第六章-常用微波元件2复习课程
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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=+。
微波技术与天线复习大纲微波技术与天线复习大纲绪论一、基本概念1、什么是微波,微波的波段如何划分?答:微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段,频率范围从300MHz到3000GHz,波长从0.1mm到1m。
通常,微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。
2、微波有何特点及特性?答:似光性;穿透性;宽频带特性;热效应性;散射性;抗低频干扰性;视距传播性;分布参数的不确定性;电磁兼容和电磁环境污染。
第一章均匀传输线理论一、基本概念1、什么是微波传输线(或导波系统)?答:微波传输线(或导波系统)是用以传输信息和能量的各种形式的传输系统的总称。
它的作用是引导电磁波沿一定的方向传输,因此又称为导波系统,它所引导的电磁波称为导行波。
2、什么是均匀传输线,它是如何分类的?答:截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统成为规则导波系统或均匀传输线。
可大致分为三种类型:(1)双导体传输线(或TEM波传输线);由两根或两根以上的平行导体构成,主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。
由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波,所以又称为TEM波传输线。
(2)波导:均匀填充介质的金属波导管,主要包括矩形波导,圆波导、脊形波导和椭圆波导等。
(3)介质传输线:因电磁波沿此类传输线表面传播,故又称为表面波波导,主要包括介质波导,镜像线和单根表面波传输线等。
二、计算题(一般是课后练习题)1.1 设一特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载R1=100Ω,求负载反射系数。
在负载0.2,0.25及0.5处的输入阻抗及反射系数分别为多少?解:,,,由于,,故当分别为0.2,0.25及0.5时有:,将上述所算得的反射系数带入求输入阻抗的公式则有(化简略)1.4 有一特性阻抗=50Ω的无耗均匀传输线,导体间的媒质参数=2.25,=1,终接=1Ω的负载。
当=100MHz时,其线长度为。
试求:(1)传输线的实际长度。
《微波技术基础》课程复习知识要点(2008版)第一章 “微波技术基础引论”知识要点本学期采用自编的精品课程教案。
本章内容是全书的核心,一方面强调了微波技术在现代科技领域里的各类应用,同时也给出了贯穿全书的主线,需要重点阅读。
在背景知识介绍方面虽然已经拓展了非常多,较为详细的给出了微波的工作波段、特点及其应用等传统内容,应用知识大体概括到2008年初。
但在科技迅猛发展的今天,新技术、新应用是非常难在一本书中完整描述的。
建议同学们采用关键词(Key Word ),利用通用搜索引擎,时刻关注微波、射频、微纳技术等最新发展动态,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、遥感遥测等方面的应用,不要局限于本书的描述。
(Microwaves have widespread use inclassical 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在理论方面,本章的在导行波的分类的基础上推导了导行系统传播满足的基本方程,对传输体系做出了分类、分析了特点及应用(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 )。
{要求重点了解概念、线条性思维,能够用掌握的背景知识回答实际问题,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?遥感如何?宇航技术设计那些微波应用?军事、民用又有哪些?提高微波工作频率的好处及实现方法?微波的工作窗口如何?}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。
第六章微波元件§6-1 引言在微波系统中,实现对微波信号的定向传输、衰减、隔离、滤波、相位控制、波型与极化变换、阻抗变换与调配等功能作用的,统称为微波元(器)件。
微波元件的型式和种类很多,其中有些与低频元件的作用相似。
如在波导横截面中插入金属膜片或销钉,起类似低频中的电感、电容的作用;沿波导轴线放置适当长度的吸收片,可以起消耗电磁能量的作用,相当于低频中的衰减器;在E面或H面使波导分支,可以起类似于低频中的串联、并联作用,等等。
将若干微导元件组合起来,可以得到各种重要组件。
如在波导中将膜片或销钉放在适当位置,可以构成谐振腔;由适当组合的谐振腔,可以得到不同要求的微波滤波器等等。
但是,有不少微波元件在低频电路中是没有的。
如滤除寄生波的滤除器,波型变换器,极化变换器等。
由于微波属于分布参数系统,因此绝大多数现波元件的分析和设计问题,严格地讲是一个过错整流器的电磁场边值问题。
由于边界条件比较复杂,利用场的方法进行分析,涉及到复杂的电磁理论和应用数学问题,因此是十分繁难的。
只有少数几何形状比较简单的元件才能利用该方法进行严格的求解。
目前,最切实际的方法是以场的物理概念作指导,采用网络的方法(即等效电路法),场、路结合进行分析和综合,最后将所得结果用场结构元件去模拟。
所以,等效电路法是研究微波元件的基本方法。
微波系统是由许多元件和均匀传输线组成的,应力求做到在连接外没有反射,亦即处于阻抗匹配状态。
由于微波元件种类繁多,本章不可能全部涉及,只能选择其中最主要的,作以较详细的论述。
§6-2 终端负载终端我载是一种单口元件。
常用的终端负载有两类,一类是匹配负载,一类是可变短路器。
这些终端装置广泛地用于实验室,以测量微波元件的阻抗和散射参量。
匹配负载是用来全部吸收入射波功率,保证传输系统的终端不产生反射的终端装置,它相当于终接特性阻抗的线。
可变短路器是一种可调整的电抗性负载,是用来把入射波功率全部反射的终端装置。