微波技术基础(目录大纲)
微波技术基础复习大纲.
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=+。
《微波技术》教学大纲
课程编号：课程名称：微波技术（Microwave Engineering）通信与电子技术专业《微波技术》教学大纲一、课程说明随着信息与通信技术的迅猛发展，“微波技术”日益成为通信与电子技术专业的一门重要的和不可或缺的专业课程。
本课程阐述微波技术的基本理论、基本知识和基本功理，主要讨论了均匀传输线理论、规则金属波导、微波集成传输线、微波网络基础和微波元器件等内容。
学习本课程需要掌握电路原理、电磁场理论、线形代数等基础知识。
本课程的教学时间安排是：每周4节课，计划教学周数18周，总课时72学时。
二、学时分配表三、教学目的与要求本课程的教学目的是使学生掌握微波技术的基础知识、基本理论和基本原理以及典型的应用系统，为提高解决实际问题的能力和其他相关课程的学习打下必要的基础。
本课程的基本教学要求是使学生理解和掌握微波技术课程的主要内容，提高分析问题和解决问题及相关的实践能力。
为了保证教学目的与要求的完成，在本课程的教学过程中，要求学生做到以下几点：1、学习时要抓住基本概念、基本理论、基本原理和掌握分析计算方法；2、掌握一些课程，如电路原理、电磁场理论的基础知识；3、理解课程各部分内容之间的联系，善于自己综合归纳，并做好每次节后的习题与练习；4、善于思考，多提问题，培养自学能力和独立分析与解决问题的能力，在教师的指导下，有选择地参阅有关的参考书；本课程考核方式：书面考试（期中和期末考试），平时的作业。
本课程各章的教学要求和知识考核点如下：绪论主要掌握一些基本概念：什么是微波；微波在电磁波谱中的位置；微波的特点及特性微波技术、天线与电磁传播的相互关系；微波技术中常用的几种分析方法。
第一章均匀传输线理论本章用“路”的分析方法，首先建立传输线方程，导出传输线方程的解，引入传输线的重要参量——阻抗、反射系数及驻波比；然后分析无耗传输线的特性，给出传输线匹配、效率及功率容量的概念；最后介绍最常用的TEM传输线——同轴线。
微波技术基础 教学大纲
微波技术基础（Fundamentals of Microwave Technology)教学大纲课程编号：0221020 学分：4课内时数：64 课程性质：必修适用专业：电子信息工程专业先修课程：电磁场理论开课时间：开课院系：电子工程学院一、该课程的地位、基本要求、与其它课程的联系和分工本课程是工科电子类电子与信息工程专业微波电信方向必修课的专业基础课。
本课程的任务是使学生会微波理论和技术的基础概念、基本理论和基本分析方法，培养学生的分析问题和解决问题的能力，为今后从事微波研究和工程设计工作以及电磁场与微波技术研究生专业学习打下良好的基础。
通过本课程的各教学环节，应使学生达到如下基本要求：1、确立导行电磁波和导模概念，熟悉各个导行波场的求解问题和方法。
2、掌握传输线问题的计算方法与圆图的应用。
3、掌握矩形波导、圆波导和同轴线的导模及其传输特性；熟悉常用微波集成传输线（主要是带状线、微带线、耦合带状线和耦合微带线）的设计计算方法；熟悉介质波导和阶跃光纤的模式及其传输特性。
4、熟悉各种微波谐振器的基本结构及其参数计算方法。
5、熟悉微波网络各种波矩阵的特性与应用，特别是S矩阵和矩转移参数矩阵。
6、熟悉常用微波元件（包括铁氧体隔离器和环形器）的结构、工作原理与应用。
本课程的重点是：（1）传输线理论和圆图的应用；（2）几种主要导行系统（矩形波导、圆波导、同轴线、微带、阶跃光纤）与微波谐振器（矩形腔、圆柱形腔、同轴线腔、介质谐振器）的特性与涉及计算方法；（3）微波网络基本理论、S矩阵及其特性。
二、课程内容和学时安排实验课4学时，机动2学时讲课学时，其中：1、引论（2学时）微波及其特点；微波技术的应用；导航波及其一般传输特性；2、传输线理论（10学时）传输线方程及其解；分布参数阻抗；无耗传输线工作状态分析；有耗线的特性与计算；史密斯圆图；阻抗匹配。
3、规则金属波导（6学时）矩形波导；圆波导；同轴线；波导正规模的特性。
微波技术基础第一章
G
140.0～220.0
Ku
12.40～18.00R220.0～325.0
K
18.00～26.50
某些波段习惯上的称谓：
S 波段 — 10 cm 波段， C 波段 — 5 cm 波段， X 波段 — 3 cm 波段， Ku波段 — 2 cm 波段， K 波段 — cm波段， Ka波段 — 8 mm 波段， U 波段 — 6 mm 波段， F 波段 — 3 mm 波段等等。
❖ 微波的波长范围大约从1米到毫米左右。
❖ 微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz～ 3×1012Hz，是频率非常高的电磁波，所以又 称为超高频。
第
普通无线电波频段划分 如下:
一 章
波段名称
波长范围
频率范围
绪 超长波 论
长波
105~104m 3KHz~30KHz 104~103m 30KHz~300KHz
U 波段 — 6 mm 波段， 微波可作为一种能源，用于加热和烘干。 用微波进行疾病诊断和治疗，如用微波理疗仪对病灶进行局部 微波可作为一种能源，用于加热和烘干。 某些波段习惯上的称谓：
300KHz~3MHz 如利用微波与水分子相互作用产生热效应，用大功率微波辐射， S 波段 — 10 cm 波段， §1-1 什么是微波 一、什么是微波 Ka波段 — 8 mm 波段， 普通无线电波频段划分 如下: 如利用微波与水分子相互作用产生热效应，用大功率微波辐射， 图2-4 我国对空警戒引导雷达REL-1 微波也是无线电波，但它是一个比普通无线电波段的波长更短(频率更高)的波段，故名微波 。 二、微波技术的应用 和速度, 从而对运动目标实现定位、跟踪和识别。 卫星，就能实现全球通信和电视实况转播。 卫星，就能实现全球通信和电视实况转播。 普通无线电波频段划分 如下:
微 波 技 术 基 础
U － UL 其中 +＝ L ，IL ＝IL Z0 Z0
两个行波之和不一定是行波！
§1.3 长线的参量
一. 特性参量
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）
特性阻抗Z0
传播常数γ
相速Vp与波长λ
§1.3 长线的参量
1. 特性阻抗Z0
将传输线上行波电压与行波电流之比定义为传输线的 特性阻抗,亦即入射波电压与电流复量之比或反射波电 压与电流复量之比的负值，用 Z 来表示, 其倒数称为 0 特性导纳, 用 Y0 来表示。根据定义有:
第一章 传输线的基本理论
在微波技术的研究中，传输线理论具有基础性和 极大的重要性。传输线是能量和信息的载体及传 播工具，而且是构成各种微波元件和电路的基础。
低频下，电路尺寸远小于波长，因此可认为稳定状态的电 压和电流是在电路各处同时建立起来的，元件参量既不依 赖于时间、也不依赖于空间——“集总”电路分析观点。 基尔霍夫定律能圆满的解决实际问题。 微波电路的特点是波长短，与电路尺寸在同一量级，这意 味着电路一点到另一点电效应的传播时间与微波信号的振 荡周期可比拟，元件的性质也不再认为是集总的，必须该 用与器件有关的电场与磁场来进行分析。
三. 分析方法
1.场的方法：以E、H为研究对象，从麦克斯韦尔方程出发, 解满足边界条件的波动方程, 得出传输线上电场和磁场 的解, 进而研究传输特性的横向分布及纵向传输特性。 该方法较为严格, 但数学上比较繁琐。
2. 路的方法：在一定的条件下，以U、I为对象，从传输线 方程出发, 求出满足边界条件的电压、 电流波动方程的 解, 分析电压波和电流波随时间和空间的变化规律,即用 电路理论来研究纵向传输特性。本质上是化场为路。该 方法有足够的精度, 数学上较为简便, 因此被广泛采用。 长线理论就是研究TEM波传输线的分布参数的电路理论。
《微波技术基础》第六章_微波网络基础
但对于矩形波导，如主模 TE10
Ey
ja
H10
sin
x
a
e
j
z
Hx
j
a
H10
sin
x
a
e
j
z
V
ja
H10
sin x e j z
a
dy
y
电压取决位置x 与沿y 方向的积分等高线长度。不存在唯一 的或对所有应用适用的“正确电压”，电流和阻抗类似。
3
Dept.PEE Hefei Normal University
第六章 微波网络基础
6.1 微波接头的等效网络 6.2 一端口网络的阻抗特性 6.3 微波网络的阻抗和导纳矩阵 6.4 微波网络的散射矩阵 6.5 ABCD矩阵 6.6 传输散射矩阵 6.7 微波网络的信号流图
12/30/2019
4
一、等效电压和电流与阻抗
1、等效电压和电流
以双导体TEM传输先为例，正导体相对负导体的电压
V E dl
与积分路径形状无关。
正导体上总电流
I H dl C
积分回路为包围正导体的任 意闭合路径。
行波的特性阻抗
Z0
V I
12/30/2019
9
Dept.PEE Hefei Normal University(2) 模式电压与模源自电流共轭的乘积等于波导传输的复 功率
(3) 模式电压与模式电流之比等于模式特性阻抗
12/30/2019
11
Dept.PEE Hefei Normal University
具有正向和反向行波的任意波导模式的横向场
微波技术基础复习大纲分析
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=+。
(完整word版)微波的技术基础
摘要本文主要介绍了微波的基础知识，在第一章中介绍了微波的概念、基本特点以及微波在民用和军事上的应用，在第二章中介绍了微波传输线理论，主要介绍了TE型波的理论和传输特性。
10This paper describes the basics of microwave in the microwave first chapter introduces the concept of the basic characteristics and microwave in the civilian and military applications, in the second chapter describes the microwave transmission line theory, introduces the theory and the type of wave Transmission characteristics.微波技术基础第一章微波简介1.1 什么是微波微波是频率非常高的电磁波，就现代微波理论的研究和发展而论，微波是指频率从GHz300的电磁波，其相应的波长从1m~0.1mm，这段电磁频谱包~MHz3000括分米波（频率从300MHz~3000MHz），厘米波（频率从3GHz~30GHz），毫米波（频率从30GHz~300GHz）和亚毫米波（频率从300GHz~3000GHz）四个波段。
下图为电磁波谱分布图：1.2微波的基本特点1.似光性和似声性微波波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体的尺寸相当或小的多，当微波辐射到这些物体上时，将产生显著地反射、折射，这和光的反射折射一样。
同时微波的传播特性也和几何光学相似，能够像光线一样直线传播和容易集中，即具有似光性。
这样利用微波就能获得方向性极好、体积小的天线设备，用于接收地面上或宇宙空间中各种物体发射或反射的微弱信号，从而确定该物体的方向和距离，这就是雷达及导航技术的基础。
微波技术基础第3章
8h w 59 .952 ln w 4h a Z0 119 .904 6 w w h 2.42 0.44 1 h h w
w 1 h w 1 h
（3-1-26）
1. 带状线 带状线又称三板线, 它由两块相距为b的接地板与中间宽度 为w、厚度为t的矩形截面导体构成, 接地板之间填充均匀介质 或空气, 如图 3 - 2（c）所示。
由前面分析可知, 由于带状线由同轴线演化而来, 因此与同
轴线具有相似的特性, 这主要体现在其传输主模也为TEM, 也存
在高次TE和TM模。带状线的传输特性参量主要有:
α=αc+αd
(3-1-5)
式中, α为带状线总的衰减常数；αc为导体衰减常数； αd 为介质衰减常数。
第3章 微波集成传输线
介质衰减常数由以下公式给出:
27 .3 r 1 ad GZ 0 tan dB/m 2 0
(3-1-5)
式中, G为带状线单位长漏电导，tanδ为介质材料的损耗 角正切。
第3章 微波集成传输线
1 2 2 r 1 r 1 1 12 h 0.0411 w w/ h 1 2 2 w h e 1 r 1 r 1 1 12 h 2 w/ h 1 2 2 w （3-1-27）
vp
c
e
(3-1-22)
这样, 有效介电常数εe的取值就在1与εr之间, 具体数值由 相对介电常数εr和边界条件决定。现设空气微带线的分布电容 为C0, 介质微带线的分布电容为C1, 于是有
c
vp
1 LC0
微波技术基础
3、微波的主要特性
• 微波和低频的无线电波、可见的和不可见的光波、 X 射线、γ 射线一样，本质上都是随时间和空间变 化的、呈波动状态的电磁波。尽管它们的表现各 不相同，例如可见光可以被人眼所感觉而其他波 段则不能；X 射线、γ 射线具有穿透导体的能力而 其他波段则不具有这种能力；无线电波可以穿又 透浓又厚的云雾而光波则不能等，但它们都是电 磁波。之所以出现这么多不同的表现，归根结底 是因为它们的频率不同即波长不同。
Garage door openers, alarms
Cordless analog phones Baby monitors
~40 MHz
40-50 MHz 49 MHz
System Frequency range Radio controlled airplanes ~72 MHz Radio controlled cars ~75 MHz Remote keyless entry (RKE) systems, 315 or 433 MHz tire pressure monitoring systems (TPMS) RFID UHF 433 MHz UHF television (channels 14-83) 470 to 890 MHz Wildlife tracking collars, bank money dye packs not a frequency you want 215 to 220 MHz to transmit... Personal Locator Beacons and other 406 MHz emergency beacons. 864 to 868 MHz Cordless phones 944 to 948 MHz Industrial, medical & scientific (ISM) 866-870MHz band Europe including RFID Cell phones (GSM) 824 to 960 MHz
微波技术基础复习提纲 (1)
微波技术基础复习提纲
绪论
掌握微波波段的范围、划分、特点，了解微波的应用和研究方法。
传输线理论
掌握“长线”与“短线”、“分布参数”及“分布参数电路”概念；
掌握微波传输线等效电路的分析方法和主要结论；
熟练掌握TEM 模无耗传输线的常用公式及其应用；
熟练掌握阻抗圆图的形成原理、性质和特殊点、线、圆的位置；
熟练掌握阻抗、导纳圆图的应用； 熟练掌握
4
λ、并联单、双枝节阻抗匹配器的原理、调配过程和计算、不足及解决办法。
波导理论
熟练掌握电磁波在矩形波导中传输时主型模和高次模式的各个主要参数的计算及应用； 熟练掌握电磁波在矩形波导中传输时的五个特点（要求列出相关参量公式） 熟练掌握矩形波导中主型模的场结构图、避内表面电流分布规律及其应用。
微波网络与元件
掌握微波网络的特点及网络分析的基本等效关系；
熟练掌握表4-2简单元件双口网络的A 参量的推导及结论；
熟练掌握双口网络级联时的A 参量的计算；
熟练掌握散射矩阵[]S 和转移矩阵[]A 的定义、性质、各参量的物理意义及其应用； 熟练掌握散射矩阵[]S 的参考面移动后，新旧散射矩阵[]S 参数间的关系； 熟练掌握无耗n 端口散射矩阵[]S 幺正性的证明及其应用；
熟练掌握二端口网络的外特性（技术指标）与散射参量的关系；
熟练掌握无耗互易二端口网络的基本性质。
微波技术基础(目录大纲)
课程详情：微波技术基础（64讲）-西安电子科技大学梁昌洪等国家级精品课程“微波技术基础”简介“微波技术基础”课程在西安电子科技大学是早已闻名的精品课程。
60年代初在我校毕德显教授的有力指导和系统策划下，出现了蒋同泽的《长线》和吕海寰的《超高频技术》，这是全国最早的同类教材，对多所高校均有大的影响，只是当时军校的原因，没有正式出版。
文革结束后，廖承恩编写的《微波技术基础》一直是国内多所高校引用和执教的教材。
1988年梁昌洪的《计算微波》获全国优秀教材奖，同时实践的需要也希望把微波集成电路的进展，网络的统一思想，计算机的应用以及CAI的先进手段融入教学。
90年代后期根据上述思想，推出了《简明微波》作为教学改革和课程发展的一次有益尝试。
目前的“微波技术基础”是电子信息专业微波方向学生的骨干课程，其讲授的内容涵盖了微波技术所涉及的各个方面的基础知识，信息量大。
为该课程配套的电子工程学院实验中心微波实验室和国家电工电子基地条件优良，实验设备从传统微波实验的测量线到现代的网络分析仪一应俱全，并建设了微波技术虚拟实验室，学生可以在虚拟实验室中进行有效的工程实际经验的训练。
总的来说，西安电子科技大学的“微波技术基础”在长期教学实践和学科发展中，已经逐步形成了自身的特色。
总结起来主要有：（1）现代性在内容、方法讲述和实施等环节都要体现跟上时代的潮流。
在内容选择上紧密结合通信等学科的发展，引入微波集成电路，光纤、开腔等实践需求的领域和内容；在方法上复频率法，统一传输线理论，特性阻抗的微扰理论等等，都是梁昌洪教授和同事们在教学科研结合上的创新体会；讲述和实施的CAI和虚拟实验使教材的现代性有所增色。
（2）简明性本课程在简明扼要，通俗易懂上狠下功夫，使内容尽量集中于发展主线，脉络清晰，在教学上强调。
统一性传输线和波导的统一；圆波导和矩形波导的统一；网络理论对于微波技术基础的主线统一。
主题性在本课程执教过程中，大胆实施分讲制，每一讲都有一个主题，有一个“戏核”，每5－6讲为一个单元，每个单元都有一个脉络一个系统，整个课程有一条主线，即把网络方法和场论方法的有机结合。
微波技术基础复习提纲
微波技术基础复习提纲复习提纲第二章1．传输线方程及其解。
2．特性阻抗，传播常数的定义。
3．任一点的输入阻抗的定义及性质。
4．反射参量定义表达式。
5．反射参量与输入阻抗的关系。
6．驻波比和行波比的定义。
7．阻抗与驻波比的关系。
8．无耗线的三种工作状态特点。
9．史密斯圆图的依据关系式。
10．圆图上的三个圆的表达式。
11．圆图上三个特殊点，两个特殊线，两个旋转方向。
12．阻抗匹配的几种情况。
/4 波长匹配器的计算，单双枝节匹配会用圆图求解。
第三章1．什么是规则金属波导，能传播的波的模式。
2．矩形波导，圆波导各自的主模。
3 在矩形波导和圆波导中m n TM m n TE 模的场结构如何描述，即下标m ，n 的含义。
4．矩形波导的传输特性。
传播常数，截止波长，截止频率，传播条件，相速度，群速度，波导波长，波阻抗（m n TM m n TE 模不同）。
5. 矩形波导，圆波导的截面尺寸选择。
6．矩形波导中的波形简并，圆形波导中的两种不同简并形式，解释其区别。
7. 圆波导中截止波长，截止频率和传播常数的计算公式。
8．同轴线主要传输的模式。
9．保证传输线只传输主模的条件。
第四章微带线和带状线1．带状线的结构2．带状线的工作模式，传输TEM波。
3．微带线的结构。
4．微带线中场的结构。
混合的TE－TM模式，准TEM模第五章介质波导和介质谐振器1. 介质板波导的场分析，截止条件。
2. 圆形介质波导中的模式。
3. 光纤中数值孔径NA的含义。
4. 介质谐振器实例分析。
5. 圆形介质谐振器中的模式，和波形指数的含义。
第六章微波网络基础1．转移矩阵，散射矩阵的各元素的定义及含义。
2.转移矩阵和散射矩阵以及传输散射矩阵之间的转化关系。
3.常用二端口网络的转移矩阵和散射矩阵的计算。
4.插入损耗和插入相移的计算第七章微波谐振器1．谐振器的含义。
2．谐振器的基本参数和定义式。
3．谐振器的最大电能储能和最大磁能储能表达式和关系。
4．串联和并联谐振电路的品质因数表达式及它们分别与R的关系。
精品课件-微波技术基础(廖承恩)-第1章
开波导使电磁波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，其导行波是表面波。
第1章 引论
● 导模(guided mode) 导行波的模式，又称传输模、 正规模，是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场呈驻波分布，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模式 而异。
第1章 引论
第1章 引论
从电子学和物理学的观点看，微波这段电磁谱具有不同于 其它波段的如下重要特点:
● 似光性和似声性 微波的波长很短，比地球上一般物 体(如飞机、舰船、汽车、坦克、火箭、导弹、建筑物等)的尺 寸相对要小得多，或在同一量级。这使微波的特点与几何光学 相似，即所谓似光性。因此，使用微波工作，能使电路元件尺 寸减小；使系统更加紧凑；可以设计制成体积小、波束很窄、 方向性很强、增益很高的天线系统，接收来自地面或宇宙空间 各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方位和距离， 分析目标的特征。
第1章 引论
第1章 引 论
1.1 微波及其特点 1.2 微波的应用 1.3 本书的内容框图 1.4 导行波及其一般传输特性 本章提要 习题
第1章 引论
1.1 微波及其特点 就现代微波理论和技术的研究和发展而论，微波 (microwave)是指频率从300 MHz至3 000 GHz范围内的电磁波， 其相应的波长从1 m至0.1 mm。这段电磁频谱包括分米波(频率 从300 MHz至3 000 MHz)、厘米波(频率从3 GHz至30 GHz)、 毫米波(频率从30 GHz至300 GHz)和亚毫米波(频率从300 GHz 至3 000 GHz)四个波段。 在雷达、通信及常规微波技术中，常用拉丁字母代号表示 微波的分波段。表1.1- 1(a)、(b)分别示出常用微波分波段代 号和家用电器的频段。
微波技术基础第三版课程设计
微波技术基础第三版课程设计一、课程概述微波技术作为现代通信技术的重要组成部分，已经广泛应用于通信、雷达、卫星导航等领域。
本课程旨在向学生介绍微波技术的基础知识和理论，使他们能够理解微波器件的工作原理，掌握微波电路的设计方法，为后续的微波系统设计打下坚实的基础。
本课程的重点包括微波传输线、微波电路元件、微波谐振、微波滤波器等内容。
二、课程教材和参考书目1. 课程教材本课程的教材是《微波技术基础》第三版，作者为程光著。
该书全面系统地介绍了微波技术基础知识和原理，适合作为本课程的主要教材使用。
2. 参考书目•《电磁场与微波技术基础》•《微波技术与天线设计》•《微波器件及其设计》三、课程内容与安排1. 第一讲微波基础重点介绍微波的定义、特性和发展历程；导波管和同轴线传输线的特点；微波电路中常用的参数和单位；微波信号的特点和传播方式。
2. 第二讲微波传输线讲述微波传输线的种类、特点和应用；以及微波传输线的阻抗匹配、功率传输和驻波比的计算方法，并介绍Smith图的基本原理。
3. 第三讲微波电路元件介绍微波电路元件的种类、特点和设计方法；以及微波功分器、混频器、放大器和倍频器的基本原理和设计方法。
4. 第四讲微波谐振器讲述微波谐振器的种类、特点和应用；以及微波谐振器的设计方法、参数计算和谐振回路的匹配方法。
5. 第五讲微波滤波器介绍微波滤波器的种类、特点和设计方法；以及微波滤波器的常见结构和特性参数、尺寸设计和谐振回路的匹配方法。
四、课程考核1.平时成绩：占总成绩20%；包括课堂作业、出勤、小组讨论等项目。
2.课程设计：占总成绩30%；由小组完成，要求设计一个微波电路，并进行仿真模拟和性能测试。
3.期末考试：占总成绩50%；考试形式为闭卷笔试，内容包括课程教材和课堂讲义之内的全部内容。
五、教学方法本课程采用理论讲解、案例分析、实验演示等多种教学方法，旨在帮助学生掌握微波技术的基础知识和应用能力。
同时，引导学生积极主动地学习，拓展他们的专业知识和实践能力，为今后的职业发展打下坚实的基础。
微波技术概论
无线电频段的划分 频段 甚低频 低 中 高 频 频 频 VLF—Very Low Frequency LF—Low Frequency MF—Medium Frequency HF—High Frequency VHF—ery High Frequency UHF—Ultra High Frequency SHF—Super High Frequency EHF—Extreme High Frequency SEHF—Super Extreme High 超极高频 Frequency 300GHz-3THz 0.1-1mm 频率 10KHz-30KHz 30KHz-300KHz 300KHz-3MHz 3MHz-30MHz 30MHz-300MHz 300MHz-3GHz 3GHz-30GHz 30-300GHz 波长 10-100Km 1-10Km 100m-1Km 10-100m 1-10m 10cm-1m 1cm-10cm 1mm-1cm
0.3 微波的基本特性
我们先来观查麦克斯韦方程组所蕴的物理意义， Maxwell 方程组中独立方程主要表现为前面二 个，即
⎧ ∂D ∇× H = +J ⎪ ⎪ ∂t ⎨ ⎪∇ × E = − ∂ B ⎪ ∂t ⎩
这两个方程左边物理量为磁场强度(或电场强度)，而右边物理量则为电场强度(或磁场强度)。 这中间的等号深刻揭示了电场强度与磁场强度的相互转化，相互依赖，相互对立，共存于统一的电 磁波中。正是由于电场强度不断转换为磁场强度，而磁场强度又不断转成为电场强度，才会发生能 量交换和贮存。
3GHz ~ 30GHz ，也就是说，它是调幅无线电波调频波电视信号的
50 倍。考虑到现代微波源和系统都
是宽带调制的，因而高质量调制性能和大的数据量成为可能。
微波技术基础 教学大纲
微波技术基础一、课程说明课程编号：140425Z10课程名称：微波技术基础/ Basic Technology of Microwave课程类别：专业选修课学时/学分：48/3先修课程：线性代数、数学物理方法、信号与系统、电磁场与电磁波适用专业：电子信息科学与技术教材、教学参考书：1、《微波工程基础》，李宗谦等编，清华大学出版社，20042、《微波原理与技术》，赵克玉，许福永编，高等教育出版社，20063、《微波技术基础》，徐锐敏，唐璞编，科学出版社，20094、《微波技术与与微波电路》，范寿康等编，机械工业出版社，2003二、课程设置的目的意义微波技术基础是电子信息科学与技术专业的一门专业课，广泛应用于当前的通信与广播电视等方面。
本课程主要研究微波的产生、变换、放大、传输、辐射、传播、散射、接收、检测、测量等方面的内容，使学生对微波的工程应用有初步的了解，为今后从事微波工程子系统和大系统打下基础，如微波通信、微波遥感、雷达、电子对抗、微波电磁兼容等等。
三、课程的基本要求本课程以路和场相结合的方法系统阐述了微波在各种传输线中的传输规律，包括电磁场理论概述、传输线理论、规则波导理论和平面传输线；在此基础上，介绍微波网络的各种网络参量、微波网络的性质；最后介绍常用微波无源器件及其应用及几个典型的微波系统和微波技术的应用。
课程教学内容组织上注重基础性、系统性和实用性，精炼传统内容，注重基本概念及对工程问题处理方法的讲述。
将“场”和“路”的概念有机地结合起来，使课程在连贯性、系统性和实用性方面更加突出，注重微波技术基本理论的透彻分析以及与实际应用的结合，学生对微波的工程应用有初步的了解，为今后从事微波工程子系统和大系统打下基础，使学生提高分析、判断和解决问题的能力，并将所学知识运用到实践中去，从而开拓他们的创新能力。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求本课程安排实验4个，学时数为8，学生通过实验了解一些微波器件的工作原理和使用方法，实验名称及要求如下:1、基本微波测量系统原理及使用方法：熟悉基本微波元件的作用；掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。
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课程详情：
微波技术基础（64讲）-西安电子科技大学梁昌洪等
国家级精品课程
“微波技术基础”简介
“微波技术基础”课程在西安电子科技大学是早已闻名的精品课程。
60年代初在我校毕德显教授的有力指导和系统策划下，出现了蒋同泽的《长线》和吕海寰的《超高频技术》，这是全国最早的同类教材，对多所高校均有大的影响，只是当时军校的原因，没有正式出版。
文革结束后，廖承恩编写的《微波技术基础》一直是国内多所高校引用和执教的教材。
1988年梁昌洪的《计算微波》获全国优秀教材奖，同时实践的需要也希望把微波集成电路的进展，网络的统一思想，计算机的应用以及CAI的先进手段融入教学。
90年代后期根据上述思想，推出了《简明微波》作为教学改革和课程发展的一次有益尝试。
目前的“微波技术基础”是电子信息专业微波方向学生的骨干课程，其讲授的内容涵盖了微波技术所涉及的各个方面的基础知识，信息量大。
为该课程配套的电子工程学院实验中心微波实验室和国家电工电子基地条件优良，实验设备从传统微波实验的测量线到现代的网络分析仪一应俱全，并建设了微波技术虚拟实验室，学生可以在虚拟实验室中进行有效的工程实际经验的训练。
总的来说，西安电子科技大学的“微波技术基础”在长期教学实践和学科发展中，已经逐步形成了自身的特色。
总结起来主要有：
（1）现代性
在内容、方法讲述和实施等环节都要体现跟上时代的潮流。
在内容选择上紧密结合通信等学科的发展，引入微波集成电路，光纤、开腔等实践需求的领域和内容；在方法上复频率法，统一传输线理论，特性阻抗的微扰理论等等，都是梁昌洪教授和同事们在教学科研结合上的创新体会；讲述和实施的CAI和虚拟实验使教材的现代性有所增色。
（2）简明性
本课程在简明扼要，通俗易懂上狠下功夫，使内容尽量集中于发展主线，脉络清晰，在教学上强调。
统一性传输线和波导的统一；圆波导和矩形波导的统一；网络理论对于微波技术基础的主线统一。
主题性在本课程执教过程中，大胆实施分讲制，每一讲都有一个主题，有一个“戏核”，每5－6讲为一个单元，每个单元都有一个脉络一个系统，整个课程有一条主线，即把网络方法和场论方法的有机结合。
这样在教学中便于小结归纳，便于提纲挈领。
少而精在教材核课程设置中强调少而精，“少则深，多则惑”。
把主要内容和方法反映上来，其余的让学生去发掘，创造。
（3）实践性
这是一门实际应用的工科课程。
因此，强调理论联系实际，强调实验与虚拟实验相结合，强调学生的主观能动性和自身创新性。
客观地讲，本课程是当前国内外较好的课程之一，在具体的教学中获得了国内外同行和学生的好评。
微波技术基础（Fundamentals of Microwave Technology
教学大纲
适用专业：电子信息工程专业先修课程：电磁场理论
开课时间：4 开课院系：电子工程学院
一、该课程的地位、基本要求、与其它课程的联系和分工
本课程是工科电子类电子与信息工程专业微波电信方向必修课的专业基础课。
本课程的任务是使学生会微波理论和技术的基础概念、基本理论和基本分析方法，培养学生的分析问题和解决问题的能力，为今后从事微波研究和工程设计工作以及电磁场与微波技术研究生专业学习打下良好的基础。
通过本课程的各教学环节，应使学生达到如下基本要求：
1、确立导行电磁波和导模概念，熟悉各个导行波场的求解问题和方法。
2、掌握传输线问题的计算方法与圆图的应用。
3、掌握矩形波导、圆波导和同轴线的导模及其传输特性；熟悉常用微波集成传输线（主要是带状线、微带线、耦合带状线和耦合微带线）的设计计算方法；熟悉介质波导和阶跃光纤的模式及其传输特性。
4、熟悉各种微波谐振器的基本结构及其参数计算方法。
5、熟悉微波网络各种波矩阵的特性与应用，特别是S矩阵和矩转移参数矩阵。
6、熟悉常用微波元件（包括铁氧体隔离器和环形器）的结构、工作原理与应用。
本课程的重点是：（1）传输线理论和圆图的应用；（2）几种主要导行系统（矩形波导、圆波导、同轴线、微带、阶跃光纤）与微波谐振器（矩形腔、圆柱形腔、同轴线腔、介质谐振器）的特性与涉及计算方法；（3）微波网络基本理论、S矩阵及其特性。
二、课程内容和学时安排
实验课4学时机动2学时讲课学时其中：
1、引论（2学时）
微波及其特点；微波技术的应用；导航波及其一般传输特性；
2、传输线理论（10学时）
传输线方程及其解；分布参数阻抗；无耗传输线工作状态分析；有耗线的特性与计算；史密斯圆图；阻抗匹配。
3、规则金属波导（6学时）
矩形波导；圆波导；同轴线；波导正规模的特性。
4、微波集成传输线（8学时）
计算传输线特性阻抗的保角变换法；带状线；耦合带状线和耦合微带线；其他型式平面传输线。
5、介质波导与光纤（4学时）
表面波及其特性；简单介质波导；介质镜像线；光纤；薄膜光纤波导和带状光波导。
6、微波网络基础（8学时）
微波接头的等效网络；一端口网络的阻抗特性；阻抗和导纳矩阵；散射矩阵；转移参数矩阵；传输散射矩阵；讯号流图法。
7、微波谐振器（10学时）
微波谐振器的基本特性与参数；传输线谐振器；金属波导谐振腔；介质谐振器；法布里-罗谐振器；谐振器的激励；谐振腔的微扰理论。
8、常用微波元件（6学时）
波导模式激励装置；常用微波元件；微波周期结构；微波铁氧体隔离器和环行器。
三、课程目录
第一篇传输线理论1
1-1 传输线方程2
1-2传输状态分析（I）12
1-3工作状态分析（II）22
1-4传输矩阵解32
1-5例题讲解47
1-6 Smith圆图56
1-7阻抗匹配66
1-8传输线计算机解80
1-9例题讲解88
第二篇导波系统97
2-1广义传输线理论99
2-2矩形波导波（I）108
2-3矩形波导波（II）118
2-4矩形波导中的本征波130
2-5例题讲解139
2-6圆波导151
2-7同轴线和平板波导171
2-8带线184
2-9微带206
2-10介质波导214
2-11光纤225
2-12耦合传输线233
2-13 Review 252
第三篇微波网络理论与微波元器件266
3-1 S参数267
3-2单口元件272
3-3双口元件279
3-4多口元件291
3-5不均匀性301
第四篇微波谐振腔理论310
4-1谐振腔311
4-2矩形谐振腔316
4-3圆柱谐振腔321
4-4传输线腔331
4-5耦合腔343
4-6介质谐振器352
4-7开式谐振腔370
4-8腔微扰385
第五篇微波分析方法394
5-1特性阻抗微扰法395
5-2广义微扰法405
5-3广义保角变换法414
5-4广义网络法426
5-5传输线复相角理论466
5-6损耗计算法474
5-7模型网络法484
5-8讯号流图法503
5-9本征函数法527
5-10模式匹配法564
5-11共形同轴线变分理论587
5-12任意同轴线电容C的变分理论604
5-13导体薄片的电容闭式630
5-14 Green函数法643
5-15介质Green函数法670
5-16差分法686
5-17矩量法713
5-18有限元法750
5-19 时域有限差分法786
5-20 几何绕射理论840
四、教材及参考书
教材：梁昌洪、官伯然《简明微波》
参考书：R.E.柯林：《微波工程基础》，吕继尧译，人民邮电出版社，1981年鲍家善等《微波原理》，高等教育出版社，1985年
廖承恩《微波技术基础》西安电子科技大学出版社1995年。