重要知识点提要精简

1、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(须了解各类传输线的主模)：(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(双导体传输线，同轴电缆)；(2) TE波(横电波)：纵向Ez =0，但Hz =0(3) TM波(横磁波)：纵向Hz =0，但Ez -02传输线的分类：(1) 双导体传输线，同轴线，主模 TEM(2) 金属波导(矩形波导，圆形波导),不能传输TEM波(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

2、 电网络；(2) 传输线模型及其坐标系：- 0M:+A;二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z。R j wL，对于均匀无耗传输线Z。L为纯电阻；YG+JscV C(2) 传播常数二、,(R j L)(G j C)二:j ，其中为衰减常数，1为相移 常数；相速：p与波长:5传输线输入阻抗、反射系数和驻波比输入阻抗 zZoZljZotan'zZo + jZi tan Pz输入阻抗归一化值zn二玉二ZijZotanzZoZo + jZita nBz反射系数(亠幷鉀幻心®反射系数和输入阻抗的关系(反射系数的

3、取值范围)Zin沱Zin(Z)-Z。Zin (z) Zo驻波比 p =1 < P<oO1 -叫注:证明输入阻抗和反射系数的'/2周期性，/4变换性，注意相应的作业 题。6无耗传输线的状态分析丨z =0即乙二Z。处，行波状态的描述;A 沿线电压和电流振幅不变，驻波比 ，=1 ；B 电压和电流在任意点上都同相；C传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗；(2) 纯驻波状态：M = -1即Zi =0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(z)=i ej*jrvrTir.11t%oA= 1(2)重要概念A Smith 阻

4、抗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 (阻抗和反射系数是对应的)；C由归一化阻抗的'/2的周期性，因此在圆图上旋转一圈，即是在传输线 上移动 /2的距离；D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丫，与实轴负半轴交B归一化电阻圆图C归一化电抗圆图；(3)重要的点线面点所对应电阻值为1/ ?下半圆电容性8阻抗匹配(1) 阻抗匹配的作用在微波电路中，若不匹配，将导致严重的反射，降低传输线效率，甚至会击

5、穿传输线。(2) 阻抗匹配的分类A 终端负载匹配；匹配条件：乙二Z。；匹配结果：终端负载无反射波B 信源匹配；匹配条件：Zg二Z。匹配结果：信源将吸收传输线中的反射波C 共轭匹配；匹配条件：Zn=Z；信源输出功率达到最大值(3) 阻抗匹配的实现方法(例题讲解)A /4的阻抗变换器法，使用前提：终端负载为纯电阻。B 并联单支节调配法；第二章规则金属波导1规则金属波导要满足的条件：(1) 波导管的边界和尺寸沿着轴向不变；(2) 波导内填充的介质是均匀、线性、各向同性的；(3) 波导管内为时谐场。2规则金属波导分析方法：电磁场分析方法，使用麦克斯韦方程和边界条件 精确求解波导管内电磁场分布。3矩形波

6、导(1) 只能存在TE波和TM波；截止波数kc，a和b为矩形波导长边与宽边长度，m和 n为矩形波导工作模式的编号；(3) 截止波长 扎=.2(例题讲解)人 J®2+02(5)TE模的最低工作模次是TEio，TM模的最低工作模次为TMn，最低次模的 截止波长是最大的。一般希望波导工作在单模状态下(5)矩形波导尺寸选择a =0.7b =(0.4 -0.5)a4圆形波导(半径外R):最低次模为TEn，其截止波长为匕=3.41R第三章带状线和微带线1对微波集成传输元件的基本要求是必须具有平面化结构，以便实现微波集成 电路的平面化；2微带传输线有两种基本结构：带状线和微带线；3带状线可理解为由

7、同轴线演化而来，传输的主要是TEM波;4微带线中存在纵向分量Ez和Hz，但通过微带线的尺寸选择，纵向分量可以 很小，因此场结构与TEM模很相似，被称为准TEM莫。第四章微波网络基础1微波网络分析的3个问题：(1) 确定参考面，将微波网络的均匀区(传输线)和非均匀区(一般而言是不规 则的微波元件区域)分隔开；(2) 由横向电磁场的分布，定义等效电流l(z)和等效电压U(z)，将传输线等效为双导体传输线；(3) 将不规则区域化为多端口电网络进行分析2参考面选取的原则(1) 必须是横截面；(2) 要尽可能深一点，以便将高次模屏蔽；(3) 旦选定，对应着一个确定参数的电网络，因此不能轻易改变3将微波传

8、输线等效为双导体传输线，通过坡印廷定理引入等效电流I(z)和等效电压U(z)。4对等效电流和等效电压进行归一化：U(z) =U(z)/ . Z0= I(z) Z0(1)阻抗矩阵Z5二端口网络的分析T2面开路(I2 = 0)时,T1面的输入阻抗定义为T1面开路(11 = 0)时,11 一亍T2面的输入阻抗定义为Z 一E12 T丄2T1面开路(11 = 0)时,端口 (2)至端口 (1)的转移阻抗为Z同11 - TT2面开路(I2 = 0)时,2端口 (1)至端口 (2)的转移阻抗为7£几h Ta-I廿|!N! | v：% = 2口1 +122 yTi=亠乙出r.-c阻抗矩阵的归一化zn

9、S11 - J S12对互易网络z12 =z21对对称网络乙1订22(2) 导纳矩阵丫厶孚 ,當二 ¥卫 ”14 =+岭匕其参数定义和归一化参见阻抗矩阵乙对互易网络丫12二丫21对对称网络丫1二丫22转移矩阵AU1 = A1U 2 ' A12 1 211 二 A21U 2A22 1 2A转移矩阵的归一化ai1_a21a12a22A11Z02Z01Z01Z02A12A22Z01Z02B A矩阵的性质A11A22 A2A21 二 1Al =A22对互易网络对对称网络(4) 散射矩阵S: S参数是以微波电路端口的反射系数为基础定义的。A 引入散射矩阵S的原因：Z、丫、A矩阵以等效电

10、流和等效电压为基础, 但U、I为虚拟的数学概念，不能测量，不具有实际意义。因此须引入一个可以 测量的参数-反射系数为基础的散射矩阵SoB二端口散射矩阵S的定义TiUf = SnU；S12U2Uf = S21U；S22U2S11UUJU2，相当于U端口阻抗匹配S12UU心，相当于I端口阻抗匹配S21U1+ u+a，相当于U端口阻抗匹配工5乜，相当于I端口阻抗匹配C 散射矩阵S的归一化(相关例题习题：P107例2-7及作业题)对任一端口入射波而言，归一化电压值等于归一化电流值；对于反射波而言，归一化电压值等于归一化电流值的相反数。对于互易网络氐二S21对于对称网络S.1二S22第五章微波元器件 1

11、微波元器件的分类：(1) 线性互易元器件；(2) 线性非互易元器件；(3) 非线性元器件； 2终端负载元件(1) 短路负载：使传输线终端短路，主要指短路活塞，分为接触式短路活塞和 扼流式短路活塞；(2) 匹配负载：在一段波导的末端放置一块劈型元件，面上附着碳粉，用以吸 收微波能量，产生的热能可用散热片或流水元件带走。(3) 失配负载：在传输线上产生反射系数为特定值的驻波场，用于微波测量； 3微波连接元件(1) 波导接头A 法兰盘：平法兰、扼流法兰；B 扭转元件； C 弯曲元件(2) 衰减元件和相移元件：用于改变波导中电磁波的幅度和相位(3) 转换接头A 工作模式转换接头：如方圆波导转换器B极化

12、转换器：改变电磁波极化方式4阻抗匹配元件(1) 螺钉调配器：广泛应用于低功率微波装置中，实现终端的匹配。根据调节 螺钉的深度，等效为不同的电抗，以实现阻抗匹配；第六章天线的辐射与接收1天线的功能性描述：天线将发射机中的高频电流转化为空间中传播的电磁波(天线的辐射)，并可接收空间中的电磁波，将其转化为微波电路中的高频电流(接 收)；2天线的基本功能要求：(1) 天线是电磁开放系统，且天线与发射机或接收机阻抗匹配；(2) 天线应具有方向性；(3) 天线应有适当的极化特性；(4) 天线应有足够的工作频带。3天线的分类：(1) 线天线：构成天线的金属导体远小于波长，适用于长波、中波和短波波段；(2)

13、面天线：由尺寸远大于波长的金属或介质面构成，适用于超短波和微波波段；4电基本振子：一段长度远小于工作波长的导线，导线上各处电流的赋值和相位可认为处处相等。根据参数kr的取值，可将电基本振子周围的电磁场分为3个区域：1 *(1) kr = 1,近场感应区，其坡印廷矢量S=(E H )为纯虚数，因此其辐射功 率也为纯虚数，辐射功率为无功功率， 只有电磁能量的相互转换，而没有有功功 率的向外辐射；1 *kr? 1,远场辐射区，其坡印廷矢量S二;(E H )为实数，因此其辐射功率 也为实数，辐射功率为有功功率，只有电磁能量的向远方传递，而存在有功功率 的向外辐射，且E和H都与sin，成正比，因此辐射具

14、有方向性；(3) 处于2区之间，称为菲涅尔区域。 方向图函数f(3)二sin =，方向系数D=1.5,主瓣宽度90度。5对称振子方向图函数 住严)仝05(%8讯)-cos(卩h)'sin&2h 1半波对称振子二- 方向系数D =1.64,主瓣宽度78度。& 2全波对称振子色二1A6天线的电参数(1)天线的方向图A方向图是一个三维图形，其坐标为(Pr,3 ；：)，其中Pr为归一化辐射功率,可以表示为Pr二f (二：)，即为方向图函数;般使用三维方向图的2垂直剖面来表示方向图性质，一般为 E平面或H平面；C方向图的组成：主瓣（方向图中的最大辐射方向）、旁瓣（方向图中其它次要

15、辐射方向）、后瓣（方向图中与主瓣相反的辐射方向）D主要参数：主瓣宽度、旁瓣电平，前后比E 方向系数D（可以全面描述天线的方向型）一般指天线最大辐射方向上的辐射功率密度 Smax与同输出功率的无方向性 天线在同一距离处的辐射功率密度 S的比值。（2）天线效率aRr + R因此，天线效率若要更高，Rr应更大。由电基本振子Rr -80： 2（-）2，若I比小太多，则Rr小，效率低。Z增益系数GG 是方向系数D和天线效率a的合成参数，G = D a一般指天线最大辐射方向上的辐射功率密度Smax与同输出功率的理想（天线效率a =100% ）无方向性天线在同一距离处的辐射功率密度 S的比值。（4）天线的极化方式：线极化、圆极化和椭圆极化。7线天线的相关知识（1）方向图乘积定理：由相似元天线构成的天线阵的方向函数等于各阵元单独 存在是的方向函数（单元因子）和阵方向函数（阵因子）的乘积。条件：必须是相似元天线，且均匀同方向排列组阵。（2）相控阵天线的原理：均匀直线阵中，阵元相位差在一定范围内周期变化，直线阵的最大辐射方向将实现 360度往返运动，即实现方向图扫描。这种通过改 变相邻元电流相位差实现方向图扫描的天线阵，称为相控阵。第七章 电磁波的空间辐射1空间辐射的分类：（1）视距传播（工作波段：