第4章 微波网络基础(3次课)
微波技术原理 第4章 微波网络基础
7. 互易网络和无损网络的散射矩阵的性质
根据广义散射矩阵的定义得到：
(1) 互易网络的 [z]为对称矩阵，即 [z ]=[z ]T 。 可见，互易网络的散射矩阵是对称矩阵 [S]=[S]T 。
(2) 无损网络各端口的总输入能量等于总输出能量。
第4章 微波网络基础
微波系统中除了传输线外，还有各种各样的微波 元件或接头等非均匀区域。因为这些非均匀区域的形 状不规则，在其中的微波传输规律很复杂。因此，要 想通过求解麦克斯韦方程组得出其中的传输规律是不 可能的。
实际上，我们并不需要知道微波在其中的传输规 律，而只需知道这些非均匀区与外电路连接的端口特 性。所以通常将其等效为一个网络，称为微波网络。
微波网络的端口及其参考面举例
对于单模传输系统，微波网络的端口数 = 被等效区 域与外电路的接口数目 = 参考面的数目。
§4.3 微波网络的端口特性参量
1. 阻抗矩阵和导纳矩阵
V
2
I-2
V+2 I+2
I-3 V-3 I+3 V+3
I+1
V+1
I-1
V-1
I-N
I+N
V-N
V+N
2. 微波网络的互易性
从无耗网络的各个端口输入的总能量为 0。
互易网络的阻抗矩阵是对称的，因此，既互易又
无耗的网络满足：
（实部为0）
这说明，互易无耗网络的阻抗矩阵元为纯电抗。
例1 求下图的两端口网络的Z参量
ZA
ZB
端口1，V1
ZC
V2，端口2
根据定义：
微波工程-第4章微波网络分析
电阻与耗散功率有关
4 Wm We I
2
电抗与储能有关
* 端口阻抗和反射系数的奇偶性
Z R jX Z 0 1 1
j
T=
波导模式的波阻抗——与传输线的形状、材料、频率和模式有关
Et 1 120 Zw H t Yw e Z TE or Z TM TEM quasi-TEM TE or TM
U , H
需满足条件三：人为指定特征阻抗（三种定义原则） 1. 特征阻抗等于波阻抗 （特定模式的波阻抗） 2. 特征阻抗等于1
特性之间的关系时，可以采用类似于低频时的网络理论对微 波传输线或元器件进行分析。
取定参考面 ti ，参考面以内是不均匀的，参考面以外是均匀传输线； 将参考面以内的不均匀性等效成 N 端口网络； 将参考面以外的均匀传输线等效成双导线。
微波工程基础 第四章 微波网络分析
微波工程基础 第四章 微波网络分析 非TEM模的等效电压和电流（没有唯一解!!!）
I1 0
Z12
V1 I2
I1 0
V2 ZC ZC Z21 I2 ZB Z C
V1 S11 V2 S 21 SN1 VN
S12 S 22 SN 2
S1N V1 S2 N V2 S NN VN
Y0 iY0 j
P
n 1
N
n
0
单位矩阵——只有对角线上元素为1， 其余元素均为0 * 广义散射矩阵与归一化阻抗矩阵的关系
S Z U
微波通信概述
压。 a e=4a/3称为标准等效地球半径。 在赤道，标准等效地球半径a e=（4/3～3/2）a；
微波知识简介
全室外型微波是所有单元都在室外，其优点是易于安装、节省机房 空间，但是设备在室外，容易损坏。
微波知识简介
分体式微波由天线、室外单元（ODU）和室内单元（IDU）组成， 天线和ODU之间一般用波导管连接，IDU和ODU之间通过中频电 缆连接。中频电缆用于IDU和ODU之间的中频业务信号和 IDU/ODU通讯控制信号的传输，并向ODU供电。容量相对较小， 安装维护方便，便于快速建网，是目前应用最广泛的微波设备。在 后续章节，如无特殊说明，都是指分体式微波的。
图中球面上的点P到(T,R)点距离之和满足：TP+PR=TR + n /2（n
=1,2,3,…)，则由P点构成的轨迹就是菲涅尔区。
T
O
F1
P
d1
d2
R
我们把菲涅尔区上一点P到TR的连线的
垂直距离PO称为菲涅尔半径。第一菲
涅尔半径用F1(n＝1)表示。
自由空间的电波传播
微波知识简介
第一菲涅尔区半径计算公式： F1 17.32
频
率
平
选
衰
择
落
性
衰
落
自由空间传播损耗
GTX
Power Level
PTX A0
接收门限(Receiver Threshold)
微波知识简介
微波电路基础知识
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。
微波电路 CAD 包括线性微波电路的 S 参数计算、直流分析、线性/非线性噪 声分析、非线性电路的瞬态分析、非线性电路的谐波分析（功率压缩、交调和谐 波特性等）、优化设计、容差分析、2.5D 及 3D 电磁场仿真、布线和版图设计等， 甚至还可以包括微波器件的建模和参数提取以及计算机辅助测试。
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图 6 微波混合集成电路示例
图 7 微波集成电路（MIC）示例
图 8 微波单片集成电路（MMIC）示例
2.1.3 按源分
微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。其中，有源电路包括放大器、 振荡器等；无源电路包括分路器、耦合器、移相器、开关、混频器和滤波器等。
表达式，这时 [S ]为 N×N 维的矩阵。
13
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4. 史密斯（Smith）圆图 Smith 圆图是一个非常有用的图形化的匹配电路设计和分析工具，且方便有
效，在微波电路设计过程中会经常用到。 另外，Smith 圆图有阻抗圆图和导纳圆图两种形式，可以视具体情况选用。
b1 S11= a1 a2=0 ，即当端口 2 匹配时（ZL=Z0），端口 1 的反射系数；
b2 S22= a2 a1=0 ，即当端口 1 匹配时（ZS=Z0），端口 2 的反射系数；
微波技术基础课后习题(A)
杜 英
2011.5.1
第二章 传输线理论
2-6 如图所示为一无耗传输线，已知工作频率
Z L 1 5 0 j 5 0
f 3G H z ， Z 0 1 0 0
Z 01
，
，欲使 A 处无反射，试求 l 和
。
答案：由输入阻抗定义知
Z in A Z 0 1 Z L jZ 0 1 tan l Z 0 1 jZ 位面沿轴向移动的速
vp
度，公式表示为
p
p
2
相波长 是等相位面在一个周期T内移动的距离，有
欲使电磁波传输信号，必须对波进行调制，调制后的波不再是单一频 率的波，而是一个含有多种频率的波。这些多种频率成分构成一个“波群”
2 又称为波的包络，其传播速度称为群速，用 v g 表示，即 v g v 1 c
c
、 ，随着频率的变化，传播长数 可能为虚数，也可能为实
0
数，还可以等于零。当
时，系统处于传输与截止状态之间的临界状态，此
时对应的波长为截止波长。
当 c 时，导波系统中传输该种波型。
当 c 时，导波系统中不能传输该种波型。
第三章 微波传输线
3-3 什么是相速、相波长和群速？对于TE波、TM波和TEM波，它们的相速 相波长和群速有何不同？ 答案： 相速
0.125
0.188
D
A
0 0.5
D
0.25
B
0.15
0.2
C
0.375
0.361
0.338
第三章 微波传输线
3-2 何谓波导截止波长 c ？工作波长 大于 c 或小于 c 时，电磁波的特性有
微波技术与天线课程总结
1
《天线技术基础》要点
第二章 对称阵子 理解对称振子的概念、辐射场计算方法(叠加原理)； 电流分布公式与各种不同长度对称振子的电流分布图象； 方向性函数表达通式与各种不同长度对称振子的方向图、方向性系数和有效 长度； 随振子长度的逐渐增大，其方向性系数、旁瓣电平和半功率宽度如何变化； 熟悉天线的辐射场幅度与辐射功率、方向性系数及距离的关系； 输入阻抗的计算思路和随振子长度的变化曲线。
2
《天线技术基础》要点
第三章 阵列天线的方向性 二元阵的方向性函数与方向图(会描点绘图); 方向图相乘定理与应用； 均匀直线阵的方向性函数，会画阵因子的方向图，明确阵因子参数(半功率 宽度、零点位置，旁瓣电平等)的计算思路； 侧射阵、端射阵和斜射阵的实现条件、特性差异与原因； 可见区的概念、栅瓣抑制条件； 掌握地面影响的处理方法（镜像原理处理各种方向放置的单个与多个天线） 。
4 8
并联混和支节)。
6
《微波技术基础》要点
第三章 规则波导理论
TE10 模的场结构、管壁电流分布；
波导的单模传输条件、传输特性参数、等效阻抗； 波导中填充介质与否，波导的传输特性参数的计算。
7
《微波技术基础》要点
第四章 其它形式的微波传输线 同轴线、带状线、微带的特性阻抗随结构参数的变化规律； 同轴线、带状线：主模(高次模)、横截面场结构； 微带：主模(高次模)、横截面场结构，等效介电常数； 耦合线：等效电路、奇偶模方法、特性阻抗。
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《微波技术基础》要点
第五章 微波谐振腔 为什么微波中不能用 LC 回路作为谐振器？ 微波谐振器与 LC 回路的异同点有哪些？ 品质因数的概念及公式； 传输线型谐振器，谐振波长的概念与计算。
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《微波技术基础》要点
《微波技术》课程教学大纲
《微波技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：08030010课程中文名称：微波技术课程英文名称：microwave technology课程性质：专业指定选修课考核方式：考查开课专业：电子信息工程、通信工程、信息对抗技术开课学期：5总学时：40+16总学分：3.5二、课程目的和任务《微波技术》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，使学生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。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）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。
四、教学内容与学时分配第一章绪论（2学时）微波的概念及其特点，微波技术的发展和应用，微波技术的研究方法和基本内容。
第二章传输线理论（13学时）1．传输线方程及其求解2．传输线的特性参量3．均匀无耗传输线工作状态分析4．阻抗圆图及其应用5．传输线的阻抗匹配第三章微波传输线（9学时）1．理想导波系统的一般理论2．导波系统的传输特性3．矩形波导4．带状线5．微带线第四章微波网络（9学时）1．波导等效为平行双线2．微波元件等效为微波网络3．二端口微波网络4．基本电路单元的参量矩阵5．二端口微波网络的组合及参考面移动的影响6．二端口微波网络的工作特性参量7. 多端口微波网络第五章常用微波元件（7学时）1．阻抗变换器2．定向耦合器3．波导匹配双T4．微波滤波器第六章实验教学（16）五、教学方法及手段（含现代化教学手段）以课堂讲授为主，适当配合课堂讨论，充分使用多媒体教学；以学生自学为辅，学生可以通过网络课堂和微波网站在线学习。
微波技术基础复习重点
第一章引论微波是指频率从300MHz到3000GHz范围内的电磁波，相应的波长从1m到0.1mm。
包括分米波（300MHz到3000MHz）、厘米波（3G到30G）、毫米波（30G 到300G）和亚毫米波（300G到3000G）。
微波这段电磁谱具有以下重要特点：似光性和似声性、穿透性、信息性和非电离性。
微波的传统应用是雷达和通信。
这是作为信息载体的应用。
微波具有频率高、频带宽和信息量大等特点。
强功率—微波加热弱功率—各种电量和非电量的测量导行系统：用以约束或者引导电磁波能量定向传输的结构导行系统的种类可以按传输的导行波划分为：(1)TEM(transversal Electromagnetic,横电磁波)或准TEM传输线(2)封闭金属波导(矩形或圆形，甚至椭圆或加脊波导)(3)表面波波导(或称开波导)导行波：沿导行系统定向传输的电磁波，简称导波微带、带状线，同轴线传输的导行波的电磁能量约束或限制在导体之间沿轴向传播。
是横电磁波(TEM)或准TEM波即电场或磁场沿即传播方向具有纵向电磁场分量。
开波导将电磁能量约束在波导结构的周围(波导内和波导表面附近)沿轴向传播，其导波为表面波。
导模(guided mode ):即导波的模式，又称为传输模或正规模，是能够沿导行系统独立存在的场型。
特点：(1)在导行系统横截面上的电磁场呈驻波分布，且是完全确定的，与频率以及导行系统上横截面的位置无关。
(2)模是离散的，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，互不耦合。
(4)具有截止频率，截止频率和截止波长因导行系统和模式而异。
无纵向磁场的导波(即只有横向截面有磁场分量)，称为横磁(TM)波或E波。
无纵向电场的导波(即只有横向截面有电场分量)，称为横电(TE)波或H波。
TEM波的电场和磁场均分布在与导波传播方向垂直的横截面内。
第二章传输线理论传输线是以TEM模为导模的方式传递电磁能量或信号的导行系统，其特点是横向尺寸远小于其电磁波的工作波长。
2023年大学_微波技术与天线(王新稳著)课后答案下载
2023年微波技术与天线（王新稳著）课后答案下载2023年微波技术与天线（王新稳著）课后答案下载绪篇电磁场理论概要第1章电磁场与电磁波的基本概念和规律1.1 电磁场的四个基本矢量1.1.1 电场强度E1.1.2 高斯(Gauss)定律1.1.3 电通量密度D1.1.4 电位函数p1.1.5 磁通密度B1.1.6 磁场强度H1.1.7 磁力线及磁通连续性定理1.1.8 矢量磁位A1.2 电磁场的基本方程1.2.1 全电流定律：麦克斯韦第一方程1.2.2 法拉第一楞次(Faraday-Lenz)定律：麦克斯韦第二方程1.2.3 高斯定律：麦克斯韦第三方程1.2.4 磁通连续性原理：麦克斯韦第四方程1.2.5 电磁场基本方程组的微分形式1.2.6 不同时空条件下的麦克斯韦方程组1.3 电磁场的媒质边界条件1.3.1 电场的边界条件1.3.2 磁场的边界条件1.3.3 理想导体与介质界面上电磁场的边界条件1.3.4 镜像法1.4 电磁场的能量1.4.1 电场与磁场存储的能量1.4.2 坡印廷(Poyllfing)定理1.5 依据电磁场理论形成的电路概念1.5.1 电路是特定条件下对电磁场的简化表示1.5.2 由电磁场方程推导出的电路基本定律1.5.3 电路参量1.6 电磁波的产生——时变场源区域麦克斯韦方程的解 1.6.1 达朗贝尔(DAlembert)方程及其解1.6.2 电流元辐射的电磁波1.7 平面电磁波1.7.1 无源区域的时变电磁场方程1.7.2 理想介质中的均匀平面电磁波1.7.3 导电媒质中的均匀平面电磁波1.8 均匀平面电磁波在不同媒质界面的入射反射和折射 1.8.1 电磁波的极化1.8.2 均匀平面电磁波在不同媒质界面上的垂直入射 1.8.3 均匀平面电磁波在不同媒质界面上的斜入射__小结习题上篇微波传输线与微波元件第2章传输线的基本理论2.1 传输线方程及其解2.1.1 传输线的电路分布参量方程2.1.2 正弦时变条件下传输线方程的解2.1.3 对传输线方程解的讨论2.2 无耗均匀传输线的工作状态2.2.1 电压反射系数2.2.2 传输线的工作状态2.2.3 传输线工作状态的测定2.3 阻抗与导纳厕图及其应用2.3.1 传输线的匹配2.3.2 阻抗圆图的构成原理2.3.3 阻抗圆图上的特殊点和线及点的移动2.3.4 导纳圆图2.3.5 圆图的应用举例2.4 有损耗均匀传输线2.4.1 线上电压、电流、输入阻抗及电压反射系数的'分布特性 2.4.2 有损耗均匀传输线的传播常数2.4.3 有损耗均匀传输线的传输功率和效率__小结习题二第3章微波传输线3.1 平行双线与同轴线3.1.1 平行双线传输线3.1.2 同轴线3.2 微带传输线3.2.1 微带线的传输模式3.2.2 微带线的传输特性3.3 矩形截面金属波导3.3.1 矩形截面波导中场方程的求解3.3.2 对解式的讨论3.3.3 矩形截面波导中的TElo模3.3.4 矩形截面波导的使用3.4 圆截面金属波导3.4.1 圆截面波导中场方程的求解3.4.2 基本结论3.4.3 圆截面波导中的三个重要模式TE11、TM01与TE01 3.4.4 同轴线中的高次模3.5 光波导3.5.1 光纤的结构形式及导光机理3.5.2 单模光纤的标量近似分析__小结习题三第4章微波元件及微波网络理论概要4.1 连接元件4.1.1 波导抗流连接4.1.2 同轴线——波导转接器4.1.3 同轴线——微带线转接器4.1.4 波导——微带线转接器4.1.5 矩形截面波导——圆截面波导转接器4.2 波导分支接头……微波技术与天线（王新稳著）：内容简介本书是在作者三十多年教学及科研实践基础上编写而成的，系统讲述电磁场与电磁波、微波技术、天线的基本概念、理论、分析方法和基本技术。
微波技术与天线第4章
2
2Ze
No.21
(4-2-3) (4-2-4)
微波 元件
单口
Ze
网络
T
T
(a)
(b)
图 4–3 端接微波元件的传输线及其等效网络
信息科学与工程学院 孔繁敏 Email:kongfm@
第4章 微波网络基础 No.22
2.
由于微波网络比较复杂, 因此在分析时通常采用归一化阻 抗, 即将电路中各个阻抗用特性阻抗归一, 与此同时电压和电流 也要归一。
第4章 微波网络基础 No.10
综上所述, 为唯一地确定等效电压和电流, 在选定模式特性 阻抗条件下各模式横向分布函数还应满足
ek hk ds 1
ek z hk zek
下面以例子来说明这一点。
(4-1-5)
信息科学与工程学院 孔繁敏 Email:kongfm@
网络综合是根据微波元件的工作特性设计出要求的微波网络， 从而用一定的微波结构来实现它。
微波网络的分析与综合是分析和设计微波系统的有力工具,而微 波网络分析是综合的基础.
信息科学与工程学院 孔繁敏 Email:kongfm@
第4章 微波网络基础 No.3
微波元件及其等效网络
信息科学与工程学院 孔繁敏 Email:kongfm@
《微波技术与天线》习题集规范标准答案
《微波技术与天线》习题答案章节 微波传输线理路1.1设一特性阻抗为Ω50的均匀传输线终端接负载Ω=1001R ，求负载反射系数1Γ，在离负载λ2.0，λ25.0及λ5.0处的输入阻抗及反射系数分别为多少？解：1)()(01011=+-=ΓZ Z Z Zπβλ8.02131)2.0(j z j e e --=Γ=Γ31)5.0(=Γλ （二分之一波长重复性）31)25.0(-=ΓλΩ-∠=++=ο79.2343.29tan tan )2.0(10010ljZ Z ljZ Z Z Z in ββλΩ==25100/50)25.0(2λin Z （四分之一波长阻抗变换性）Ω=100)5.0(λin Z （二分之一波长重复性）1.2求内外导体直径分别为0.25cm 和0.75cm 的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间填充介电常数25.2=r ε的介质，求其特性阻抗及MHz f 300=时的波长。
解：同轴线的特性阻抗abZ rln600ε= 则空气同轴线Ω==9.65ln 600abZ 当25.2=r ε时，Ω==9.43ln600abZ rε 当MHz f 300=时的波长：m f c rp 67.0==ελ1.3题设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比ρ，第一个电压波节点离负载的距离为1m in l ，试证明此时的终端负载应为1min 1min 01tan tan 1l j l j Z Z βρβρ--⨯=证明：1min 1min 010)(1min 101min 010in tan l tan j 1/tan tan 1min 1min l j Z Z Z Z l j Z Z l j Z Z Z Z l in l βρβρρββ--⨯=∴=++⨯=由两式相等推导出：对于无耗传输线而言：）（Θ1.4传输线上的波长为：m fr2cg ==ελ因而，传输线的实际长度为：m l g5.04==λ终端反射系数为： 961.0514901011≈-=+-=ΓZ R Z R输入反射系数为： 961.0514921==Γ=Γ-lj in eβ 根据传输线的4λ的阻抗变换性，输入端的阻抗为：Ω==2500120R ZZ in1.5试证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。
中国海洋大学微波技术课程大纲理论课程
中国海洋大学微波技术课程大纲（理论课程）英文名称（Microwave Technology）【开课单位】信息科学与工程学院【课程模块】专业知识【课程编号】【课程类别】必修【学时数】48 （理论）【学分数】 3一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。
（一）教学对象：通信工程及相关电子信息类专业（二）教学目标及修读要求1、教学目标本课程较系统地介绍微波技术的基本原理、基本技术及典型的工程应用实例。
通过本课程的教学，使学生了解微波在各科学领域的应用，掌握微波理论和技术的基础概念、基本理论和基本分析方法，培养学生的分析问题和解决问题的能力，为今后从事微波研究和工程设计工作以及电磁场与微波技术研究生专业学习打下良好的基础。
2、修读要求微波技术是通信工程、电子工程和工科无线电类专业的一门重要技术基础课，是在学习了“电磁场与电磁波”和“电路基础”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。
（三）先修课程：电磁场与电磁波二、教学内容（一）第1章绪论1、主要内容：介绍微波的基本概念和特点以及微波技术的发展和应用领域；2、教学要求：了解：课程的内容、体系结构、重要性、学习方法及要求；微波技术的发展及应用领域；掌握：微波的概念及其特点；（二）第2章传输线理论1、主要内容：从“化场为路”的观点出发，讲述传输线的基本理论。
首先建立传输线方程，导出传输线方程的解，引入传输线的重要参量——阻抗、反射系数及驻波比；然后分析无耗传输线的三种工作状态及特性，给出传输线的匹配、效率及功率容量的概念，重点讨论了阻抗匹配的两种基本方法——四分之一波长阻抗匹配器和串（并）联支节匹配器的匹配；最后介绍了工程中重要的图解法——阻抗圆图的构成原理及应用。
2、教学要求：理解：无耗传输线的特性参量及状态参量，并掌握相关的计算及转换关系；两种基本阻抗匹配方法的匹配原理；阻抗圆图的构成原理、圆图上的各个关键点、阻抗圆图与导纳圆图的差异；掌握：三种工作状态（行波、纯驻波、行驻波）及两个重要特性（四分之一波长阻抗变换性、二分之一波长重复性）；阻抗（导纳）圆图用于传输线的状态参量求解及单枝节阻抗匹配问题；3、重点：传输线理论和阻抗圆图的应用；难点：圆图用于阻抗匹配；处理方法：搞清每步在做什么，匹配过程中每部分实现的目的；深刻领会“你站在哪里？想往哪里走？准备走多远？”的意义；4、其它教学环节：针对教学重点及难点，采用计算机辅助教学软件（CAI）、课堂讲授及安排习题课等多种教学方式相结合；（三）第3章微波传输线1、主要内容：从“场”的观点出发，分析波导、同轴线、带状线和微带线等典型微波传输线的一般理论和特性，给出常用的电磁波型、场分布和相应参数等；2、教学要求：了解：带状线和微带线等微波集成传输线的基本结构；常用微波集成传输线（带状线、微带线和耦合微带线）的设计计算方法；理解：微波传输线的工作原理和纵向场分析方法；“简并模”的概念；掌握：导行系统概念及分类；矩形波导、圆波导及同轴线的主模及其传输特性；判断矩形波导系统中可以传输的工作模式及分析单模工作的条件；常用微波集成传输线的主模，采用各类图表求解特性阻抗、结构尺寸等参数。
射频与微波电路-教学大纲、授课计划
《射频与微波电路》教学大纲一、课程信息课程名称：射频与微波电路课程类别：素质选修课/专业基础课课程性质：选修/必修计划学时：64计划学分，4先修课程：无选用教材：《射频与微波电路》，李兆龙，王贵主编，2023年，电子工业出版社教材。
适用专业：本课程适合作为通信、电子信息类专业的课程，也适合相关工程技术人员参考。
课程负责人：二、课程简介本课程以传输线理论为钥匙，试图打开射频与微波电路“场”与“路”相互交织的大门，通过深入剖析具有高度学习价值的经典射频与微波电路，促使学生快速掌握射频与微波无源电路和有源电路的基本设计原理、方法，以及一定的使用经验，使得不具备高深电磁理论的学生也能在短期内掌握这一不遵循摩尔定律的电路设计艺术。
三、课程教学要求求与相关教学要求的具体描述。
“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。
关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”或“1”.”课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。
四、课程教学内容五、考核要求及成绩评定六、学生学习建议(-)学习方法建议1.依据专业教学标准，结合岗位技能职业标准，通过案例展开学习，将每个项目分成多个任务，系统化地学习。
2.通过每个项目最后搭配的习题，巩固知识点。
3.了解行业企业技术标准，注重学习新技术、新工艺和新方法，根据教材中穿插设置的智能终端产品应用相关实例，对己有技术持续进行更新。
4.通过开展课堂讨论、实践活动，增强的团队协作能力，学会如何与他人合作、沟通、协调等等。
（-）学生课外阅读参考资料《射频与微波电路》，李兆龙，王贵主编，2023年，电子工业出版社教材。
七、课程改革与建设本课程坚持的理念是着重培养学生分析问题和解决问题的能力，而不是单纯的知识点的积累。
对于人的成长，重要的是对知识理解的积累，而不仅仅是知识库容的扩大。
所以，本课程不追求大而全的包含射频与微波电路学科的全部知识点，而是侧重深度分析和应用具有极高学习价值的射频与微波典型电路及结构，从而达到提高学生分析问题与解决问题能力的教学目标。
微波技术与天线第4章
2 zTE10
此时波导任意点处旳传播功率为
P 1 Re[U (Z )I (Z )] ab E120
2
4 ZTE10
与式（2. 2. 26）相同, 也阐明此等效电压和等效电流满足 第②条要求。
第4章 微波网络基础
2.
由前面分析可知, 不均匀性旳存在使传播系统中出现多模 传播, 因为每个模式旳功率不受其他模式旳影响, 而且各模式旳 传播常数也各不相同, 所以每一种模式可用一独立旳等效传播 线来表达。
Ze 1
e 1
Ze 2
e 2
…
ZeN
eN
(a)
(b)
图 4 – 1 多模传播线旳等效
第4章 微波网络基础
在离开不均匀处远某些旳地方, 高次模式旳场就衰减到能 够忽视旳地步, 所以在那里只有工作模式旳入射波和反射波。 一般把参照面选在这些地方, 从而将不均匀性问题化为等效网 络来处理。如图 4-2 所示是导波系统中插入了一种不均匀体及 其等效微波网络。
U1=AU2+B(-I2)
I1=CU2+D(-I2) 因为电流I2旳正方向如图 4 . 4 所示, 而网络转移矩阵要求 旳电流参照方向指向网络外部, 所以在I2前加负号。这么要求， 在实用中更为以便。 将式(4. 3 - 13)写成矩阵形式, 则有
由电磁场理论可知, 各模式旳传播功率可由下式给出:
第4章 微波网络基础
Pk
1 2
Re
EK
(
x,
y,
z
)
H
K
(
x,
y
,
z
)
ds
1 2
Re [U k
(z)I
( z )]
eK (x, y) hK (x, y) ds
微波工程基础(李宗谦)-绪论
0.1 什么是微波
对于微波频段的划分和命名，国内外有多种方法，下列表格给 出了在雷达和制导技术领域划分微波频段的方法及其频段代号：
不同工作频率的微波系统具有不同的技术特性、生产成本和用 途。一般说来，微波系统的工作频率越高，其结构尺寸就越小、生 产成本也越高；微波通信系统的工作频率越高，其信息容量越大； 微波雷达系统的工作频率越高，微波大气传输的方向性和系统分辨 力就可能提高。另外，微波的频率越高，其大气传输和传输线传输 的损耗就越大。
0.1 什么是微波
根据电磁波频率、波长与速度的关系：f 3108 米/秒可知， 微波的波长范围在 1 米至 0.1 毫米之间。可以采用如下的等式进行 微波波长和频率之间的换算： 波长 (米) 频率 (MHz) = 300 (106米/秒)
波长 (毫米) 频率 (GHz) =300 (106米/秒)
学时安排48总计8实验2第六章天线及微波工程子系统简介8第五章无源微波电路8第四章微波网络理论10第三章导波与波导10第二章传输线理论2第一章电磁场理论概述学时数内容0
微波技术基础
课程概况
课程目的
本课程是电子信息科学与技术类专业的专业基 础课。微波技术广泛应用于当前的通信与广播电视 等方面，如微波通信、微波遥感、雷达、电子对抗、 微波电磁兼容等。课程主要研究微波的产生、变换、 放大、传输、辐射、传播、散射、供 最基本的入门知识。
0.1 什么是微波
为了充分利用微波频谱资源，避免相互干扰，国际上对各微波频段 的用途都有一些规定。例如： 微波炉中磁控管的工作频率为 2.45 GHz； C 波段通讯卫星的工作频率：下行频率为 3.700 ~ 4.200 GHz，上 行频率为 5.925 ~ 6.425 GHz。 Ku 波段通讯卫星的工作频率：下行频率为 11.7 ~ 12.2 GHz，上行 频率为 14.0 ~ 14.5 GHz。
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谐振概念：
含有RLC 的无源单口网络,对于某些频率出现端口 电压、电流同相位。
在一个封闭系统中，电能与磁能相等称之为谐振
将单端口网络的结论推广到多端口网络
(1)对于无耗网络,网络的全部阻抗参量与导纳参量 均为纯虚数,即有
Zij=jXij, Yij=jBij (i,j=1,2,:,n) (2)对于可逆网络,则有下列互易特性:
Ii Uji
I=0
I=0
Ij Uij
I=0
如果Ii=Ij时，Uij＝ Uij，则该网络为可逆网络
1. 可逆网络
Z12 Z 21
Y12
Y21
根据五种参量的转换公式不难得到其它几 种网络参量的互易特性为
A11 A22 A12 A21 1
S12 S21 T11T22 T12T21 1
(1)使模式电压U(z)正比于横向电场ET;模式电 流I(z)正比于横向磁场HT; (2)模式电压与模式电流的共轭乘积的实部等
于平均传输功率
P
1
Re[U (z)
I (z)]
2
(3)模式电压与模式电流之比等于模式特性阻抗。
4.1 波导传输线与双线传输线的等效
根据各种模式的横向电场与横向磁场可导出 相应的模式电压与模式电流。 任何一段均匀传输线均可以看成等效双线,并 可应用传输线理论来进行分析 但必须指出:双线中电压和电流是唯一可以确 定的,而等效双线中模式电压和模式电流不能 唯一确定, 为了消除这种不确定性,必须引进归 一化阻抗的概念。
第4章 微波网络基础
低频网络是微波网络的基础,因此低频网络的 一些定律,定理,概念,方法等,可以移植过来使 用,如克希霍夫定律,回路电流法,节点电压法, 叠加原理,互易定理,戴维宁定理等都可以用来 解决微波电路问题。但由于微波电路均属于 分布参数系统,和低频网络相比微波网络具有 如下特点:
第4章 微波网络基础
Z 22 I 2
L
Z2nIn
Un Zn1I1 Zn2I2 L Znn In
如果n端口网络的各个参考面上同时有 电压作用时,则在任意参考面上的电流 为各个参考面上电压单独作用时,在该 参考面上的电流响应之和,即
I1 Y11U1 Y12U2 L Y1nUn
LI2
L
Y21U1 Y自Ym导2n2为U纳导2,若纳mL参≠量n,为Y若2转nmU移=n 导n为 L L L纳
4.1 波导传输线与双线传输线的等效
传输线理论是一种电路理论，它的基本参量 是电压，电流。 在低频电路中,电压和电流不仅有明确的定 义,而且可以直接测量,从这两个基本参量就 可以导出一系列的其它参量,如功率，阻抗， 导纳，反射系数及驻波比等。
4.1 波导传输线与双线传输线的等效
波导的模式电压与模式电流规定为:
2. 对称网络
Z11 Z 22
Y11 Y22
根据五种参量的转换公式不难得到其它几
种网络参量的互易特性为
S11 S22
T12 T21
A11 A22
对称二端口网络的两个参考面上的输入阻抗，输入导纳，电 压反射系数对应相等
3. 无耗网络
无耗网络的阻抗和导纳参量均为虚数,即
Zij=jXij, Yij=jBij (i,j=1,2) 利用各种参量的转换公式,不难得到A参量和T参 量的无耗特性为
U~r
z
U
r z
Z0
I~r
z
U r z
Z0
U~r
z
4.1 波导传输线与双线传输线的等效
入射波功率和反射波功率:
Pi
1 2
Re[U%i I i (z)]
1 2
U%i (z)
2
Pr
1 2
Re[U%r
I
i
(
z
)]
1 2
U%r (z)
2
传输的有功功率为
P
Pi
Pr
1 2
U%i (z)
2
1 2
U%r (z)
I2 0
表示T2面开路时，端口1到端口2的转移阻抗
为了使理论分析具有普遍性,常把各参考面上的电压 电流对所接传输线的特性阻抗归一化
如果T1和T2参考面处所接的特性阻抗分别为Z01和Z02,则 T1和T2参考面上的归一化电压及归一化电流分别为
U%1 U%2
U1 Z01 U2 Z02
I%1 I1 Z01 I%2 I2 Z02
U%1 U%2
Z%11 Z%21
Z%12 Z%22
I%1 I%2
4.6.1 二端口微波网络的网络参量
2.导纳参量
I1 Y11U1 Y12U2
I
2
Y21U1
Y22U2
I Y U
思考每个参量的含义
U%1
U1 Z01
U1
Y01
U%2
U2 Z02
U2
Y02
2
1 2
U%i (z)
2
(1
2)
4.2 微波元件等效为微波网络的原理
参考面的位置选取方法：
1.参考面的位置尽量远离不连续性区域 2.参考面必须与传输方向相垂直
对于单模传输情况来说,微波网络的外接传输 线的路数与参考面的数目相等。
微波元件及其等效网络
4.3 微波元件等效为微波网络的原理
唯一性定理：如果一个封闭曲面上的切向电场(或切 向磁场)给定,或者一部分封闭面上给定切向电场,另 一部分封闭面上给定切向磁场,那么这个封闭面内的 电磁场就被唯一确定. 如果参考面上的电压给定，则参考面上的模式电流 也被确定.
(1)画出的等效电路及其参量是对一个工作模式而言 的,对于不同的模式有不同的等效网络结构及参量。 (2)电路中不均匀点附近将会激起高次模,因此不均匀 区段的网络端面(即参考面)需远离不均匀区域。
第4章 微波网络基础
(3)由于均匀传输线是微波网络的一部分,它的网 络参量与线的长度有关,因此整个网络参考面也 要严格规定,一旦参考面移动,则网络参量就会改 变。 (4)微波网络的等效电路及其参量只适用于一个 频段,当频率范围大幅度变化时,对于同一个网络 结构的阻抗和导纳不仅有量的变化,而且性质也 会发生变化,致使等效电路及其参量也发生改变, 而且频率特性会重复出现。
写成矩阵形式：
UU%%ir11
T11 T21
T12 T22
UU%%ir22
T11
T12
T
T21 T22
电路特性参量 电压－电流
波特性参量 入射波电压－反射波电压 二端口微波网络
4.8 二端口网络参量的性质
1. 可逆网络
Z12 Y12
Z 21 Y21
可逆网络的定义
I=0
I%1 I1
Z01
I1 Y01
I%2 I2
Z02
I2 Y02
Y%11
Y11 Y01
Y%22
Y22 Y02
Y%12 Y%21
Y12 Y01Y02 Y21 Y01Y02
I%1 I%2
Y%11U%1 Y%12U%2 Y%21U%1 Y%22U%2
I% Y% U%
3. 转移参量
ZZM1n［11 Z］LL为阻ZZ抗M1nnn矩阵MIII12n简 写：
U ZI
I1 Y11U1 Y12U2 L Y1nUn
LI2
L
Y21U1 Y22U2 L Y2nUn L L电L流用电压表示－导纳矩阵
In Yn1U1 Yn2U2 L YnnUn 写成矩阵
I1
4.6.1 二端口微波网络的网络参量
归一化阻抗参量与未归一化阻抗参量之间的关系为
Z%11
Z11 Z01
Z%22
Z 22 Z02
于是归一化电压电流的关系式为
Z%12 Z%21
Z12 Z01Z02
Z 21 Z Z 01 02
UU%%12
Z%11I%1 Z%21I%1
Z%12 I%2 Z%22 I%2
对于n端口线性网络,如果各个参考面上都有 电流作用时,应用叠加原理,则任意参考面上的 电压为各个参考面上的电流单独作用时在该 参考面上引起的电压响应之和.
Zmn为阻抗参量,若m=n为自 阻抗,若m≠n为转移阻抗
U1 Z11I1 Z12I2 L Z1n In
U L
2 Z LL
21I1 LL
I
2
M
In
Y11
M
Yn1
L L
Y1n M Ynn
U1 U 2 M U n
简写：
［Y］为导纳矩阵
I Y U
I1
I
2
M
I
n
Y11
M Yn1L L源自I Y U Y1n YMnn
U1 U2
M Un
任何一个微波系统的不均匀性问题都可以用网络观 点来解决,网络的特性可以用网络参量来描写。
S11U%i1 S12U%i 2 S21U%i1 S22U%i 2
UU% %rr12
S11 S 21
S12 S22
UU% %ii11
U%r1 S U%i
5. 传输参量-用于分析网络的级联
用T2面上的电压入射波和反射波来表示T1面上的 电压入射波和反射波的网络方程组为
U%i1 T11U%r 2 T12U%i2 U%r1 T21U%r1 T22U%i2
转移矩阵为：
U1
I1
A11 A21
A12 A22
U 2 I
2
U 2
I
2
A11 A21
A12 A22
U 3 I
3
n个二端口网络的级联
A A1A2 An
4.散射参量
用两个参考面上的入射波电压来表示两个参考面上 的反射波电压的网络方程为