微波电路与系统(9)

电路中的微波电路与天线在现代通信领域中，电路中的微波电路与天线起着重要的作用。

微波电路指的是工作频率在300MHz至300GHz之间的电路，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等众多领域。

而天线则是将电能转化为无线电波或者将无线电波转化为电能的设备。

本文将从应用和设计角度，探讨微波电路与天线在电路中的重要性以及其工作原理。

一、微波电路的应用1. 无线通信：微波电路在无线通信中发挥着至关重要的作用。

现代手机、无线局域网、卫星通信等设备都离不开微波电路。

例如，手机中的射频电路就是一种微波电路，它负责将手机发送和接收的信号转换为无线电波进行传输。

2. 雷达系统：雷达是一种利用微波电路技术工作的设备，它用于检测和追踪物体的位置和运动。

雷达系统中的微波电路主要用于发射和接收雷达信号，如低噪声放大器、混频器等。

3. 卫星通信：卫星通信是一种重要的远程通信方式，微波电路在其中起到了关键的作用。

卫星通信系统中的微波电路用于将地面信号转发到卫星，并将卫星接收到的信号转发到地面。

微波电路的稳定性和高效性对卫星通信的可靠性至关重要。

二、微波电路的设计原理微波电路的设计原理主要包括传输线理论、匹配理论和滤波器设计。

以下将分别介绍这些原理。

1. 传输线理论：微波电路中常常使用传输线作为信号传输的介质，传输线理论研究信号在传输线上的传播特性。

例如，常用的微波传输线类型包括同轴线、开口线和带状线等。

传输线理论可以帮助我们分析和设计微波电路的传输特性，如传输损耗、阻抗匹配和功率传输等。

2. 匹配理论：在微波电路设计中，匹配是一种常见的问题。

匹配理论研究如何使电路中的各部分之间的阻抗相匹配，以确保信号传输的最优性能。

匹配电路通常使用网络匹配、补偿线匹配或雄性线匹配等方式。

匹配理论的研究可以帮助我们选择合适的匹配方式，并了解匹配过程中的功率损耗和效率损失。

3. 滤波器设计：微波电路中的滤波器用于滤除或选择特定频率范围内的信号。

滤波器设计基于频率选择理论，通过使用特定的微波谐振结构来实现对不同频率信号的滤波。

微波感应人体传感器2008-11-12 08:531。

工作原理微波感应控制器使用直径9厘米的微型环形天线作微波探测，其天线在轴线方向产生一个椭圆形半径为0～5米（可调）空间微波戒备区，当人体活动时其反射的回波和微波感应控制器发出的原微波场（或频率）相干涉而发生变化，这一变化量经HT7610A进行检测、放大、整形、多重比较以及延时处理后由白色导线输出电压控制信号。

高可靠微波感应控制器内部由环形天线和微波三极管组成一个工作频率为2.4GHz的微波振荡器，环形天线既做发射天线也可接收由人体移动而反射的回波。

内部微波三极管的半导体PN结混频后差拍检出微弱的频移信号（即检测到人体的移动信号) ,微波专用微处理器HT7610A首先去除幅度太小的干扰信号只将一定强度的探测频移信号转化成宽度不同的等幅脉冲，电路只识别脉冲足够宽的单体信号，如人体、车辆其鉴别电路才被触发，或者两秒内有2～3个窄脉冲，如防范边沿区人走动2～3步，鉴宽电路也被触发，启动延时控制电路工作。

如果是较弱的干扰信号，如小体积的动物，远距离的树木晃动、高频通讯信号、远距离的闪电和家用电器开关时产生的干扰予以排除。

最后输HT7610A 鉴别出真正大物体移动信号时，控制电路被触发，输出2秒左右的高电平，并有LED2同步显示，输出方式为电压方式，有输出时为高电平（4伏以上），没有输出时为低电平。

微波专用的微处理器HT7610A的时钟频率为16KH，当初次加电时，系统将闭锁60秒，期间完成微处理器的初始化并建立电场，这时LED1点亮60秒后熄灭，系统自动进入检测状态，当检测到有效信号时，将有5秒信号输出，并由指示灯LED2同步显示。

控制器的外形上图所示，面板上设置有灵敏度调整孔，可以使监控距离在1～7米范围内可调，顺时针转动距离变远，逆时针转动距离变近， LED1、LED2用于指示TX982的工作状态，1.2米长的双芯屏蔽线用于连接电源和负载，其中红色线用来接正电源，白色线接输出，铜网屏蔽层接电源负极，必要时可以用类似电缆加长至50米以内使用。

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。

仿真分析
通过CAD软件对设计进行 仿真分析，可以预测电路 性能并优化设计方案。
典型微波电路设计实例
放大器设计
根据性能指标选择合适的晶体 管或场效应管，设计匹配网络 和偏置电路，实现放大功能。
混频器设计
利用非线性元件实现频率转换 ，设计本振电路和滤波网络， 实现混频功能。
振荡器设计
选择合适的振荡器件，设计反 馈网络和输出匹配网络，实现 振荡功能。
接收机系统组成及工作原理
低噪声放大器
对接收到的微弱信号进行放大 ，同时降低噪声干扰。
中频放大器
对中频信号进行放大，以便于 后续处理。
天线
接收空间中的微波信号。
混频器
将接收到的微波信号与本振信 号进行混频，产生中频信号。
解调器
从中频信号中解调出原始信息 信号。
天线系统与馈线系统
天线类型
根据应用需求选择不同类型的天线，如抛物面天线、微带天线等。
功率放大器
是微波电路中的重要组成部分，用于将微弱的微波信号放大到足够的功率水平 以驱动负载。常见的功率放大器有行波管放大器、速调管放大器等。在选择功 率放大器时，需要考虑输出功率、效率、线性度等指标。
03
微波电路分析与设计
微波电路分析方法
等效电路法
数值分析法
将微波电路中的元件用集总参数元件 等效，进而利用电路理论进行分析。 这种方法适用于低频段和简单电路。
是一种具有放大、振荡等功能的三端器件。根据工作原理和结构不同，可分为双 极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）两大类。在微波电路中，常采用具有 高电子迁移率和高频特性的FET，如GaAs FET、GaN FET等。
场效应管与功率放大器
场效应管（FET）

其它几种网络参量的互易特性为
A11 A22 A12 A21 1
~~ ~~ A11 A22 A12 A21 1
S12 S21
T11T22 T12T21 1
S1，1 ，S22
第四章 微波网络基础
(二) 对称网络 一个对称网络具有下列特性
Z11 Z22 Y11 Y22
，
其它几种网络参量的对称性为
T12 T21
A11 A22
Z01 Z02
由此可见，一个对称二端口网络的两个参考面上的输 入阻抗、输入导纳以及电压反射系数等参量一一对应 相等
第四章 微波网络基础
(三) 无耗网络
利用复功率定理和矩阵运算可以证明，一个无耗网络的散射矩 阵一定满足“么正性”，即
[S]T [S * ] [1]
按微波元件的功能来分
1.阻抗匹配网络 2.功率分配网络 3.滤波网络 4.波型变换网络
第四章 微波网络基础
(二) 微波网络的性质
(1) 对于无耗网络，网络的全部阻抗参量和导纳参量均为纯虚数，
即有
Zij jX ij
Yij jBij i, j 1,2,,n
(2) 对于可逆网络，则有下列互易特性
Zij Z ji
Z 01 Z 02
第四章 微波网络基础
2. 导纳参量
用T1和T2两个参考面上的电压表示两个参考面上的电流，其网 络方程为
I1
I
2
Y11 Y21
各导纳参量元素定义如下
Y12 U1
Y22
U
2
Y11
I1 U1
U2 0
Y22
I2 U2
U1 0
Y12
I1 U2
U1 0
Y21

教材：《微波固态电路》 喻梦霞 电子科技大 学出版社 2008年；
参考资料：《射频/微波电路导论》 雷振亚 西安 电子科技大学出版社 2005.8
参考资料：《微波固态电路》言华 北京理工大学 出版社 1995
参考资料： 《Microwave Solid State Circuits Design》 Inder Bahl A John Wiley & Sons Inc，Publication， 2003
要讲授PIN开关、衰减器和移相器的设计方 法。本章授课学时—4学时。 实践性教学环节 实践性教学环节主要以仿真实验为主。实验 部分学时—4学时。
7
考核方式
本课程平时考核占总分20%（以作业和出勤率 综合考核）；
实验环节占总分20%（实验报告）； 期末考试占总分60%（开卷笔试）；
8
建议教材及参考资料
微波电路与系统
微波电路与系统课程介绍
电子科技大学 贾宝富 博士
1
绪论
前期课：微波技术， 电子线路 内容： 微波电路理论，应用技术，
半导体知识，通信系统概念
2
本课的相关课程与技术
相关课程：
电磁场 -- 基础课， 电场磁场分布，电波传播 微波技术--无源电路， 分布参数、传输线、微波网络、
滤波器、匹配、 阻抗变换 射频电路--有源电路， 放大、振荡、变频、滤波、收发信机
• 第一章：引言 • 简单介绍微该章内容 。本章授课学时—1学时。 • 第二章：微波集成电路基础 • 介绍微波平面集成传输线、微波单片集成电 路。理解微带电路的不连续性。掌握阻抗变 换电路、功率分配器和耦合器。本章授课学 时—5学时。
4
教学内容
5
教学内容
第五章：微波倍频器 了解微波倍频器的工作机理。本章主要讲授

典型微波炉电路的识图⽅法，⼀看就懂普通微波炉电路图4-19所⽰是⼀种典型的机械控制式微波炉电路。

该电路的核⼼元器件是磁控管MT、⾼压变压器T、定时器、主连锁开关，辅助元器件是转盘电动机、炉灯。

图4-19 机械控制式微波炉电路(图中开关处于关门状态)关闭炉门时，连锁机构随之动作，使连锁监控开关S2断开，主连锁开关S3和副连锁开关S1闭合，此时微波炉处于待机状态。

将定时器置于某⼀时间挡后，定时器开关S5闭合，接通炉灯EL 的供电回路，EL开始发光。

再将功率调节器调为需要的挡位，此时220V市电电压不仅为定时器电动机MD、转盘电动机M、风扇电动机MF供电，使它们开始运转，⽽且加到⾼压变压器T的⼀次绕组，使它的灯丝绕组和⾼压绕组输出交流电压。

其中，灯丝绕组向磁控管的灯丝提供3.3V 左右的⼯作电压，点亮灯丝为阴极加热;⾼压绕组输出的2000V左右的交流电压，通过⾼压电容C和⾼压⼆极管VD组成半波倍压整流电路，产⽣4000V的负压，为磁控管的阴极供电，使阴极发射电⼦，磁控管形成2450MHz 的微波能，经波导管传⼊炉腔，通过炉腔反射，刺激⾷物的⽔分⼦使其以每秒24.5亿次的⾼速振动，互相摩擦，从⽽产⽣⾼热，实现⾷物的烹饪。

电脑控制型微波炉电路下⾯以安宝路傻⽠智慧型微波炉的电路为例，介绍电脑控制型微波炉电路的识图⽅法。

该机的电⽓系统构成如图4-20所⽰，电路原理图如图4-21所⽰。

图4-20 安宝路傻⽠智慧型微波炉电⽓构成⽰意图1.电源电路参见图4-21，将该机的电源插头插⼊市电插座后，市电电压通过电源变压器降压后，输出5V和12V两种交流电压，其中，5V交流电压经D5～D8构成的桥式整流堆整流，C3、C4滤波产⽣8V 左右的直流电压，再通过L7905稳压输出5V直流电压，利⽤C2、C5滤波后为CPU、显⽰电路等供电;12V交流电压通过D1～D4桥式整流，再经C1、C2滤波产⽣12V左右的直流电压，为继电器等电路供电。

D.可以是单腔或双腔结构
5.以下哪种微波元件主要用于信号的分离？（）
A.合路器
B.分路器
C.耦合器
D.功分器
6.在微波电路中，下列哪个部件主要起到阻抗匹配的作用？（）
A.谐波滤波器
B.阻抗变换器
C.微波放大器
D.开关
7.微波二极管中，PIN二极管主要用于：（）
A.信号的放大
B.信号的调制
C.信号的开关控制
13.以下哪个不是微波滤波器的主要作用？（）
A.提取所需频率的信号
B.阻止非所需频率的信号
C.改变信号的相位
D.增强信号的功率
14.微波开关的主要作用是：（）
A.控制信号的传输路径
B.调节信号的幅度
C.改变信号的频率
D.实现信号的合成
15.在微波器件中，以下哪个部件用于减小信号的反射？（）
A.驻波比测量仪
1.微波器件可以在没有外部电源的情况下工作。（）
2.微波放大器的增益与工作频率无关。（）
3.微波传输线的损耗主要来自于导体损耗和介质损耗。（）
4.微波滤波器可以同时允许多个频率的信号通过。（）
5.微波开关的插入损耗越小，开关的性能越好。（）
6.微波谐振器的Q值越高，其带宽越窄。（）
7.在微波电路设计中，不需要考虑传输线的阻抗匹配问题。（）
B.耦合器
C.隔离器
D.电缆
16.以下哪种材料常用于微波器件的介质基片？（）
A.玻璃
B.塑料
C.陶瓷
D.金属
17.微波功率放大器中，AB类放大器的特点是：（）
A.输出功率最大
B.效率最高
C.失真最小
D.工作频率最高
18.关于微波振荡器的描述，错误的是：（）

《微波技术与天线》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.微波的频率范围是：A. 300 MHz - 300 GHzB. 300 kHz - 300 MHzC. 300 GHz - 300 THzD. 300 Hz - 300 kHz2.微波在自由空间传播时，其衰减的主要原因是：A. 散射B. 反射C. 绕射D. 折射3.下列哪种天线常用于微波通信？A. 偶极子天线B. 螺旋天线C. 抛物面天线D. 环形天线4.微波传输线中，最常用的传输线是：A. 同轴线B. 双绞线C. 平行线D. 光纤5.微波器件中，用于反射微波的器件是：A. 微波晶体管B. 微波二极管C. 微波反射器D. 微波振荡器6.在微波电路中，常用的介质材料是：A. 导体B. 绝缘体C. 半导体D. 超导体7.微波集成电路（MIC）的主要优点是：A. 高集成度B. 低功耗C. 低成本D. 大尺寸8.微波通信中，用于调制微波信号的常用方法是：A. 调幅B. 调频C. 调相D. 脉冲编码调制9.下列哪种效应是微波加热的主要机制？A. 热辐射效应B. 电磁感应效应C. 介电加热效应D. 光电效应10.在雷达系统中，发射天线的主要作用是：A. 接收目标反射的微波信号B. 发射微波信号照射目标C. 处理接收到的微波信号D. 放大微波信号二、填空题（每空2分，共20分）1.微波的波长范围是_____至_____毫米。

2.微波在自由空间传播时，其传播速度接近光速，约为_____米/秒。

3.抛物面天线的主要优点是具有较高的_____和_____。

4.微波传输线中，同轴线的内导体通常采用_____材料制成。

5.微波器件中，用于产生微波振荡的器件是_____。

6.微波加热中，被加热物体必须是_____材料。

7.微波集成电路（MIC）是在_____基片上制作的微波电路。

8.雷达系统中，接收天线的主要作用是_____。

9.微波通信中，为了减小传输损耗，通常采用_____方式进行传输。

第二章微波测量仪器和系统
微波信号源功能与构成
一个微波振荡器，配以必要的控制驱动电路，就构成了最基本的信号源。

不同的应用，对信号源的输出有不同的特性要求。

信号源的设计，就是围绕振荡器，施加不同的控制处理电路，满足不同应用需求的过程。

普通信号发生器
在微波信号输出前加上可变衰减器，可以通过选择合适的可变衰减器控制输出信号功率范围
在振荡器后、可变衰减器前加入放大器能够隔离衰减器值变化引起的振荡器频率变化
对可变衰减器进行自动增益控制，保证输出信号稳定度（ALC是实现自动电平控制系统的简称）
带调频、调幅、方波及脉冲等信号的信号源
振荡源
振荡器模型
常用的振荡器
直接合成（混频（加、减）、倍频（乘）、分频（除）、滤波）数字合成DDS(相位累加器、相位寄存器、
非相干合成
微波信号源典型组成
微波信号源特征
显示设备和信号检测
主要性能指标：频率范围、频率响应、灵敏度、端口阻抗、最大输入功率、极性、VSWR、接头形式
功率检测
电阻侧辐射热议：利用某些温度敏感元件的电阻随所加的功率大小而变化的效
对功率大小进行检测
频谱分析仪
扫频超外差式频谱仪的原理图
噪声系数测试仪
噪声源：应用的噪声源分为三种类型
宽带电磁信息检测系统。

双向设计首先了解器件的输入/输出稳定性园
改善稳定性的措施

通过在输入回路添加串联电阻或在输出回路添 加并联电阻可以很容易地改善晶体管的稳定性 使其变为无条件稳定。例如本例中的晶体管在 500MHz时，输入端添加一个R=0.18(50) = 9Ω 或R= 1/(0.117*0.02) = 430 Ω 的并联电 阻就会使输入和输出稳定性园出现在原图之外 。当然对具有一定带宽的放大器，在设计完输 入输出匹配电路以后必须检查在整个频带的稳 定性。如果改善稳定性的电阻包含在匹配网络 中，通常它不会影响增益。
Matching for Specific Gain, NF and In/Out Return Loss
设计实例

利用MMBR941设计一个放大器。
放大器的稳定性


利用S参数法设计放大器，第一步就是确定晶 体管是无条件稳定或潜在不稳定。利用稳定性 系数K和晶体管S参数的 值可以很容易地确 定放大器的稳定性。 放大器无条件稳定的条件是：
U

1 S 1 S
2 2 11 22
S12 S21 S11 S22

利用该参数可以判断RF电路的单向特性。利用U值计算下 列不等式的上、下限。 1/[(1+U)(1+U)]<GT/GTU<1/[(1-U)(1-U)] 其中，GT是传输功率增益，GTU为单向特性S12=0时的 传输功率增益。如果上、下限为1或者U接近0，则认为放 大器是单向的。
输入功率
负载吸收功率
信号源资用功率 输出资用功率
转换功率增益
工作（实际）功率增益
资用功率增益
Amplifier Noise
不同类型放大器设计

在空间中的传播。
波动方程的形式
波动方程的一般形式为▽²E + ₀²c²²E
= 0，其中E是电场强度，₀是真空中的
电常数，c是光速。
02
03
波动方程的解
对于特定的边界条件和初始条件，可
以通过求解波动方程得到电磁波的传
播特性。
微波的导波系统
导波系统的定义
导波系统是指能够引导电
磁波在其中传播的系统，
微波新器件的研发
总结词
详细描述
新型微纳加工技术的发展，新型微波器件如
的应用领域，提升微波系统的性能。
平面天线、集成电路、微波传感器等不断涌
现。这些新器件具有体积小、重量轻、功耗
低等优点，可广泛应用于通信、雷达、导航
、电子战等领域，提升系统的整体性能。
微波系统的集成化与小型化
微波工程基础第1章
目录
• 引言
• 微波基础知识
• 微波器件与电路
• 微波系统与应用
• 微波工程展望
01
引言
微波的定义与特性
微波是指频率在300MHz到300GHz
之间的电磁波，具有波长短、频率高
的特点。
微波具有穿透性、反射性、吸收性和
散射性等特性，这些特性使得微波在
通信、雷达、加热等领域具有广泛的
微波的传输线理论
传输线的定义
传输线是指用来传输电磁波的媒介，如同轴线、波导
等。
传输线的分类
根据结构和工作原理，传输线可分为均匀传输线和非
均匀传输线。
传输线的等效电路
传输线可以用等效电路来表示，其中电导和电感代表
能量损失，电容和电感代表波动效应。
微波的波动方程
波动方程的定义

射频微波电路设计.pdf射频（Radio Frequency，RF）和微波电路设计是一项专业领域，涉及设计和优化在射频和微波频段工作的电路。

这些频段通常包括无线通信、雷达、卫星通信和其他高频应用。

以下是进行射频微波电路设计的一般步骤：1.需求分析：确定项目需求和规格，包括工作频率、带宽、增益、噪声等方面的要求。

2.电路拓扑设计：选择合适的电路拓扑，如放大器、混频器、滤波器等，以满足规格要求。

3.元件选型：选择适当的被动和主动元件，例如电感、电容、晶体管等。

确保元件的特性符合设计要求。

4.仿真和建模：使用电磁场仿真工具（如HFSS、ADS等）对电路进行仿真，验证设计在预期频率范围内的性能。

5.优化和调整：根据仿真结果对电路进行优化。

调整元件值、几何结构或布局，以实现更好的性能。

6.射频集成电路设计：如果设计的是集成电路（IC），则需要进行射频IC设计，包括电源、布局、传输线等方面的考虑。

7.电源和地网络设计：设计稳定的电源和地网络，确保电路在工作频率下具有足够的功率和抗干扰性。

8.PCB设计：在设计射频电路的同时，考虑PCB布局和设计。

射频PCB设计需要特别注意传输线、电磁屏蔽和地平面等。

9.原型制作：制作电路原型进行实验验证。

在此阶段，可能需要调整元件值或布局。

10.测试和验证：对原型进行测试和验证，确保其在实际工作中达到设计要求。

11.生产和集成：将设计转移到批量生产，如果是部分系统的一部分，则进行集成。

12.系统测试：进行整个系统的测试，确保它在真实环境中的性能达到预期。

在射频微波电路设计中，理论知识、仿真工具的熟练使用以及实验经验都是至关重要的。

设计人员通常需要掌握电磁场理论、微波电路理论、射频系统知识等。

此外，密切关注射频和微波技术的发展也是保持竞争力的关键。

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。

(通常，微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。

)特点: 似光性；穿透性；宽频带特性；热效应性；散射性；抗低频干扰性；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？3. 微波技术、天线与电波传播三者研究的对象分别是什么？它们有何区别和联系？4. 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）5. 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6. 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？7. 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反射系数的等值线簇，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。

阻抗圆图上的等值线分别标有，而特征参数和，并没有在圆图上表示出来。

导纳圆图可以通过对旋转180°得到。

阻抗圆图的实轴左半部和右半部的刻度分别表示或和或。

圆图上的电刻度表示，图上0~180 °是表示。

8. TEM、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？9. 描述波导传输特性的主要参数有哪些，如何定义？10.为什么空心的金属波导内不能传播TEM波？试说明为什么规则金属波导内不能传输TEM波？答：如果内部存在TEM波，则要求磁场应完全在波导的横截面内，而且是闭合曲线。

由麦克斯韦第一方程知，闭合曲线上磁场的积分应等于与曲线相交链的电流。

由于空心金属波导中不存在轴向（即传播方向）的传导电流，所以必要求有传播方向的位移电流。

微波电路与系统仿真实验
初步仿真
矩形微带天线初步仿真的具体步骤如下： ① 在ADS主窗口下，选择【Window】→【New Layout】
在工程中新建一个布局图。也可单击 按钮新建布局 图。 ② 在新建设计窗口中给新建布局图命名，此处命名为 “rectpatch” 。
微波电路与系统仿真实验
③ 设定Layout的度量单位。在ADS中，度量单位的缺省值为 mil，把它改为mm。方法是：单击鼠标右键→ Preferences… → Layout Units ，如下图所示。
微波电路与系统仿真实验
雷达 传感器
微带天线一般应用在1～50GHz频率范围，特殊的天线也可用于几十 兆赫。和常用微波天线相比，有如下优点：
(1)体积小，重量轻，低剖面，能与载体(如飞行器)共形 。 (2)电性能多样化。不同设计的微带元，其最大辐射方向可以从边射到 端射范围内调整；易于得到各种极化 。 (3)易集成。能和有源器件、电路集成为统一的组件。
微波电路与系统仿真实验
5. 相关参数计算
贴片宽度w
基片选择合适后，根据天线要求的工作频率 f 和基片
介电常数r、厚度h，可用下式设计出高效率辐射贴片天线
的宽度w，即
w c (εr 1)12 2fr 2
其中 c 是光速。
当选用小于上式的宽度时辐射元的效率将降低，当
选用大于上式的宽度时效率虽然提高，但是会产生高次模
引起场的畸变。
微波电路与系统仿真实验
贴片长度L
考虑到边缘缩短效应后，实际上矩形微带天 线的辐射单元长度 L 比原来有所减少为：
L c 2Δl 2fr εe
式中的有效介电常数e 和延伸量l 可以分别用下面的
两个式子计算得到。

第2讲习题本作业针对微波网络的参量矩阵，介绍了Z 矩阵，Y 矩阵，A 矩阵，S 矩阵和T 矩阵的定义以及各矩阵间的相互转换。

2.1 证明Z 矩阵与A 矩阵的关系式二端口Z 矩阵电压-电流关系为2121111I Z I Z V +=（1）2221212I Z I Z V +=（2）由（2）得2212222111I Z ZV Z I -=（3）将（3）带入（1）得221221111I Z V Z Z V ∆-=证毕2.2 求图2-13所示网络的Z 矩阵c b a b c aI Z Z Z Z Z Z I V Z +++===)(|011112 c b a c b a I Z Z Z Z Z Z I V Z +++===)(|022221 c b a c b I Z Z Z Z Z I V Z ++===021121|cb ac b I Z Z Z Z Z I V Z ++===012212| 2.3 求图2-14所示网络的A 矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡βθθβθθβθθβθθβθθθθβsin cos sin sin cos 2sin sin cos 1101cos sin 1sin cos 110102000000Z j Z Z j j jZ Z j Z j jZ j2.4 已知图2-11所示网络的[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡=22211211A A A A A ，端口2接阻抗l Z ，求端口1的输入阻抗。

⎩⎨⎧-=-=22222112122111I A V A I I A V A V 则 2221121122222121221111A Z A A Z A I A V A I A V A I V Z l l in ++=--==2.5⎩⎨⎧+=+=22222122122111i a u a i i a u a u 利用111b a u += 222b a u += 111b a i -=222b a i -=得⎩⎨⎧--+=---+=+)()()()()()(22222221112212221111b a a b a a b a b a a b a a b a两式相加2222112112222112111)()(2b a a a a a a a a a a ++++-+-=2222112112221121112221121122a a a a a aa a a a a a a ab ++++-+-++++=即 22211211212a a a a s +++=222112112221121122a a a a a a a a s ++++-+-=222112112221121111--a a a a a a a a s ++++=[]2221121112det 2a a a a a s +++=2.6 （a ）[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡=101z A 根据电路理论，得⎩⎨⎧-=-=22121ZI V V I I 利用01111)(Z b a I -= 02222)(Z b a I -= 01111)(Z b a V += 02222)(Z b a V +=得01220211)()(Z b a Z b a --=-Z b a Z b a Z Z b a )()()(220222020111--+=+于是⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-210202010102210202010102)(a a Z Z Z Z Z Z b b Z Z Z Z Z Z ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+-++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2102020101020102020102020102210202010102020201010202010221)(22)()(1)(1a a Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z a a Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Zb b 即ZZ Z ZZ Z s +++-=020*******ZZ Z ZZ Z s +++-=020*******ZZ Z Z Z s s ++==0201020121122由t 矩阵与s 矩阵的关系得02010*********Z Z ZZ Z s t ++== 020102012122122Z Z Z Z Z s s t +--=-=020101022111212Z Z Z Z Z s st +-== )(2)(020102012020122122Z Z Z Z Z Z Z Z s t ++--=∆-= (b)[]⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=N N A 100根据电路理论，得21nV V = 211I nI -=利用01111)(Z b a I -= 02222)(Z b a I -= 01111)(Z b a V += 02222)(Z b a V +=得02220111)()(Z b a n Z b a +=+ 01220211)()(Z b a Z b a n --=-于是⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-21010202012101020201a a Z Z n Z n Z b b Z Z n Z n Z⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡210220102010201022010220121010202010102020102201212211a a Z n Z Z Z n Z Z n Z n Z Z n Z a a Z Z n Z n Z Z Z n Z n Z Z n Zb b即022010220111Z n Z Z n Z s ++-=022010220122Z n Z Z n Z s +-=02201020121122Z n Z Z Z n s s +==由t 矩阵与s 矩阵的关系得020102201211121Z Z n Z n Z s t +== 02010********122Z Z n Z n Z s s t --=-= 0201022012111212Z Z n Z n Z s s t +-== )(2)(0220102012022012122Z n Z Z Z n Z n Z s t +--=∆-= 2.7 已知一双端口网络的s 矩阵满足21122211,s s s s ==。

微波炉工作电路原理
微波炉工作电路原理主要包括以下几个部分：高压电源电路、微波发生器电路、微波腔与驻波电流电压电路、控制电路等。

高压电源电路是微波炉工作的核心部分之一，它将市电通过变压器提高到数千伏的高电压，配合整流、滤波等电路将电源转换成直流高压电源，用于供应微波发生器电路和微波腔与驻波电流电压电路。

微波发生器电路主要由磁控管、谐振腔等组成，它将直流高压电源的能量转化为微波能量，并产生一定频率的高频电磁波。

微波发生器电路通过调整谐振腔等参数，使其输出的微波频率达到工作要求。

微波腔与驻波电流电压电路是微波炉内部的核心部分，它由微波腔和波导组成。

微波腔是一个金属容器，用于储存和传输微波能量。

波导是一种带有特定几何形状的管道，用于将微波能量从微波发生器传递到微波腔，并形成驻波。

控制电路是微波炉的控制中枢，它包括各种传感器、按键开关、控制芯片等。

控制电路通过传感器感知微波炉内的温度、湿度等信息，通过控制芯片进行控制，并通过按键开关等人机接口实现用户对微波炉的操作和设置。

总之，微波炉工作电路原理是利用高压电源提供电能，通过微波发生器产生微波能量，然后通过微波腔和驻波电流电压电路
将微波能量传递和储存，并通过控制电路实现对微波炉的控制和操作。