微波网络基础

《微波技术基础》期末复习题第2章 传输线理论1. 微波的频率范围和波长范围频率范围 300MHz ~ 3000 GHz 波长范围 1.0 m ~ 0.1mm ；2. 微波的特点⑴ 拟光性和拟声性；⑵ 频率高、频带宽、信息量大；⑶ 穿透性强；⑷ 微波沿直线传播；3. 传输线的特性参数⑴ 特性阻抗的概念和表达公式特性阻抗＝传输线上行波的电压／传输线上行波的电流 1101R j L Z G j C ⑵ 传输线的传播常数传播常数 j γαβ=+的意义，包括对幅度和相位的影响。

4. 传输线的分布参数：⑴ 分布参数阻抗的概念和定义⑵ 传输线分布参数阻抗具有的特性()()()in V d Z d I d =00ch sh sh ch L L L L V d I Z d V d I d Z γγγγ+=+000th th L L Z Z d Z Z Z d γγ+=+① 传输线上任意一点 d 的阻抗与该点的位置d 和负载阻抗Z L 有关； ② d 点的阻抗可看成由该点向负载看去的输入阻抗；③ 传输线段具有阻抗变换作用；由公式 ()in Z d 000th th L L Z Z d Z Z Z dγγ+=+ 可以看到这一点。

④ 无损线的阻抗呈周期性变化，具有λ/4的变换性和 λ/2重复性； ⑤ 微波频率下，传输线上的电压和电流缺乏明确的物理意义，不能直接测量；⑶ 反射参量① 反射系数的概念、定义和轨迹；② 对无损线，其反射系数的轨迹？；③ 阻抗与反射系数的关系；in ()1()()()1()V d d Z d I d d 01()1()d Z d ⑷ 驻波参量① 传输线上驻波形成的原因？② 为什么要提出驻波参量？③ 阻抗与驻波参量的关系；5. 无耗传输线的概念和无耗工作状态分析⑴ 行波状态的条件、特性分析和特点；⑵ 全反射状态的条件、特性分析和特点；⑶ 行驻波状态的条件、特性分析和特点；6. 有耗传输线的特点、损耗对导行波的主要影响和次要影响7. 引入史密斯圆图的意义、圆图的构成；8. 阻抗匹配的概念、重要性9. 阻抗匹配的方式及解决的问题⑴ 负载 — 传输线的匹配⑵ 信号源 — 传输线的匹配⑶ 信号源的共轭匹配10. 负载阻抗匹配方法⑴ λ/4阻抗匹配器⑵ 并联支节调配器⑶ 串联支节调配器第3章 规则金属波导1. 矩形波导的结构特点、主要应用场合；2. 矩形波导中可同时存在无穷多种TE 和TM 导模；3. TE 和TM 导模的条件；TE 导模的条件：00(,,)(,)0j z z z z E H x y z H x y e β-==≠TE 导模的条件：00(,,)(,)0j z z z z H E x y z E x y e β-==≠4. 关于矩形波导的5个特点；5. 掌握矩形波导TE 10模的场结构，并在此基础上掌握TE m0模的场结构；6. 管壁电流的概念；7. 管壁电流的大小和方向；8. 矩形波导的传输特性（导模的传输条件与截止）；9. 圆形波导主模TE11模的场结构。

微波电路及设计的基础知识1. 微波电路的基本常识2. 微波网络及网络参数3. Smith圆图4. 简单的匹配电路设计5. 微波电路的电脑辅助设计技术及常用的CAD软件6. 常用的微波部件及其主要技术指标7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配8. 测试及测试仪器9. 应用电路举例微波电路及其设计1.概述所谓微波电路，通常是指工作频段的波长在10m～1cm(即30MHz～30GHz)之间的电路。

此外，还有毫米波〔30～300GHz〕及亚毫米波〔150GHz～3000GHz〕等。

实际上，对于工作频率较高的电路，人们也经常称为“高频电路”或“射频〔RF〕电路”等等。

由于微波电路的工作频率较高，因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面，与一般的低频电路和数字电路相比，有很多不同之处和许多独特的地方。

作为一个独立的专业领域，微波电路技术无论是在理论上，还是在材料、工艺、元器件、以及设计技术等方面，都已经发展得非常成熟，并且应用领域越来越广泛。

另外，随着大规模集成电路技术的飞速发展，目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。

在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中，一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。

以往传统的低频电路和数字电路，与微波电路之间的界限将越来越模糊，相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。

2.微波电路的基本常识2.1 电路分类2.1.1 按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类，如：图1 微带线图2 带状线图3 同轴线图4 波导图5 共面波导2.1.2 按照工艺分类微波混合集成电路：采用别离组件及分布参数电路混合集成。

微波集成电路〔MIC〕：采用管芯及陶瓷基片。

微波单片集成电路〔MMIC〕：采用半导体工艺的微波集成电路。

图6微波混合集成电路例如图7 微波集成电路〔MIC〕例如图8微波单片集成电路〔MMIC〕例如2.1.3 微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。

Chap.7 微波网络基础¾微波系统的研究方法•场分析为基础，用路的分析方法将复杂微波系统等效为微波网络o 将均匀波导（传输线）等效为双导线传输线o 微波元件等效为网络¾微波网络的分析与综合•网络分析：已知网络结构，分析网络的外特性•网络综合：根据系统预定的工作特性指标，进行网络结构的设计§7－1 引言¾端口与参考面微波元件通常由不均匀区域（微波结）和n 条均匀波导构成，这些传输线将元件与系统沟通，又为电磁波进出不均匀区提供接口通路，称之为端口；每个端口由两个端子构成。

o 单模：微波元件的电气端口与几何端口数n 相等，n o 多模：电气端口数为各端口传输波型的总和, n ×m参考面（端口面）的选择：o 应远离不均匀区，参考面上只需考虑主模的入射波和反射波o 各参考面T 1、T 2、…，T n 将复杂的微波元件分成两部分：各参考面所包围的不均匀区域参考面外的均匀传输线；¾微波网络的特点微波网络形式与传输模式有关o 微波等效电路及其参量是对于单一工作模式而言的；o 多模传输时，等效为一个N ×m 的多端口网络，各端口传输线为单模传输线；微波网络形式与参考面的选取有关o微波网络的等效电路及其参量只适用于一个窄频带 端口参考面上的等效电压和电流是不唯一的。

¾为了将微波元件等效为微波网络，需解决如下三个问题：确定微波元件的参考面由横向电磁场定义等效电压（即模式电压）、等效电流和等效阻抗，以便将均匀传输线等效为双线传输线确定一组网络参数，建立网络方程，以便将不均匀区域等效为网络§7－1 引言§7-2 波导等效为双线、不均匀性等效为网络二、波导等效为双线传输线 假设:1）模式电压和模式电流分别与横向电场和横向磁场成正比2）波导的传输功率与等效双线的传输功率相等3）波导的波型阻抗与等效双线的特性阻抗相等，则由此导出的模式电压和模式电流的值是确定的，满足传输线方程，可以作为等效双线的等效电压和等效电流。

《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.反射系数圆图中任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小。

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。

第4章微波网络基础习）[1] 为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段微波网络与低频网络 相比较有哪些异同点 [2]表征微波网络的参量有哪几种分别说明它们的意义、特征及英相互间的关 系。

[3]二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些它们与网络参量有何关系【4】 求图4-17所示电路的归一化转移矩阵。

其【解】同[例4-9]见教材PP95求图4-9长度为0的均匀传输线段的A 和S °ZoH --------- 0 ---------- H八T1图4-9长度为&的均匀传输线段U [=A [l U 2-A i2l271 =A 2l U 2^A 22I 2先确宦A 矩阵。

当端口（2）开路（即心=0）时，人面为电压波腹点，令则 〃严仏（舁+e 〃） =（4cos&,且此时端口⑴的输入阻抗为Z.a =-jZ o cot0.2【解1从泄义出发求参数, 立义为:图4-17 习题4图由A矩阵的立义得：n 4/.t/./z = cos0 , =— =—- U. L-0 2旦==_ 避 Z U 2 一必 cot 他 Z o cos3in当端口⑵短路（即吩。

〉时,砌为电压波节点，令宀宀 则 〃产牛（舁一不"卜"mSin 。

，且此时端口⑴的输入阻抗为Z 测=）Z （1tan^o 由A 矩阵的圧义得： 4 =£L =7 -/ =jZ （、sin 0, A^= —L也 --/ nd® y>-o '丹 也可以利用网络性质求 由网络的对称性得：A 22 =^,=005/9再由网络可逆性得：人「=月”班_]= 2、0一] = jZMA 2} jsinO/Z {} 于是长度为0的均匀传输线段的A 矩阵为cos0jZ 0 sin 0ysin^/Z 0 cos0如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为Z 。

】和乙龙，则归一化A 矩阵为互 COS0Z （）i .JZoZo? sin &J疋-.Z o sin 0经 COS0Z°2当 Z （M = Z°2 = Z（）时cos0 Jsin0jsin& cos 6 [6]（返回）求图4-19所示H 型网络的转移矩阵。