微波技术与天线复习知识要点

《微波技术与天线件》复习提纲绪论：01、微波波段的波长和频率。

02、微波波段的特点。

第一章：1、传输线的概念。

2、传输线的分类及其传输电磁波的类型。

3、长线和电长度的概念。

4、传输线的等效电路模型。

5、传输线单位长度的串联阻抗和并联导纳，特性阻抗。

6、均匀传输线方程的定解。

7、传输线的特性参数：特性阻抗，传播常数，相速度和相波长。

8、传输线的输入阻抗，四分之一波长变换性，半波长的重复性。

9、长线上的阻抗能否直接测量？10、反射系数，终端反射系数。

11、驻波系数和行波系数，波腹点和波节点的位置，相邻波节（腹）点的距离，相邻波节点与波腹点的距离。

12、反射系数与驻波比的关系，反射系数的测量。

13、无耗长线的行波工作状态：条件，电压和电流的分布，输入阻抗，反射系数，驻波比，传输功率，在反射系数圆上的位置。

14、无耗长线的驻波工作状态：条件，电压和电流的分布，阻抗的分布，波腹（节）点位置，反射系数，驻波比，传输功率，在反射系数圆上的位置。

15、行驻波工作状态：条件，电压和电流的分布，阻抗的分布，在反射系数圆上的位置。

16、长线上传输功率与效率。

17、阻抗匹配的概念，共轭匹配和无反射匹配。

18、在圆波导中存在的波型和不存在的波型。

19、圆波导中的最低波型和该模式应用的场合。

20、带状线和微带线的结构及其传输的波型。

21、课堂上讲过的例题。

第二章：1、微波传输系统的组成。

2、端口和参考面。

3、归一化阻抗，归一化电压和归一化电流的概念，单位。

4、微波网络的特性。

5、双端口网络的Z和Y参数矩阵，性质（无耗，互易，对称）。

6、双端口网络的A参数矩阵，性质（无耗，互易，对称），应用。

7、S参数矩阵，各参数含义，性质。

8、各参数间的关系。

9、双端口网络S参数的讨论。

10、输入反射系数和负载反射系数的关系。

11、S参数的简单测量。

12、双口网络的功率增益。

13、双端口网络的工作特性参数。

14、矩形波导中的不连续性：膜片（电容和电感），谐振窗，销钉（电容和电感），波导阶梯（E面和H面）的结构及等效元件。

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: 300M Hz ～3000GHz 。

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、厘米波和毫米波和亚毫米四个波段。

2．微波具有如下主要特点：1) 似光性；2) 穿透性；3) 宽频带特性与与信息性；4) 热效应特性；5）散射特性；6）非电离特性；7）抗低频干扰特性；8）视距传输特性；9）分布参数的不确定性；10）电磁兼容和电磁环境污染。

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.长线与短线长线：指几何长度L 与工作波长λ可相比拟的传输线，采用分布参数电路描述。

电长度满足L/λ≥0.05的传输线 称为长线。

短线：指几何长度L 与工作波长λ相比可以忽略的传输线，采用集总参数电路描述。

电长度满足L/λ＜0.05的传输线 称为短线。

5.传输线分类：双导体传输线；封闭金属波导；介质传输线。

6．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。

微波必考知识点复习1、微波是一般指频率从300M至3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从1m 至0.1mm。

从电子学和物理学的观点看，微波有似光性、似声性、穿透性、非电离性、信息性等重要特点。

2、导行波的模式，简称导模，是指能够沿导行系统独立存在的场型，其特点是：（1）在导行系统横截面上的电磁波呈驻波分布，且是完全确定的。

这一分布与频率无关，并与横截面在导行系统上的位置无关；（2）导模是离散的，具有离散谱；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，彼此独立，互不耦合；（4）具有截止特性，截止条件和截止波长因导行系统和因模式而异。

3、广义地讲，凡是能够导引电磁波沿一定的方向传播的导体、介质或由它们组成的导波系统，都可以称为传输线。

若按传输线所导引的电磁波波形（或称模、场结构、场分布），可分为三种类型：（1）TEM波传输线，如平行双导线、同轴线、带状线和微带线，他们都是双导线传输系统；（2）TE波和TM波传输线，如矩形、圆形、脊形和椭圆形波导等，他们是由金属管构成的，属于单导体传输系统；（3）表面波传输系统，如介质波导（光波导）、介质镜象线等，电磁波聚集在传输线内部及其表面附近沿轴线方向传播，一般是TE或TM波的叠加。

对传输线的基本要求是：工作频带宽、功率容量大、工作稳定性好、损耗小、易耦合、尺寸小和成本低。

一般地，在米波或分米波段，可采用双导线或同轴线；在厘米波段可采用空心金属波导管及带状线和微带线等；在毫米波段采用空心金属波导管、介质波导、介质镜像线和微带线；在光频波段采用光波导（光纤）。

以上划分主要是从减少损耗和结构工艺等方面考虑。

传输线理论主要包括两方面的内容：一是研究所传输波形的电磁波在传输线横截面内电场和磁场的分布规律（也称场结构、模、波型），称横向问题；二是研究电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律，称为纵向问题。

横向问题要通过求解电磁场的边值问题来解决；各类传输线的纵向问题却有很多共同之处。

第6章1、简述天线的功能（概念+4个功能）在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或将无线电波转变为导波能量，原来辐射和接收无线电波的装装置称为天线。

①天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量.这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统, 其次要求天线与发射机或接收机匹配.②天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上, 或对确定方向的来波最大限度的接受, 即天线具有方向性.③天线应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化.④天线应有足够的工作频带.2、名词解释:什么是天线？①作用：在发射部分，将高频导行波转换为空间电波，在接收端，空间电波转换为导行波。

②性能：是能量转换器件、具有定向辐射能力、频率选择特性、极化特性。

③结构：开放。

3、把天线和发射机或接收机连接起来的系统为馈线系统，天线和馈线系统统称天线馈线系统，简称天馈系统。

4、点电基本振子近区场又为准静态场；离天线较远时，近似为0；电场磁场相位差90°，为感应场。

远区场中电基本振子的的远区场是沿着径向外传的横电磁波，远区场又称辐射场。

E/H=120pi，远区场具有与平面波相同的特性。

随着距离增加，辐射场减小。

4、电，磁基本振子具有相同的方向函数，空间相互正交，相位差90°5、天线的电参数有哪些？①主瓣宽度:主瓣宽度是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。

在场强方向图中，等于最大场强两点间的宽度，称为半功率波瓣宽度；或将头两个零点之间的角度作为主瓣宽度，即零功率波瓣宽度。

②旁瓣电平: 旁瓣电平是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣电平, 一般以分贝表示。

③前后比: 前后比是指最大辐射方向（前向）电平与其相反方向（后向）电平之比, 通常以分贝为单位。

④方向系数:方向系数定义为: 在离天线某一距离处, 天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度Smax与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度S0之比,记为D, 即天线方向系数的一般表达式为6、要使天线方向系数大，不仅要求主瓣窄，还要全空间的旁瓣电平小。

《微波技术与天线》复习知识要点绪论●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。

●微波的频率*围：300MHz~3000GHz ,其对应波长*围是1m~0.1mm●微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性）定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。

两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)=Z in(z+λ／2)2、λ／4变换性:Z in(z)-Z in(z+λ／4)=Z02证明题：(作业题)●均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）1.行波状态：无反射的传输状态▪匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态（知道概念）▪负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。

▪源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。

此时，信号源端无反射。

▪共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。

共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。

●传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17)●阻抗圆图的应用（*与实验结合）史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。

1.反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|e j(Φ1-2βz)=|Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度，Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。

微波：是电磁波中介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短（频率最高）的波段，其频率范围从300Mhz（波长1m）至3000GHz（波长）.微波的特性：1.似光性2.穿透性3.宽频带特性4.热效应特性5.散射特性6.抗低频干扰特性.与低频区别：趋肤效应，辐射效应，长线效应，分布参数。

微波传输线的三种类型:1.双导体传输线，2.金属波导管3.介质传输线。

集总参数：在一般的电路分析中,电路的所有参数,如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上,各个元件上,各点之间的信号是瞬间传递的,这种理想化的电路模型称为集总电路。

这类电路所涉及电路元件的电磁过程都集中在元件内部进行。

用集总电路近似实际电路是有条件的，这个条件是实际电路的尺寸要远小于电路工作时的电磁波长。

对于集总参数电路，由基尔霍夫定律唯一地确定了电压电流。

分布参数：电路是指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同。

这说明分布参数电路中的电压和电流除了是时间的函数外，还是空间坐标的函数。

分布参数电路的实际尺寸能和电路的工作波长相比拟。

对于分布参数电路由传输线理论对其进行分析。

均匀传输线方程（电报方程）：tt ziLt zRizt zu∂∂+=∂∂),(),(),(，tt zuCt zGizt zi∂∂+=∂∂),(),(),(传输线瞬时电压电流：)cos()cos(),(21zteAzteAt zu zzβωβωαα-++=-+)]cos()cos([1),(21zteAzteAZt zi zzβωβωαα-++=-+特性阻抗:CjGLjRZωω++=(无耗传输线R=G=0.)平行双导线(直径为d,间距为D):dDZr2ln1200ε=同轴线（内外导体半径a,b）:abZrln600ε=相移常数：λπωβ2==LC输入阻抗：)tan()tan(110zZZzZZZZinββ++=反射系数：z jzj eeZZZZzββ--Γ=+-=Γ111)(终端反射系数:1||101011φj e Z Z ZZ Γ=+-=Γ输入阻抗与反射系数关系：)(1)(10z z Z Z in Γ-Γ+= 驻波比：||1||111Γ-Γ+=ρ；11||1+-=Γρρ 1. 行波状态沿线电压电流振幅不变，驻波比为1，终端反射系数0，传输线上各点阻抗等于传输线特性阻抗。

第一章1、天线的任务：用来辐射或接收无线电波的专用装置。

发射天线的作用：是将高频电流（或导波）能量变成电磁波能量，向规定的方向发射出去。

接收天线的作用：是将来自一定方向的无线电波能量还原为高频电流（或导波）能量，经过馈线送入接收机的输入回路。

天线的分类：按波长分：长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线；按结构分：线天线和面天线。

线天线一般用于长、中、短波。

面天线一般用于微波波段。

2、电基本振子的近场区为什么称为感应场? 远区场又称辐射场？因电基本振子可看成是由很短的传输线展开的，具有很大的容抗，电动势滞后于电流接近于90度，因而是电场滞后于磁场90度，所以又称感应场。

我们把电磁波能量离开场源流向空间不再返回的现象称为辐射。

因此电基本振子远区场称为辐射场。

3、天线的电参数的重要性：天线是无线电设备的重要部分，天线性能好坏将直接影响整个系统的性能指标。

因此，定量表征天线性能、功能的物理量就是天线的电参数，为选择和设计天线提供依据。

发射天线的电参数有哪些:天线的方向性及方向性参数、天线的效率与增益系数、天线的极化特性、天线的工作频带宽度、天线的有效长度、输入阻抗。

4、方向图各参数：D 为天线的方向系数、G 为天线的增益、ηA 为天线的效率。

D 用dB 表示时取10 lg, G=ηA D 。

通常超短波和微波天线的ηA 近似为1。

5、天线的输入阻抗的定义Z in =U o /Io U 为馈电点的高频电压。

Io 为该点电流。

辐射阻抗：将天线辐射的功率看成是被一个等效阻抗所吸收的功率，这个等效电阻就是辐射阻抗Z r 。

频带宽度：把天线的各种特性参数不超过规定变化范围的频率范围称为天线的频带宽度，简称天线宽度。

窄带天线：Δf f o×100% Δf=f max -f min 对宽带天线：常用f max /f min 表示。

6、S=D λ24π,S 称为接收天线的有效接收面积。

它代表接收天线吸收外来电波的能力。

微波介于超短波和红外线之间，无线电波中波长最短，f H(300MHZ~3000GHz)横电磁波TEM（无纵向电磁场分量，只有横向电场和磁场）磁场纯横向波TM（E！=0，H=0,只有纵向电场，又称E波）电场纯横向波TE（E=0,H！=0，只有纵向磁场，又称H波）0特性阻抗Z0（复数，与工作频率有关，由传输线自身分布参数决定，与负载及信源无关）常用的平行双导线传输线的特性阻抗有250Ω、400Ω、600Ω反射系数（传输线上任意一点Z处的反射波电压或电流与入射波电压或电流的比值，对于均匀无耗传输线，任意点反射系数大小相等，相位周期性重复λ/2）负载匹配（终端反射系数为0时，此时传输线上反射系数处处为0）驻波（终端不匹配的传输线上各点的电压和电流由入射波和反射波叠加而成）无耗传输线三种不同工作方式（行波状态无反射的传输状态，纯驻波状态全反射状态λ/4阻抗变换性，行驻波状态信号源入射的电磁波功率一部分被终端负载吸收，另一部分被反射，传输线上既有行波又有纯驻波）史密斯圆图（反射系数圆图、归一化电阻圆图、归一化电抗圆图）k c截止波数（与波导系统横截面形状、尺寸、传输模式有关的参量，相移常数β=0时，波导系统不再传播，此时k c=k）单模光纤所传输的模式是圆形介质波导内的主模HE11,没有截止频率多阶梯阻抗变换器优缺点（使变换器在较宽的工作频带内仍可实现匹配）波导多阶梯、同轴多阶梯、微带多阶梯方向系数（在离天线某一距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度Smax与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度So之比）D=Smax/S0=|Emax|2/ |E0|2衰落（信号电平随时间的起伏变化）原因：吸收型衰落（慢衰落大气中的氧、水、雨雾雪对电波的吸收作用）、干涉型衰落（快衰落，随机多径干涉现象引起）失真（振幅失真、相位失真）原因：媒质的色散效应（不同频率的无线电波在媒质中的传播速度有差别引起载有信号的无线电波都占据一定的频带，当电波通过媒质传播到接收点时，由于各频率电波传输速度不同，因而不能保持原来的相位关系，从而引起波形失真）随机多径传输效应（也会引起信号畸变接收天线收到的信号是几个不同路径传来的电场强度之和）视距传播（发射天线和接收天线处于相互能看见的实现距离内的传播方式，超短波和微波）天波传播（发射天线发出的电波在高空被电离层反射后回到地面的传播方式，中波和短波）电离层（太阳的紫外辐射形成的，电子密度与日照密切相关，白天大晚上小，晚间D层消失（D层对电波的吸收很严重，所以晚间天波信号增强），随四季变化，受太阳的骚动和黑子的活动影响很大）大题阻抗矩阵、导纳矩阵、转移矩阵。

微波技术与天线”课程复习提纲一、微波基本概念21．了解微波的基本概念：频率、波长等32．了解微波的主要特性3二、传输线基本理论41．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。

42．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。

63．熟悉圆图的基本特点（特殊点、线、半圆、圆）64．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71．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。

72．掌握各种传输线特性参量及其运用。

83．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101．了解散射参量S 参量和转移参量A 参量的基本概念102．了解S 散射矩阵和A 转移矩阵各参量的意义103．了解S 参量和A 参量的基本特性及应用114．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111．了解微波谐振腔的基本概念及基本参数112．了解三种同轴腔的结构和特点以及谐振波长的确定113．掌握矩形腔和圆柱腔的特点及谐振波长的确定。

124．了解的环行腔的特点及谐振波长的确定。

15六、微波元器件171．了解阻抗与连接分支元件的结构，特点及工作原理。

172．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251．理解、掌握天线的常用参量及计算252．了解常见天线的基本类型，结构和特点27八、微波测量（实验）291．了解微波基本实验测量系统组成292．了解微波基本参量的测量方法。

29附录301．作业30、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-mm2 ．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）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。

第一章1.均匀传输线（规则导波系统）：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。

2.均匀传输线方程， 也称电报方程。

3.无色散波：对均匀无耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导行波的相速v p 与频率无关, 称为无色散波。

色散特性：当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为色散特性。

11010010110cos()sin()tan()()tan()cos()sin()in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z j z Z ββββββ++==++2p v f πλβ===/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载221021101()j z j zj zj zZ Z A e z e e Z Z A eββββ----Γ===Γ+ 1101110j Z Z e Z Z φ-Γ==Γ+ 终端反射系数 均匀无耗传输线上, 任意点反射系数Γ(z)大小均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性4.00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ111ρρ-Γ=+ 1111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波比 其倒数称为行波系数, 用K 表示5.行波状态就是无反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。

综上所述, 对无耗传输线的行波状态有以下结论: ① 沿线电压和电流振幅不变, 驻波比ρ=1;② 电压和电流在任意点上都同相; ③ 传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗6终端负载短路：负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e-j2βz此时传输线上任意一点z 处的输入阻抗为0()tan in Z Z jZ z β=① 沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为无功功率, 即无能量传输; ② 在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最大且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点；在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最大且等于2|A 1|, 而电流为零, 称这些位置为电压波腹点。

微波技术与天线复习提纲微波技术与天线复习提纲（2011级）一、思考题1.什么是微波？微波有什么特点？2.试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有哪些？一般是采用哪些物理量来描述？3.均匀传输线如何建立等效电路，等效电路中各个等效元件如何定义？4.均匀传输线方程通解的含义5.如何求得传输线方程的解？6.试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长）7.传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，有何特点，并分析三者之间的关系8.均匀传输线输入阻抗的特性，与哪些参数有关？9.均匀传输线反射系数的特性10.简述传输线的行波状态，驻波状态和行驻波状态。

11.什么是行波状态，行波状态的特点12.什么是驻波状态，驻波状态的特性13.分析无耗传输线呈纯驻波状态时终端可接那几种负载，各自对应的电压电流分布14.介绍传输功率、回波损耗、插入损耗15.阻抗匹配的意义，阻抗匹配有哪三者类型，并说明这三种匹配如何实现？16.负载获得最大输出功率时，负载与源阻抗间关系：17.史密斯圆图是求解均匀传输线有关和问题的一类曲线坐标图，图上有两组坐标线，即归一化阻抗或导纳的的等值线簇与的等值线簇，所有这些等值线都是圆或圆弧，故也称阻抗圆图或导纳圆图。

导纳圆图可以通过对旋转180°得到。

阻抗圆图的上半部分呈性，下半部分呈性。

Smith圆图与实轴左边的交点为点，与横轴右边的交点为点。

Smith圆图实轴上的点代表点，左半轴上的点为电压波点，右半轴上的点为电压波点。

在传输线上负载向电源方向移动时，对应在圆图上应旋转，反之在传输线上电源向负载方向移动时，对应在圆图上应旋转。

18.T EM、TE和TM波是如何定义的？什么是波导的截止性？分别说明矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线的主模是什么？19.简述述矩形波导传输特性的主要参数定义：相移常数，截至波长，截至波数，波导波长，相速度，TE波和TM波的波阻抗20.导波系统中截止波长、工作波长和波导波长的区别。

《微波技术与天线》复习知识要点绪论微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。

微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~0.1mm微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性）定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。

两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)= Z in(z+λ／2)2、λ／4变换性: Z in(z)- Z in(z+λ／4)=Z02证明题：(作业题)均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）参数行波驻波行驻波|Γ|010＜|Γ|＜1ρ1∞1＜ρ＜∞Z1匹配短路、开路、纯电抗任意负载能量电磁能量全部被负载吸收电磁能量在原地震荡1.行波状态：无反射的传输状态匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗沿线电压和电流振幅不变电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数传输线的三类匹配状态（知道概念）负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。

源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。

此时，信号源端无反射。

共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。

共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。

传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17)阻抗圆图的应用（*与实验结合）史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。

输出功率与输入端总输入功率的比值（用百分比表示）。

解（1）由于驻波比为1.5，因而反射系数的大小为故输入端的回波损耗为于是，可见，由于输入失配，有4%的功率返回到输入端口。

三路功率分配示意图（2）设传输功率为，由于插入损耗为，故有该功率均匀分配到三个端口，则每个输出端口得到输出功率与输入端口总输入功率的比值应为因此有可见，输入功分器的功率分可分为反射功率，输出功率和损耗功率三部分。

例负载阻抗为Z1＝25Ω，在工作频率为3GHz时与50Ω同轴线线匹配。

求出匹配时，同轴变换器的特性阻抗及长度。

（同轴线内部介2.011l=+-=ρρΓ10lg20lg13.98()inr lrPLP==-Γ=dB0.04r inP P=10lg0.5initPLP==int89.0PP=%7.29inout=PPioutrin3PPPP++=［例 4-2］求如图 4 - 5 所示双端口网络的［Z ］矩阵和［Y ］矩阵。

图4-5 双端口网络 解:由［Z ］矩阵的定义 于是而 例3、求如图所示电路的转移矩阵对称性 例4 求一段电长度为θ的传输线的散射矩阵 解：由传输线特性221111101221011120222202||||I A C I CI C I B C U Z Z Z I UZ Z I U Z Z I U Z Z Z I ======+======+[]A CC C B C Z Z Z Z Z Z Z +⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦[][]⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+++==-C A CC C B C B A B A Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Y )(11ZU 1I 1U 2I 22102|1I U A U ===2102|0U UB I ===-21021|I IC U Z ===2102|1U I D I ===-1122A A =112212211A A A A -=例5 求如图所示电路的散射矩阵（假设两端口所接传输线特性阻抗为Z 0）例 题例1、 同轴波导转接头如下图所示，已知其散射矩阵为⑴求端口2匹配时端口1的驻波比；⑵求当端口2接反射系数为Γ2的负载时，端口1的反射系数；⑶求端口1匹配时端口2的驻波比。

微波技术与天线复习要点微波技术与天线是电子工程中非常重要的两个领域。

微波技术涉及了微波器件、微波电路和微波系统等方面的知识，而天线则涉及到电磁波传输和接收的技术。

下面将从微波技术和天线的基本原理、设计和应用等方面进行复习要点的总结。

一、微波技术的复习要点：1.微波的概念：微波是指频率在0.3GHz到300GHz之间的电磁波。

其特点是波长短、能量集中、穿透能力强。

2.微波器件：包括微波管、微波集成电路和微波半导体器件等。

微波管是一种用于产生、放大、调制和检波微波信号的器件。

微波集成电路是将微波器件集成在一块微波板上，实现微波信号的处理功能。

3.微波电路：包括微波传输线、微波滤波器和微波功率分配器等。

微波传输线用于在电路中传输微波信号，常用的微波传输线有阻抗线、共面波导和同轴线等。

微波滤波器用于选择性地通过或阻断特定频率范围内的微波信号。

微波功率分配器用于将微波信号分配到不同的传输线或输出端口。

4.微波系统：包括微波通信系统、微波雷达系统和微波遥感系统等。

微波通信系统是利用微波信号进行通信的系统，其特点是高速率、抗干扰性强。

微波雷达系统是利用微波信号检测目标的系统，其特点是高分辨率、远距离探测。

微波遥感系统是利用微波信号获取地球表面信息的系统，其特点是穿透云雾、对地物覆盖情况敏感。

二、天线的复习要点：1.天线的基本原理：天线是用于辐射电磁波或接收电磁波的装置。

其基本原理是由电流产生的电场和磁场辐射出去形成电磁波。

根据发射和接收的方式不同，天线分为发射天线和接收天线。

2.天线的参数：包括增益、方向性、波束宽度和极化等。

增益是指天线辐射能量的能力，方向性是指天线在不同方向上的辐射强度不同，波束宽度是指天线辐射的主瓣宽度，极化是指电场矢量的方向。

3.天线的设计：包括天线的结构设计和参数设计。

结构设计涉及到天线的形状和尺寸，参数设计涉及到天线的频率和阻抗匹配。

4.天线的应用：包括通信系统、雷达系统和无线电广播等。

天线和微波技术基础知识概述天线和微波技术是现代通信领域中非常重要的组成部分。

天线作为接收和发射无线信号的关键装置，而微波技术则主要用于传输和处理高频率的电磁信号。

本文将对天线和微波技术的基础知识进行概述，以帮助读者加深对这一领域的了解。

一、天线基础知识1. 天线的定义和作用天线是一种通过电磁辐射和感应的方式，将电磁信号转换为自由空间中的电磁波，或者将电磁波转换为电信号的装置。

它负责将信号从发射源传输到接收源，或者将接收到的信号转换为电信号。

2. 天线的分类根据天线的形式和使用场景，可以将其分为多种类型，如：（1）微带天线：用于无线通信和雷达系统，具有体积小、重量轻、成本低的优点。

（2）偶极子天线：应用广泛，适用于各种频率范围和工作环境。

（3）扩展频带天线：可以在多个频段上工作，适应不同通信需求。

（4）阵列天线：通过组合多个天线单元，实现波束和指向性辐射。

（5）喇叭天线：用于辐射高功率无线信号，可在长距离范围内传输。

3. 天线参数天线的性能主要由以下参数来衡量：（1）增益：表示天线向某个方向传输/接收信号的能力，可以通过增加天线尺寸或精心设计来提高。

（2）方向性：指示天线向某个方向辐射/接收信号的能力，可以通过改变天线结构来实现。

（3）驻波比：用于衡量天线的适配性和效率，一般要求越小越好。

二、微波技术基础知识1. 微波的概念和特点微波是一种频率范围在300 MHz至300 GHz之间的电磁波，具有高频率、短波长和较强的穿透能力。

微波技术在无线通信、雷达、卫星通信等领域有着广泛的应用。

2. 微波器件和系统（1）微波集成电路（MIC）：它是一种将微波元器件（如传输线、滤波器、放大器等）集成在同一芯片上的技术，可以实现尺寸小、性能优越的微波电子元器件。

（2）高频开关：用于控制微波信号的通断，具有快速响应、低损耗的特点。

（3）微波天线系统：结合天线和微波技术，用于将微波信号进行传输和接收。

（4）微波滤波器：用于筛选和处理特定频率范围内的微波信号，以满足通信系统的要求。

《微波技术与天线》复习知识要点绪论●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。

●微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~0.1mm●微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性）定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。

两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)= Z in(z+λ／2)2、λ／4变换性: Z in(z)- Z in(z+λ／4)=Z02证明题：(作业题)●均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）1.行波状态：无反射的传输状态▪匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态（知道概念）▪负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。

▪源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。

此时，信号源端无反射。

▪共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。

共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。

●传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17)●阻抗圆图的应用（*与实验结合）史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。

1.反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|e j(Φ1-2βz)= |Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度，Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。

微波技术与天线考试复习重点（含答案）微波技术与天线复习提纲（2011级）一、思考题1. 什么是微波？微波有什么特点？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 ；微波的特点：似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、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。

2. 试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有哪些？一般是采用哪些物理量来描述？答：长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线；以长线为基础的物理现象：传输线的反射和衰落；主要描述的物理量有：输入阻抗、反射系数、传输系数和驻波系数。

3. 均匀传输线如何建立等效电路，等效电路中各个等效元件如何定义？4. 均匀传输线方程通解的含义5. 如何求得传输线方程的解？6. 试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长）答：传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0，传输常数，相速及波长。

1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值，其表达式为0R jwL Z G jwC +=+它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关；2）传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数，其中，α和β分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为()()R jwL G jwC γ=++传输线上电压、电流入射波（或反射波）的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速，即p v ωβ=；4）传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02rπλβε==。

7. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，有何特点，并分析三者之间的关系答：输入阻抗：传输线上任一点的阻抗Z in 定义为该点的电压和电流之比，与导波系统的状态特性无关，10001tan ()tan in Z jZ z Z z Z Z jZ zββ+=+ 反射系数：传输线上任意一点反射波电压与入射波电压的比值称为传输线在该点的反射系数，对于无耗传输线，它的表达式为2(2)10110()||j z j z Z Z z e Z Z βφβ---Γ==Γ+ 驻波比：传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅的比值为电压驻波比，也称为驻波系数。