微波技术与天线复习要点2011

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1、微波技术与天线复习要点2011《微波技术与天线》课程学习知识要点第一章学习知识要点1．微波的定义—把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为:300MHz～3000GHz。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽1000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波和亚毫米四个波段。2．微波具有如下主要特点：1)似光性；2)穿透性；3)宽频带特性与与信息性；4)热效应特性；5）散射特性；6）非电离特性；7）抗低频干扰特性；8）视距传输特性；9）分布参数的不确定性；10）电磁兼容

2、和电磁环境污染。3．微波技术的主要应用：1)在雷达上的应用；2)在通讯方面的应用；3)在科学研究方面的应用；4)在生物医学方面的应用；5)微波能的应用。4.长线与短线长线：指几何长度L与工作波长λ可相比拟的传输线，采用分布参数电路描述。电长度满足L/λ≥0.05的传输线称为长线。短线：指几何长度L与工作波长λ相比可以忽略的传输线，采用集总参数电路描述。电长度满足L/λ＜0.05的传输线称为短线。5.传输线分类：双导体传输线；封闭金属波导；介质传输线。6．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两

3、种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。第二章学习知识要点1.传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。微波传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。2.均匀无耗传输线方程为d2U?z?dzdI?z?22??2U?z??0d

4、z其解为2??2I?z??0?p，r，r其参量为已知始端电压电流的传输线上任意点电压电流的计算方程：U(z)?U0cos?z?jI0Z0sin?zU0I(z)??jsin?z?I0cos?zZ0已知终端电压电流的传输线上任意点电压电流的计算方程：U(z')?Ulcos?z'?jIlZ0sin?z'UlI(z')?Icos?z'?jsin?z'lZ0输入阻抗：Ulcos(?z)?jIlZ0sin(?z)Zl?jZ0tan(?z)Z(z)??Zin0lZ0?jZltan(?z)Ilcos(?z)?jsin(?z)Z0对均匀无耗线，具有周期性，

5、即存在λ/2的重复性和λ/4的变换性。Zl?Z0?j2?z?j2?zΓ(z)?e?Γel反射系数：Zl?Z0Γl?Γlej?lΓ(z)?Γlej(?l?2?z)Z?Z0Z(z)?Z0Γl?l;Γ(z)?inZl?Z0Zin(z)?Z0输入阻抗与反射系数：驻波比：??maxminZ0?L0C0，U?z??A1e?j?z?A2ej?z1I?z??A1e?j?z?A2ej?zZ0v?2?vp?0?p?0????3.终端接的不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态：(1)当ZL?Z0时，传输线工作于行波状态。线上只有入射波存在，电压电流振幅不变，相位沿传播方向滞后；沿线的阻抗均等于特性阻抗

6、；电磁能量全部被负载吸收。(2)当ZL?0、?和?jX时，传输线工作于驻波状态。线上入射波和反射波的振幅相等，驻波的波腹为入射波的两倍，波节为零；电压波腹点的阻抗为无限大，电压波节点的阻抗为零，沿线其余各点的阻抗均为纯电抗；没有电磁能量的传输，只有电磁能量的交换。(3)当ZL?RL?jXL时，传输线工作于行驻波状态。行驻波的波腹小于两倍入射波，波节不为零；电压波腹点的阻抗为最大的纯电阻Rmax??Z0，电压波节点的阻抗为最小的纯电阻Rmin?Z0?；电磁能量一部分被负载吸收，另一部分被负载反射回去。4.表征传输线上反射波的大小的参量有反射系数?，驻波比?和行波系数K。它们之间的关系为1

7、1?????K1??其数值大小和工作状态的关系如下表所示。5.传输线阻抗匹配方法常用?4阻抗变换器和单支节调配器。1)?阻抗变换器：只能匹配电阻性负载2R1?jZ01tan(??/4)Z01Zin?Z01?Z01?jR1tan(??/4)R12)串联短路单支节调配器：???l????14?l2????l???2?2??????l????arctan?14?l42????l????arctan2?42??3）并联短路单支节调配器：6.阻抗圆图和导