微波技术与天线复习知识要点
微波技术与天线》复习提纲
《微波技术与天线件》复习提纲绪论：01、微波波段的波长和频率。
02、微波波段的特点。
第一章：1、传输线的概念。
2、传输线的分类及其传输电磁波的类型。
3、长线和电长度的概念。
4、传输线的等效电路模型。
5、传输线单位长度的串联阻抗和并联导纳，特性阻抗。
6、均匀传输线方程的定解。
7、传输线的特性参数：特性阻抗，传播常数，相速度和相波长。
8、传输线的输入阻抗，四分之一波长变换性，半波长的重复性。
9、长线上的阻抗能否直接测量？10、反射系数，终端反射系数。
11、驻波系数和行波系数，波腹点和波节点的位置，相邻波节（腹）点的距离，相邻波节点与波腹点的距离。
12、反射系数与驻波比的关系，反射系数的测量。
13、无耗长线的行波工作状态：条件，电压和电流的分布，输入阻抗，反射系数，驻波比，传输功率，在反射系数圆上的位置。
14、无耗长线的驻波工作状态：条件，电压和电流的分布，阻抗的分布，波腹（节）点位置，反射系数，驻波比，传输功率，在反射系数圆上的位置。
15、行驻波工作状态：条件，电压和电流的分布，阻抗的分布，在反射系数圆上的位置。
16、长线上传输功率与效率。
17、阻抗匹配的概念，共轭匹配和无反射匹配。
18、在圆波导中存在的波型和不存在的波型。
19、圆波导中的最低波型和该模式应用的场合。
20、带状线和微带线的结构及其传输的波型。
21、课堂上讲过的例题。
第二章：1、微波传输系统的组成。
2、端口和参考面。
3、归一化阻抗，归一化电压和归一化电流的概念，单位。
4、微波网络的特性。
5、双端口网络的Z和Y参数矩阵，性质（无耗，互易，对称）。
6、双端口网络的A参数矩阵，性质（无耗，互易，对称），应用。
7、S参数矩阵，各参数含义，性质。
8、各参数间的关系。
9、双端口网络S参数的讨论。
10、输入反射系数和负载反射系数的关系。
11、S参数的简单测量。
12、双口网络的功率增益。
13、双端口网络的工作特性参数。
14、矩形波导中的不连续性：膜片（电容和电感），谐振窗，销钉（电容和电感），波导阶梯（E面和H面）的结构及等效元件。
微波技术与天线复习大纲
微波技术与天线复习大纲绪论一、基本概念1、什么是微波，微波的波段如何划分？答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHz到3000GHz，波长从0.1mm到1m.通常，微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。
2、微波有何特点及特性？答：似光性；穿透性;宽频带特性;热效应性；散射性；抗低频干扰性；视距传播性；分布参数的不确定性;电磁兼容和电磁环境污染。
第一章均匀传输线理论一、基本概念1、什么是微波传输线（或导波系统)？答：微波传输线（或导波系统）是用以传输信息和能量的各种形式的传输系统的总称。
它的作用是引导电磁波沿一定的方向传输，因此又称为导波系统，它所引导的电磁波称为导行波。
2、什么是均匀传输线,它是如何分类的?答:截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统成为规则导波系统或均匀传输线。
可大致分为三种类型：（1）双导体传输线（或TEM波传输线）；由两根或两根以上的平行导体构成，主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。
由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波，所以又称为TEM波传输线.(2）波导:均匀填充介质的金属波导管，主要包括矩形波导，圆波导、脊形波导和椭圆波导等。
(3）介质传输线：因电磁波沿此类传输线表面传播，故又称为表面波波导，主要包括介质波导，镜像线和单根表面波传输线等。
二、计算题(一般是课后练习题）1。
1 设一特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载R1=100Ω，求负载反射系数。
在负载0。
2，0。
25及0。
5处的输入阻抗及反射系数分别为多少?解：，，,由于，,故当分别为0。
2，0.25及0。
5时有：，将上述所算得的反射系数带入求输入阻抗的公式则有(化简略)1。
4 有一特性阻抗=50Ω的无耗均匀传输线，导体间的媒质参数=2。
25，=1，终接=1Ω的负载.当=100MHz时，其线长度为。
试求：(1）传输线的实际长度。
（2）负载终端反射系数。
微波技术与天线复习要点
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: 300M Hz ～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。
微波技术与天线 必考知识点 复习
微波必考知识点复习1、微波是一般指频率从300M至3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从1m 至0.1mm。
从电子学和物理学的观点看，微波有似光性、似声性、穿透性、非电离性、信息性等重要特点。
2、导行波的模式，简称导模，是指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波呈驻波分布，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因模式而异。
3、广义地讲，凡是能够导引电磁波沿一定的方向传播的导体、介质或由它们组成的导波系统，都可以称为传输线。
若按传输线所导引的电磁波波形（或称模、场结构、场分布），可分为三种类型：（1）TEM波传输线，如平行双导线、同轴线、带状线和微带线，他们都是双导线传输系统；（2）TE波和TM波传输线，如矩形、圆形、脊形和椭圆形波导等，他们是由金属管构成的，属于单导体传输系统；（3）表面波传输系统，如介质波导（光波导）、介质镜象线等，电磁波聚集在传输线内部及其表面附近沿轴线方向传播，一般是TE或TM波的叠加。
对传输线的基本要求是：工作频带宽、功率容量大、工作稳定性好、损耗小、易耦合、尺寸小和成本低。
一般地，在米波或分米波段，可采用双导线或同轴线；在厘米波段可采用空心金属波导管及带状线和微带线等；在毫米波段采用空心金属波导管、介质波导、介质镜像线和微带线；在光频波段采用光波导（光纤）。
以上划分主要是从减少损耗和结构工艺等方面考虑。
传输线理论主要包括两方面的内容：一是研究所传输波形的电磁波在传输线横截面内电场和磁场的分布规律（也称场结构、模、波型），称横向问题；二是研究电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律，称为纵向问题。
横向问题要通过求解电磁场的边值问题来解决；各类传输线的纵向问题却有很多共同之处。
微波技术与天线(重点)
微波：是电磁波中介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短（频率最高）的波段，其频率范围从300Mhz（波长1m）至3000GHz（波长）.微波的特性：1.似光性2.穿透性3.宽频带特性4.热效应特性5.散射特性6.抗低频干扰特性.与低频区别：趋肤效应，辐射效应，长线效应，分布参数。
微波传输线的三种类型:1.双导体传输线，2.金属波导管3.介质传输线。
集总参数：在一般的电路分析中,电路的所有参数,如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上,各个元件上,各点之间的信号是瞬间传递的,这种理想化的电路模型称为集总电路。
这类电路所涉及电路元件的电磁过程都集中在元件内部进行。
用集总电路近似实际电路是有条件的，这个条件是实际电路的尺寸要远小于电路工作时的电磁波长。
对于集总参数电路，由基尔霍夫定律唯一地确定了电压电流。
分布参数：电路是指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同。
这说明分布参数电路中的电压和电流除了是时间的函数外，还是空间坐标的函数。
分布参数电路的实际尺寸能和电路的工作波长相比拟。
对于分布参数电路由传输线理论对其进行分析。
均匀传输线方程（电报方程）：tt ziLt zRizt zu∂∂+=∂∂),(),(),(，tt zuCt zGizt zi∂∂+=∂∂),(),(),(传输线瞬时电压电流：)cos()cos(),(21zteAzteAt zu zzβωβωαα-++=-+)]cos()cos([1),(21zteAzteAZt zi zzβωβωαα-++=-+特性阻抗:CjGLjRZωω++=(无耗传输线R=G=0.)平行双导线(直径为d,间距为D):dDZr2ln1200ε=同轴线（内外导体半径a,b）:abZrln600ε=相移常数：λπωβ2==LC输入阻抗：)tan()tan(110zZZzZZZZinββ++=反射系数：z jzj eeZZZZzββ--Γ=+-=Γ111)(终端反射系数:1||101011φj e Z Z ZZ Γ=+-=Γ输入阻抗与反射系数关系：)(1)(10z z Z Z in Γ-Γ+= 驻波比：||1||111Γ-Γ+=ρ；11||1+-=Γρρ 1. 行波状态沿线电压电流振幅不变，驻波比为1，终端反射系数0，传输线上各点阻抗等于传输线特性阻抗。
微波与天线技术 复习重点
第一章1、天线的任务：用来辐射或接收无线电波的专用装置。
发射天线的作用：是将高频电流（或导波）能量变成电磁波能量，向规定的方向发射出去。
接收天线的作用：是将来自一定方向的无线电波能量还原为高频电流（或导波）能量，经过馈线送入接收机的输入回路。
天线的分类：按波长分：长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线；按结构分：线天线和面天线。
线天线一般用于长、中、短波。
面天线一般用于微波波段。
2、电基本振子的近场区为什么称为感应场? 远区场又称辐射场？因电基本振子可看成是由很短的传输线展开的，具有很大的容抗，电动势滞后于电流接近于90度，因而是电场滞后于磁场90度，所以又称感应场。
我们把电磁波能量离开场源流向空间不再返回的现象称为辐射。
因此电基本振子远区场称为辐射场。
3、天线的电参数的重要性：天线是无线电设备的重要部分，天线性能好坏将直接影响整个系统的性能指标。
因此，定量表征天线性能、功能的物理量就是天线的电参数，为选择和设计天线提供依据。
发射天线的电参数有哪些:天线的方向性及方向性参数、天线的效率与增益系数、天线的极化特性、天线的工作频带宽度、天线的有效长度、输入阻抗。
4、方向图各参数：D 为天线的方向系数、G 为天线的增益、ηA 为天线的效率。
D 用dB 表示时取10 lg, G=ηA D 。
通常超短波和微波天线的ηA 近似为1。
5、天线的输入阻抗的定义Z in =U o /Io U 为馈电点的高频电压。
Io 为该点电流。
辐射阻抗：将天线辐射的功率看成是被一个等效阻抗所吸收的功率，这个等效电阻就是辐射阻抗Z r 。
频带宽度：把天线的各种特性参数不超过规定变化范围的频率范围称为天线的频带宽度，简称天线宽度。
窄带天线：Δf f o×100% Δf=f max -f min 对宽带天线：常用f max /f min 表示。
6、S=D λ24π,S 称为接收天线的有效接收面积。
它代表接收天线吸收外来电波的能力。
微波技术与天线重点
微波介于超短波和红外线之间，无线电波中波长最短，f H(300MHZ~3000GHz)横电磁波TEM（无纵向电磁场分量，只有横向电场和磁场）磁场纯横向波TM（E！=0，H=0,只有纵向电场，又称E波）电场纯横向波TE（E=0,H！=0，只有纵向磁场，又称H波）0特性阻抗Z0（复数，与工作频率有关，由传输线自身分布参数决定，与负载及信源无关）常用的平行双导线传输线的特性阻抗有250Ω、400Ω、600Ω反射系数（传输线上任意一点Z处的反射波电压或电流与入射波电压或电流的比值，对于均匀无耗传输线，任意点反射系数大小相等，相位周期性重复λ/2）负载匹配（终端反射系数为0时，此时传输线上反射系数处处为0）驻波（终端不匹配的传输线上各点的电压和电流由入射波和反射波叠加而成）无耗传输线三种不同工作方式（行波状态无反射的传输状态，纯驻波状态全反射状态λ/4阻抗变换性，行驻波状态信号源入射的电磁波功率一部分被终端负载吸收，另一部分被反射，传输线上既有行波又有纯驻波）史密斯圆图（反射系数圆图、归一化电阻圆图、归一化电抗圆图）k c截止波数（与波导系统横截面形状、尺寸、传输模式有关的参量，相移常数β=0时，波导系统不再传播，此时k c=k）单模光纤所传输的模式是圆形介质波导内的主模HE11,没有截止频率多阶梯阻抗变换器优缺点（使变换器在较宽的工作频带内仍可实现匹配）波导多阶梯、同轴多阶梯、微带多阶梯方向系数（在离天线某一距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度Smax与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度So之比）D=Smax/S0=|Emax|2/ |E0|2衰落（信号电平随时间的起伏变化）原因：吸收型衰落（慢衰落大气中的氧、水、雨雾雪对电波的吸收作用）、干涉型衰落（快衰落，随机多径干涉现象引起）失真（振幅失真、相位失真）原因：媒质的色散效应（不同频率的无线电波在媒质中的传播速度有差别引起载有信号的无线电波都占据一定的频带，当电波通过媒质传播到接收点时，由于各频率电波传输速度不同，因而不能保持原来的相位关系，从而引起波形失真）随机多径传输效应（也会引起信号畸变接收天线收到的信号是几个不同路径传来的电场强度之和）视距传播（发射天线和接收天线处于相互能看见的实现距离内的传播方式，超短波和微波）天波传播（发射天线发出的电波在高空被电离层反射后回到地面的传播方式，中波和短波）电离层（太阳的紫外辐射形成的，电子密度与日照密切相关，白天大晚上小，晚间D层消失（D层对电波的吸收很严重，所以晚间天波信号增强），随四季变化，受太阳的骚动和黑子的活动影响很大）大题阻抗矩阵、导纳矩阵、转移矩阵。
微波技术与天线复习提纲
微波技术与天线复习提纲微波技术与天线复习提纲（2011级）一、思考题1.什么是微波？微波有什么特点？2.试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有哪些？一般是采用哪些物理量来描述？3.均匀传输线如何建立等效电路，等效电路中各个等效元件如何定义？4.均匀传输线方程通解的含义5.如何求得传输线方程的解？6.试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长）7.传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，有何特点，并分析三者之间的关系8.均匀传输线输入阻抗的特性，与哪些参数有关？9.均匀传输线反射系数的特性10.简述传输线的行波状态，驻波状态和行驻波状态。
11.什么是行波状态，行波状态的特点12.什么是驻波状态，驻波状态的特性13.分析无耗传输线呈纯驻波状态时终端可接那几种负载，各自对应的电压电流分布14.介绍传输功率、回波损耗、插入损耗15.阻抗匹配的意义，阻抗匹配有哪三者类型，并说明这三种匹配如何实现？16.负载获得最大输出功率时，负载与源阻抗间关系：17.史密斯圆图是求解均匀传输线有关和问题的一类曲线坐标图，图上有两组坐标线，即归一化阻抗或导纳的的等值线簇与的等值线簇，所有这些等值线都是圆或圆弧，故也称阻抗圆图或导纳圆图。
导纳圆图可以通过对旋转180°得到。
阻抗圆图的上半部分呈性，下半部分呈性。
Smith圆图与实轴左边的交点为点，与横轴右边的交点为点。
Smith圆图实轴上的点代表点，左半轴上的点为电压波点，右半轴上的点为电压波点。
在传输线上负载向电源方向移动时，对应在圆图上应旋转，反之在传输线上电源向负载方向移动时，对应在圆图上应旋转。
18.T EM、TE和TM波是如何定义的？什么是波导的截止性？分别说明矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线的主模是什么？19.简述述矩形波导传输特性的主要参数定义：相移常数，截至波长，截至波数，波导波长，相速度，TE波和TM波的波阻抗20.导波系统中截止波长、工作波长和波导波长的区别。
微波技术与天线复习知识要点
《微波技术与天线》复习知识要点绪论微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。
微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~0.1mm微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性）定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。
两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)= Z in(z+λ／2)2、λ／4变换性: Z in(z)- Z in(z+λ／4)=Z02证明题：(作业题)均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）参数行波驻波行驻波|Γ|010＜|Γ|＜1ρ1∞1＜ρ＜∞Z1匹配短路、开路、纯电抗任意负载能量电磁能量全部被负载吸收电磁能量在原地震荡1.行波状态：无反射的传输状态匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗沿线电压和电流振幅不变电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数传输线的三类匹配状态（知道概念）负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。
源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。
此时，信号源端无反射。
共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。
共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。
传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17)阻抗圆图的应用（*与实验结合）史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。
微波技术与天线复习要点
微波技术与天线复习要点微波技术与天线是电子工程中非常重要的两个领域。
微波技术涉及了微波器件、微波电路和微波系统等方面的知识，而天线则涉及到电磁波传输和接收的技术。
下面将从微波技术和天线的基本原理、设计和应用等方面进行复习要点的总结。
一、微波技术的复习要点：1.微波的概念：微波是指频率在0.3GHz到300GHz之间的电磁波。
其特点是波长短、能量集中、穿透能力强。
2.微波器件：包括微波管、微波集成电路和微波半导体器件等。
微波管是一种用于产生、放大、调制和检波微波信号的器件。
微波集成电路是将微波器件集成在一块微波板上，实现微波信号的处理功能。
3.微波电路：包括微波传输线、微波滤波器和微波功率分配器等。
微波传输线用于在电路中传输微波信号，常用的微波传输线有阻抗线、共面波导和同轴线等。
微波滤波器用于选择性地通过或阻断特定频率范围内的微波信号。
微波功率分配器用于将微波信号分配到不同的传输线或输出端口。
4.微波系统：包括微波通信系统、微波雷达系统和微波遥感系统等。
微波通信系统是利用微波信号进行通信的系统，其特点是高速率、抗干扰性强。
微波雷达系统是利用微波信号检测目标的系统，其特点是高分辨率、远距离探测。
微波遥感系统是利用微波信号获取地球表面信息的系统，其特点是穿透云雾、对地物覆盖情况敏感。
二、天线的复习要点：1.天线的基本原理：天线是用于辐射电磁波或接收电磁波的装置。
其基本原理是由电流产生的电场和磁场辐射出去形成电磁波。
根据发射和接收的方式不同，天线分为发射天线和接收天线。
2.天线的参数：包括增益、方向性、波束宽度和极化等。
增益是指天线辐射能量的能力，方向性是指天线在不同方向上的辐射强度不同，波束宽度是指天线辐射的主瓣宽度，极化是指电场矢量的方向。
3.天线的设计：包括天线的结构设计和参数设计。
结构设计涉及到天线的形状和尺寸，参数设计涉及到天线的频率和阻抗匹配。
4.天线的应用：包括通信系统、雷达系统和无线电广播等。
微波技术与天线——第1章
（1-7a） 根据双曲函数的表达式，上式整理后可得 （1-7c）
第一章、传输线理论 （2）已知传输线始条件 这时将坐标原点z=0选在始端较为适宜。将始端条件 U(0)=U1，I(O)=I1 ，代入式(1—4)，同样可得沿线的 电压电流表达式为
（1-6b）
第一章、传输线理论 4、传输线的特性参量 传输线的特性参量主要包括：传播常数、特性阻抗、 相速和相波长 （1）、传播常数
反映波经过单位长度传输线后幅度和相位的变化 的物理量。
传播常数γ 一般为复数，可表示为 其中实部α称为衰减常数，表示行波每经过单位长度 后振幅的衰减，单位为分贝/米(dB/m)或奈培/米
第一章、传输线理论 (NP/m)；虚部β称为相移常数，表示行波每经过单位长 度后相位滞后的弧度数,单位为弧度/米(rad/m)。 对于低耗传输线，一般满足 R0 L0 , G0 C0 ， 所以有
第一章、传输线理论 由此可得
衰减常数是由传输线的导体电阻损耗αc和填充介质的漏 电损耗αd两部分组成。对于无耗传输线RO=0，G0=0
实际应用中，在微波频段内，总能满 足 R0 L0 , G0 C0 因此可把微波传输线当作无耗传输线来看待。
第一章、传输线理论 （2）特性阻抗 特性阻抗定义：传输线上入射波电压Ui(z)与入射波电流 Ii(z)之比。或反射波电压Ur(z)与反射波电流Ir(z)之比 的负值，即
图1-2
图1-3
第一章、传输线理论
电阻器
第一章、传输线理论 电容器
第一章、传输线理论 电感器
图1-9
图1-10
图1-11
第一章、传输线理论 在微波频率下传输线的分布参数效应
体现为分布参数电感，电容，电导和电阻
微波传输线的特点
微波技术与天线复习知识要点
《微波技术与天线》复习知识要点绪论●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。
●微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~0.1mm●微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性）定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。
两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)= Z in(z+λ／2)2、λ／4变换性: Z in(z)- Z in(z+λ／4)=Z02证明题：(作业题)●均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）1.行波状态：无反射的传输状态▪匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态（知道概念）▪负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。
▪源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。
此时，信号源端无反射。
▪共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。
共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。
●传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17)●阻抗圆图的应用（*与实验结合）史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。
1.反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|e j(Φ1-2βz)= |Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度，Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。
微波技术与天线考试重点复习归纳
微波技术与天线考试重点复习归纳第⼀章1.均匀传输线（规则导波系统）：截⾯尺⼨、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。
2.均匀传输线⽅程，也称电报⽅程。
3.⽆⾊散波：对均匀⽆耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导⾏波的相速v p 与频率⽆关, 称为⽆⾊散波。
⾊散特性：当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为⾊散特性。
11010010110cos()sin()tan()()tan()cos()sin()in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z jz Z ββββββ++==++02p rv fλπλβε===任意相距λ/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载221021101()j z j zj zj zZ Z A ez eeZ Z A eββββ----Γ===Γ+ 1101110j Z Z eZ Z φ-Γ==Γ+ 终端反射系数均匀⽆耗传输线上, 任意点反射系数Γ(z)⼤⼩均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性4.00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ111ρρ-Γ=+ 1111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波⽐其倒数称为⾏波系数, ⽤K 表⽰5.⾏波状态就是⽆反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。
综上所述, 对⽆耗传输线的⾏波状态有以下结论: ①沿线电压和电流振幅不变, 驻波⽐ρ=1;②电压和电流在任意点上都同相; ③传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗6终端负载短路：负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e-j2βz此时传输线上任意⼀点z 处的输⼊阻抗为0()tan in Z Z jZ zβ=①沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为⽆功功率, 即⽆能量传输; ②在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最⼤且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点；在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最⼤且等于2|A 1|, ⽽电流为零, 称这些位置为电压波腹点。
微波技术与天线复习知识要点
《微波技术与天线》复习知识要点绪论●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。
●微波的频率*围：300MHz~3000GHz ,其对应波长*围是1m~0.1mm●微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性）定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。
两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)=Z in(z+λ／2)2、λ／4变换性:Z in(z)-Z in(z+λ／4)=Z02证明题：(作业题)●均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）1.行波状态：无反射的传输状态▪匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态（知道概念）▪负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。
▪源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。
此时，信号源端无反射。
▪共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。
共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。
●传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17)●阻抗圆图的应用（*与实验结合）史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。
1.反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|e j(Φ1-2βz)=|Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度，Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。
微波技术与天线复习提纲终极整理
“微波技术与天线”课程复习提纲一、微波基本概念 (2)1．了解微波的基本概念：频率、波长等 (2)2．了解微波的主要特性 (2)二、传输线基本理论 (3)1．了解传输线的特性参量（反射系数、驻波比、驻波相位、输入阻抗、输入导纳等），传输线任一截面特性参量的计算，周期性与倒置性在解题中的应用。
(3)2．掌握传输线的工作状态与终端负载的关系，了解传输线的三种工作状态及相关特性参量的特点。
(4)3．熟悉圆图的基本特点（特殊点、线、半圆、圆） (5)4．掌握用圆图确定均匀无耗传输线任意截面的特性参量以及解决传输线的阻抗/导纳调配的问题。
(5)三、微波传输线 (5)1．熟练掌握三种主要微波传输线（矩形，圆柱形，同轴）的模式的场分布及其特点，能作出或判断传输线横截面的模式图。
(5)2．掌握各种传输线特性参量及其运用。
(6)3．了解波导传输线的截止波长分布图及其应用。
(8)四、微波网络参量 (8)1．了解散射参量S参量和转移参量A参量的基本概念 (8)2．了解S散射矩阵和A转移矩阵各参量的意义 (8)3．了解S参量和A参量的基本特性及应用 (9)4．掌握简单双端口网络S参量和A参量的确定 (10)五、微波谐振器 (10)1．了解微波谐振腔的基本概念及基本参数 (10)2．了解三种同轴腔的结构和特点以及谐振波长的确定 (10)3．掌握矩形腔和圆柱腔的特点及谐振波长的确定。
(11)4．了解的环行腔的特点及谐振波长的确定。
(14)六、微波元器件 (16)1．了解阻抗与连接分支元件的结构，特点及工作原理。
(16)2．了解波的激励与耦合的基本方法，熟练掌握激励和耦合元件的结构与工作原理。
(21)3．了解微波铁氧体的三种主要效应（铁磁谐振、场移效应、法拉第旋转）及其相应器件（隔离器、环行器）的结构和工作原理。
(22)七、天线 (24)1．理解、掌握天线的常用参量及计算 (24)2．了解常见天线的基本类型，结构和特点 (26)八、微波测量(实验) (28)1．了解微波基本实验测量系统组成 (28)2．了解微波基本参量的测量方法。
【知识】微波技术与天线复习知识要点
【关键字】知识《微波技术与天线》复习知识要点绪论●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。
●微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~0.1mm●微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性）定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。
两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Zin(z)= Zin(z+λ／2)2、λ／4变换性: Zin(z)- Zin(z+λ／4)=Z02证明题：(作业题)●均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）1.行波状态：无反射的传输状态▪匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态（知道概念）▪负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。
▪源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。
此时，信号源端无反射。
▪共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Zin=Zg﹡时，负载能得到最大功率值。
共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。
●传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17)●阻抗圆图的应用（*与实验结合）史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。
1.反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|ej(Φ1-2βz)= |Γ1|ejΦΦ1为终端反射系数的幅度，Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。
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微波技术与天线复习知识要点绪论●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段,它属于无线电波中波长最短的波段;●微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~●微波的特点要结合实际应用：似光性,频率高频带宽,穿透性卫星通信,量子特性微波波谱的分析第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗2个特性定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关;两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in z= Z in z+λ／22、λ／4变换性: Z in z- Z in z+λ／4=Z02证明题：作业题●均匀无耗传输线的三种传输状态要会判断1.行波状态：无反射的传输状态▪匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态知道概念▪负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形,此时只有从信源到负载的入射波,而无反射波;▪源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时,电源和传输线是匹配的,这种电源称之为匹配电源;此时,信号源端无反射;▪共轭阻抗匹配：对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时,即当Z in=Z g﹡时,负载能得到最大功率值;共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率;●传输线的阻抗匹配λ／4阻抗变换P15和P17●阻抗圆图的应用与实验结合史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法;1.反射系数圆图：Γz=|Γ1|e jΦ1-2βz= |Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度,Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角;反射系数圆图中任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小;2.阻抗原图点、线、面、旋转方向：➢在阻抗圆图的上半圆内的电抗x＞0呈感性,下半圆内的电抗x＜0呈容性;➢实轴上的点代表纯电阻点,左半轴上的点为电压波节点,其上的刻度既代表r min又代表行波系数K,右半轴上的点为电压波腹点,其上的刻度既代表r max又代表驻波比ρ;➢|Γ|=1的圆图上的点代表纯电抗点;➢实轴左端点为短路点,右端点为开路点,中心点处是匹配点;➢在传输线上由负载向电源方向移动时,在圆图上应顺时针旋转,；反之,由电源向负载方向移动时,应逆时针旋转;3.史密斯圆图：将上述的反射系数圆图、归一化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起,就构成了完整的阻抗圆图;4.基本思想：➢特征参数归一阻抗归一和电长度归一；➢以系统不变量|Γ|作为史密斯圆图的基底；➢把阻抗或导纳、驻波比关系套覆在|Γ|圆上;●回波损耗、功率分配等问题的分析✓回波损耗问题：1.定义为入射波功率与反射波功率之比通常以分贝来表示,即Lrz=10lgP in／Pr dB对于无耗传输线,ɑ=0,Lr与z无关,即Lrz=-20lg|Γ1| dB2.插入损耗：定义为入射波功率与传输功率之比3.|Γ1|越大,则| Lr |越小；|Γ1|越小,则| L in|越大;P21:有关回波损耗的例题例1-4✓功率分配问题：1.入射波功率、反射波功率和传输功率计算公式反映出了它们之间的分配关系;P192.传输线的传输效率：η=负载吸收功率／始端传输功率3.传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况第二章规则金属波导●导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无,可分为TE波、TM波和TEM波三种类型;知道概念➢TEM波：导行波既无纵向磁场有无纵向电场,只有横向电场和磁场,故称为横电磁波;E z=0而H z=0➢TM波E波：只有纵向电场,又称磁场纯横向波;E z≠0而H z=0➢TE波H波：只有纵向磁场,又称电场纯横向波;E z=0而H z≠0●导行条件：k c＜k时,f＞f c为导行波;●矩形波导、圆波导主要模式的特点及应用✧矩形波导：将由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气的规则金属波导称为矩形波导;1)纵向场分量E z和H z不能同时为零,不存在TEM波;2)TE波：横向的电波,纵向场只有磁场;➢TE波的截止波数k c,➢矩形波导中可以存在无穷多种TE导模,用TE mn表示;➢最低次波形为TE10,截止频率最低;3)TM波➢TM11模是矩形波导TM波的最低次模,其他均为高次模;4)主模TE10的场分布及其工作特性➢主模的定义：在导行波中截止波长最长截止频率最低的导行模➢特点：场结构简单、稳定、频带宽和损耗小等;✧圆波导：若将同轴线的内导体抽走,则在一定条件下,由外导体所包围的圆形空间也能传输电磁能量,这就是圆形波导;➢应用：远距离通信、双极化馈线以及微波圆形谐振器等;➢圆形波导也只能传输TE和TM波形;➢主模TE11,截止波长最长,是圆波导中的最低次模;圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导;即构成方圆波导变换器;➢圆对称TM01模：圆波导的第一个高次模,由于它具有圆对称性故不存在极化简并模;因此常作为雷达天线与馈线的旋转关节中的工作模式;➢低损耗的TE01模：是圆波导的高次模式,它与TM11模是简并模;它是圆对称模,故无极化简并;当传输功率一定时,随着频率升高,管壁的热损耗将单调下降;故其损耗相对于其他模式来说是低的,故可将工作在此模式下的圆波导用于毫米波的远距离传输或制作高Q值的谐振腔;●熟悉模式简并概念及其区别1.矩形波导中的E-H简并：对相同的m和n,TE mn和TM mn模具有相同的截止波长或相同的截止频率;虽然它们的场分布不同,但是具有相同的传输特性;2.圆波导中有两种简并模：➢E-H简并：TE0n模和TM1n模的简并➢极化简并模：考虑到圆波导的轴对称性,因此场的极化方向具有不确定性,使导行波的场分布在φ方向存在cosmφ和sinmφ两种可能的分布,它们独立存在,相互正交,截止波长相同,构成同一导行模的极化简并模;●熟悉矩形波导壁电流分布及应用●波导激励的几种类型1.电激励2.磁激励3.电流激励●方圆波导转换器的作用圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导;即构成方圆波导变换器;第三章微波集成传输线●带状线、微带线的结构及特点1.带状线：➢是由同轴线演化而来的,即将同轴线的外导体对半分开后,再将两半外导体向左右展平,并将内导体制成扁平带线;➢主要传输的是TEM波;可存在高次模;➢用途：替代同轴线制作高性能的无源元件;➢特点：宽频带、高Q值、高隔离度➢缺点：不宜做有源微波电路;2.微带线：➢是由双导体传输线演化而来的,即将无限薄的导体板垂直插入双导体中间,再将导体圆柱变换成导体带,并在导体带之间加入介质材料,从而构成了微带线;微带线是半开放结构;➢工作模式：准TEM波●带状线、微带线特征参数的计算会查图➢带状线和微带线的传输特性参量主要有：特性阻抗Z0、衰减常数ɑ、相速v p和波导波长λg ●介质波导主模及其特点➢主模HE11模的优点：a)不具有截止波长；b)损耗较小；c)可直接由矩形波导的主模TE10激励;第四章微波网络基础●熟练掌握阻抗参量、导纳参量、转移参量、散射参量结合元件特性和传输参量的定义P84-P93➢阻抗矩阵Z➢导纳矩阵Y➢转移矩阵A➢散射矩阵S➢传输矩阵T●掌握微波网络思想在微波测量中的应用三点法的条件➢前提条件：令终端短路、开路和接匹配负载时,测得的输入端的反射系数分别为Γs,Γo和Γm,从而可以求出S11, S12, S22;第五章微波元器件●匹配负载螺钉调配器原理、失配负载；衰减器、移相器作用➢匹配负载作用：消除反射,提高传输效率,改善系统稳定性；➢螺钉调配器：螺钉是低功率微波装置中普遍采用的调谐和匹配原件,它是在波导宽边中央插入可调螺钉作为调配原件;螺钉深度不同等效为不同的电抗原件,使用时为了避免波导短路击穿,螺钉·都设计成为了容性,即螺钉旋入波导中的深度应小于3b/4b为波导窄边尺寸;➢失配负载：既吸收一部分微波功率又反射一部分微波功率,而且一般制成一定大小驻波的标准失配负载,主要用于微波测量;➢衰减器,移相器作用：改变导行系统中电磁波的幅度和相位；●了解定向耦合器的工作原理P106➢定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件,它是由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的;➢利用波程差;●熟练掌握线圆极化转换器的工作原理及作用●了解场移式隔离器的作用P122➢根据铁氧体对两个方向传输的波型产生的场移作用不同而制成的;●了解铁氧体环行器的分析及作用P123➢环行器是一种具有非互易特性的分支传输系统;第六章天线辐射与接收的基本理论第七章电波传播概论●天波通信、地波通信、视距波通信的概念1.天波通信：指自发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式,也成为电离层电波传播;主要用于中波和短波波段2.地波通信：无线电波沿地球表面传播的传播方式;主要用于长、中波波段和短波的低频段;3.视距波通信：指发射天线和接收天线处于相互能看见的视距距离内的传播方式;地面通信、卫星通信以及雷达等都可以采用这种传播方式;主要用于超短波和微波波段的电波传播●天线的作用●无线电波传输是产生失真的原因无线电波通过煤质除产生传输损耗外,还会使信号产生失真——振幅失真和相位失真两个原因：1.煤质的色散效应：色散效应是由于不同频率的无线电波在煤质中的传播速度有差别而引起的信号失真;2.随机多径传输效应：会引起信号畸变;因为无线电波在传输时通过两个以上不同长度的路径到达接收点;接收天线收到的信号是几个不同路径传来的电场强度之和;。