微波电路-1
微波通信原理--1
分体式微波设备系统结构
避雷器
ODU
ODU的接地线应接到铁塔的角钢上， 其接地电阻小于10欧姆 接地装置
地线的接地电阻应小于10欧姆
铁塔的接地电阻应小于10欧姆 接地电阻小 于10欧姆 同轴电缆
IDU
地气
IDU的接地
拉线塔
抛物面天线
增益：
Ga=20lgDa+20lgf+20.4+10lgηA Ga为天线增益(dB)； Da为天线口径(m)； f为工作频率(GHz)； ηA为天线效率，可取50%～70%。 实例: D＝0.6M F=13GHz G=35dBi (VHP2-130,35.5dBi)
1.2.1 普通无线电波波段的划分
波段名称
超长波 长波 中波 短波 超短波
波长范围
105～ 104 m 104～ 103 m 103～ 102 m 102～ 10 m 10 ～ 1 m
频率范围
3k～30k Hz 30k～300k Hz 300k～3M Hz 3M～30M Hz 30M～300M Hz
高频段可以做 用户级传输
越高频段雨衰 越厉害！！
衰落的一般特性
1、波长越短、距离越长，衰落越严重 2、夜间比白天严重，夏季比冬季严重 3、晴天，宁静天气比阴天、风雨天气时严重 4、水上电路比陆上电路严重 5、平地电路比山区电路严重
工作频段用途 频率 用途
7Ｇ
８Ｇ 13G １５Ｇ １８Ｇ ２３Ｇ ２６Ｇ ２８Ｇ
衰落类型
1.多径衰落 2. K型衰落 3.波导型衰落 4.雨衰
• 多径衰落 由 • 于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短 一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称 为下衰落，比正常传输高称为上衰落。
微波感应电路8页
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-实验内容
微波通信概述微波无线通信是以空间电磁波为载体传送信息的一种通信方式，构建微波无线通信时不需要用线缆连接发信端和收信端。
因而在航空航天通信、海运和个人移动通信以及军事通信等方面，微波无线通信是其它通信方式所不可替代的。
微波通信是一种先进的通信方式，它利用微波（载频）来携带信息，通过电波空间同时传送若干相互无关的信息，并且还能再生中继。
由于微波具有频率高、频带宽、信息量大的特点，因此被广泛地应用于各种通信业务中。
如微波多路通信，微波接力通信，散射通信，移动通信和卫星通信等。
同时，用微波各波段的不同特点可实现特殊用途的通信，具体如下：A. S-Ku波段的微波适于进行以地面为基地的通信；B. 毫米波适用于空间与空间之间的通信；C. 毫米波段的60GHz频段的电波大气衰减大，适用于近距离的保密通信；D.90GHz频段的电波在大气中衰减很小，是一个无线电窗口频段，适用于地—空和远距离通信。
E.对于很长距离的通信L波段更适合。
微波通信的主要特点根据所传输基带信号的不同，微波通信又分为两种制式。
用于传输频分多路——调频（FDM-FM）基带信号的系统称作模拟微波通信系统。
用于传输数字基带信号的系统称作数字微波通信系统。
后者又进一步的分为PDH微波和SDH微波通信两种通信体制。
SDH微波通信系统是未来微波通信系统发展的主要方向，利用调制和复用技术，一条微波线路可以传送大量的信息。
这是微波通信的一个主要优点，例如，一个标准的4GHz微波载波，带宽约为10%~20%，可以传送几万条电话信道或几十万条电视信道。
微波通信系统的组成微波通信传输线路的组成形式可以是一条主干线,中间有若干分支,也可以是一个枢纽站向若干方向分支.但不论哪种组合形式,主要是有由微波终端站、中继站和分路站等组成的。
如图所示：终端站中继站再生中继站终端站微波微带电路系统实验设计平台一、适用范围本设计平台主要面向各大中专院校微波通信工程、电子工程、通信工程等专业开设的《微波技术》、《微波电路》、《天线原理》、等课程的实验教学及课程设计、毕业设计而研制的最新产品。
微波电路及设计的基础知识
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。
《微波技术与微波电路》课后答案-华南理工大学
2（1-21） 用测量线测得传输线上驻波比 2 ，终端驻波相位 lmin 0.3 。用圆图求终
kh
Z in 0.71 j 0.06 ， Yin 1.48 j 0.13
da
课
后 答
解：由圆图得 Z L 0.39 j 0.39 ， Z in 2.29 j1.15
co
ZL jZc tan l Zc jZL tan l
m
2
2 5 rad/m 3.6 9
解：驻波比
所以
U max 5 U min
L
由第一个电压最小点距终端的距离为：
1 2 1 3
zmin
解得
L 0.32
因为
所以
3（1-24）. 传播常数为 j 的传输线，终端阻抗为 Z L ，线的特性阻抗为 Z C ，当线 的长度为 l 时，证明其输入端的阻抗为
m
U ( z) U e z U 2 e z Z c 1 z I ( z) U1e U 2 e z
射频电路与天线 3_有耗传输线与圆图
1（1-20） 完成下列圆图的基本练习： （1）已知 Z L 0.4 j 0.8 ，求第一个电压波节点和波腹点至负载的距离、线上的 和行波 系数； 解：由圆图得 97
课
后 答
Z L 50 2 (sin 0.32 j cos 0.32 ) Z L 50 3
U ( z ) U1e z U 2 e z 1 z z I ( z ) Z (U1e U 2 e ) c
w.
（1） （2）
ww
由（2）式可以推出：
廖承恩《微波技术基础》习题解答(最全的版本)
所以可以得到 Z L = Z 0
又因为当电压最小点时，电流为最大点，即
kh da
课 后
Z L + Z 0 thγd Z 0 + Z L thγd Z L + jZ 0 tgβ d Z 0 + jZ L tgβ d Z in (d ) − jZ 0 tgβ d Z 0 − jZ in (d )tgβ d
Z =Z0 证明：对于无耗线而言 L
kh da
课 后
Z0 =
60
答 案
εr
ln
60
b 60 0.75 = ln = 65.9Ω a 1 0.25
=2.1
1
L1C1
=
1
µε r ε 0
1
2.1
sc Zin (d) −Zin (d) ZL = Z (d) oc Zin (d) −Zin (d) oc in
（d＝l－z，如图，d 为一新坐标系， l＝λ/4）
当 z＝0，即 d＝l 时 Vin＝450V 所以 | V (l ) |=| V L+ e j β λ / 4 [1 + ΓL e −2 j β λ / 4 ] |= 450V
由于行波状态下沿线电压和电流振幅不变，因而 V0+＝Vin＝450V 而 I0+＝V0+/Z0＝1A 所以 AB 段的电压、电流、阻抗表达式为
kh da
课 后
V0+ − j β z e Z0
（图） 解：首先在 BC 段，由于 Z0＝Z01＝600Ω，ZL＝400Ω 且因为 d＝λ/4 所以在 BB’处向右看去，Zin＝Z012/ZL＝6002/400=900Ω 又由于 BB’处有一处负载 R＝900Ω,所以对 AB 段的传输线来说 终端负载为 ZL’＝Zin//R＝450Ω 所以对 AB 段的等效电路为
微波电路
1.归一化负载阻抗
ZL zL
2.在Smith圆图中确定zL位置
3.找出反射系数
zL 0
4. 2旋 d转 获 得0 in ( d ) 0 d
5.记录归一化输入阻抗
zin d
6.转换到实际阻抗
zindZind
2.Smith圆图
［例1］已知阻抗Z50j50,，Z 0求5 导0纳Y
i
Z
1 2
0
r
半径 ±
2
1
1/2 0
缩小为点(1,0)
直线，对应纯电阻
r ￪，半径￬
圆心都在r=1直线上 都在（1，0）点与实轴相切
2.Smith圆图
映射图形表示法-Smith圆图
2.Smith圆图
Smith圆图
2.Smith圆图
普通负载的阻抗变换分析
确定电路阻抗响应，以预言RF/MW系统的性能。
过程：
半径 1 2/3
1/2
1/3
0
r
单位圆
缩小为点(1,0)
r ￪，半径￬
都与（1，0）相切
圆心都在正实轴上
电抗圆
r12i 1x2
12 x
第二式为归一化电抗的轨迹方程，
当x等于常数时，其轨迹为一簇圆弧；（||1）
圆心坐标： 1 , 1 x
半径： 1 x
x
0
0.5
1
2
圆心 (1, ±) (1, ±2) (1, ±1) (1, ±2) (1,0)
ZinZinZ 038 .5j74
2.Smith圆图
求例距3 特负性载阻0.2抗4λZ处0 输5，入0负阻载抗阻。抗
角映射原理为基础的图解方法，即Smith圆图。Smith圆图能 够在一个图中简单直观地显示传输线阻抗及反射系数。
典型微波炉电路的识图方法，一看就懂
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。
微波电路设计与应用
微波电路设计与应用微波电路是一种用于处理高频信号的电路，广泛应用于通信、雷达、卫星传输等领域。
本文将介绍微波电路设计的基本原理和应用案例。
一、微波电路设计基础1. 微波信号特性微波信号是高频信号，其频率范围通常介于300MHz至300GHz之间。
与低频信号相比，微波信号具有短波长、高频率和高传输速率的特点。
2. 微波器件微波电路的基本组成是微波器件，其中常见的有微带线、异质结、谐振腔和射频开关等。
这些器件具有特殊的电学和磁学特性，可用于放大、滤波、调制和解调微波信号等功能。
3. S参数与传输线理论在微波电路设计中，常用S参数描述器件和网络的性能。
S参数是一种描述器件或网络中电磁波传播特性的方法，它包含了反射损耗和传输损耗等信息。
传输线理论是微波电路设计的重要基础，它描述了微波信号在导线中的传输过程。
二、微波电路设计流程1. 设计需求分析首先，需要明确设计的需求和目标，包括频率范围、增益要求、带宽等。
同时，还需要考虑实际应用环境和可行性，确保设计的可实现性。
2. 设计方案选择根据需求分析，选择合适的设计方案。
常见的微波电路设计方案包括微带线滤波器、宽带放大器、混频器等。
选择合适的方案需要考虑器件特性、尺寸约束和性能要求等因素。
3. 电路建模与仿真利用电磁仿真软件，对设计方案进行建模和仿真。
通过仿真可以分析电路的工作原理、性能参数和优化方案等。
同时，还可以评估电路的稳定性和抗干扰能力。
4. 参数优化与电路优化根据仿真结果，对电路参数进行优化。
优化可能涉及到电路元件的尺寸、材料选择和布局等方面。
通过参数优化，可提高电路的性能和稳定性。
5. 器件选型与电路实现根据电路设计需求，选择合适的微波器件。
在器件选型时，需要考虑参数匹配、功率容量和可靠性等因素。
选定器件后，可以进行电路原理图的绘制和PCB布局设计。
6. 电路测试与调试制作完电路后，需要进行测试与调试。
测试可包括S参数测试、频率响应测试和功率测试等。
射频微波电路作业1-7(答案版)(DOC)
第一章射频/微波工程介绍1.简述常用无线电的频段划分和射频的定义。
射频/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大1000倍以上2.简述P，L，S，C，X，Ku，K，Ka波段的频段划分方法。
3.简述射频/微波的四种基本特性和相比普通无线电的优点。
四个基本特性：1、似光性；2、穿透性3、非电离性4、信息性优点：(1)(2) 分辨率高。
连续波多普勒雷达的频偏大,成像更清晰,(3) 尺(4)(5)(6) 频谱宽。
频谱不拥挤,不易拥堵,军用设备更可靠。
4. 简述射频铁三角的具体内涵。
由于频率、 阻抗和功率是贯穿射频/微波工程的三大核心指标,故将其称为射频铁三角。
频率功率阻抗振荡器、压控振荡器、频率合成器、分频器、变频器、倍频 器、混频器、滤波器等频率计数器/功率计、频谱分析仪标量/矢量网络分析仪阻抗测量仪、网络分析仪阻抗变换、阻抗匹配、天线等衰减器、功分器、耦合器、 放大器、开关等5. 给出几种分贝的定义：dB, dBm ，dBc ，dBc/Hz ，10 dBm+10 dB=？10dBm+10dB=20dBm第二章 传输线理论1. 解释何为“集肤效应”？集总参数元件的射频特性与低频相比有何特点？在交流状态下,由于交流电流会产生磁场,根据法拉第电磁感应定律,此磁场又会产生电场,与此电场联系的感生电流密度的方向将会与原始电流相反。
这种效应在导线的中心部位(即r=0位置)最强,造成了在r=0附近的电阻显著增加,因而电流将趋向于在导线外表面附近流动,这种现象将随着频率的升高而加剧,这就是通常所说的“集肤效应”。
电阻：在低频率下阻抗即等于电阻R,而随着频率的升高达到 10MHz 以上,电容Ｃa 的影响开始占优,导致总阻抗降低；当频率达到20GHz 左右时,出现了并联谐振点； 越过谐振点后,引线电感的影响开始表现出来,阻抗又加大并逐渐表现为开路或有限阻抗值。
电容：理想状态下,极板间介质中没有电流。
微波电路西电雷振亚老师的课件章射频微波工程介绍 (一)
微波电路西电雷振亚老师的课件章射频微波工程介绍 (一)微波电路是一种特殊的电路，主要用于高速数据通信、无线通讯等，具有广泛的应用前景。
而西安电子科技大学雷振亚教授的课件《射频微波工程介绍》则完整地讲述了微波电路的知识体系，深入浅出地阐述了微波电路的基础理论和应用技术。
1. 引言及基本概念阐述在微波电路的介绍中，首先引入了微波信号与电子学中的常规信号的区别，并为读者介绍了微波器件的特点与优势。
为了让读者掌握领域中的基本概念，对微波电路中的几个核心概念进行了详细的解释。
2. 传输线基础微波电路以传输线为基础，因此在课件中对传输线的类型、特点及其电路模型等问题进行了论述。
此外，在传输线参数及其计算方法方面，雷教授也在课件中具体说明。
3. 微波元器件微波元器件是微波电路的主要组成部分，包括滤波器、放大器、混频器、轻质控制等，这个部分就对微波元器件进行了全面而系统地介绍，详情可参照微波器件的特性及其电路模型、微波非线性元件等方面的讲解。
4. 微波传输线与耦合器与传输线有关的耦合器被广泛应用于微波集成电路等微波电路系统中。
这部分的教学讲解中，雷教授详细介绍了微波传输线的特点、型号和应用，尤其是关于行波耦合器和孔型耦合器两大类产品的具体分析。
5. 微波滤波器及其设计在通讯领域中，微波滤波器的作用日益重要。
此部分涉及到微波滤波器的分类，电路模型等知识内容，并详细讲解了底部耦合滤波器、中心引线基本滤波器、陷波滤波器、微带全波行波滤波器等几种常见的微波滤波器的设计方法。
总的来说，西安电子科技大学雷振亚教授的课件《射频微波工程介绍》可谓是微波电路的一本全面而系统的教学材料。
此课件以生动、详尽的语言，为电子科技专业的学生深入解析了微波电路的理论知识与应用技术，帮助了广大电子工程师快速提高自己的能够设计高效微波电路的能力。
微波电路西电雷振亚老师的课件1章射频微波工程介绍
第1章 射频/微波工程介绍
1.2 射频/
1.2.1 射频/ 1． 射频/微波能像光线一样在空气或其他媒体中沿直
线以光速传播,在不同的媒体界面上存在入射和反射现 象。这是因为射频/微波的波长很短,比地球上的一般 物体（如舰船、 飞机、 火箭、 导弹、 汽车、 房屋 等）的几何尺寸小的多或在同一个数量级。
第1章 射频/微波工程介绍
1.4 射频/
射频/微波电路的经典用途是通信和雷达系统。近 年来发展最为迅猛的当数个人通信系统,当然,导航、 遥感、 科学研究、 生物医学和微波能的应用也占有 很大的市场份额。下面归纳出射频/微波电路的各种用 途,并给出几个应用实例。
(1) 无线通信系统: 空间通信,远距离通信,无线对讲,蜂窝移动,个人 通信系统,无线局域网,卫星通信,航空通信,航海通信, 机车通信,业余无线电等。
第1章 射频/微波工程介绍
(2) 频率变换器： 将一个或两个频率的信号变为另 一个所希望的频率信号,如分频器、 变频器、 倍频器、 混频器等。
(3) 频率选择电路： 在复杂的频谱环境中,选择所 关心的频谱范围。经典的频率选择电路是滤波器,如低通 滤波器、 带通滤波器、 高通滤波器和带阻滤波器等。 近年发展起来的高速电子开关由于体积小,在许多方面取 代了滤波器来实现频率选择。在射频/微波工程中,这些 电路可以独立工作,也可以相互组合,还可以与其他电路 组合,构成射频/微波电路子系统。
第1章 射频/微波工程介绍
1.1 常用无线电频段
当今社会,技术发展之迅猛,对人们生活影响之重 大,首推无线电技术。射频/微波工程就是这一领域的 核心。过去的100多年来,人们对射频/微波技术的认识 和使用日趋成熟。
从图1-1 所示的无线电技术的发展历史可以看出, 近年来射频/微波工程的应用已经发展到了近乎极至的 状态。
微波技术与微波电路
微波技术与微波电路【摘要】微波技术是当今微纳电子技术发展最迅速的技术之一。
本文简单介绍了微波技术的基本概念，涉及的领域以及应用，以及有关微波电路的特点，构成，工作原理等。
随着微波技术的发展，微波电路也发展迅速，为实现现代通信系统提供了重要手段。
【关键词】微波技术；微波电路【1. 介绍】微波技术是一种用于传输信息的电磁波技术，它指的是用电磁波在1GHz至300GHz之间的信号传输。
微波技术最早的应用是在无线电通信中，后来渐渐地用于雷达、定位、射频识别等技术中。
微波技术的发展，使得我们可以把信号传输到更远的距离，使信号传输更加稳定和快速，从而实现了现代通信系统的运行。
微波技术的应用领域包括：无线广播、气象测量、雷达、定位、射频识别、测控、电子工程等等。
微波电路是用于传输微波信号的一种重要的电路形式，它是将微波信号传输至最终的接收端的一个必要设备。
微波电路有着特殊的特点，具有高频率、高灵敏度、结构紧凑、体积小、重量轻、工作可靠等优点，可以替代传统的大型电路，提高系统的性能。
【2. 构成】微波电路的基本构成是源、负载、信号干扰器、信号处理器和信号传输器，其中，源是提供信号的设备，负载是接收信号的设备，信号干扰器用来干扰外界信号，信号处理器是用来处理信号的设备，信号传输器用来传输信号。
【3. 工作原理】微波电路的工作原理是，微波信号在器件中流动，当微波信号被放大、传输时，微波电路会产生一定的损耗，这种损耗由信号传输器中的电容、电阻和变压器等组成的系统，以及微波信号在传输过程中遇到的磁场、电场或空气障碍等所引起的。
【4. 结论】微波技术的发展，推动了微波电路的发展，使得现代通信系统得以完善，微波电路在现代通信系统中扮演着重要的角色。
它具有高频率、高灵敏度、结构紧凑、体积小、重量轻、工作可靠等优点，可以大大提高信号传输的效率和质量。
第二章微波电路的一般概念
ρ=
U max U min
=
I max I min
（30）
其中： U max = U I + U R ； U min = U I − U R ，用反射系数来表示：
ρ=
UI + UR UI − UR
=
1+ U R / UI 1− UR / U I
=
1+ Γ 1− Γ
（31）
反射系数的绝对值总是小于 1，由上式可见驻波系数是一个大于 1 的数。用驻波系数来表 示反射系数的绝对值： ρ −1 (32) Γ = ρ +1
TM 波（也称为 E 波型，此类波型 Ez≠0，Hz=0）
E z = A e − j β z sin
r − jβ ET = ∇T Ez 2 kc
Ex = −
π mx
a
sin
π ny
b
(33)
v − jωε v HT = az × ∇T Ez 2 kc
(34)
jβ A π m − j β z π mx π ny e cos sin 2 a a b kc
β < Z0 εω
(37)
其中 Z TM 为 TM 波阻抗, Z TM =
其中 a, b 分别是波导的宽边、窄边的长度；β为传播常数；k c 为横向截止波数，整数 m,n 称为波导模式的下标。
TE 波（也称为 H 波型，此类波型 Hz≠0，Ez=0）
12
H z = B e − j β z cos
π mx
（15）
γ = ZY = ( R0 + jωL0 )(G0 + jω C 0 ) = α + jβ
数和相位常数。 二．传输线的特性阻抗 当 Ro 和 Go 都为零时，传输线是无耗的，
微波技术微波技术第五章(1)
当GA、GB 都远小于1 时，在A-A’处的总反射系数可近似为
令q = l，得
j 2l0
G = G = GA GBe 4 G = GA GBe j2q = GA (1+e j2q )
= GAe jq (e jq e jq ) = 2GAe jq cos q
(3-158)
以保证接头处 (如图示1、2之间) 有良好的电接触。扼流接头安装方
便、功率容量大；但频带较窄。
扼流接头
平接头
2. 拐角、弯曲与扭转元件
改变电磁波的传输方向用拐角、弯曲元件；改变电磁波的极化
方向而不改变其传输方向用扭转元件。要求r 小、频带宽、功率容 量大。为使反射最小, 拐角和扭转段长度l =(2n+1)lg/4。E面弯波
Γ = Z Z0 Z Z0
1
r=
1
Γ Γ
=
Z
e
Z
=
b
a
b
Z0 b0
Z0 = b0 Zb
(Z Z0) (Z Z0)
(5 5) ( 5 – 6)
第二节 二端口元件
无耗二端口网络的基本性质（已在课件第四章(1) 讲解）
一、连接元件 连接元件的作用是将作用不同的微波元件连接成完整的系统。 要求接触损耗小, 驻波比小, 功率容量大, 工作频带宽。 这里只介绍单纯起连接作用的接头、拐角、弯曲和扭转元件。
Rmax Z0 Rmax Z0
B-B’处的局部反射系数为
GB
=
Rmax Rmax
Z01 Z01
=
Rmax Rmax
微波技术第2章微波等效电路
传输线概述
微波技术中常用的传输线是同轴线和微带线。 同轴线：由同轴的管状外导体和柱状内导体构成。
分为硬同轴线和软同轴线两种。 硬同轴线又称同轴管，软同轴线又称同轴电缆。 微带线：带状导体、介质和底板构成。 严格说，由于介质(有耗、色散）的引入，微带 线中传输的不是真正的TEM波，而是准TEM波。
电梯电缆
无损耗传输线
一般传输线包含损耗影响，其传播常数和特性阻抗均为复数。 但在很多实际情况下，传输线的损耗可以忽略，从而：
＝＋j j LC 或 ＝ LC
无损传输线特性阻抗为实数：
Z0
L C
ZC
0
传输线的场分析
一段1米长的均匀TEM波传输线，其上电磁场分布如图所示， S是传输线的横截面。
R jL
R jL G jC
Z Y
ZC
特性阻抗与传输线上电压、电流的关系
V0
I
0
Z0
V0
I
0
波长
＝ 2
相速
vP
f
电报方程解的讨论
1、一般情况：（有耗）
U ( z) U (0)e z U _ (0)ez
I ( z) U (0) e z U (0) ez
y
，
a
x
b Rs
注意
表1.1 列出了同轴线、双线和平行板传输线的参量。 从下一章将看到，大部分传输线的传播常数，特性阻抗和衰 减是直接由场论解法导出的。 该例题先求等效电路参数(L，C，R，G)的方法，只适用于 相对较简单的传输线。虽然如此，它还是提供了一种有用的直 观概念，将传输线和它的等效电路联系起来。
微波电路基本原理与应用概述
微波电路基本原理与应用概述随着通信技术的快速发展，微波电路在电子设备和通信系统中得到了广泛的应用。
本文将对微波电路的基本原理和应用进行概述，并介绍一些相关的实际应用案例。
一、微波电路的基本原理微波电路是指工作频率在300MHz至300GHz之间的电路。
与传统的低频电路相比，微波电路具有许多独特的特性和原理。
1. 电磁波传输微波电路依赖于电磁波的传输和处理。
电磁波在微波频段内能够有效传输，并能够通过合适的天线进行接收和发射。
电磁波的传输特性决定了微波电路的工作原理和性能。
2. 高频特性微波电路的工作频率很高，因此需要考虑高频特性。
高频信号的传输会引起许多传输线效应，例如衰减、相位延迟和反射等。
微波电路设计需要考虑这些因素，以保证信号质量和稳定性。
3. 射频功率放大微波电路可以通过电子器件实现射频功率放大。
常用的射频功率放大器包括微波管、半导体器件和集成电路等。
这些器件能够将微弱的射频信号放大到足够的功率，以满足通信系统的需求。
二、微波电路的应用微波电路在通信、雷达、卫星通信、无线电视和医疗设备等领域中有广泛的应用。
以下是一些常见的微波电路应用案例。
1. 通信系统微波电路在通信系统中扮演着关键的角色。
微波电路可以用于信号的调制、解调、放大和滤波等处理。
同时，微波电路也用于无线通信连接的建立，如天线和收发器等。
2. 雷达系统雷达是一种通过发送和接收微波信号来探测和测量目标的系统。
微波电路被广泛应用于雷达系统的发射和接收模块中。
微波电路能够实现高频率的信号发射和接收，从而提高雷达系统的性能和灵敏度。
3. 卫星通信卫星通信是现代通信系统中不可或缺的部分。
微波电路在卫星通信中用于地面站和卫星之间的信号传输和处理。
微波电路能够实现高速数据传输和稳定信号接收，确保通信质量和可靠性。
4. 无线电视微波电路也广泛应用于无线电视系统中。
微波电路能够提供高频信号的传输和处理，以支持无线电视信号的传送和接收。
微波电路的应用使得无线电视信号具有更好的质量和覆盖范围。
微波电路故障分析和解决办法
70. 1 引言国家广播电视总局某地球站所需用于上星使用的广播电视节目均是通过微波中继电路的方式进行传输，如果中间有一个节点出现故障，就会造成整条微波电路无法使用，因此某地球站使用了光缆和微波互为备份的方式，为上星信号的安全使用提供保障。
当微波电路出现故障时，必须迅速查明故障点，快速解决问题，以防止这段时间光纤再出现中断问题，导致上星信号源中断无法使用。
下面介绍的故障分析和解决方法，可以为解决微波电路故障提供参考。
2 故障分析和处理2.1 故障现象2020年4月的某天，某地球站监看到微波信号告警，视频图像出现马赛克情况。
我们得到消息以后，通过微波电路网管查看到下花园微波站设很多，比如附近电磁干扰、天线变形、馈元损坏、馈线变形、滤波器参数变化、调制解调模块故障、发信机故障、接口盘损坏、对端微波站收发信机等一系列天馈线和模块故障等，均会造成误码率升高。
具体解决步骤如下。
的强度。
一般情况下，提高发信端的功率，接收信号的误码率就会有所改善。
但是在本次故障中，提高发信端信号的发信功率，接收端信号的误码率并没有改善，反而升高；但是降低接收端发信功率后，误码率反而有摘要：本文对微波传输设备出现的故障进行了分析，详细介绍了故障的处理和解决办法，并总结了排除故障的经验。
关键词：微波中继电路 故障 分析和处理71.2021年2月 月刊 总第346期所改善，如图3所示。
图3中，TX LEV MON 由原先的32dBm 降低到21dBm，网管所得到的数据RSNBBE（B1）、NES（B1）、NSES（B1）的数值比图2中的数值明显减小。
通过这个反常现象，初步判断是接收端相关设备有问题，其中接收端天馈系统的嫌疑最大。
（3）由于发送端和接收端采用的均为主天线和分集天线两面天线的配置模式，从而为故障的快速定位和信号快速恢复正常传输创造了有利条件。
鉴于第二步误码率的反常现象，由于接收端的主天线和分集天线功能有所区别，主天线和室内的传输收发单元采用双工器连接，可以实现收发同步、双向传输；分集天线采用单工器和室内的传输收发单元连接，分集天线只接收信号，不发射信号。
微波集成电路
挑战和机遇
研究人员和工程技术人员面临着择业 转行问题； 产业调整； 微波无源电路、铁氧体器件等如何进 入射频微波SOC。 等等
半导体理论 的发展
有源和无源部 分都制作在同 一衬底上
半导体工 艺的成熟
器件成品 率的提高
可靠性大 大改善
MMIC
工作频带 加宽
III-V族 材 料 制备的完善
多芯片组件MCM（20世纪90年代）
MCM（MultiChip Module）：多芯片组件）， 是把多块裸露的IC 芯片组装在同一块多层高密 度互连基板上，形成一个多芯片功能组件。层 与层的金属导线是用导通孔连接的。这种组装 方式允许芯片与芯片靠得很近，可以降低互连 和布线中所产生的信号延迟、串扰噪声、电感 ／电容耦合等问题。 提高组装密度，缩短互连长度，减少信号延迟 时间，减小体积，减轻重量，提高可靠性。 可实现真正意义上器件和电路的三维集成。
混合集成电路（HMIC）
采用薄膜或厚膜、印制板工艺制作无源元件 和线路，再把微波固态器件装配到电路中， 实现微波电路集成化。 微波混合集成传输线： 微带线类为代表，另外还有带状线、槽线、 共面线和鳍线等
第三代微波电路 ——微波单片集成电路MMIC(20世纪70年代起)
体积、重量 比 HMIC减 少 两三个数量 级
Dupont
Ferro
LTCC的特点
多层高密度封装
可埋置无源器件
采用并行加工工艺, 批量生产成本低
小型化、高可靠、低成本、 性能良好的微波电路
工艺流程图
LTCC的应用
LTCC组件示意图
LTCC的应用
平面阵 共形阵
MCM新技术─阳极氧化技术
起源─由俄国人在本世纪初提出。 结构、工艺─在衬底上全镀铝薄膜，通过激 光束将非电路部分氧化变成三氧化二铝，而 电路部分保留金属铝薄膜，再镀铝薄膜，再 氧化，直到多层。 效果─非常适合微波集成电路，特别是毫米 波电路（高精度） 难点─多层氧化的保护铝金属电路 拟方法─镀铝薄膜再进行做保护层。
1-1微波及其特点
波段 代号 Ka
Q U M E F G R
标称 波长cm
0.8 0.72 0.60 0.48 0.40 0.26 0.17 0.11
频率范围 GHz
26.50～40.00 33.00～50.00 40.00～60.00 50.00～75.00 60.00～90.00 90.00～140.0 140.0～220.0 220.0～325.0
上述两点对近代尖端科学，如微波波谱学、量子无线电物理 的发展都起着重要作用。
利用此特性和原理，可研制适用于许多微波波段的器件。
微波的特点归纳起来主要为以下几方面：
似光性定位天线ຫໍສະໝຸດ 频率高微波
穿透电离层
多路通信 天文学研究
量子特性
微波波谱学
谢谢
微波还可以穿过生物体，即能够深入物质（介质）内部， 研究分子和原子核的结构， 是近代微波波谱学和量子电子学所 依据的基本物理基础。
宇 宙 窗 口
在微波波段有若干个可以通过电离层的“宇宙窗口”，因 而微波是独特的宇宙通讯手段。
4. 量子特性
由于低频电波的频率很低，量子能量很小，不足以改变物质 分子的内部结构或破坏分子间的键，量子特性不明显。
微波最早的应用实例——雷达。
微波波长较长时： 当微波的波长与实验设备（比如波导、微带、谐振腔呈其
它微波元件）的尺寸相比在同数量级时，使得电磁能量分布 于整个微波电路之中，形成所谓“分布参数”系统。
这与低频电路有原则区别，因为低频时电场和磁场能量是 分别集中于所谓“集总参数”的各个元件中。
2. 频率高
家
短波无线电
3~30MHz
用
调频无线电
88~108MHz
电 器
商用电视
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2
1 1 r 1 i x x
2
2
2
电阻圆
r 1 2 r i 1 r 1 r
2
2
上式为归一化电阻的轨迹方程， 当r等于常数时，其轨迹为一簇圆； r 1 ,0 半径： 圆心坐标： 1 r 1 r
Z L zL z L 0
2.在Smith圆图中确定zL位置
0 d zin d Zin d
zin d
2.Smith圆图
［例1］已知阻抗 Z 50 j50, Z0 50 ，求导纳Y
i
Z
1 2 0 Y 1 -j2
r
Y
1 1 j 2
串联电容
r jx 1 r jC 1 jx C
并联电容
g jb jC g j b C
并联电感
g jb 1 g j b j L L 1
2.Smith圆图
特殊变换分析—开路线变换
为了获得纯感性或容性电抗，必须沿r=0的圆工作，从 起始点Γ=1顺时针方向旋转。 容性电抗 jX c
1 1 d1 arctan n CZ 0 1 j L zin j tan d 2 Z0 L 1 d 2 arctan n Z0
2.Smith圆图
特殊变换分析—短路线变换
反归一
Y
Y 0.011 j Z0
2.Smith圆图
［例2］在 Z 0 为50的无耗线上Zmin=0.2，电压波节点距负载/3，求负载阻 抗 Zl
i Zin Zmin 0.2 向负载 0.77 0
j1.48 0.33
5.0
r
Z min 0.2
反归一
向负载旋转 0.33
Z in Z in Z 0 385 . j74
负载反射系数描述了特性阻抗和负载阻抗之间的阻抗失配度。
(d ) 0 e jL e j 2 d r ji
将 0 向(d )转换是构成Smith圆图的关键组成部分。
2.Smith圆图
归一化阻抗公式
1 d Zin d Z0 1 d
1 d zin Zin d Z0 1 d
微带线
1.传输线
传输线理论：
传输线理论又称一维分布参数电路理论，是微波电路设计和 计算的理论基础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥 梁的作用，在微波网络分析中也相当重要。
传输线有长线和短线之分。所谓长线是指传输线的几何长 度与线上传输电磁波的波长比值(电长度)大于或接近1，反之称 为短线。 忽略分布参数效应 长线 分布参数电路 短线
通过短路传输线实现容性和感性电抗
2.Smith圆图
导纳变换
1 d zin r jx 1 d
由归一化阻抗表达式经过倒置，可得
Yin 1 1 d 1 e j d yin Y0 zin 1 d 1 e j d
L Z0 C
1.传输线
传播常数
R j L G jC j
对于低耗传输线有(无耗传输线 R G 0 )
C G L 2 LC
R 2
L c d C
无耗
0 LC
1 相速是指波的等相位面移动速度。 v p LC
相速和相波长
相波长定义为波在一个周期T内等相位面沿传输线移动的距离。
p v pT
vp f
f
2
1.传输线
反射系数
端接负载无耗传输线
电压反射系数
0 1 0 0
V Z L Z0 0 V Z L Z0
开路 ZL
匹配 ZL Z0
2
2
2
第二式为归一化电抗的轨迹方程， 当x等于常数时，其轨迹为一簇圆弧；（||1）
1 圆心坐标： 1, x
x 半径 0 ± 0.5 2
1 半径： x
1 1 2 1/2 0
圆心 (1, ±) (1, ±2) (1, ±1) (1, ±2) (1,0)
缩小为点(1,0)
直线，对应纯电阻
微波电路
主 讲 ：王 斌
wangbin1@
光电工学院
1.传输线
传输线定义
能够导引电磁波沿一定方向传输导波系统。一般由两根或两 根以上平行导体构成，主模(最低模）是TEM横电磁波或准横 电磁波。电路理论和传输线理论之间的关键差别是电尺寸。
平行双导线
1.传输线
同轴线
1.传输线
短路
Z L 0 0 1
1.传输线
输入阻抗
传输线终端接负载阻抗ZL时，距离终端z处向负载方 向看去的输入阻抗定义为该处的电压U (z)与电流I (z)之比， 即
Zin z U z I z
1.传输线
输入阻抗与反射系数的关系
Z in z
U z I z
导纳圆图－叠加图形：ZY-Smith圆图
ZY-Smith圆图，把Z-Smith圆图和Y-Smith圆图叠合在一个图形上
2.Smith圆图
R和L元件的并联
yin L g j Z0 L L
2.Smith圆图
R和C元件的并联
yin L g jZ0LC
2.Smith圆图
Z in 0.77 j148 .
2.Smith圆图
例3 特性阻抗 Z0 50 ，负载阻抗 ZL 100 j50 求距负载0.24λ处输入阻抗。
解： 归一化负载阻抗 zL 2 j1 1） 其对应向电源波长0.213λ arctg(1/ 2)
2 /2 l
归一化输入阻抗z和反射系数Γ存在一一对应的关系，在阻抗
平面上的一点必然能在Γ平面上找到其对应点。
r
zin r jx
1 r i 2 j i
2 2
1 r i 2
2
1 r 2 i 2
1 r i 2
2
x
1 r i 2
理解：
Smith圆图实际上是(电压)反射系数的极坐标图； 一种求解传输线问题的辅助图形； 电阻圆和电抗圆是正交的。 用Smith圆图思考，可以开发出关于传输线和阻抗匹配问 题的直观想象力。
2.Smith圆图
反射系数的相量形式
Z L Z0 0 0 r j0i 0 e jL Z L Z0
2
2i
2.Smith圆图
阻抗平面到反射系数圆图的映射(1)
r 1 r i 2 1 r 2 i 2
2
r 1 2 i r r 1 r 1
2
2
2.Smith圆图
阻抗平面到反射系数圆图的映射(2)
U i z 1 z I i z 1 z
Z0
1 z 1 z
1.传输线
驻波比
1.传输线
端接负载无耗传输线
驻波比
1.传输线
回波损耗及插入损耗
2.Smith圆图
Smith圆图
1939年， P.H.Smith为了简化反射系数计算，开发了以保 角映射原理为基础的图解方法，即Smith圆图。Smith圆图能 够在一个图中简单直观地显示传输线阻抗及反射系数。
2.Smith圆图
特殊变换分析—开路线变换
通过开路传输线制造容性和感性电抗
2.Smith圆图
特殊变换分析—短路线变换
为了获得纯感性或容性电抗，必须沿r=0的圆工作，从 起始点Γ=-1顺时针方向旋转。 容性电抗 jX c
1 1 zin j tan d1 jC Z0
感性电抗 jX L
r 半径 0 1 0.5 2/3 1 1/2 2 (2/3,0) 1/3 (1,0) 0 圆心 (0,0) (1/3,0) (1/2,0)
i
r
单位圆
缩小为点(1,0)
r ￪，半径￬ 都与（1，0）相切 圆心都在正实轴上
电抗圆
1 1 r 1 i x x
R和L元件的串联
zin L r jL L Z0
2.Smith圆图
R和C元件的串联
1 zin L r j LCZ0
其它圆图
Schimdt(施密特）圆图
将极坐标表示的 e j 映射到用矩坐标表示的z=r+jx或 y=g+jb平面，即在z平面或y平面上画出等 线及等 线，即 Schimdt圆图。
优点： 清楚，直观的物理图像；有助于标准化两端网络表示法；可用基 尔霍夫电压和电流定律分析；提供从微观向宏观扩展的过程。 缺点： 忽略了边缘效应，不能分析电路元件的干扰；由磁滞效应引起的 非线性被忽略。
1.传输线
三种常用传输线结构参量
1.传输线
一般传输线方程
1.传输线
传输线方程的解
1.传输线
应用Schimdt圆图进行阻抗或导纳求和运算比较方便。
其它圆图
Carter(卡特）圆图
将极坐标表示的 z z e j 映射到 e j u jv ，则成为 Carter圆图 ,即在 平面上画出等 线及等 线,由等模值阻抗 z 圆和等辐角阻抗圆构成Carter圆图。