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微波技术课程设计报告院系：专业班级：学生姓名：指导教师：（课程设计时间：2015年7 月1 日——2015年7 月8 日）安徽大学目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计题目描述和要求 (1)3.课程设计报告内容 (2)3.1 阻抗与导纳的相互转换 (2)3.2 由负载阻抗求驻波比和驻波相位 (2)3.3 串联单支节调匹配 (3)3.4 界面 (8)3.4.1 总界面 (8)3.4.2 阻抗与导纳变化界面 (8)3.4.3 由负载阻抗求驻波比和驻波相位界面 (9)3.4.4 串联单支节调匹配界面 (9)4. 团队分工 (10)5. 心得体会 (10)1.课程设计目的微波课程设计利用软件分析把微波技术课程中学到的的基础内容贯穿起来，以软件方式实现微波器件的性能参数设置和分析。
使我们通过实践能更好地掌握基本微波器件的设计和应用，更深层地掌握微波技术教材的内容。
微波课程设计中软件仿真可以更加形象，具体地认识和了解微波课程基础知识，以便更容易地学习微波技术课程，掌握及理解地更加透彻。
课程设计培养了我们分析问题，解决问题的能力以及团队合作的精神与意识，培养我们独立自主地学习能力以及书写综合实验报告的能力。
这次微波课程设计用到了MATLAB进行编程，同时编写界面界面进行操作，充分展现学科间的综合应用，融汇贯通。
这可以促使我们从理论过渡到实践的学习，理论是实践的基础和总领方向，而实践是深刻掌握知识的有效路径。
课程设计是大家相互学习和实践的方式，这正是课程设计的重要性所在。
2.课程设计题目描述和要求根据组员讨论后，我组选了课题一第四组的题目，其对应的题目和要求如下表1所示：表1 题目描述和要求3.课程设计报告内容 3.1 阻抗与导纳的相互转换根据转换公式11Z R jX Y G jB=+==+可知，我组采用MATLAB 编程实现，并完成如下表2的内容。
其MATLAB 程序如下，对应的流程图如右图1所示： clear clc close allX=input('请输入阻抗虚部X=');R=input('请输入阻抗实部R='); Z=R+X*i; Y=1.0/Z G=real(Y) B=imag(Y)3.2 由负载阻抗求驻波比和驻波相位根据如下公式实现驻波比和驻波相位的求解, 并完成如下表3的内容。
第二章习题参考答案同轴线、双导线和平行板传输线的分布参数注：媒质的复介电常数εεε''-'=i ，导体的表面电阻ss R σδσωμ1221=⎪⎭⎫⎝⎛=。
本章有关常用公式：)](1[)()]()([122)()](1)[()()(22)(00000000d Z d V d V d V Z e Z Z I V e Z Z I V d I d d V d V d V e Z I V e Z I V d V d j L L d j L L dj L L d j L L Γ-=-=--+=Γ+=+=-++=+-+-+-+-ββββ )2(2200200)(d j L d j L dj L L d j L L L L L e e e Z Z Z Z e Z I V Z I V VV d βφβββ----+-Γ=Γ=+-=+-==ΓL Lj L j L L L L L e e Z Z Z Z Z Z Z Z φφΓ=+-=+-=Γ0000dtg jZ Z dtg jZ Z Z d Z L L in ββ++=000)()(1)(1)()()(0d d Z d I d V d Z in Γ-Γ+==LL VV VSWR Γ-Γ+==11minmax2.1无耗或者低耗线的特性阻抗为110C L Z = 平行双导线的特性阻抗：aDa a D D a a D D Z r r rln 11202)2(ln 11202)2(ln 112222000εεεμεπ≈-+=-+=已知平行双导线的直径mm a 22=，间距cm D 10=，周围介质为空气（1=r ε），所以特性阻抗)(6.5521100ln 120ln11200Ω==≈a D Z rε 同轴线的特性阻抗：ab a b Z r rln 60ln 121000εεμεπ==已知同轴线外导体的内直径2mm b 23=，内导体的外直径2mm a 10=，中间填充空气(1=r ε)：特性阻抗)(50210223ln 60ln 600Ω===abZ r ε中间填充介质(25.2=r ε)：特性阻抗)(3.33210223ln 25.260ln 600Ω===a b Z r ε2.2对于无耗传输线线有相位常数μεωωβ===k C L 11，所以可求出相速度v k C L v p =====μεωβω1111，等于电磁波的传播速度。
微波技术基础第二章课后答案---杨雪霞汇总2-1 波导为什么不能传输TEM 波？答：一个波导系统若能传输TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内，不可能存在静电荷或恒定电流，因此也不可能传输TEM 波型。
2-2 什么叫波型？有哪几种波型？答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。
根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波（0zE =，0zH=），TE 波(0zE=,0z H ≠),TM 波（0zE≠，0zH=）2-3 何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：0zE=，0zH=的为TEM 波；0zE=,0z H ≠为TE 波；z E ≠，0zH =为TM 波。
TE 波阻抗： 21()x TE y cE wuZ H ηβλλ===>- TM 波阻抗：21()x TM y cE Z H w βληελ===-<其中η为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。
2-4 试将关系式yz x H H jw E y zε∂∂-=∂∂，推导为1()zx y H E j H jw yβε∂=+∂。
解：由yH 的场分量关系式0j zyH H e β-=（0H 与z 无关）得：y yH j H zβ∂=-∂利用关系式yz x H H jw E y zε∂∂-=∂∂可推出：11()()y z zx y H H H E j H jw y z jw yβεε∂∂∂=+=+∂∂∂2-5 波导的传输特性是指哪些参量？答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。
2-6 何为波导的截止波长cλ？当工作波长λ大于或小于cλ时，波导内的电磁波的特性有何不同？答： 当波沿Z 轴不能传播时呈截止状态，处于此状态时的波长叫截止波长，定义为2cck πλ=；当工作波长大于截止波长时，波数ck k <，此时电磁波不能在波导中传播；当工作波长小于截止波长时，波数ck k >，此时电磁波能在波导内传播；2-7 矩形波导中的截止波长cλ和波导波长gλ，相速度pυ和群速度gυ有什么区别和联系？它们与哪些因素有关？ 答：波导波长为221()gcπλλβλλ==>-，cλ为截止波长群速为21()gc c c λυλ=-<，相速为2/1()r r p cc u ευλλ=-，且2pg c υυ⋅=，与c ，工作波长λ，截止波长cλ有关。
微波技术与微波电路课程设计1. 课程设计背景微波技术及微波电路设计是现代通信和雷达技术的重要组成部分。
掌握微波技术及微波电路设计是电子信息工程专业学生必修的一门课程。
本课程利用硬件实现的方法，让学生在实践中学习微波技术和电路设计基础。
2. 课程设计目标本课程设计旨在通过实践，帮助学生掌握以下内容：•理解微波技术的基本原理和性质•掌握微波电路基础知识•能够独立设计和优化微波电路系统•能够使用仿真工具进行微波电路的设计与验证3. 课程设计内容本课程设计分为以下几个阶段：第一阶段：基础电路实验在第一阶段中，学生需要完成以下实验：1.用负载箱和多用表测量器件的基本参数和S参数。
2.在仿真软件中，模拟产生各种普通微波电路，如色散、滤波和匹配。
第二阶段：微波ITU Radio频带工程实验在第二阶段中，学生需要完成以下实验：1.实现ITU频段中的微波电路。
2.在仿真平台中实现一些微波OSC电路性能。
第三阶段：基于实验的电路设计在第三阶段中，学生需要完成以下实验：1.实现一种基于实验的微波极向电路。
2.匹配和优化内部和外部子电路。
4. 课程设计流程本课程设计流程如下：第一周1.介绍电路设计一般规则以及使用的工具（ADS软件）。
2.补充前一次课程设计的基础知识。
第二周1.实验一：微波有源器件S参数测量实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第三周1.实验二：微波电路匹配实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第四周1.实验三：微波滤波器设计实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第五周1.实验四：微波放大器设计实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第六周1.实验五：微波无线电频段设计实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
第七周1.实验六：微波天线设计实验2.小组讨论：讨论实验结果并进行分析。
5. 课程设计总结微波技术及微波电路设计课程设计是电子信息工程专业的一门重要课程。
通过本课程设计，学生可以深入了解微波技术的基本原理和性质，掌握微波电路基础知识，并能够独立设计和优化微波电路系统。
电磁场与微波课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电磁场的基本概念，掌握电磁波的产生、传播、反射和折射等基本原理。
2. 学生能掌握微波的特性，了解微波在通信、雷达等领域的重要应用。
3. 学生能运用所学知识，分析电磁场与微波相关问题，具备解决实际问题的能力。
技能目标：1. 学生能够运用数学工具描述电磁场与微波现象，具备一定的数学建模能力。
2. 学生能够操作相关实验设备，进行电磁场与微波实验，掌握实验方法和技巧。
3. 学生能够通过查阅资料、开展讨论等方式，独立解决电磁场与微波领域的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生对电磁场与微波产生浓厚兴趣，提高学习热情，树立探索科学的精神。
2. 学生认识到电磁场与微波技术在国家和军事领域的战略地位，增强国家荣誉感和使命感。
3. 学生在团队合作中，培养沟通协调能力和团队精神，形成积极向上的学习氛围。
本课程针对高中年级学生，结合电磁场与微波学科特点，注重理论知识与实践操作相结合。
通过本课程的学习，使学生掌握电磁场与微波的基本知识，提高解决实际问题的能力，同时培养他们的科学素养和团队协作精神。
为实现课程目标，教学过程中将采用讲授、实验、讨论等多种教学方法，确保学生能够达到预期学习成果。
二、教学内容1. 电磁场基本概念：磁场、电场、电磁场、电磁波传播原理。
- 教材章节：第一章 电磁场基础2. 电磁波的传播与变换：反射、折射、干涉、衍射等现象。
- 教材章节：第二章 电磁波的传播与变换3. 微波特性及其应用：微波的产生、传输、微波器件、微波通信、雷达等技术。
- 教材章节：第三章 微波技术4. 电磁场与微波实验：电磁波传播实验、微波通信实验等。
- 教材章节：第四章 实验教学5. 数学工具与建模：矢量分析、麦克斯韦方程组、电磁场数值计算等。
- 教材章节：第五章 数学工具与建模教学内容按照以上五个方面进行组织，共安排16个课时。
具体进度如下：1-4课时：电磁场基本概念及电磁波传播原理；5-8课时：电磁波的传播与变换；9-12课时：微波特性及其应用；13-15课时：电磁场与微波实验；16课时：数学工具与建模。
微波课程设计题目
一． 传输线的计算机辅助计算
计算机辅助分析（Computer Aided Analysis,简称CAA ）就是采用计算机技术对给定的电路模型进行参数计算和特性分析。
1. 阻抗与导纳的相互转换：
11
Z R jX Y G jB
=+=
=
+
2. 由负载阻抗计算传输线输入阻抗与输入导纳：
000()1
()
L
in in in in L Z jZ tg d Z R jX Z Y Z jZ tg d ββ+=+=
=+
3. 由输入阻抗计算传输线负载阻抗与负载导纳：
000()1
()
in
L L L L in Z jZ tg d Z R jX Z Y Z jZ tg d ββ-=+=
=-
4. 由负载阻抗计算任一点处的反射系数：
200,j d L in L L L Z Z e Z Z β--Γ=ΓΓ=
+或者00
()in in in Z Z d Z Z -Γ=+，000()
()L in L Z jZ tg d Z Z Z jZ tg d ββ+=+
5. 由反射系数计算输入阻抗：
1()
()1()in d Z d Z d +Γ=-Γ，2()j d L d e β-Γ=Γ，00
L L L Z Z Z Z -Γ=+
6. 由驻波比和驻波相位求负载阻抗：
min 0
min 1()
()
L jVSWRtg d Z Z VSWR jtg d ββ-=-
7. 由负载阻抗求驻波比和驻波相位
0L j L L L L Z Z e Z Z ϕ-Γ=
=Γ+，11L L
ρ+Γ=
-Γ ，min 44L d λλϕπ=+
8. 并联单支节调匹配（由负载阻抗求支节位置和长度）
由L L L Z R jX =+，00
0()
()
L L Z jZ tg d Z Z Z jZ tg d ββ+=+，1Y G jB Z ==+，令()t tg d β=
可得
2220(1)
()L L L R t G R X Z t +=++，20022
00()()[()]
L L L L L R t Z X t X Z t B Z R X Z t --+=++， 令0001,s G Y Z Y Y jB jB ===++得2220000()2()0l L L L L Z R Z t X Z t R Z R X --+--=
解得0000),,,()2L L L L R Z t X or R Z Z ⎫
⎪
≠⎪=⎨⎬⎪⎪
-∞=⎪⎪⎩⎭，将t 带入求得d 的两个解
1arc (0)21
(arc )(0)2tgt t d tgt t πλππ⎧⎫≥⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎪⎪-+<⎪⎪⎩⎭
，再由t 得出两个支节的输入导纳s jB jB =-， 短路支节长度：
0011arc arc 22sc
s l Y Y tg tg B B λ
ππ⎛⎫-⎛⎫
=
= ⎪ ⎪⎝
⎭⎝⎭ 开路支节长度：
001
1arc arc 22oc
s l B B tg tg Y Y λ
ππ⎛⎫⎛⎫-=
= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
如果求得的长度为负值，则加上0.5
9. 串联单支节调匹配（由负载阻抗求支节位置和长度）：
由L L L Y G jB =+，()t tg d β=，00
0()()L L L L G jB jY t
Y Y Y j G jB t
++=++，1Z Y R jX ==+
可得2220(1)
()L L L G t R G B Y t +=++，20022
00()()()L L L L L G t Y tB B tY X Y G
B Y t --+=⎡⎤++⎣⎦
， 令001,s R Z Z R jX jX ===++得2220000()2()0L L L L L Y G Y t B Y t G Y G B --+--=
解得：0000),,,()2L L L L G Y t B or G Y Y ⎫
⎪
≠⎪=⎨⎬⎪⎪
-∞=⎪⎪⎩⎭将t 带入求得d 的两个解
1arc (0)21
(arc )(0)2tgt t d tgt t πλππ⎧⎫≥⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎪⎪+<⎪⎪⎩⎭
，再由t 得出两个支节的输入电抗s jX jX =- 短路支节长度：0011arc arc 22sc
s l X X tg tg Z Z λππ⎛⎫⎛⎫-==
⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
开路支节长度：
0011arc arc 22oc
s l Z Z tg tg X X λ
ππ
⎛⎫-⎛⎫
=
= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 如果求得的长度为负值，则加上0.5
十． 双支节短截线匹配
由L L L Y G jB =+，()t tg d β= 得出：
第一个支节左侧导纳：11()L L Y G j B B =++； 第二个支节左侧导纳：()
()1020
01L L L L G j B B Y t Y Y Y j G jB jB t
+++=+++；
若要匹配，则需要求2Y 的实部必须等于0Y ；则可得方程：
()2
2012
022
10L L L Y B t B t t G G Y t t
--+-+= 解得
20
2112L t G Y t ⎡
+⎢
=⎢⎣
若要L G 满足为实数，则需满足条件：()()
2
2012
204011L t Y B t B t Y t
--≤
≤+
则可推出L G 需要满足的条件为：2
0022
1022sin L Y t G Y t d β+≤≤= 即给定间距L G 可以匹配的范围，由此进一步得出输入电纳；
第一个支节的输入电纳：1L B B =-+
第二个支节的输入电纳：2L B =
于是支节的长度由B 值可得： 短路支节：01arc 2sc
l Y tg B λ
π-⎛⎫
=
⎪⎝⎭，开路支节：01arc 2oc l B tg Y λπ⎛⎫=
⎪⎝⎭
分7组：第一组：第1，4，8题 第二组：第2,，5，9题
第三组：第3，6，10题 第四组：第1,，7，9题
第四组：第2，3，8题 第六组：第5,，7，10题，第7组：第5，6，10题。
