重要知识点提要(精简)

重要知识点

绪论

1 微波的波长范围和频率范围

波长：1m-0.1mm; 频率：300MHZ-3000GHZ ；

第一章 传输线理论

1 导行波类型(须了解各类传输线的主模)：

(1)TEM 波(横电磁波):在导行波传播的方向(纵向)上，没有电磁场分量的电磁波（双导体传输线，同轴电缆）；

(2)TE 波(横电波)：纵向0z E =，但0z H ≠ (3)TM 波(横磁波)：纵向0z H =，但0z E ≠ 2 传输线的分类：

(1)双导体传输线，同轴线，主模TEM ；

(2)金属波导(矩形波导，圆形波导),不能传输TEM 波 (3)介质传输线； 3 传输线方程及其解

(1)分析思路：化场为路，使用电阻R 、电导G 、电感L 和电容C 将传输线化为电网络；

(2)传输线模型及其坐标系：

[注]坐标系以终端为原点，坐标方向从负载至信源； (3)传输线方程的推导和解：理解 4 传输线的特性参数

(1)特性阻抗0Z =

0Z =为纯电阻；

(2)传播常数j γαβ=+，其中α为衰减常数，β为相移常数；

(3)相速p υ与波长λ：

p ωυβ=

2p

f

υπλβ== 5 传输线输入阻抗、反射系数和驻波比

输入阻抗000tan tan l in l Z jZ z

Z Z Z jZ z ββ+=+

输入阻抗归一化值000tan =tan in l in l Z Z jZ z

Z Z Z jZ z

ββ+=

+ 反射系数()(2)200

=l j z j z

l l l Z Z z e e Z Z φββ----Γ=

Γ+

反射系数和输入阻抗的关系（反射系数的取值范围） ()()

11in z Z Z z +Γ=-Γ ()0

0()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+

驻波比 11l l

ρ+Γ=

-Γ 1ρ≤<∞

[注]：证明输入阻抗和反射系数的/2λ周期性，/4λ变换性，注意相应的作业题。

6 无耗传输线的状态分析

(1)()0z Γ=即0l Z Z =处，行波状态的描述； A 沿线电压和电流振幅不变，驻波比=1ρ； B 电压和电流在任意点上都同相；

C 传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗； (2)纯驻波状态：1l Γ=±即0l Z =∞或；

(3)行驻波状态：介于行波状态和纯驻波状态之间。 7 Smith 圆图 (1)组成：

A 反射系数圆图()j l z e φΓ=Γ

B 归一化电阻圆图

C 归一化电抗圆图；

(2)重要概念

A Smith阻抗圆图是反射系数圆图，归一化电阻圆图和归一化电抗圆图的合成；

B圆图上一点既代表一个归一化阻抗，又代表这个阻抗值对应的反射系数(阻抗和反射系数是一一对应的)；

λ的周期性，因此在圆图上旋转一圈，即是在传输线

C 由归一化阻抗的/2

λ的距离；

上移动/2

D向顺时针方向旋转，相当于从负载端向信源端移动；向逆时针方向旋转，相当于从信源端向负载端移动；

E 在旋转时与实轴正半轴交点所对应电阻值为驻波比ρ，与实轴负半轴交点所对应电阻值为1/ρ。

(3)重要的点线面

8 阻抗匹配

(1)阻抗匹配的作用

在微波电路中，若不匹配，将导致严重的反射，降低传输线效率，甚至会击穿传输线。

(2)阻抗匹配的分类 A 终端负载匹配；

匹配条件：0l Z Z =； 匹配结果：终端负载无反射波

B 信源匹配；

匹配条件：0g Z Z =

匹配结果：信源将吸收传输线中的反射波

C 共轭匹配；

匹配条件：*

in g Z Z =

信源输出功率达到最大值

(3)阻抗匹配的实现方法(例题讲解)

A /4λ的阻抗变换器法，使用前提：终端负载为纯电阻。

B 并联单支节调配法；

第二章 规则金属波导

1 规则金属波导要满足的条件：

(1)波导管的边界和尺寸沿着轴向不变；

(2)波导内填充的介质是均匀、线性、各向同性的； (3)波导管内为时谐场。

2 规则金属波导分析方法：电磁场分析方法，使用麦克斯韦方程和边界条件精确求解波导管内电磁场分布。

3 矩形波导

(1)只能存在TE 波和TM 波；

(2)

截止波数c k =a 和b 为矩形波导长边与宽边长度，m 和

n 为矩形波导工作模式的编号； (3)

截止波长2c c k πλ==例题讲解) (5)TE 模的最低工作模次是10TE ，TM 模的最低工作模次为11TM ，最低次模的截止波长是最大的。一般希望波导工作在单模状态下 (5)矩形波导尺寸选择

0.7(0.40.5)a b a λ

=⎧⎨

=-⎩

4 圆形波导(半径外R)：最低次模为11TE ，其截止波长为 3.41R c λ=

第三章 带状线和微带线

1 对微波集成传输元件的基本要求是必须具有平面化结构，以便实现微波集成电路的平面化；

2 微带传输线有两种基本结构：带状线和微带线；

3 带状线可理解为由同轴线演化而来，传输的主要是TEM 波；

4 微带线中存在纵向分量z E 和z H ，但通过微带线的尺寸选择，纵向分量可以很小，因此场结构与TEM 模很相似，被称为准TEM 模。

第四章 微波网络基础 1 微波网络分析的3个问题：

(1)确定参考面，将微波网络的均匀区(传输线)和非均匀区(一般而言是不规则的微波元件区域)分隔开；

(2)由横向电磁场的分布，定义等效电流I(z)和等效电压U(z)，将传输线等效为双导体传输线；

(3)将不规则区域化为多端口电网络进行分析 2 参考面选取的原则