(四川理工学院)微波技术与天线-第3章 TEM波传输线
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微波技术与天线复习提纲第一章 绪论第二章 传输线理论1 无损耗传输线方程解的表达式及物理意义。
2 长线理论中,有哪三套参量来描述传输状态?它们之间有何关系?3 传输线的三种工作状态及其特点。
4 相速和相波长的计算公式。
5 用阻抗圆图(或导纳圆图)计算传输线的输入阻抗、反射系数、驻波系数等参量,使用圆图应注意的问题。
6 什么是特性阻抗0Z 、波阻抗η、输入阻抗i Z ?第三章 微波传输系统1 TE 波、TM 波、TEM 波的特点及波阻抗表达式。
2 色散波与无色散波的特性比较,以及填充介质后公式的修改。
3 在色散系统中,例如波导中,什么叫工作波长λ、截止波长c λ和波导波长g λ?它们之间有何区别和联系?4 矩形波导中的波形如何标法?波型指数m 、n 有何意义?TE 、TM 波的m 、n 有何规定?5 简要说明矩形波导中,10TE 波场结构的特点及传输参量。
6 矩形波导的传输条件是什么?7 圆波导中波型指数n 、i 的意义及截止波长表达式。
8 同轴线中主型波是什么?为保证单模传输,应如何选择同轴线尺寸?第四章 微波网络1矩形波导10TE 波的等效阻抗公式。
2 S 矩阵、A 矩阵是如何定义的?S 矩阵各矩阵元的物理意义是什么?3 互易网络、无损耗网络、互易无损耗网络的S 矩阵的性质。
4 表4-2,简单双口网络的A 矩阵、[]A 矩阵。
5 当n 口网络参考面移动时,网络[S]的矩阵如何变化?6 n 级双口网络的[A]有何性质?第五章 微波元件1 匹配负载的功能及传输。
2 分析同轴线S 型扼流活塞的工作原理。
3 什么叫E-T 、H-T 接头,有何特性?4 什么叫魔T ,有哪些特性?魔T 的散射矩阵的推导,有何应用?5 微波电桥、同轴S 型扼流活塞、旋转极化式衰减器的工作原理。
【关键字】知识《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Zin(z)= Zin(z+λ/2)2、λ/4变换性: Zin(z)- Zin(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Zin=Zg﹡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|ej(Φ1-2βz)= |Γ1|ejΦΦ1为终端反射系数的幅度,Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。
微波技术与天线复习知识要点资料讲解本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March《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~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。
第三章(一) TEM波传输波低频传输线由于工作波长很长,一般都属“短线”范围,分布参数效应均被忽略,它们在电路中只起连接线的作用。
因此在低频电路中不必要对传输线问题加以专门研究。
当频率达到微波波段以上,正象我们在上章所述那样,分布参数效应已不可忽视了,这时的传输线不仅起连接线能量或信息由一处传至另一处的作用,还可以构成微波元器件。
同时,随着频率的升高,所用传输线的种类也不同。
但不论哪种微波传输线都有一些基本要求,它们是:(1)损耗要小。
这不仅能提高传输效率,还能使系统工作稳定。
(2)结构尺寸要合理,使传输线功率容量尽可能地大。
(3)工作频带宽。
即保证信号无畸变地传输的频带尽量宽。
(4)尺寸尽量小且均匀,结构简单易于加工,拆装方便。
假如传输线呼处的横向尺寸、导体材料及介质特性都是相同的,这种传输线就称为均匀传输线,反之则为非均匀传输线。
均匀传输线的种类很多。
作为微波传输线有平行双线、同轴线、波导、带状线以及微带等等不同形式。
本章将对几种常用的TEM波传输线作系统论述。
§3-1 双线传输线所谓双线传输线是由两根平行而且相同的导体构成的传输系统。
导体横截面是圆形,直径为d,两根导体中心间距为D,如图3-1-1所示。
图3-1-1 平行双线传输线一、电磁场分布关于双线上的电压、电流分布规律,已在前章详细讨论过。
本章将给出沿线电场和磁场的分布。
电磁波在自由空间是由自由自在地传播着,电、磁场在时间上保持同相位,而在空间上是相互交并垂直于传播方向,如图3-1-2所示。
若电磁波沿传输线传播,就要受到传输线的限制和约束。
在双线传输线上流有交变的高频电流,因而导线上积累有瞬变的正负电荷。
线上电磁场可用下式表示(向+z方向传播的行波)(3-1-1)图3-1-2 自由空间电磁波的传播(3-1-2) 式中,、分别代表电、磁场的振幅值,它们的相互关系是(3-1-3) 称为波阻抗。
电场从一根导线的正电荷出发落到另一导线的负电荷上,电场是由线上的正负电荷支持,电力线不是封闭线。