微波网络基础
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《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。
微波电路及设计的基础知识1. 微波电路的基本常识2. 微波网络及网络参数3. Smith圆图4. 简单的匹配电路设计5. 微波电路的电脑辅助设计技术及常用的CAD软件6. 常用的微波部件及其主要技术指标7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配8. 测试及测试仪器9. 应用电路举例微波电路及其设计1.概述所谓微波电路,通常是指工作频段的波长在10m~1cm(即30MHz~30GHz)之间的电路。
此外,还有毫米波〔30~300GHz〕及亚毫米波〔150GHz~3000GHz〕等。
实际上,对于工作频率较高的电路,人们也经常称为“高频电路”或“射频〔RF〕电路”等等。
由于微波电路的工作频率较高,因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面,与一般的低频电路和数字电路相比,有很多不同之处和许多独特的地方。
作为一个独立的专业领域,微波电路技术无论是在理论上,还是在材料、工艺、元器件、以及设计技术等方面,都已经发展得非常成熟,并且应用领域越来越广泛。
另外,随着大规模集成电路技术的飞速发展,目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。
在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中,一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。
以往传统的低频电路和数字电路,与微波电路之间的界限将越来越模糊,相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。
2.微波电路的基本常识2.1 电路分类2.1.1 按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类,如:图1 微带线图2 带状线图3 同轴线图4 波导图5 共面波导2.1.2 按照工艺分类微波混合集成电路:采用别离组件及分布参数电路混合集成。
微波集成电路〔MIC〕:采用管芯及陶瓷基片。
微波单片集成电路〔MMIC〕:采用半导体工艺的微波集成电路。
图6微波混合集成电路例如图7 微波集成电路〔MIC〕例如图8微波单片集成电路〔MMIC〕例如2.1.3 微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。
微波网络课程总结一、课程概述微波网络是一门涉及高频信号传输和微波器件设计的重要课程,在通信领域具有广泛的应用。
本课程旨在全面介绍微波网络的基本原理、器件设计和系统应用,帮助学生深入理解微波通信技术的内涵和实践应用。
二、课程内容1.微波网络基础概念–微波信号特点–微波传输线–微波器件分类2.微波传输线理论–传输线特性参数–矩形波导传输线–微带线传输线3.微波器件设计–微波滤波器设计–微波功分器设计–微波合路器设计4.微波系统应用–微波天线设计–微波雷达系统–微波通信系统三、学习收获通过学习微波网络课程,我获得了以下几方面的收获:1. 理论知识的掌握在课程中,我首先学习了微波信号的特点和微波传输线的基本理论。
了解了微波信号的高频特性和传输线的参数对信号传输的影响。
通过学习矩形波导传输线和微带线传输线的理论,我掌握了不同传输线的特性以及如何选择适当的传输线。
2. 微波器件设计能力的提升课程中,我学习了微波滤波器、功分器和合路器等微波器件的设计方法。
通过理论学习和实践操作,我深入了解了器件的工作原理和设计步骤。
通过仿真软件的使用,我能够独立设计和优化微波器件,提高了我的设计能力。
3. 微波系统应用的了解微波系统在通信领域有着重要的应用,课程中我学习了微波天线的设计原理和方法。
了解了不同类型的微波天线的特点和应用场景。
此外,我还对微波雷达系统和微波通信系统有了更深入的了解,了解了其在军事、航空、导航等领域的应用。
四、课程体会微波网络课程是一门理论与实践相结合的课程,通过理论学习和实践操作相结合的方式,我对微波通信技术有了更深入的了解,并且获得了一定的实践能力。
在课程中,我感受到了微波网络技术的重要性和广泛应用的前景。
通过课程的学习,我认识到微波网络技术在现代通信系统中的关键作用,对将来我选择从事相关领域的工作具有重要的指导意义。
此外,通过与同学的讨论和合作,我也提高了团队合作和解决问题的能力。
五、展望未来微波网络课程的学习使我对微波通信技术充满了兴趣,并激发了我进一步深入学习和研究的欲望。
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。
第4章微波网络基础习)[1] 为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段微波网络与低频网络 相比较有哪些异同点 [2]表征微波网络的参量有哪几种分别说明它们的意义、特征及英相互间的关 系。
[3]二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些它们与网络参量有何关系【4】 求图4-17所示电路的归一化转移矩阵。
其【解】同[例4-9]见教材PP95求图4-9长度为0的均匀传输线段的A 和S °ZoH --------- 0 ---------- H八T1图4-9长度为&的均匀传输线段U [=A [l U 2-A i2l271 =A 2l U 2^A 22I 2先确宦A 矩阵。
当端口(2)开路(即心=0)时,人面为电压波腹点,令则 〃严仏(舁+e 〃) =(4cos&,且此时端口⑴的输入阻抗为Z.a =-jZ o cot0.2【解1从泄义出发求参数, 立义为:图4-17 习题4图由A矩阵的立义得:n 4/.t/./z = cos0 , =— =—- U. L-0 2旦==_ 避 Z U 2 一必 cot 他 Z o cos3in当端口⑵短路(即吩。
〉时,砌为电压波节点,令宀宀 则 〃产牛(舁一不"卜"mSin 。
,且此时端口⑴的输入阻抗为Z 测=)Z (1tan^o 由A 矩阵的圧义得: 4 =£L =7 -/ =jZ (、sin 0, A^= —L也 --/ nd® y>-o '丹 也可以利用网络性质求 由网络的对称性得:A 22 =^,=005/9再由网络可逆性得:人「=月”班_]= 2、0一] = jZMA 2} jsinO/Z {} 于是长度为0的均匀传输线段的A 矩阵为cos0jZ 0 sin 0ysin^/Z 0 cos0如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为Z 。
】和乙龙,则归一化A 矩阵为互 COS0Z ()i .JZoZo? sin &J疋-.Z o sin 0经 COS0Z°2当 Z (M = Z°2 = Z()时cos0 Jsin0jsin& cos 6 [6](返回)求图4-19所示H 型网络的转移矩阵。
射频微波仪器基础前言1微波测量技术概述2微波测量参数射频微波测量仪器3矢量网络分析仪测量原理4微波是波长很短的电磁波。
一般所指的微波波段是从300MHz至300GHz之间的电磁波谱。
微波测量技术概述1名称甚低频低频中频高频甚高频超高频微波是波长很短的电磁波。
一般所指的微波波段是从300MHz至300GHz之间的电磁波谱。
微波测量技术概述1名称甚低频低频中频高频甚高频超高频微波测量技术概述1微波测量主要是围绕电磁波的产生、放大、发射、接收、传输、控制和分析等等,是进行量值测定并保持统一的一门专用技术。
学习微波测量技术需要掌握:(1)电磁波传输的一些基本概念(2)微波测量参数(3)微波测量方法(4)微波测量仪器的基本原理(5)了解客户测量需求(6)微波测量产生误差的机制(7)新的测量技术等等在微波技术和工程中,需要测量的微波参数有很多,可以分成两类:(1)微波网络特性参数(2)微波信号特性参数微波测量参数2微波网络特性参数S21S11S11 、S22 是反射参数S12S微波测量参数22微波测量参数微波网络特性参数 特征阻抗特征阻抗是微波传输线的固有特性,它等于模式电压与模式电流之比。
无耗传输线的特征阻抗为实数,有耗传输线的特征阻抗为复数。
在做射频PCB板设计时,一定要考虑匹配问题,考虑信号线的特征阻抗是否等于所连接前后级部件的阻抗。
当不相等时则会产生反射,造成失真和功率损失。
目前世界上的微波通讯系统一般分为两种特性阻抗,一种是50欧姆系统,如军用的微波、毫米波通讯系统,雷达等,民用的移动通信系统GSM、TD-SCDMA、WCDMA等;另一种是75欧姆系统,这种系统相对比较少,如我们目前使用的有线电视系统。
2微波测量参数微波网络特性参数反射系数反射是由终端不匹配造成的,反射系数是指微波网络匹配特性的一种衡量方式,其量值可以由下式计算:2微波测量参数微波网络特性参数驻波比驻波比是衡量负载匹配程度的一个指标,它在数值上等于:反射系数的取值范围是-1到1,而驻波比的取值范围是1到正无穷大。