微波技术基础 第一章 传输线的基本理论资料
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微波技术基础(微波技术与天线)第1章
(wavelength)与自由空间的波长有以下关系：
g
2
0
r
其中， r 为传输线周围填充介质的相对介电常数。
均匀无耗传输线上的导行波为无色散波，有耗线的波为色散波。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
1.2 传输线的阻抗与状态参量
当传输线特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数有一一对应 的关系，因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
4. 驻波比（standing wave ratio (VSWR)）
电压驻波比—传输线上电压最大 值与电压最小值之比
U U
max min
输入阻抗 —传输线上任意一点处的电压和电流之比值
Z l jZ 0 tan(z ) U ( z) Z in ( z ) Z0 I ( z) Z 0 jZ l tan(z )
均匀无耗传输线的输入阻抗为
结论
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、终端负载阻抗及工作频率有关，且一 般为复数，故不宜直接测量。 由于tan(z+/2)= tan(z)，所以Zin (z+/2)= Zin(z)，即传输 线上的阻抗具有/2的周期性。
Z l jZ 0 tan l Z in Z 0 100() Z 0 jZ l tan l
结论：若终端负载为复数，传输线上任意点处输入阻抗一般 也为复数，但若传输线的长度合适，则其输入阻抗可变换为 实数，这也称为传输线的阻抗变换特性。
《微波技术与天线》
g
2
0
r
其中， r 为传输线周围填充介质的相对介电常数。
均匀无耗传输线上的导行波为无色散波，有耗线的波为色散波。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
1.2 传输线的阻抗与状态参量
当传输线特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数有一一对应 的关系，因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
4. 驻波比（standing wave ratio (VSWR)）
电压驻波比—传输线上电压最大 值与电压最小值之比
U U
max min
输入阻抗 —传输线上任意一点处的电压和电流之比值
Z l jZ 0 tan(z ) U ( z) Z in ( z ) Z0 I ( z) Z 0 jZ l tan(z )
均匀无耗传输线的输入阻抗为
结论
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、终端负载阻抗及工作频率有关，且一 般为复数，故不宜直接测量。 由于tan(z+/2)= tan(z)，所以Zin (z+/2)= Zin(z)，即传输 线上的阻抗具有/2的周期性。
Z l jZ 0 tan l Z in Z 0 100() Z 0 jZ l tan l
结论：若终端负载为复数，传输线上任意点处输入阻抗一般 也为复数，但若传输线的长度合适，则其输入阻抗可变换为 实数，这也称为传输线的阻抗变换特性。
《微波技术与天线》
微波技术第1章4
P(dB ) =10lg P(mW) m
如果功率用W作为单位 如果功率用 作为单位
P(dB) =10lg P(W)
第1章 均匀传输线理论
2. 回波损耗和插入（反射）损耗 回波损耗和插入（反射）
传输线的损耗可分为回波损耗和插入（反射）损耗。 传输线的损耗可分为回波损耗和插入（反射）损耗。 回波损耗 回波损耗定义为入射波功率与反射波功率之比, 即 (1- 4-10)
ηmax=e-2αl
(1- 4- 9)
传输效率取决于传输线的长度、损耗和终端匹配情况。 传输效率取决于传输线的长度、损耗和终端匹配情况。
第1章 均匀传输线理论 分贝： 分贝： 表示两种功率之比的一种单位,它等于功率比的常用对 表示两种功率之比的一种单位 它等于功率比的常用对 数的10倍 缩写为dB 数的 倍——缩写为 缩写为 如果功率用mW作为单位 作为单位 如果功率用
第1章 均匀传输线理论 因此有
Pin = Pr + 3Pout + Pi
输入功分器的功率分可分为反射功率，输出功率和损耗功率三部分。 输入功分器的功率分可分为反射功率，输出功率和损耗功率三部分。 反射功率 三部分
(1- 4-1)
Z0
第1章 均匀传输线理论 假设Z0为实数, Γl=|Γ1|e 一点z处的传输功率为
jφl，由电路理论可知，传输线上任
A 2az 1 2 −4az 1 ∗ P(Z) = R U(z)I (z)] = e[ e [1− Γ e ] t 1 2 2Z0 (1- 4- 2) = P (z) −P (z) in τ
P L (z) =10lg in dB r P r
1
由式（ 由式（1-4-2） ）
Lr ( z ) = 10 lg
微波(第一章第一节)(12-13-2)
微波技术与天线
u( z , t ) Re[U ( z ) e jt ]
A1 e z cos(t z 1 ) A2 ez cos(t z 2 )
ui ( z, t ) ur ( z, t )
表明传输线上任意位置的电压都是入射波和反射波的 叠加。
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微波技术与天线
U1 I1 Z0 z U1 I1 Z0 z I (z) e e 2 Z0 2 Z0 U1 shz I1 ch z Z0
（2）已知终端条件的解 U（l）=U2，I（l）=I2，得 U 2 I 2 Z 0 l U 2 I 2 Z 0 l A2 e A1 e , 2 2 U 2 I 2 Z0 ( l z ) U 2 I 2 Z0 ( l z ) U (z) e e 2 2 U 2 I 2 Z0 ( l z ) U 2 I 2 Z0 ( l z ) I (z) e e 2 Z0 2 Z0
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微波技术与天线
1.1 长线理论
1.1.1 分布参数电路的模型
1、TEM波传输线的结构特点 结构上的最大特点是：都是双导体结构。 几种常见的TEM波传输线单位长度的等效电感和 等效电容： 表示单位长度 2D , C1 。 （1）双导线： L1 ln d ln(2 D d ) D和d分别是两导线间的距离和导线的直径。 2 D 。 ln , C1 （2）同轴线：L1 ln(D d ) 2 d D和d分别是外导体和内导体的直径。
Ui ( z) Ur ( z)
U ( z) U2 ch z I2 Z0 shz
U2 I ( z ) shz I 2 ch z Z0
微波技术第1章
u ( z, t ) i( z, t ) R0 i( z, t ) L0 z t i( z, t ) u ( z, t ) G0 u ( z, t ) C0 z t
（4）
（5 ）
微波技术与天线（microwave technique and antennas)
第1章 传输线理论(Transmission Line Theory)
对于时谐电压和电流, 可用复振幅表示为
u(z, t)=Re［U(z)e jωt］
i(z, t)=Re［I(z)e
jωt］
（6 ）
将此关系带入（5）式，并消去时间因子，得
U ( z ) ( R0 jL0 ) I ( z ) z I ( z ) (G0 jC0 ) U ( z ) z
微波技术与天线（microwave technique and antennas)
第1章 传输线理论(Transmission Line Theory)
微波传输线大致可以分为三种类型。 （1）TEM波传输线：为双导体传输线, 它由两根或两根以上平
行导体构成, 因其传输的电磁波是横电磁波（TEM波）或准TEM
（3 ）
根据克希霍夫定理，并忽略高阶小量后，有
i( z, t ) t u ( z, t ) di( z, t ) G0 dz u ( z, t ) C0 dz t （4）式两端同除以dz，并带入（3）式，得 du( z, t ) R0 dz i( z, t ) L0 dz
第1章 传输线理论(Transmission Line Theory)
§1.2
传输线方程及其解
1、传输线方程
传输线方程是研究传输线上电压、电流变化规律及其相互关系 的方程。它可由均匀传输线的等效电路导出。 对于均匀传输线，取一个微元段dz，其集中参数分别为R0dz、
（4）
（5 ）
微波技术与天线（microwave technique and antennas)
第1章 传输线理论(Transmission Line Theory)
对于时谐电压和电流, 可用复振幅表示为
u(z, t)=Re［U(z)e jωt］
i(z, t)=Re［I(z)e
jωt］
（6 ）
将此关系带入（5）式，并消去时间因子，得
U ( z ) ( R0 jL0 ) I ( z ) z I ( z ) (G0 jC0 ) U ( z ) z
微波技术与天线（microwave technique and antennas)
第1章 传输线理论(Transmission Line Theory)
微波传输线大致可以分为三种类型。 （1）TEM波传输线：为双导体传输线, 它由两根或两根以上平
行导体构成, 因其传输的电磁波是横电磁波（TEM波）或准TEM
（3 ）
根据克希霍夫定理，并忽略高阶小量后，有
i( z, t ) t u ( z, t ) di( z, t ) G0 dz u ( z, t ) C0 dz t （4）式两端同除以dz，并带入（3）式，得 du( z, t ) R0 dz i( z, t ) L0 dz
第1章 传输线理论(Transmission Line Theory)
§1.2
传输线方程及其解
1、传输线方程
传输线方程是研究传输线上电压、电流变化规律及其相互关系 的方程。它可由均匀传输线的等效电路导出。 对于均匀传输线，取一个微元段dz，其集中参数分别为R0dz、
微波技术基础-传输线理论(1)
电长度—传输线几何长度l 与工作波长λ的比值 l / λ
“长线”——几何长度大于信号波长或可以比拟（一般l > 0.1λ）
结论：微波频率很高，波长很短，需要用传输线理论（即 长线理论）进行分析。
11
传输线概述
➢传输线理论——“分布参数理论”
分布参数效应
需要考虑
➢传输线本身的：串联电阻/电感，并联 导纳/电容
dU (z) dz
(R
jL)I (z)
ZI (z)
dI
(z)
dz
(G
jC)U
(z)
YU
(z)
18
传输线上的波传播
➢传输线上电压与电流的波动方程
d
2U ( dz 2
z)
2U
(
z)
0
d
2I (z) dz 2
2
I
(z)
0
d 2U (z) dz 2
(R
j L)
dI (z) dz
代入
dI (z) (G jC)U (z)
G0——分布电导，两导体单位长度的并联 电导，单位为S/m
C0——分布电容，两导体单位长度的并联电 容，单位为F/m
16
传输线方程
利用Kirchhoff（基尔霍夫） 定律，有
u( z
z,
t)
u(z,
t
)
Ri(
z,
t)
L
i(z,
t
t
)
z
i(
z
z,
t
)
i(z,
t
)
Gu(
z,
t)
C
u(
z,t) t
dz
j (R jL)(G jC) ——复传播常数
微波技术第1章-传输线理论1
S
电磁波传播问题概述
• 时域一般波动方程
r r r 2 r ∂E ∂ E 1 ∂J 2 ∇ E − µε − µε 2 = ∇ρ + µ ∂t ∂t ε ∂t r r 2 r r ∂H ∂ H 2 ∇ H − µε − µε 2 = −∇ × J ∂t ∂t
(9)
一阶时间偏导数代表损耗，二阶代表波动。 一阶时间偏导数代表损耗，二阶代表波动。
(5)
r r r r D = εE , B = µH
短路面（理想导体边界）
r r n×E = 0 S r r r n×H =α S r r n•D =σ S r r n•B =0
S
→
Et
S
= 0,
Hn S = 0 Ht
S
En S ≠ 0,
≠0
(6)
切向电场为零， 切向电场为零，切向磁场不为零的界 电壁）均可视为等效短路面 等效短路面。 面（电壁）均可视为等效短路面。
第1章 微波传输线
§1.1 引言
*传输系统：把微波能量从一处传到另一处的装置。 传输系统：把微波能量从一处传到另一处的装置。
传输系统也叫导波结构或导波系统。 传输系统也叫导波结构或导波系统。 微波中常用传输系统： 微波中常用传输系统： 传输线：由两根或两根以上平行导体构成。 *传输线：由两根或两根以上平行导体构成。 通常工作在其主模（ 通常工作在其主模（TEM波或准TEM波） 。 故又称为TEM波传输线。（含平行双线、同轴线和微带线等） 波传输线。 含平行双线、同轴线和微带线等） 波导管：由单根封闭柱形导体空腔构成。 *波导管：由单根封闭柱形导体空腔构成。 电磁波在管内传播，简称波导。 电磁波在管内传播，简称波导。 表面波波导：由单根介质或敷介质层导体构成。 *表面波波导：由单根介质或敷介质层导体构成。 电磁波沿其表面传播。 电磁波沿其表面传播。
电磁波传播问题概述
• 时域一般波动方程
r r r 2 r ∂E ∂ E 1 ∂J 2 ∇ E − µε − µε 2 = ∇ρ + µ ∂t ∂t ε ∂t r r 2 r r ∂H ∂ H 2 ∇ H − µε − µε 2 = −∇ × J ∂t ∂t
(9)
一阶时间偏导数代表损耗，二阶代表波动。 一阶时间偏导数代表损耗，二阶代表波动。
(5)
r r r r D = εE , B = µH
短路面（理想导体边界）
r r n×E = 0 S r r r n×H =α S r r n•D =σ S r r n•B =0
S
→
Et
S
= 0,
Hn S = 0 Ht
S
En S ≠ 0,
≠0
(6)
切向电场为零， 切向电场为零，切向磁场不为零的界 电壁）均可视为等效短路面 等效短路面。 面（电壁）均可视为等效短路面。
第1章 微波传输线
§1.1 引言
*传输系统：把微波能量从一处传到另一处的装置。 传输系统：把微波能量从一处传到另一处的装置。
传输系统也叫导波结构或导波系统。 传输系统也叫导波结构或导波系统。 微波中常用传输系统： 微波中常用传输系统： 传输线：由两根或两根以上平行导体构成。 *传输线：由两根或两根以上平行导体构成。 通常工作在其主模（ 通常工作在其主模（TEM波或准TEM波） 。 故又称为TEM波传输线。（含平行双线、同轴线和微带线等） 波传输线。 含平行双线、同轴线和微带线等） 波导管：由单根封闭柱形导体空腔构成。 *波导管：由单根封闭柱形导体空腔构成。 电磁波在管内传播，简称波导。 电磁波在管内传播，简称波导。 表面波波导：由单根介质或敷介质层导体构成。 *表面波波导：由单根介质或敷介质层导体构成。 电磁波沿其表面传播。 电磁波沿其表面传播。
微波技术基础简答题整理
对于电场线，总是垂直于理想管壁，平行于理想管壁的分量为 对于磁场线，总是平行于理想管壁，垂直于理想管壁的分量为 （ P82）
0 或不存在； 0 或不存在。
2-10. 矩形波导的功率容量与哪些因素有关？ 矩形波导的功率容量与波导横截面的尺寸、模式（或波形） 导中填充介质的击穿强度等因素有关。 （P90）
工作波长 λ，即电磁波在无界媒介中传输时的波长， λ与波导的形状与尺寸无关。 截止波数为传播常数 γ等于 0 时的波数，此时对应的频率称为截止频率，对应的 波长则称为截止波长。它们由波导横截面形状、尺寸，及一定波形等因素决定。 波长只有小于截止波长， 该模式才能在波导中以行波形式传输， 当波长大于截止 波长时，为迅衰场。
2-2. 试从多个方向定性说明为什么空心金属波导中不能传输 TEM模式。※
如果空心金属波导内存在 TEM 波，则要求磁场应完全在波导横截面内，而且是 闭合曲线。 由麦克斯韦第一方程， 闭合曲线上磁场的积分应等于与曲线相交链的 电流。由于空心金属波导中不存在沿波导轴向（即传播方向）的传到电流，所以 要求存在轴向位移电流，这就要求在轴向有电场存在，这与 TEM 波的定义相矛 盾，所以空心金属波导内不能传播 TEM 波。
按损耗特性分类： （ 1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （ 2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （ 3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微 带线） （ 4）光频波段传输线（介质光波导、光纤）
1-3. 什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什 么？
4-5. 微波谐振器的两个主要功能是 储能 和选频 。
4-6. 无耗传输线谐振器串联谐振的条件是 Zin =0，并联谐振的条件是 Zin =∞。
01微波技术第1章传输线理论
传 输 线 理 论
二、分布参数的概念及传输线的 等效电路
• 电路理论的前提是集中参数，其条件为： •
ι＜＜λ ι：电器尺寸，λ：工作波长 传输线中工作波长和传输长度可比拟，沿 线的电压、电流不仅是时间的函数，还是 空间位置的函数，从而形成分布参数的概 念。
传 输 线 理 论
传输线上处处存在分布电阻、分布电 感，线间处处存在分布电容和漏电导。分 布参数为：R（Ω/m）、L（H/m） C（F/m）、 G（S/m） 如果分布参数沿线均匀，则为均匀传 输线，否则，为非均匀传输线。 传输线的等效电路如图1.1.1所示
EXP：双根传输线
传 输 线 理 论
Zc取决于传输线的几何尺寸和周围媒介， 与传输线的位置和工作频率无关。
传 输 线 理 论
⑶ 相速和波长 相速：某一等相面推进的速度 令α=0（无耗），由ωt-βz=常数,得
传 输 线 理 论
§1-3 反射系数、输入阻抗与 驻波系数
传输线上的电压、电流既然具有波
传 输 线 理 论
第一章 传输线理论
§1-1 传输线的种类及分布 参数的概念
传 输 线 理 论
• 定义：广义上讲，凡是能够导引电磁波
•
沿一定方向传输的导体、介质或由他们 共同组成的导波系统，都可以称为传输 线。 传输线是微波技术中最重要的基本元件 之一，原因有两点： ⑴ 完成把电磁波的能量从一处传到另一 处。 ⑵ 可构成各种用途的微波元件。 Exp：耦合器、匹配器、电容、电感等
传 输 线 理 论
1.3.2式的意义在于： ⑴ 无耗传输线上各点反射系数的大小相等， 均等于终端反射系数的大小。 ⑵ 只要求出|Γ|，若已知λ或β则可求出任意 点的反射系数Γz 随着ZL的性质不同，传输线上将会有 如下不同的工作状：
北邮微波技术基础-传输线理论(1)
分布参数效应 传输线本身的：串联电阻/电感，并联 导纳/电容 需要考虑 所有这些参数是“分布”的，不是集 中于某一点
（1）电导率有限 & “趋肤效应”——“串联的分布电阻” （2）导线中电流产生高频磁场—— “串联的分布电感” （3）导体间电压产生高频电场—— “并联的分布电容” （4）导体间非理想介质“漏电流” ——“并联的分布电导”
北京邮电大学——《微波技术基础》
23
2
d 2U ( z ) dI ( z ) = −( R + jω L) = 0 2 dz dz
传输线上的波传播 电压与电流的行波解
U ( z) U e = I ( z) I e =
U ( z, t ) = Re[U ( z )e jωt ]
+ −γ z 0
+U e
∂ u ( z , t ) dU ( z ) jωt e = ∂z dz ∂ i ( z , t ) = dI ( z ) e jωt dz ∂z
∂ u ( z, t ) jωt ( ) j ω t U z e = ⋅ ∂t t) ∂ i ( z ,= jωt ⋅ I ( z )e jωt ∂t
d U ( z) 2 − γ U ( z) 2 dz 代入 2 dI ( z ) d I ( z) 2 = −(G + jωC )U ( z ) − γ = I ( z ) 0 2 dz dz
γ= α + j β = ( R + jω L)(G + jωC ) ——复传播常数 = = G 0 R 0, R C G L α = 0 α= + = α c + α d 无耗 2 L 2 C β = ω LC β = ω LC
（1）电导率有限 & “趋肤效应”——“串联的分布电阻” （2）导线中电流产生高频磁场—— “串联的分布电感” （3）导体间电压产生高频电场—— “并联的分布电容” （4）导体间非理想介质“漏电流” ——“并联的分布电导”
北京邮电大学——《微波技术基础》
23
2
d 2U ( z ) dI ( z ) = −( R + jω L) = 0 2 dz dz
传输线上的波传播 电压与电流的行波解
U ( z) U e = I ( z) I e =
U ( z, t ) = Re[U ( z )e jωt ]
+ −γ z 0
+U e
∂ u ( z , t ) dU ( z ) jωt e = ∂z dz ∂ i ( z , t ) = dI ( z ) e jωt dz ∂z
∂ u ( z, t ) jωt ( ) j ω t U z e = ⋅ ∂t t) ∂ i ( z ,= jωt ⋅ I ( z )e jωt ∂t
d U ( z) 2 − γ U ( z) 2 dz 代入 2 dI ( z ) d I ( z) 2 = −(G + jωC )U ( z ) − γ = I ( z ) 0 2 dz dz
γ= α + j β = ( R + jω L)(G + jωC ) ——复传播常数 = = G 0 R 0, R C G L α = 0 α= + = α c + α d 无耗 2 L 2 C β = ω LC β = ω LC
微波技术基础 第一章 传输线的基本理论
[8] 微波在线： [9] 美国MIT教学资源网：/OcwWeb/Electrical-Engineering-andComputer-Science/6-013Electromagnetics-andApplicationsFall2002/CourseHome/index.htm [10] Microwave Journal: [11] European Microwave Week: [12] Computer Simulation Technology: [13] European Microwave Association： /en/ [14] IEEE Microwave Theory and Techniques Society： /index.html
课程有关说明
“微波技术基础”课程是一门内容广泛，跨度较 大，理论抽象，难于理解和掌握。 理论讲授44学时,实验10学时. 成绩考核采取多种形式，既包括期末考试成绩 ，又包括平时作业、实验，期末考试采取闭卷 形式，对学生做到统一试卷、统一评分标准， 公正合理。平时作业占总成绩的15%,实验占总 成绩的15%，期末考试占总成绩的70%。
r 1 303 . m 2R0
使我们更加明确了Guide Line的含义，导线只是起到引导的作用，而 实际上传输的是周围空间(Space)(但是，没有Guide Line又不行)。
J
D
H S E
传 输 空 间
d
J
高频电阻
close all; % close all opened graphs figure; % open new graph sigma_Cu=64.516e6; % define material conductivity mu=4*pi*1e-7; % permeability of free space % define constants for this example R=500; % resistance in Ohms C=5e-12; % capacitance in Farads l=0.025; % length of leads in meters a=2.032e-4; % radius of the leads in meters (AWG 26) % define frequency range f_min=1e6; % lower frequency limit f_max=1000e9; % upper frequency limit N=300; % number of points in the graph f=f_min*((f_max/f_min).^((0:N)/N)); % compute frequency points on log scale L=2*l/(4*pi*a)*sqrt(mu./(pi*sigma_Cu*f)); % determine inductance Z=1./(j*2*pi*f*C+1/R)+j*2*pi*f.*L; % determine impedance loglog(f,abs(Z)); title('Impedance of a 500 {\Omega} thin-film resistor as a function of frequency'); xlabel('Frequency {\itf}, Hz'); ylabel('Impedance |Z|, {\Omega}');
微波技术基础PPT课件第一部分 传输线理论Ch04工作状态分析
和全驻波情况类似，分析行驻波情况沿线电压、电流 分布
一、行驻波状态场分布
U
(z')
U
l
(
e
jz '
le
jz ' )
1
U
l
(1
| l
|) e
jz '
j
2U
l
| l | e j 2 ( l )
sin
z
'
1 2
( l
)
I(z')
I
l
(
e
jz '
l e jz ' )
I
l
z
'
z '
1 2
l
1 2
l
j (1 j (1
| l | l
|
)
sin
z
'
|)sin z '
1 2
l
1 2
l
Z (z')
Z0
1 1
1 1
| l | l
| l | l
| |
| |
j tan j tan
z ' z '
1 2
l
1 2
l
一、行驻波状态场分布
由上面推导，可引入第三个工作参数——电压驻 波比 ，用VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)表示。
(4-11)
再注意到反射系数
一、行驻波状态场分布
lZ Z ll Z Z 0 0Z Z 0 0 Z Z ll ((Z Z 0 0 R R ll)) jjX X ll (4-12) 对应的反射系数相位
微波技术基础——传输线理论
例如， 0.5m 长的同轴电缆传输频率为 3GHz 的电磁波信号， 其长度为其工作频率波长的 5 倍， 也就是其电长度为 5，可以称之为“长线” ；相反，600km 输送市电 50Hz 的电力传输线，其电长度 为 0.1，因此只能称之为“短线” 。
1.2 传输线波动方程及其解
传输线方程也称电报方程。在沟通大西洋电缆(海底电缆)时，开尔芬首先发现了长线效应：电 报信号的反射、传输都与低频有很大的不同。经过仔细研究，才知道当线长与波长可比拟或超过波 长时，我们必须计及其5 × 103 。从直流到 1010 Hz ，损耗要增加 1500 倍。损耗是传 R0 2Δ
输线的重要指标，如果要将 r0 → r ，使损耗与直流 R0 保持相同，易算出
r=
1 = 3.03m 2πσΔR0
也即直径是 d=6.06 m。这种情况，已不能称为微波传输线，而应称之为微波传输"柱"比较合适，其 直径超过人民大会堂的主柱。2 米高的实心微波传输铜柱约 514 吨重(铜比重是 8.9T/m3)，按我国 古典名著《西游记》记载：孙悟空所得的金箍棒是东海龙王水晶宫的定海神针，重 10 万 8 千斤， 即 54 吨。而这里的微波柱是 514 吨，相当于 9 根金箍棒!
U (0) = A1 + A2 = Eg − I 0 Z g ⎧U l = A1e − j β l + A2 e j β l ⎪ Z 0 I (0) = A1 − A2 = I 0 Z 0 ⎨ I = 1 ( Ae− j β l − A e jβ l ) 先考虑源条件，因 ，则有 2 ⎪l Z 1 A − A2 0 ⎩ A1 + A2 = Eg − 1 Zg Z0
对于终端边界条件场合，通常习惯采用终端出发的坐标系，计及 Euler 公式
微波第一章
[ 1 [A e = Z
]
cos (ω t + β z ) − A2 e −α z cos (ω t − β z )
]
1 shx = (ex − e−x ) 已知终端电压 Ul 和终端电流 I1 2 边界条件： z=0 ，U(0)=Ul、I(0)=Il，代入通解表达式得 chx = 1 (ex + e−x ) 2 1
dU(z) = ZI (z) dz dI (z) = YU(z) dz
表明：传输线上电压的变化是由串联阻抗 的降压作用造成的，而电流的变化是由并 联导纳的分流作用造成的。
式中Z、Y分别表示传输线单位长串联阻抗和单位长并联导纳，但Z≠Y。
四、 均匀传输线方程的解
将第(1)式两边对 z 微分并将第(2)式代入, dU(z) … dz = ZI (z)… (1) 得 d 2U ( z ) − ZYU ( z ) = 0 dI (z) 2 dz = YU(z)… (2) … dz d 2 I ( z) 同理可得 − ZYI ( z ) = 0 2 dz 令 γ2=ZY=(R+jωL)(G+jωC) , 则得二阶齐次微分方程(波动方程）
−γ U(z) = 0 2 dz 2 d I (z) 2 −γ I (z) = 0 dz2 d 2U(z)
2
通解为
U ( z ) = U + ( z ) + U − (z ) = A1e +γz + A2e −γz I (z ) = I + (z ) + I − (z ) = 1 A1e +γz − A2e −γz Z0
λ0 = = λ= f β εr
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1．掌握传输线的基本理论和工作状态，具有分析传输线特性参量 的基本能力，掌握阻抗圆图和导纳圆图的基本构成和应用，了解 阻抗匹配的基本方法和原理。 2．掌握矩形波导的一般理论与传输特性，掌握矩形波导主模的场 分布与相应参数，了解圆波导、同轴线、带状线和微带线等传输 线的工作原理、结构特点、传输特性和分析方法。 3．掌握微波网络的基本理论，重点包括微波网络参量的基本定义 、基本电路单元的参量矩阵、微波网络组合的网络参量、微波网 络的工作特性参量，了解二端口微波网络参量的基本性质，具有 分析二端口微波网络工作特性参量的基本能力。 4．掌握阻抗变换器、定向耦合器、微带功分器、波导匹配双T的 结构特点、工作原理、分析方法及其主要用途，了解电抗元件、 连接元件、衰减器和移相器、微波滤波器和微波谐振器等微波元 件的结构特点和工作原理。
课程教学目标
《微波技术基础》是研究微波信号的产生、放大 、传输、发射、接收和测量的学科。通过讲述 传输线理论、理想导波系统理论、微波网络理 论，使同学们掌握传输线的工作状态和特性参 量、波导的场结构和传输特性，了解常用微波 元件的基本结构和工作原理，具有解决微波传 输基本问题的能力。
课程学习的基本要求
[5] 信息产业部电子科技集团公司第四十一研究所 （微波技术
）： [6] 泉州协高微波电子公司 （无线系统）：
[7] 东南大学电磁场与微波技术学科虚拟导航：
使用教材及主要参考书
教材：闫润卿,李英惠.《微波技术基础》[M],北京理工 大学出版社,2004. 参考书： [1] 廖承恩，《微波技术基础》[M]，西安电子科技大学出 版社，1995. [2] 赵春晖，《微波技术》[M]，高等教育出版社,2008. [3] 吴明英，毛秀华.《微波技术》[M]，西安电子科技大 学出版社，1995. [4] R.E.柯林.《微波工程基础》[M]，吕继尧译，人民邮 电出版社，1981.
/en/ [14] IEEE Microwave Theory and Techniques Society：
/index.html
绪论
一 微波的定义 从现象看，如果把电磁波按波长(或频率)划分，则大致可 以把300MHz—3000GHz，(对应空气中波长λ是1m — 0.1mm)这一频段的电磁波称之为微波。纵观“左邻右舍” 它处于超短波和红外光波之间。
/xkdh/xld/submain1.html
[8] 微波在线： [9] 美国MIT教学资源网：http://aka-
/OcwWeb/Electrical-Engineering-andComputer-Science/6-013Electromagnetics-andApplicationsFall2002/CourseHome/index.htm
微波技术基础
计算机与信息工程学院
课程的目的与任务
《微波技术基础》是工科无线电、电子工程和通信工 程类专业的一门重要技术基础课(专业方向课)。 是 在学习了“电路基础”和“电磁场与电磁波”等课程基 础上，深入学习无线电频谱中极为重要波段—微波 领域的重要科目，是理论与工程性、实践性较强的 课程。本课程的任务是使学生获得微波技术方面的 基本理论、基本知识和基本技能，学会微波测量仪 器的使用方法培养学生分析和解决实际问题的能力 ，为今后从事科学研究和工程实践打下坚实基础。
Байду номын сангаас
课程有关说明
“微波技术基础”课程是一门内容广泛，跨度较 大，理论抽象，难于理解和掌握。 理论讲授44学时,实验10学时. 成绩考核采取多种形式，既包括期末考试成绩 ，又包括平时作业、实验，期末考试采取闭卷 形式，对学生做到统一试卷、统一评分标准， 公正合理。平时作业占总成绩的15%,实验占总 成绩的15%，期末考试占总成绩的70%。
信通道，开辟了微波 通信与卫星通信
微波与光波段比较
光通过雨雾衰减很大，特别是雾 天，兰光和紫光几乎看不见， 这正是采用红光作警戒的原因。 而微波波段穿透力强。
•按照国际电工委员会（IEC）的定义，微波 （Microwaves）是“波长足够短，以致在发射 和接收中能实际应用波导和谐振腔技术的电磁 波”。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、 毫米波三个波段。
•微波技术的历史，如果从1936年波导传输实 验成功算起．至今已有六十多年了。无论在理 论上还是在实践上，微波科学技术已相当成熟， 并拥有庞大的从业入员队伍。
二 微波的特点
1. 微波的两重性 微波的两重性指的是对于尺寸大的物体，如建筑物火箭、导弹 它显示出粒子的特点——即似光性或直线性而对于相对尺寸 小的物体，又显示出——波动性。
2. 微波与“左邻右舍”的比较 微波的“左邻”是超短波和短波，而它的“右舍”又是红外光波。
微波与超短波和短波相
比较，大大扩展了通
[10] Microwave Journal:
[11] European Microwave Week:
[12] Computer Simulation Technology: [13] European Microwave Association：
推荐的教学网站和相关专业文献网站
[1] 西安海天天线科技公司： [2] 中国电波传播研究所： [3] 南京三乐微波技术发展有限公司 （功率）：
[4] 北京飞行泰达微波器件有限责任公司 （隔离器）：
课程教学目标
《微波技术基础》是研究微波信号的产生、放大 、传输、发射、接收和测量的学科。通过讲述 传输线理论、理想导波系统理论、微波网络理 论，使同学们掌握传输线的工作状态和特性参 量、波导的场结构和传输特性，了解常用微波 元件的基本结构和工作原理，具有解决微波传 输基本问题的能力。
课程学习的基本要求
[5] 信息产业部电子科技集团公司第四十一研究所 （微波技术
）： [6] 泉州协高微波电子公司 （无线系统）：
[7] 东南大学电磁场与微波技术学科虚拟导航：
使用教材及主要参考书
教材：闫润卿,李英惠.《微波技术基础》[M],北京理工 大学出版社,2004. 参考书： [1] 廖承恩，《微波技术基础》[M]，西安电子科技大学出 版社，1995. [2] 赵春晖，《微波技术》[M]，高等教育出版社,2008. [3] 吴明英，毛秀华.《微波技术》[M]，西安电子科技大 学出版社，1995. [4] R.E.柯林.《微波工程基础》[M]，吕继尧译，人民邮 电出版社，1981.
/en/ [14] IEEE Microwave Theory and Techniques Society：
/index.html
绪论
一 微波的定义 从现象看，如果把电磁波按波长(或频率)划分，则大致可 以把300MHz—3000GHz，(对应空气中波长λ是1m — 0.1mm)这一频段的电磁波称之为微波。纵观“左邻右舍” 它处于超短波和红外光波之间。
/xkdh/xld/submain1.html
[8] 微波在线： [9] 美国MIT教学资源网：http://aka-
/OcwWeb/Electrical-Engineering-andComputer-Science/6-013Electromagnetics-andApplicationsFall2002/CourseHome/index.htm
微波技术基础
计算机与信息工程学院
课程的目的与任务
《微波技术基础》是工科无线电、电子工程和通信工 程类专业的一门重要技术基础课(专业方向课)。 是 在学习了“电路基础”和“电磁场与电磁波”等课程基 础上，深入学习无线电频谱中极为重要波段—微波 领域的重要科目，是理论与工程性、实践性较强的 课程。本课程的任务是使学生获得微波技术方面的 基本理论、基本知识和基本技能，学会微波测量仪 器的使用方法培养学生分析和解决实际问题的能力 ，为今后从事科学研究和工程实践打下坚实基础。
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课程有关说明
“微波技术基础”课程是一门内容广泛，跨度较 大，理论抽象，难于理解和掌握。 理论讲授44学时,实验10学时. 成绩考核采取多种形式，既包括期末考试成绩 ，又包括平时作业、实验，期末考试采取闭卷 形式，对学生做到统一试卷、统一评分标准， 公正合理。平时作业占总成绩的15%,实验占总 成绩的15%，期末考试占总成绩的70%。
信通道，开辟了微波 通信与卫星通信
微波与光波段比较
光通过雨雾衰减很大，特别是雾 天，兰光和紫光几乎看不见， 这正是采用红光作警戒的原因。 而微波波段穿透力强。
•按照国际电工委员会（IEC）的定义，微波 （Microwaves）是“波长足够短，以致在发射 和接收中能实际应用波导和谐振腔技术的电磁 波”。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、 毫米波三个波段。
•微波技术的历史，如果从1936年波导传输实 验成功算起．至今已有六十多年了。无论在理 论上还是在实践上，微波科学技术已相当成熟， 并拥有庞大的从业入员队伍。
二 微波的特点
1. 微波的两重性 微波的两重性指的是对于尺寸大的物体，如建筑物火箭、导弹 它显示出粒子的特点——即似光性或直线性而对于相对尺寸 小的物体，又显示出——波动性。
2. 微波与“左邻右舍”的比较 微波的“左邻”是超短波和短波，而它的“右舍”又是红外光波。
微波与超短波和短波相
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[10] Microwave Journal:
[11] European Microwave Week:
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[1] 西安海天天线科技公司： [2] 中国电波传播研究所： [3] 南京三乐微波技术发展有限公司 （功率）：
[4] 北京飞行泰达微波器件有限责任公司 （隔离器）：