微波技术基础图形
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微波技术基础ppt课件
延长OA在单位圆上读出
L 26
（2）过A点作等S圆与V m a x线交于B，与 V m线in 交于C，由 B点的 值R 可得 S2.6
由A、C两点所对应的电长度的值可得
mi n0.50.214 0.286
去归一化得
minming1.7 1(6cm )
（3） 的归一化值为 g7.4 460 1.24
计算串或并联时需去归一化
首先对负载阻抗及线长进行归一化
Z 1 Z 1Z c 1 2 .2 j 4 ,Z 2 Z 2Z c 2 0 .6 j 0 .8
l1 l1 g 0.38 l3 l3 g 0.15 l2 l2 g 0.288
a). 求 S1, S2
在阻抗圆图上分别找出 Z 和1 Z所2对应的点 和A 1 ，A 2
数 和S驻波相位 ；（mi3n ）
入阻抗 Z。
处的7输4.4cm
公式计算——直接求解法
画出等效电路图（参考面） 列出公式 写出相应步骤即可
圆图——图表法
（1）负载阻抗的归一化值为 Z L Z LZ 0 ( 1 0 0 j5 0 )5 0 2 j1
在实用阻抗圆图上找出的圆的交点A，如图 L OAOa0.44
YY1'Y2'0.9j2.62
将阻抗圆图视为导纳圆图 ，找出对应的点B，再将 Y
倒换为 Z得 B，'即 Z0.12j0.34
最后，在阻抗圆图（实际又将导纳圆图视为阻抗圆图）
上找出Z 对应的点 B，' 以 为O半B'径作等Γ圆与Vmax线
相交。从交点的 R值读出 S为3
S3 10
C). 求 S和 lmin
lm in0.50.2180.282
L 26
（2）过A点作等S圆与V m a x线交于B，与 V m线in 交于C，由 B点的 值R 可得 S2.6
由A、C两点所对应的电长度的值可得
mi n0.50.214 0.286
去归一化得
minming1.7 1(6cm )
（3） 的归一化值为 g7.4 460 1.24
计算串或并联时需去归一化
首先对负载阻抗及线长进行归一化
Z 1 Z 1Z c 1 2 .2 j 4 ,Z 2 Z 2Z c 2 0 .6 j 0 .8
l1 l1 g 0.38 l3 l3 g 0.15 l2 l2 g 0.288
a). 求 S1, S2
在阻抗圆图上分别找出 Z 和1 Z所2对应的点 和A 1 ，A 2
数 和S驻波相位 ；（mi3n ）
入阻抗 Z。
处的7输4.4cm
公式计算——直接求解法
画出等效电路图（参考面） 列出公式 写出相应步骤即可
圆图——图表法
（1）负载阻抗的归一化值为 Z L Z LZ 0 ( 1 0 0 j5 0 )5 0 2 j1
在实用阻抗圆图上找出的圆的交点A，如图 L OAOa0.44
YY1'Y2'0.9j2.62
将阻抗圆图视为导纳圆图 ，找出对应的点B，再将 Y
倒换为 Z得 B，'即 Z0.12j0.34
最后，在阻抗圆图（实际又将导纳圆图视为阻抗圆图）
上找出Z 对应的点 B，' 以 为O半B'径作等Γ圆与Vmax线
相交。从交点的 R值读出 S为3
S3 10
C). 求 S和 lmin
lm in0.50.2180.282
Chapter1微波概念微波技术基础 幻灯片
图 1-11
三、场的方法向路的方法转化
注意在波中出现了阻抗概念, 它与R、L、C的低频阻 抗有所不同。 (1-11) 令Γ为反射系数 (1-12)
三、场的方法向路的方法转化
［讨论］衡量电磁波的反射和传输, 我们引入了反 射系数 和波阻抗 ,波阻抗η与媒质特性( ) 相关。 换句话说，媒质的变化影响波的传输。
一、Maxwell方程组的物理意义
图 1-5
一、Maxwell方程组的物理意义
3. Maxwell方程还指出: 电磁转化有一个重要条 件，即频率ω。让我们写出单色波频域的 Maxwell方程 (1-4) (1-5) 只有较或者说任何形式的信号高频分量都包含很少 高的ω，才能确保电磁的有效转换，直流情况没有 转换。可以这样说，在高频时封闭电路才有可能变 成开放电路。不过很有意思的是频率愈高，越难出 功率，这也是一个有趣的矛盾。
一、Maxwell方程组的物理意义
值得指出: 人类对于电磁的相互转化在认识上走了很多 弯路。其中Faraday起到关键的作用。Oersted首先 发现电可转化为磁(即线圈等效为磁铁)，而Faraday坚 信磁也可以转化为电。但是无数次实验均以失败而告 终。只是在10年无效工作后，沮丧的Faraday鬼使神 差地把磁铁一拔，奇迹出现了，连接线圈的电流计指 针出现了晃动。
三、场的方法向路的方法转化
[例3]无限大无源 空间的均匀平面波研究波传输
问题。设 只有x分量, 只有y分量并不失一般性
。波只有可能(±)z方向, 且均匀平面波
不随x, y
变化。
图 1-10 均匀平面波传播
三、场的方法向路的方法转化
写出Maxwell方程组
均匀无源媒质
均匀平面波
上面这两个方程也称为均匀平面波的传播方程。
三、场的方法向路的方法转化
注意在波中出现了阻抗概念, 它与R、L、C的低频阻 抗有所不同。 (1-11) 令Γ为反射系数 (1-12)
三、场的方法向路的方法转化
［讨论］衡量电磁波的反射和传输, 我们引入了反 射系数 和波阻抗 ,波阻抗η与媒质特性( ) 相关。 换句话说，媒质的变化影响波的传输。
一、Maxwell方程组的物理意义
图 1-5
一、Maxwell方程组的物理意义
3. Maxwell方程还指出: 电磁转化有一个重要条 件，即频率ω。让我们写出单色波频域的 Maxwell方程 (1-4) (1-5) 只有较或者说任何形式的信号高频分量都包含很少 高的ω，才能确保电磁的有效转换，直流情况没有 转换。可以这样说，在高频时封闭电路才有可能变 成开放电路。不过很有意思的是频率愈高，越难出 功率，这也是一个有趣的矛盾。
一、Maxwell方程组的物理意义
值得指出: 人类对于电磁的相互转化在认识上走了很多 弯路。其中Faraday起到关键的作用。Oersted首先 发现电可转化为磁(即线圈等效为磁铁)，而Faraday坚 信磁也可以转化为电。但是无数次实验均以失败而告 终。只是在10年无效工作后，沮丧的Faraday鬼使神 差地把磁铁一拔，奇迹出现了，连接线圈的电流计指 针出现了晃动。
三、场的方法向路的方法转化
[例3]无限大无源 空间的均匀平面波研究波传输
问题。设 只有x分量, 只有y分量并不失一般性
。波只有可能(±)z方向, 且均匀平面波
不随x, y
变化。
图 1-10 均匀平面波传播
三、场的方法向路的方法转化
写出Maxwell方程组
均匀无源媒质
均匀平面波
上面这两个方程也称为均匀平面波的传播方程。
微波技术基础 ppt课件
由此两式消去 H t ：
k2 z2 2 E vt z tE zja vz tH z ⑤
同理，由①、③可得：
k2 z2 2 H vt z tH zja vz tE z ⑥
k2 2 →无界媒质中电磁波的传播常数
★重要结论：规则导行系统中，导波场的横向分量可 由纵向分量完全确定。
再由③出发：
结构—两根平行导线； 缺点—随着信号频率升高，导线电阻损耗增大，不能有效引
导微波。
➢ 微波频段导波系统
米波频段结构—改进型双导线即平行双导体线； 分米波～厘米波频段结构—封闭式双导体导波系统即同轴线； 厘米波～毫米波频段结构—柱面金属波导；
毫米波～亚毫米波频段结构—柱面金属波导、介质波导。
导波系统的主要功能 1）、无辐射损耗地引导电磁波沿其轴向行进而将能
× H vjE v
× E vj H v
v H0
v E0
采用广义柱坐标系（u，υ，z），设导波沿z向（轴向）传播， 微分算符▽和电场Ε、磁场Η可以表示成：
E v ( u , v t, z ) a v z E /v t ( z u , v , z ) a r z E z ( u , v , z )
H v ( u , v , z ) H v t ( u , v , z ) a v z H z ( u , v , z )
展开后令方程两边的横向分量和纵向分量分别相等
两边乘以
jωμ
v
t× H t j
a v zE v z ①
ta v zH za v z H zt j
v E t②
两边作
★重要结论：规则导行系统中导波场的纵向分量满足标量亥 姆霍兹方程 。
色散关系式
纵向场分量可以表示成横向坐标r和纵向坐标z的函数，即
微波技术基础1.5 阻抗圆图和导纳圆图
3.二个面
(1)上半圆，x>0，感性区域； (2)下半圆，x<0，容性区域。
4.二个方向
坐标原点在负载位置： (1)负载→信号源，顺时针 (2)信号源→ 负载，逆时针
5.五个参量
在圆图上任何位置都有四个参量：|Γ| ， ， （0 r,x）,s
导纳圆图的概念
微波工程中，有时已知的不是阻抗而是导纳，并需要计算导纳；微 波电路常用并联元件构成，此时用导纳计算比较方便。用来计算导纳 的圆图称为导纳圆图。分析表明，导纳圆图即阻抗圆图。事实上，归 一化导纳是归一化阻抗的倒数，二者与的关系类似：
分析三个方面：幅度、相位、方向。
§1.5 阻抗圆图和导纳圆图
1. 反射系数圆
（1）|Γ(0)|=const.对应复 平面上一族以原点为圆心的同 心圆。所有圆均在|Γ(0)|=1的 圆内。
●|Γ(0)|=1的圆是最大圆，它 相当于全反射的情况。
●|Γ(0)|=0的圆缩为一点，即 原点，称为阻抗匹配点
➢ 本质上是Γ在极坐标中的图形（单位圆） ➢ 任意阻抗值均能在Γ平面中找到相应的点(4D)
§1.5 阻抗圆图和导纳圆图
1.5.1 阻抗圆图
• 阻抗圆图包括：反射系数圆、电阻圆和电抗圆。
• 由于这些曲线是一些圆，故名圆图。利用阻抗圆 图可以迅速确定Zin(z)与Γ(z)的关系，并可进而 确定与负载阻抗、驻波比的关系。
Smith圆图 —— 计算 Γ，RL，SWR
Smith圆图 —— 计算 Γ，RL，SWR
Smith圆图 —— 计算 Γ，RL，SWR
已知阻抗求反射系数及驻波系数
1、归一化
R
X
r , x
Zc
Zc
2、定阻抗点：找 r 圆和 x 圆的交点;
微波技术基础PPT课件第二部分 金属波导Ch17圆波导和同轴线
四、同轴线的主模—TEM模
同轴线，双导线早就认为是TEM传输模式，研究 业已结束，但是当我们把精力转向矩形波导、圆波导 时，人们又突然想到既然在波导中可以存在无穷多种 模式，那么同轴线为什么就不行呢？于是，又对同轴 线打——“回马枪”同轴线与波导不同，它有着中心 导 体 。 因 而 其 主 模 均 是 TEM 模 ， 当 然 ， 这 又 必 须 由 Maxwell方程导出。
1. TE modes
H z[A 1Jm (kcr)A 2N m (kcr)]c sio n sm mejz (17-20)
六、同轴线高次模
边界条件要求r=a，b处， Hz /r0 A1J'm(kca)A2N'm(kca)0 A1J'm(kcb)A2N'm(kca)0
(17-21)
J'm(kca)N'm(kca) J'm(kcb) N'm(kcb)
二、圆波导波型的一般性质
4. 波型指数m，n的含义
m — — 代 表 沿 圆 周 分 布 的 整 驻 波 数 ;
n — — 代 表 沿 半 径 r分 布 场 的 最 大 值 个 数 。
三、圆波导中三种主要波型
我们将讨论圆波导中三种主要波型，即H11模，H01 模和E01模。
1. 传输主模——H11模 在圆波导中，H11模截止波长最长，λc=3. 412R，
2
1
c
(17-11)
三、圆波导中三种主要波型
作为对比
aH11
8.686Rs
R
1
1c2
c20.42
dB/m (17-2)
所以，H01波可以做高Q谐振腔和毫米波远距离传输
三、圆波导中三种主要波型
微波技术基础讲义2—Smith Chart
微波技术基础
1 2
已知阻抗 Z ，求反射系数 和 ( 或逆 问题) 已知负载阻抗 Z 和 (l )求输入阻抗 Z in
3
4
已知阻抗
Z ，求导纳 Y ( 或逆问题)
已知驻波比和最小点 d min , 求 Z in
微波技术基础
第一步：定位，将A点的反射系 数在图中标出 第二步：求B，从A出发沿等 反射系数圆顺时针旋转0.25的电 长度，到B点的反射系数对应位 置，读出
微波技术基础
b=0 阻性负载
b=0.5
1 y g jb 1
g=0.5
b=-0.5
y=0.5-j0.5 =0.4563.4°
Y Chart in plane
微波技术基础
阻抗归一
Z zr jx Z0
2 360 l l g / 2 g / 2
无单位
x=-0.5 x=-1.0
x=-2.0
中華大學微波技术基础通訊系
1 zr jx 1
x=1.0 r=1
• z=1+j1
• =0.4563.4°
微波技术基础
m m n l cI f f i 圄 圄
等电阻图
( r ^ "圆心''': I 干 丁 τ， V ì I
\1
， )
"半径":
微波技术基础
7
归一化的等电阻圆方程
r 2 1 i r 1 r 1 r
2
2
1 r , 0 ，而半径是 。 相应的圆心坐标是 1 r 1 r
微波技术基础
r
0 1 2
圆心坐标
微波技术基础lec05 阻抗园图共37页PPT
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
微波技术基础lec05 阻抗园 图
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 3
微波技术基础学习课件精品共68页
பைடு நூலகம்
微波技术基础学习课件精品
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
微波技术基础PPT课件第三部分 带线与微带Ch24介质格林函数
2020/4/15
11
簡答題 24.1
• (i)，(b)。因為兩板間沒有導體存在，因此 沒有傳導電流。因為兩板上的電量減少， 電通量隨時間改變表現出位移電流，因此 有一個隨時間改變的電場。(ii)，(c)。因為 兩板上的電量減少，因此有一個隨時間改 變的電場。此隨時間改變的電場又產生出 磁場。
2020/4/15
• 我們假設電磁波中的電場和磁場向量有一 種特定的時-空關係
• 設有一電磁波沿 x 軸 前進，其電場沿 y 軸 方向，磁場沿 z 軸方向
2020/4/15
22
平面電磁波
• x 方向稱為波傳遞的方向 • 在前述的電磁波中，電場與磁場方向被限
制在一組相互垂直的方向上，具有這種性 質的波，稱為線性偏極波 • 同時我們也假設在空間中任何一點，電場 F 與磁場 B 的大小僅隨 x 和 t 改變
安培定律一般式－實例
• 通過 S2 面上的電通量為 EA
– S2 為右圖灰色圖形面積 – A 為電容平行板的面積 – E 為二塊平行板間的電場
• 若 q 為平行板上的電量，那麼 Id dq/ dt
• 此項位移電流 Id 與穿過 S1 面上的傳導電流 I 相同
2020/4/15
10
簡答題 24.1
• 愛因斯坦後來也證實這些方程式與特殊相 對論所討論的結果吻合
2020/4/15
15
馬克士威方程式
• 在他的電磁學理論下，馬克士威證實，電 磁波事實上是下述四個基本定律所呈現的 自然現象
ur
Ñ E d
ur
ur A ur
q
0
Ñ BdA0
Ñ Eur dsr
dB dt
Ñ B urdrs0I00dd tE
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《微波技术基础》 2016年复习要求
第一章 引言
1. 微波的工作频段 2. 微波的主要特点
第二章 传输线理论
1. 微波传输线特点（与低频传输线的差异） 2. 均匀传输线： （全面掌握）
1. 基本方程：电报方程（时域和频域形式）、波 动方程及其通解 2. 基本解型：已知负载情况（无损形式） 3. 基本参数：特性阻抗、传播常数、相速和波长
导体损耗（重点掌握） 介质损耗（重点掌握） 消失波的衰减（一般掌握）
第四章 微波集成传输线
1. 带状线和微带线基本结构和特性（一般掌握） 2. 增量电感法：（全面掌握）
基本思想和物理解释 解题方法
3. 耦合传输线：
奇偶激励与奇偶模以及等效关系（重点掌握） 对称耦合传输线奇偶模分析的主要结果（偶模阻 抗、奇模阻抗、K等参数的关系） （重点掌握）
第七章 微波谐振器
1. 微波谐振器的基本特性：
谐振波长和品质因数（重点掌握）
2. 金属波导谐振器：
பைடு நூலகம்矩形谐振腔（重点掌握波动方程和边界条件、 修正的纵向场法公式、下标的含义和范围、主 模等） 圆形谐振腔（下标的含义和范围、主模、模式 图、虚假模式及其定义等）
第七章 微波谐振器
3. 传输线谐振腔：横向谐振条件 4. 非传输线谐振腔（一般掌握） 5. 谐振腔的微扰理论：
第三章 规则金属波导
4. 圆形金属波导：
了解纵向场的求解、下标含义和范围（重点掌握） 导模和简并关系（重点掌握），三种模式的主要 特点（一般掌握）
5. 同轴线：
TEM的推导及其特性（重点掌握） 高次模（一般掌握）
6. 波导的激励：（一般掌握）
第三章 规则金属波导
7. 波导的损耗问题：
7. 时域分析方法：时空图解法（重点掌握）
第三章 规则金属波导
1. 规则波导基础理论：
基本概念和基本方法（理解） 纵向场的波动方程和边界条件（重点掌握） 纵向场法的基本公式（重点掌握） 导模的特点、分类和传输参数（重点掌握）
2. 矩形金属波导： （全面掌握）
纵向场的推导过程、下标含义和范围、场结构简 易绘制方法的原理、管壁电流特性 基本传输特性（截止波长、简并、主模等）
基本公式及其变化（一般掌握） 介质微扰（重点掌握有损情况） 腔壁微扰（重点掌握谐振频率与储能变化关系）
第五章 介质波导
1. 介质波导的工作原理：（全面掌握） 2. 圆形介质波导：
主要工作模式及其主模（重点掌握） 截止含义和条件（重点掌握） 传播速度和能量分布（重点掌握）
3. 矩形介质波导：
平板介质波导的路的分析方法（一般掌握） EDC方法（重点掌握）
第六章 微波网络基础
重点掌握以下内容： 1. 微波网络方法的基本概念和特点 2. 网络阻抗的分析 3. [Z]和[Y]的定义、元素含义和主要性质 4. [S] 的定义、元素含义和主要性质 5. [A]和[T]的定义、元素含义和主要性质
3. 输入阻抗与反射系数：（全面掌握） 4. 无损传输线的工作状态分析（全面掌握）
第二章 传输线理论
4. 传输功率和效率：
传输功率（重点掌握），功率容量（一般掌握） 传输效率（一般掌握）
5. 阻抗圆图和导纳圆图的构成原理、圆图的主 要特性（重点掌握，不要求圆图作题） 6. 阻抗匹配：
阻抗匹配问题（重点掌握） 阻抗匹配方法（重点掌握方法原理和主要特点）
第一章 引言
1. 微波的工作频段 2. 微波的主要特点
第二章 传输线理论
1. 微波传输线特点（与低频传输线的差异） 2. 均匀传输线： （全面掌握）
1. 基本方程：电报方程（时域和频域形式）、波 动方程及其通解 2. 基本解型：已知负载情况（无损形式） 3. 基本参数：特性阻抗、传播常数、相速和波长
导体损耗（重点掌握） 介质损耗（重点掌握） 消失波的衰减（一般掌握）
第四章 微波集成传输线
1. 带状线和微带线基本结构和特性（一般掌握） 2. 增量电感法：（全面掌握）
基本思想和物理解释 解题方法
3. 耦合传输线：
奇偶激励与奇偶模以及等效关系（重点掌握） 对称耦合传输线奇偶模分析的主要结果（偶模阻 抗、奇模阻抗、K等参数的关系） （重点掌握）
第七章 微波谐振器
1. 微波谐振器的基本特性：
谐振波长和品质因数（重点掌握）
2. 金属波导谐振器：
பைடு நூலகம்矩形谐振腔（重点掌握波动方程和边界条件、 修正的纵向场法公式、下标的含义和范围、主 模等） 圆形谐振腔（下标的含义和范围、主模、模式 图、虚假模式及其定义等）
第七章 微波谐振器
3. 传输线谐振腔：横向谐振条件 4. 非传输线谐振腔（一般掌握） 5. 谐振腔的微扰理论：
第三章 规则金属波导
4. 圆形金属波导：
了解纵向场的求解、下标含义和范围（重点掌握） 导模和简并关系（重点掌握），三种模式的主要 特点（一般掌握）
5. 同轴线：
TEM的推导及其特性（重点掌握） 高次模（一般掌握）
6. 波导的激励：（一般掌握）
第三章 规则金属波导
7. 波导的损耗问题：
7. 时域分析方法：时空图解法（重点掌握）
第三章 规则金属波导
1. 规则波导基础理论：
基本概念和基本方法（理解） 纵向场的波动方程和边界条件（重点掌握） 纵向场法的基本公式（重点掌握） 导模的特点、分类和传输参数（重点掌握）
2. 矩形金属波导： （全面掌握）
纵向场的推导过程、下标含义和范围、场结构简 易绘制方法的原理、管壁电流特性 基本传输特性（截止波长、简并、主模等）
基本公式及其变化（一般掌握） 介质微扰（重点掌握有损情况） 腔壁微扰（重点掌握谐振频率与储能变化关系）
第五章 介质波导
1. 介质波导的工作原理：（全面掌握） 2. 圆形介质波导：
主要工作模式及其主模（重点掌握） 截止含义和条件（重点掌握） 传播速度和能量分布（重点掌握）
3. 矩形介质波导：
平板介质波导的路的分析方法（一般掌握） EDC方法（重点掌握）
第六章 微波网络基础
重点掌握以下内容： 1. 微波网络方法的基本概念和特点 2. 网络阻抗的分析 3. [Z]和[Y]的定义、元素含义和主要性质 4. [S] 的定义、元素含义和主要性质 5. [A]和[T]的定义、元素含义和主要性质
3. 输入阻抗与反射系数：（全面掌握） 4. 无损传输线的工作状态分析（全面掌握）
第二章 传输线理论
4. 传输功率和效率：
传输功率（重点掌握），功率容量（一般掌握） 传输效率（一般掌握）
5. 阻抗圆图和导纳圆图的构成原理、圆图的主 要特性（重点掌握，不要求圆图作题） 6. 阻抗匹配：
阻抗匹配问题（重点掌握） 阻抗匹配方法（重点掌握方法原理和主要特点）