量及其运用。 (8)
3．了解波导传输线的截止波长分布图及其应用。 (9)
四、微波网络参量 (10)
^
1．了解散射参量S参量和转移参量A参量的基本概念 (10)
2．了解S散射矩阵和A转移矩阵各参量的意义 (10)
3．了解S参量和A参量的基本特性及应用 (11)
4．掌握简单双端口网络S参量和A参量的确定 (11)
五、微波谐振器 (11)
1．了解微波谐振腔的基本概念及基本参数 (11)
2．了解三种同轴腔的结构和特点以及谐振波长的确定 (11)
3．掌握矩形腔和圆柱腔的特点及谐振波长的确定。 (12)
|
4．了解的环行腔的特点及谐振波长的确定。 (15)
六、微波元器件 (17)
1．了解阻抗与连接分支元件的结构，特点及工作原理。 (17)
2．了解波的激励与耦合的基本方法，熟练掌握激励和耦合元件的结构与工作原理。 (22)
3．了解微波铁氧体的三种主要效应（铁磁谐振、场移效应、法拉第旋转）及其相应器件（隔离器、环行器）的结构和工作原理。 (23)
七、天线 (25)
1．理解、掌握天线的常用参量及计算 (25)
2．了解常见天线的基本类型，结构和特点 (27)
，
八、微波测量(实验) (29)
1．了解微波基本实验测量系统组成 (29)
2．了解微波基本参量的测量方法。 (29)
附录 (30)
1．作业 (30)
一、微波基本概念
1．了解微波的基本概念：频率、波长等
⑴微波常用单位：
！
frequency : (频率单位) GHz / kMHz ，
wavelength : (波长单位) M - mm
|
⑶微波工程上的常用波段
2．了解微波的主要特性
⑴类光性
可见光--电磁波--直线传播，反射，侥射，折射等
微波-----电磁波--基本直线传播，较强的反射能力，较弱的侥射能力，
直线传播，较强反射 定向、定位、现代大多数雷达均为微波雷达
|
⑵穿透性
微波有几个特殊波段（8mm ，3mm ）的电磁波不受高空大气游历层的反射，可穿透电离层进出外层空间---------宇宙窗口
⑶量子特性
⑷High Power Microwave / HPM ( 高功率微波/射频，电磁，微波弹） ⑸宽频特性
⑹渡越时间效应与传播延时效应 ！
⑺类声性
⑻热效应 Heat Efect ⑼非热效应
二、传输线基本理论
1． 了解传输线的特性参量（反射系数、驻波比、驻波相位、输入阻抗、输入导纳等），传输线任一截面特性参量的计算，周期性与倒置性在解题中的应用。 ⑴反射系数
① 定义：（同一横截面上）反射波电压与入射波电压之比 ② 代号：()z Γ
@
③一般表示式：
21()z
z
U U z U U γγρρ--+Γ==
④ 无耗传输线任一处反射系数与终端反射系数
()()j z z θρΓ=Γ
21
()(0)U z U Γ=Γ=
02Z θθβ=-
⑵驻波比 ① 定义：电压最大值与电压最小值之比
② <
③ 代号：ρ
④
驻波比与反射系数的关系
max min 1(0)
1(0)
U U ρ+Γ=
=
-Γ 驻波比与反射系数的模有关
由 min U min 2(1)Z Zn βψπ-=-
指出： 第一个波节点 即n=1 （不是0）
min 2Z βψπ-=
min 2Z ψβπ=-
2/βπλ=
min 4/Z ψπλπ=-
\
⑷输入阻抗
① 定义：参考面上的总电压与总电流之比 ② 代号：Z in
Z in (z)
③ 反射系数与输入阻抗和导纳的关系
由 1()1()
in c z Z Z z +Γ=-Γ
得 |()|
in c in c Z Z z Z Z -Γ=+
()c in
c in
Y Y z Y Y -Γ=
+
~
④终端反射系数与终端阻抗和导纳的关系：
由 ()in c
in c
Z Z z Z Z -Γ=
+ 和 (0)in Z Z =
得 (0)|(0)(0)|c c Z Z Z Z -Γ=+ = (0)
(0)c c
Y Y Y Y -+
⑤输入阻抗的周期性（重复性）与倒置性（变换性）及其应用
/Z λ的重复性
00c in c
c Z jZ tg z Z Z Z jZ tg z ββ+=+
将/2z λ=代入
=000
c
c Z Z Z Z +=+
22
z πλ
βπλ=
= /4λ的倒置性
\
00c in c
c Z jZ tg z
Z Z Z jZ tg z
ββ+=+ 将/4z λ=代入
242
z πλπ
βλ=
=
∞∞
2． 掌握传输线的工作状态与终端负载的关系，了解传输线的三种工作状态及相关特性参状态
条件
行波（无反射）
Z 0=Z C ，Γ=0，ρ=1
…
纯驻波（全反射）
终端开路、短路，纯电抗（jx ），Γ=1，ρ=∞
行驻波（部分反射）
Z 0=R+jx ，0<|Γ|<1，1<ρ<∞
3． 熟悉圆图的基本特点（特殊点、线、半圆、圆） 特殊点：开路点(B 点)
短路点（A 点）
*
匹配点（O 点）
特殊线: 纯电阻线 （AB 线）
电压波腹线（OA 线） 电压波节线 (OB 线)
特殊半圆: 感性半圆（上半圆）
！
容性半圆（下半圆）
特殊圆: 可调匹配圆 (过O 点的圆)
纯电抗圆 (外圆)
4． 掌握用圆图确定均匀无耗传输线任意截面的特性参量以及解决传输线的阻抗/导纳调配的问题。 附录课后题
\
波源方向
负载方向
三、微波传输线
1．熟练掌握三种主要微波传输线（矩形，圆柱形，同轴）的模式的场分布及其特点，能作出或判断传输线横截面的模式图。
TE01TE10·
TE21TE22
TE11
、
矩
形
圆
柱
形
|
TM10TM11TM21TM22 TM01
`
矩
形
圆
;
柱
形
□
TE：除10,20，n个凹和m个凹
nm
□
TM：横向n个圆，纵向m个圆
nm
O
TE
：m为圆周方向变化（整数），n为径向方向变化（半驻波，圆心向外）nm
2．掌握各种传输线特性参量及其运用。
①》
② 截止波长c λ
矩形波导：c λ=
m,n 代表工作模式，TE mn ，TM mn ，a,b 代表波导模截面尺寸 圆形波导：
（对TM mn 模）
（对TE mn 模） ③ 》
④ 波导波长/相波长 g λ
p g v f λ===
⑤
相速度V p
2p c
dz v dt πωβ===
c λλ<
1< p
v c >
原因：视在速度
l t t
α> 不同模式
c λ不同，p v 不同
⑥
群速度v g
-
（v g ：信号或能量沿于轴方向传输速度）
mn
mn c a χλλπ2==mn mn c a χλλ'=
=π2
2
1
1
g
c
d
v c c
d
d
d
ωλ
β
βλ
ω
??
===-<
?
??
⑦三种波长（与波源模式，波导
()
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
>
>
-
=
?
?
?
?
?
+
?
?
?
?
?
=
<
<
=
C
g
C
g
C
b
n
a
m
a
C
2
2
2
1
2
)
2
(a
f/
3．了解波导传输线的截止波长分布图及其应用。
TEM截止波长无限长，TE，TM截止波长有限，让输入电磁波波长大于TE、TM截止波长最长的即可只激发TEM。
。
其中：TE11截止波长最长，因此只须
11
|
c TE
λλ
>
11
()()
2
|TE
c D
d b a
π
π
λ=+=+
单模传输条件
min
()
a b
λπ
>+
】
四、微波网络参量
波源模式波导尺寸
λ;
√
x x
λc x√√
λg~
√
√√
1．了解散射参量S参量和转移参量A参量的基本概念
S: 归一化入射波和归一化发射波间的关系
A:以网络输出端口的电压和电流作为自变量，而用其输入端口的电压和电流作为因变量2．了解S散射矩阵和A转移矩阵各参量的意义
S:
()
()
()
()?
?
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=
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)
(
2
1
2
1
12
1
2
21
2
2
22
1
1
11
1
2
1
2
记忆
反向传输系数
正向传输系数
反射系数
端口
反射系数
端口
m
a
n
m
mn
a
a
a
a
a
b
S
a
b
S
a
b
S
a
b
S
a
b
S
A:
()
()
()
()
?
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U
I
N
I
U
N
L
I
N
U
N
n
I
M
U
M
m
N
M
A
A
I
U
A
A
U
I
A
A
I
I
A
A
U
U
A
L
mn
U
I
U
I
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
12
2
1
12
21
2
1
21
22
2
1
22
11
2
1
11
2
2
2
2
2
短路时的转移导纳
端口
开路时的转移阻抗
端口
短路时的电流转移系数
端口
开路时的电压转移系数
端口
3．了解S参量和A参量的基本特性及应用S:
()()()[]
[][][][]()
????
?
??
????
????=?????????????===的转置共轭矩阵为无耗网络：对称网络：互易网络：S S S S S S S S S S S S S S S S *22211211*22*
12*
21
*
11*22112112~10011~321
A: ()()()()[][][][][]?????
??===-=-n A A A A A A A A A A A A a a a A A A A ......4,,321
a 143212112221122112112221121122211总为虚数为实数；无耗网络：对称网络：互易网络：
4． 掌握简单双端口网络S 参量和A 参量的确定
附录课后题
。
五、微波谐振器
1． 了解微波谐振腔的基本概念及基本参数
概念：微波谐振腔相当于低频集中参数的LC 振荡回路，具有储能和选频特性。 基本参数：谐振波长λ：①场解
②相位（均匀介质） ③等效电纳 ④总参数
2． ~ 3． 了解三种同轴腔的结构和特点以及谐振波长的确定
()()
...3,2,14
1220/2=-=?=+++=k k l k l l λ
πββπλ
πβ
()
...3,2,12
2/2==?=+++=
k k
l k l l πβπβπλ
πβ
*
封闭面半波损耗 无损耗
波速
)
(01
00000
2
00
001in 2in 1in l l l l a l S C l ctg Z C C B B B <=
=
=-
=+=+为缝隙宽度，为空气介电常数，επεεβωω
4． 掌握矩形腔和圆柱腔的特点及谐振波长的确定。
5．了解的环行腔的特点及谐振波长的确定。
。
六、微波元器件
1．了解阻抗与连接分支元件的结构，特点及工作原理。（一）阻抗变换与调配器件
（1）膜片：电容式，电感式
￥
（2）谐振窗
（
3）鞘钉：垂直对穿于波导宽边的金属圆棒
（4）螺钉
（
5）单螺调配器
|
（6）阻抗渐变线：直线式，阶梯式，切比雪夫式，指数式（7）短路器：普通式，簧片接触式，抗流式
（8）可变衰减器：平移式，插入式，旋转式
（九）匹配负载：小功率，中功率，大功率
?
、单螺调配器
插入式
平移式
<
（二）连接与分支 接头 平接头 抗流接头 弯头
E-面弯头 H-面弯头
`
扭波导
T 接头
!
!
旋转式
匹配负载
/
双-T接头