最新微波技术基础课程学习知识要点

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=+。

Chap. 3 微带传输线
优点：
体积小、重量轻、频带宽、便于与微波集成电路相连接
缺点：
损耗大、Q值低、难以承受较大的功率（目前只适用于中小功率范围）
基本结构形式：
－对称微带线（带状线，stripline）
－不对称微带线（标准微带线或简称微带线，microstrip）
§5
§
§
α
⎦
⎣⎦
§
第2、3章小结
矩形波导
圆波导平行双线同轴线微带线介绍了多种传输线（波导）
带状线
二、一般规则波导中导行波的波型（模、模式）和传输特性
¾依据E z 和H z 存在的情形，可分为三类：
TEM波、TM波、TE波
波型（模式）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（场结构）
¾依据色散特性可分为：
非色散波型（TEM波）与色散波型（TE波、TM波） 单导体所构成的空心金属波导管内不可能传输TEM 波型。

双导体或多导体，则可以传输TEM 波型
六、微带传输线
1、带状线
•TEM 模
•主要特性参数：Z
c 、衰减等
•尺寸选择•准TEM 模
•主要特性参数：Z
c 、衰减、等效相对介电常数等
•色散特性与尺寸选择2、微带线。

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 R j L LZ I I G j C Cωω+-+-+==-=≈+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LC β=(P13)，因此p v LC= 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=+。

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。

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。

微波技术常考知识点一、知识概述《微波技术常考知识点》①基本定义：微波就是频率在300MHz - 300GHz之间的电磁波。

简单说吧，就像咱们手机通信或者微波炉加热用的那种电磁波，不过它的频率范围是特定的这么一段。

②重要程度：在电子信息工程之类的学科里可是相当重要的。

它是现代通信、雷达等多种技术的基础。

就好比盖房子，微波技术就是那些很关键的砖头。

如果不懂这个，好多关于无线技术的东西就理解不了。

③前置知识：你得先掌握基本的电磁学知识，像电场、磁场是咋回事，麦克斯韦方程组（虽然不用精通到能推导，但是大概原理要知道）。

还有就是简单的电路知识，毕竟微波也涉及到能量传输啥的。

④应用价值：实际应用太多了。

微波炉就是很常见的例子，微波在炉子里不断来回反射，让食物的水分子跟着它振动，就把食物加热了。

还有通信方面，像4G、5G网络很多频段都是微波频段，能把咱们手机的信息快速传出去传回来。

二、知识体系①知识图谱：微波技术在整个电子通信相关学科里像是一个枢纽。

它连接着各种无线通信、雷达探测，一边连着基础的电磁理论，一边又关联着很多复杂的系统工程。

②关联知识：和电磁场理论关联可紧密了，很多公式都是从电磁场那些理论推导来的。

还有和电路知识也有关，像微波电路就涉及到传统电路理论的一些延伸。

跟通信原理更是离不开，因为微波就是通信的一种传输载体。

③重难点分析：掌握难度就在于它concept（概念）不容易理解得透彻。

像波导（一个特殊的能让微波传输的部件），概念理解起来有点抽象。

关键点就是要弄清楚微波在各种传输部件中的特性。

④考点分析：在考试里可以说非常重要。

考查方式么，很多都是考微波的特性、传输参数，有时候还会出一些关于微波电路设计的小题目。

比如出个微波某部件的传输损耗相关题目。

三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析：比如微波的波长这个概念。

微波波长很短，在毫米到分米这个量级。

它决定了很多微波的特性，像在小尺寸的天线里，短波长的微波就能方便地让天线实现小型化。

微波技术总结知识点微波技术的基本原理微波是电磁波的一种，波长短于毫米级的电磁波称为微波。

微波技术利用微波进行通信和处理信号，主要包括微波通信技术、微波信号处理技术以及微波器件技术。

微波通信技术是指利用微波进行通信的技术，通常采用微波天线和微波谐振器等设备来传送和接收信号。

微波通信技术在军事和民用领域都有着广泛的应用，可以实现远距离、高速率和大容量的数据传输。

微波信号处理技术是指利用微波对信号进行处理的技术，包括微波滤波器、微波放大器、微波混频器等器件。

这些器件可以对信号进行放大、滤波、混频等操作，以满足不同的通信需求。

微波器件技术是指用于处理微波信号的器件技术，主要包括微波天线、微波电路、微波集成电路等。

这些器件可以完成微波信号的发送、接收和处理，是微波技术的重要组成部分。

微波技术的应用领域微波技术已经广泛应用于通信、雷达、医疗、无线电视、卫星通信等领域，使得这些领域的设备更加高效、精密和方便。

下面将分别介绍微波技术在这些领域的应用。

在通信领域，微波技术主要应用于微波通信系统、微波网络和微波设备中。

微波通信系统利用微波进行信号传输，可以实现高速率和大容量的数据传输，适用于长距离通信。

微波网络是指采用微波进行连接的通信网络，可以覆盖大范围的区域，适用于城市和农村的通信需求。

微波设备包括微波发射器、微波接收器和微波天线等设备，可以实现对微波信号的发送、接收和处理。

在雷达领域，微波技术主要应用于雷达系统、雷达信号处理和雷达器件中。

雷达系统利用微波进行目标检测和跟踪，可以实现对目标的远程监测和控制。

雷达信号处理是指对雷达信号进行处理和分析，以获得目标的位置、速度等信息，是雷达系统中的重要环节。

雷达器件包括雷达天线、雷达电路和雷达传感器等器件，可以实现对雷达信号的发送、接收和处理。

在医疗领域，微波技术主要应用于医疗设备、医疗通信和医疗图像处理中。

医疗设备利用微波进行医疗诊断和治疗，可以实现对人体的无损检测和治疗。

重要知识点绪论1 微波的波长范围和频率范围波长：1m-0.1mm; 频率：300MHZ-3000GHZ ；第一章 传输线理论 1 导行波类型：(1)TEM 波(横电磁波):在导行波传播的方向(纵向)上，没有电磁场分量的电磁波；(2)TE 波(横电波)：纵向0z E =，但0z H ≠ (3)TM 波(横磁波)：纵向0z H =，但0z E ≠ 2 传输线的分类： (1)双导体传输线；(2)金属波导(矩形波导，圆形波导) (3)介质传输线； 3 传输线方程及其解(1)分析思路：化场为路，使用电阻R 、电导G 、电感L 和电容C 将传输线化为电网络；(2)传输线模型及其坐标系：[注]坐标系以终端为原点，坐标方向从负载至信源； (3)传输线方程的推导和解：理解 4 传输线的特性参数(1)特性阻抗，对于均匀无耗传输线；(2)传播常数j γαβ=+，其中α为衰减常数，β为相移常数；(3)相速p υ与波长λ： p ωυβ=2p f υπλβ== 5 传输线输入阻抗、反射系数和驻波比 输入阻抗000tan tan l in l Z jZ zZ Z Z jZ zββ+=+反射系数()200j zl l Z Z z e Z Z β--=+г反射系数和输入阻抗的关系 ()()11in z Z Z z +=-гг ()00()()in in Z z Z z Z z Z -=+г驻波比 11l lρ+=-гг[注]：证明输入阻抗的/2λ周期性6 无耗传输线的状态分析(1)()0z =г即0l Z Z =处，行波状态； (2)纯驻波状态：1l =±г即0l Z =∞或；(3)行驻波状态：介于行波状态和纯驻波状态之间。

7 Smith 圆图 (1)组成：A 反射系数圆图()j l z e φ=ггB 归一化电阻圆图C 归一化电抗圆图；(2)重要概念A Smith圆图是反射系数圆图，归一化电阻圆图和归一化电抗圆图的合成；B圆图上一点既代表一个归一化阻抗，又代表这个阻抗值对应的反射系数(阻抗和反射系数是一一对应的)；λ的周期性，因此在圆图上旋转一圈，即是在传输线C 由归一化阻抗的/2λ的距离；上移动/2D向顺时针方向旋转，相当于从负载端向信源端移动；向逆时针方向旋转，相当于从信源端向负载端移动；E 在旋转时与实轴正半轴交点所对应电阻值为驻波比ρ，与实轴负半轴交点所对应电阻值为1/ρ。