第5章微波网络理论
2016微波网络_孙胜_第五章
可以证明，并联电路接近谐振时的阻抗为 其中 所以，得出等效电感和电容值为
Sheng Sun
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第五章微波滤波器的实现与综合
并联阻抗 Z12 看起来像是θ ~ π/2的并联谐振电路的阻抗： 若令 ω = ω0 + ∆ω,其中在中心频率 ω0 处 θ = π/2，则有 所以对于小的∆ω， Z12 可表示为
第五章微波滤波器的实现与综合
从而可以知道在上面所讨论的梯形网络中，对于正奇数n来说，网 络是绝对对称的，而对于正偶数n，网络是不对称的并且在中间是 刚好相反的。这时网络中的一半是另一半相对于一正实常数的Rh的 倒数： 其中，R0 和 Rn+1是源和负载的阻抗； 所以，对于n为偶数的切比雪夫低通原型滤波器，可以用前面一半 的元件值得到后一半的元件值:
J2 Ya = Yb
Sheng Sun
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第五章微波滤波器的实现与综合
理想的导纳倒相器
理想的阻抗倒相器
以四分之一波长转换器实现的倒相器
Sheng Sun
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第五章微波滤波器的实现与综合
Sheng Sun
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第五章微波滤波器的实现与综合
导纳倒相器的低通原型滤波器 利用导抗倒相器的特性可以将低通原型转换成下图中的滤波器网 络。这种网络由串联的电感或电容通过导抗倒相器的连接组成。
Sheng Sun
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第五章微波滤波器的实现与综合
低通到带通的转换 ω1和ω2来表示通带的上限和下限 ω0表示通带的中心频率： 在低通原型滤波器的一个串联元件被变换为串联谐振电路，而一个 并联元件被转换为并联谐振电路。这两种类型的串联和并联谐振电 路具有相同的谐振频率ω0。则串联谐振器的元件值为：
微波技术基础期末复习题
《微波技术基础》期末复习题第2章 传输线理论1. 微波的频率范围和波长范围频率范围 300MHz ~ 3000 GHz 波长范围 1.0 m ~ 0.1mm ；2. 微波的特点⑴ 拟光性和拟声性；⑵ 频率高、频带宽、信息量大；⑶ 穿透性强；⑷ 微波沿直线传播；3. 传输线的特性参数⑴ 特性阻抗的概念和表达公式特性阻抗＝传输线上行波的电压／传输线上行波的电流 1101R j L Z G j C ⑵ 传输线的传播常数传播常数 j γαβ=+的意义，包括对幅度和相位的影响。
4. 传输线的分布参数：⑴ 分布参数阻抗的概念和定义⑵ 传输线分布参数阻抗具有的特性()()()in V d Z d I d =00ch sh sh ch L L L L V d I Z d V d I d Z γγγγ+=+000th th L L Z Z d Z Z Z d γγ+=+① 传输线上任意一点 d 的阻抗与该点的位置d 和负载阻抗Z L 有关； ② d 点的阻抗可看成由该点向负载看去的输入阻抗；③ 传输线段具有阻抗变换作用；由公式 ()in Z d 000th th L L Z Z d Z Z Z dγγ+=+ 可以看到这一点。
④ 无损线的阻抗呈周期性变化，具有λ/4的变换性和 λ/2重复性； ⑤ 微波频率下，传输线上的电压和电流缺乏明确的物理意义，不能直接测量；⑶ 反射参量① 反射系数的概念、定义和轨迹；② 对无损线，其反射系数的轨迹？；③ 阻抗与反射系数的关系；in ()1()()()1()V d d Z d I d d 01()1()d Z d ⑷ 驻波参量① 传输线上驻波形成的原因？② 为什么要提出驻波参量？③ 阻抗与驻波参量的关系；5. 无耗传输线的概念和无耗工作状态分析⑴ 行波状态的条件、特性分析和特点；⑵ 全反射状态的条件、特性分析和特点；⑶ 行驻波状态的条件、特性分析和特点；6. 有耗传输线的特点、损耗对导行波的主要影响和次要影响7. 引入史密斯圆图的意义、圆图的构成；8. 阻抗匹配的概念、重要性9. 阻抗匹配的方式及解决的问题⑴ 负载 — 传输线的匹配⑵ 信号源 — 传输线的匹配⑶ 信号源的共轭匹配10. 负载阻抗匹配方法⑴ λ/4阻抗匹配器⑵ 并联支节调配器⑶ 串联支节调配器第3章 规则金属波导1. 矩形波导的结构特点、主要应用场合；2. 矩形波导中可同时存在无穷多种TE 和TM 导模；3. TE 和TM 导模的条件；TE 导模的条件：00(,,)(,)0j z z z z E H x y z H x y e β-==≠TE 导模的条件：00(,,)(,)0j z z z z H E x y z E x y e β-==≠4. 关于矩形波导的5个特点；5. 掌握矩形波导TE 10模的场结构，并在此基础上掌握TE m0模的场结构；6. 管壁电流的概念；7. 管壁电流的大小和方向；8. 矩形波导的传输特性（导模的传输条件与截止）；9. 圆形波导主模TE11模的场结构。
《微波技术与天线》习题答案
《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：31)()(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-∠=++= 79.2343.29tan 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：）（1.4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。
第5章 网络技术-物联网技术基础教程(第3版)-李联宁-清华大学出版社
5.1.2 RFID射频电子标签
• 无源电子标签在接收到阅读器发出的微波信号后， 将部分微波能量转化为直流电供自己工作，
• 标签内部电池的作用主要在于弥补标签所处位 置的射频场强不足，标签内部电池的能量并不 转换为射频能量。
5.1.2 RFID射频电子标签
4. 降低电子标签成本举措 • EPC 标签能在单品追踪中发挥作用的关键之
一就是大幅度降低标签的成本。 • ①缩小芯片 • ②开发新型天线 • ③寻找硅的替代品
5.1.3 RFID阅读器
• 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），即射频识别。
• 射频识别技术的基本原理是电磁理论。 • RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，
它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数 据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣 环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识 别多个标签，操作快捷方便。
• 射频识别系统中，阅读器又称为读出装置，扫描器、 通信器、阅读器（取决于电子标签是否可以无线改 写数据）。
5.1.2 RFID射频电子标签
2. 各类标签 • 采用不同的天线设计和封装材料可制成多种形式
的标签，如车辆标签、货盘标签、物流标签、金 属标签、图书标签、液体标签、人员门禁标签、 门票标签、行李标签等。客户可根据需要选择或 定制相应的电子标签。
5.1.2 RFID射频电子标签
3.电子标签工作原理 ①有源电子标签 • 又称主动标签，标签的工作电源完全由内部电
第5章--微波网络理论
ad
S11 S22
由此可见，一个对称二端口网络的两个参考面上的输 入阻抗、输入导纳以及电压反射系数等参量一一对应 相等
第五章 微波网络理论
(三) 无耗网络 利用复功率定理和矩阵运算可以证明，
[S]T [S * ] [1]
或写成
S11 S12
S21 S22
SS1211
S12 S22
1 0
[
~ Z]
[Z~]T
~ [Y ]
[Y~]T
[S] [S]T
第五章 微波网络理论
若n端口微波网络无耗，则
[S ]T [S*] [I ]
若n端口微波网络的端口j与端口k 在结构上对称，则网络参 量具有下述性质
~~ Z jj Zkk
~~ Yjj Ykk
S jj Skk
二.移动参考面对S的影响
设各口参考面 T n向网络方向平移l n至新参考面T n’，新参考 面 所确定的网络散射参量为S’，则有
Z22
I
2
各阻抗参量元素定义如下
Z11
U1 I1
I2 0 表示T2面开路时，端口(1)的输入阻抗；
Z 22
U2 I2
表示T1面开路时，端口(2)的输入阻抗；
I1 0
Z12 Z 21
U1 I2
U2 I1
表示T1面开路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗； I10 表示T2面开路时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗。
~ ~~ [I ] [Y ][U]
第五章 微波网络理论
散射参量矩阵方程为
U~~r1
U r2
~
U rn
S11 S21 Sn1
S12 S22
Sn2
S1n S2n
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。
(高等微波网络)第5章双匹配网络的综合
增强系统稳定性
双匹配网络有助于提高系 统的稳定性，减少噪声和 干扰。
双匹配网络的历史与发展
起源
双匹配网络的概念起源于20世 纪初的电子工程领域。
早期应用
在雷达、通信和电子战系统中 得到了广泛应用。
现代发展
随着微波技术的不断发展，双 匹配网络在卫星通信、移动通 信、雷达探测等领域的应用越 来越广泛。
(高等微波网络)第5 章双匹配网络的综 合
目录
• 双匹配网络概述 • 双匹配网络的基本原理 • 双匹配网络的设计方法 • 双匹配网络的实现与应用 • 双匹配网络的性能优化与改进
01
CATALOGUE
双匹配网络概述
双匹配网ห้องสมุดไป่ตู้定义
01
双匹配网络是一种微波网络，其 输入和输出阻抗都与参考阻抗匹 配。
减小双匹配网络的体积与重量
采用紧凑型设计
优化网络布局和元件排布，减小 网络体积和重量。
选用轻量化材料
选用轻质材料制作网络中的结构件 和元件，降低整体重量。
集成化设计
将多个功能模块集成在一个较小的 空间内，实现紧凑型设计，同时降 低重量。
THANKS
感谢观看
网络的对称性
• 对称性：如果一个网络在某个对称操作下保持不 变或对称，则称该网络具有对称性。
网络的稳定性
• 稳定性：描述网络对外部激励的响应能力，如果网络在受到外部激励后能够恢复到稳定状态，则称该网络是稳定的。
03
CATALOGUE
双匹配网络的设计方法
传输线法
总结词
传输线法是一种基于传输线理论的设计方法，适用于双匹配网络的设计。
未来展望
随着5G、6G等新一代通信技术 的发展，双匹配网络将在未来 通信系统中发挥更加重要的作 用。
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 =∞。
微波理论和工程的基础知识
V SWR
| (z ) | 1 1
Z(z ) 1 j tan (z z) j tan (z z)
U(z )
mzx
U(z )
m in
第1章 微波理论和工程的基础知识
从表1-2-1 (1)三个工作参数的值之间是相互联系的。 (2)无耗传输线上任一点处的反射系数的模值为常数，
等于负载ZL处的反射系数ΓL（尽管线上距离负载电长度
1．1．1 麦克思韦方程组 电磁波的运动规律遵从19世纪给出的麦克思韦方程组，
是英国科学家麦克思韦对法拉第（Faraday）等前人的实 验成果的总结和发展。麦克思韦方程组是描述宏观电磁场 规律的基本方程。微分形式的麦克思韦方程组在空间中的 任何一点都成立，它由以下四个方程组成：
第1章 微波理论和工程的基础知识
第1章 微波理论和工程的基础知识
E jB
（1－1－10）
H jD J （1－1－11）
D
（1－1－12）
B 0
（1-1-13）
【注意】这里的复数量是前文瞬时值的有效值，它们
不再是时间的函数，但仍然是位置的函数。这种选择的理
由是：①在实际工程中,这些物理量通常是用有效值来标明
或测量的；②复数功率和能量的方程能同它们的瞬时值对
第1章 微波理论和工程的基础知识
一个工作在边界Γ包围的区域Ω内的实际工程问题中
(1)第一类边界条件，也称为狄利克莱（Dirichlet） 边界条件。这种边界条件直接给出变量在边界上的值：
U 1 U1
（1-1-16）
式中，Γ1为第一类边界，U1为已知函数，可以为常数或0。
第1章 微波理论和工程的基础知识
应式保持同样的比例因子。
第1章 微波理论和工程的基础知识
《微波技术》[第5章]
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第一节
第 五 章 微 波 元 件
微波元件
引 言
低频电路有电阻、电容、电感元件。微波电路中 也有一些微波元件，如匹配负载、电抗元件等。 微波元件的功能：对微波信号进行各种变换。 微波元件的分类：
1. 按传输线类型分：
合肥工业大学物理学院
2. 按变换性质分：
（1）线性互易元件 元件中没有非线性和非互易性物质。
合肥工业大学物理学院
第二节
一、终端负载
终端负载和连接元件
ห้องสมุดไป่ตู้终端负载：传输线终端所接元件。
第 五 章 微 波 元 件
分类：常用的终端负载有短路负载和匹配负载。 1、短路负载 短路负载：将电磁能量全部反射回去。 将同轴线和波导终端短路，即分别成为同轴线和 波导固定短路器。短路负载又称为短路器。 一般是可调象活塞状短路器。也称短路活塞。
圆 耦 波 合 导 环
输出同轴线
截 止 衰 减 器
输入同轴线
合肥工业大学物理学院
二、移相器 移相器是对电磁波只产生一定的相移而不产生能 量衰减的微波元件，它是一个无反射、无衰减的二 端口网络，其散射矩阵为
第 五 章 微 波 元 件
0 [ S] = − jθ e
e− jθ 0
其中移相器的相移量为 θ = β l = 2πl λ p 可变移相器与可变衰减器在结构形式上完全相似， 所不同的是：前者是改变介质片的位置，后者是 改变吸收片的位置。
合肥工业大学物理学院
（1）接触活塞 由细弹簧片构成，活塞移动时，接触有时不好， 会发生打火现象，现在基本不用。
第 五 章 微 波 元 件
（2）扼流活塞 有“山”、“S”型的波导、同轴元件短路器。 如“山”型：
微波技术第5章微波网络基础.ppt
或用矩阵的形式来表示
N
S 12 S 22 L
L O L
S1 N M M S NN
[S b ][ a ]
式中
b S a S a + S a ++ L S a ++ L S a å i= i j j= i 1 1 i 2 2 i j j i N N
+ V i
ZI z ) 0 i i(
则解为： Vi ( z ) =
Z0i [ai ( z) + bi ( z)] 1 [ai ( z) - bi ( z)]
V i (z) = V i (z) Z0i = ai (z)+ b i (z)
Z0i 或归一化电压和归一化电流：
则第i个端口的入射功率 和反射功率为：
网络分析法
微波网络方法：是以微波元件及组合系统为对象， 利用等效电路的方法研究它们的传输特性及其设计 和实现的方法。 此方法为微波电路和系统的等效电路分析方法。 应用电路和传输线理论 微波元件
用网络等效
求取网络各端口间 信号的相互关系
注意：这种方法不能得到元件内部的场分布, 工程上关 心的是元件的传输特性和反射特性（相对于端口）。
1 t * P = V][ I] [ a v 2
Re P 0 av
网络无耗
R e{ Zmn}= 0
即对于无耗网络，阻抗矩阵的各项的实部均等于零； 即阻抗矩阵为虚数矩阵。
同理无耗网络的导纳矩阵各导纳的实部也等于零， 导纳矩阵亦为虚数矩阵。
§5.1 微波网络的散射矩阵
由于在微波频段：
（1）电压和电流已失去明确的物理意义，难以直 接测量； （2）由于开路条件和短路条件在高频的情况下难 以实现，故Z参数和Y参数也难以测量。 引入散射参数，简称 S 参数。
微波技术基础第五章课后答案
5-2若一两端口微波网络互易，则网络参量[]Z 、[]S 的特征分别是什么？ 解： 1221Z Z = 1221S S =5-4 某微波网络如右图。
写出此网络的[ABCD]矩阵，并用[ABCD]矩阵推导出对应的[S]及[T]参数矩阵。
根据[S]或[T]阵的特性对此网络的对称性做出判断。
75Z j =Ω解： 因为，312150275,2125025j j A A A jj --⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦所以，12313754212004j A B A A A jC D ⎡⎤--⎢⎥⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥--⎢⎥⎣⎦因为，归一化电压和电流为：()()()i i i V z a z b z ==+()(()()i i i i I z I z a z b z ==-(1)归一化ABCD 矩阵为： 00/AB Z a b CZ D c d ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(2)所以： 1122220()()/a b A a b B a b Z +=++-1102222()()a b CZ a b D a b -=++-(3)从而解得：1001100221(/)1(/)1()1()A B Z A B Z b a CZ D CZ D b a ----+⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥----+⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦(4)所以进而推得[S]矩阵为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+----++++=D CZ Z B A BC AD D CZ Z B A D CZ Z B A S 000000/2)(2//1][ (5) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--+-=j jj S 2722274211][ (6)由(3)式解得⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++++----+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡220000000011////21b a D CZ Z B A D CZ Z B A D CZ Z B A D CZ Z B A a b (7)所以， ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++++----+=D CZ Z B A DCZ Z B A D CZ Z B A DCZ Z B A T 00000000////21][(8)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--+--=j j j j T 274214212721][ （9）因为[S]阵的转置矩阵][][S S t=，所以，该网络是互易的。
微波技术基础课后答案 李秀萍版
0.22
0.013 j0.004
42.5 - j19
（c） YL
（d） Zin
（e） 0.201 （f） 0.451 4.4 4.5 4.6 略，同 4.3 如果传输线长度为 1.5，重做习题 4.3 略，同 4.3 短路线 （1） （2） （3） （4） （5） 如果 ZL (20 j100) ，重做习题 4.3。
400
L 1 =
第四章
4.1 （1） Zin
60 j35 , Yin 0.0125 j 0.0075
（2） Z L （3）
30 j18.5
o
0 0.27e j 26
0.454
,
0.35 0.27e j 82
o
,
1.9
] 13.99 cos(8t 30.4o ) ] 7.6 cos(2t 48.9o )
j 2t
2.5 电路的稳态电压为： 32cos(t ) 2.6 （1）
10
2 .5
（2） 10 （3） 10 （4） 10 2.7 （1） 10
5
7 .5
0.7
（2） 10 （3） 10 （1）
o
o
（1） A(t ) Re[ Ae
j 6t
] 2 5 cos(6t 3.43o )
（2） B(t ) Re[ Be （3） C (t ) Re[Ce 2.4 （1） 40cos(100t ) （2） 4000sin(100t ) （3）
1 sin(100t ) 1000
j 8t
3.19
1 V0 Z in Z 0 P 2 Z 0 Z in Z 0 2
《电磁场与微波技术教学课件》第五章
2、阻抗矩阵
n端口网络的归一化导纳矩阵为
Y11Zc1 [y]Y21Zc1Zc2
Yn1Zc1Zcv
D
Zc1
/Zc2
5.2.4 散射矩阵S
二端口网络参考面T1和T2面上的归一化入射波电压和归一化反 射波电压应用叠加原理，可以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，其网络方程为
bb21
S11a1 S21a1
S12a2 S22a2
其中
S
S11 S21
Z11
U1 I1
I2 0
表示T2面开路时，端口(1)的输入阻抗；
Z22
U2 I2
I1 0
表示T1面开路时，端口(2)的输入阻抗；
Z12
U1 I2
I1 0
表示T1面开路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗；
Z21
U2 I1
I2 0
表示T2面开路时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗。
5.3.1 Z矩阵和Y矩阵的关系
由于
[U ] [Z][I ]
[I ] [Y ][U ]
当[Z]和[Y]为非奇异方阵时，有
[Z ] [Y ]1
[Y ] [Z ]1
5.3.2 Z、Y矩阵与A矩阵的关系
用[Z]和[Y]矩阵来表示[A]矩阵
由于
UU21
Z11I1 Z21I1
5.2.2 导纳矩阵Y
若T1和T2参考面外接传输线的特性导纳分别为Yc1和 Yc2，则各个归一化等效电流、电压为
i1
I1 Yc1
u1 U1 Yc1
相应的归一化方程为
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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~ Y11
Y11 Y01
~ Y12
Y12 Y01Y02
~ Y21
Y21 Y01Y02
~ Y22
Y22 Y02
第五章 微波网络理论
3.转移参量A 用T2面上的电压、电流来表示T1面上的电压和电流的网络方程， 且规定电流流进网络为正方向，流出网络为负方向。则有
转移参量的定义为
U1
I1
a c
b U2
S22
(D A) (B C) A B C D
第五章 微波网络理论
二.二端口微波网络的级联组合
通常，一个复杂的微波系统是由若干个简单电路(或元件)按一定 方式连接而成的。 有两个二端口网络N1和N2，现按级联方式将其组合起来。设两 个网络的转移矩阵分别为[A]1和[A]2，组合后所构成的新二端 口网络N的转移矩阵为[A]。
第五章 微波网络理论
归一化电压和电流的定义为
U% z U z
Z0
I% z I z Z0
功率 P 1U z I z 1 U z
2
2
Z0
I z
Z0
1 U% z I% z
2
线上电压和电流可写成入射波和反射波之和，即
Uz Ui z Ur z
Iz Ii z Ir z
0 1
代入得 (四) 线性网络
12
1 2
11
22
网络参量与端口电压、电流无关
第五章 微波网络理论
5-3 多端口微波网络
一.网络参量
描述多端口微波网络的参量矩阵只有阻抗矩阵、导纳矩阵 和散射矩阵三种。
n端口网络各端口参考面上电压和电流关系的矩阵方程为
U~~1
~ Z~11
U 2
~
Z21
~
系数。
第五章 微波网络理论
归一化方程
UI%%11
A C
B D
U%I%22
U%1 AU%2 BI%2 I%1 CU%2 DI%2
~ U1
U1 Z01
~ U2
U2 Z 02
~ I1 I1 Z01
~ I2 I2 Z02
A a Z02 Z01
C c Z01Z02
B b Z01Z02
[S '] [P][S][P]
第五章 微波网络理论
其中
Pjk
{e j jlj ( j 0 (j
k) k)
若各口参考面 T n向离开网络方向平移l n至新参考面T n’，则
Pjk
{e j jlj ( j k) 0 ( j k)
讨论：此结论只适用于参考面沿均匀无耗传输线移动的情况
U2 0
第五章 微波网络理论
如果T1和T2参考面所接传输线的特性导纳分别为Y01和Y02， 则归一化表示式为
~ ~~ ~~ ~I1 Y~11U~1 Y~12U~2
I 2 Y21U1 Y22U 2
~ U1
U1 Z01
~ U2
U2 Z 02
~ I1 I1 Z01
~ I2 I2 Z02
ad
S11 S22
由此可见，一个对称二端口网络的两个参考面上的输 入阻抗、输入导纳以及电压反射系数等参量一一对应 相等
第五章 微波网络理论
(三) 无耗网络 利用复功率定理和矩阵运算可以证明，
[S]T [S * ] [1]
或写成
S11 S12
S21 S22
SS1211
S12 S22
1 0
I2 0
第五章 微波网络理论
特性阻抗归一化 T1和T2参考面上的归一化电压和归一化电流分别为
~ U1
U1 Z01
~ U2
U2 Z02
~ I1 = I1 Z01 ~ I 2 = I 2 Z02
归一化
~ ~~ ~~ U~1 Z~11 I~1 Z~12 I~2
U 2 Z21 I1 Z22 I 2
表征二端口微波网络特性的参量可以分为两大类：
1.反映网络参考面上电压与电流之间关系的参量 2.反映网络参考面上入射波电压与反射波电压之间关系的参量。 如图所示。
第五章 微波网络理论
1 . 阻抗参量
用T1和T2两个参考面上的电流表示两个参考面上的电压，其 网络方程为
U1 U 2
Z11 Z21
Z12 I1
散射参量的定义为
U~~r1
U r2
S11 S21
S12 S22
U~~i1 U i2
~
S11 U~r1 Ui1
~ Ui2 0
表示T2面接匹配负载时，T1面上的电压反射系数；
~
S12 U~r1
表示T1面接匹配负载时，T2面至T1面的电压传输系数；
Ui2
~ Ui10
第五章 微波网络理论
~
S21 U~r2
可逆网络具有互易特性
Z12 Z21 Y12 Y21
或 或
~ Z~12
~ Z~21
Y12 Y21
其它几种网络参量的互易特性为
ad bc 1 AD BC 1 S12 S21
第五章 微波网络理论
(二) 对称网络 一个对称网络具有下列特性
Z11 Z22 Y11 Y22
，
，，
其它几种网络参量的对称性为
电压、电流进行归一化
1 Z0
Ui z Ur z
U z Ui z Ur z
Z0
Z0
Z0
I z
Z0
Ui z
Z0
Ur z
Z0
即 U% z U%i z U%r z I%z U%i z U%r z
第五章 微波网络理论
5-2 二端口微波网络
一.二端口微波网络的网络参量 在各种微波网络中，二端口微波网络是最基本的。例如：衰减器、 移相器、阻抗变换器和滤波器等均属于二端口微波网络。
归一化阻抗参量为
~ Z11
Z11 Z 01
~ Z 22
Z 22 Z 02
~ Z12 ~ Z21
Z12
Z 01 Z 02 Z 21
Z 01 Z 02
第五章 微波网络理论
2. 导纳参量
用T1和T2两个参考面上的电压表示两个参考面上的电流，其网 络方程为
I1
I
2
Y11 Y21
Y12 U1
Y22
U
2
各导纳参量元素定义如下
Y11
I1 U1
U2 0
表示T2面短路时，端口(1)的输入导纳；
Y22
I2 U2
表示T1面短路时，端口(2)的输入导纳
U1 时，端口(2)至端口(1)的转移 导纳；
U1 0
Y21
I2 U1
表示T2面短路时，端口(1)至端口(2)的转移 导纳。
U n Zn1
~ Z~12 Z22 ~ Zn2
~ Z~1n
~ ~I1
Z2n I2
~
~
Znn In
~ ~I1
Y~~11
~ Y~12
~ Y~1n
U~~1
I2 ~
Y21 ~
Y22 ~
Y2n U 2
~
~
In Yn1 Yn2 Ynn U n
或简写成
~ ~~ [U] [Z ][I ]
c
d
1
c
d
2
c
d
若有n个二端口网络相级联，则级联后新二端口网络的转移矩阵为
[ A] [ A]1[ A]2 [ A]n
第五章 微波网络理论
三. 二端口微波网络参量的性质
一般情况下，二端口网络的独立参量有四个，但当网络具有某 种特性(如对称性或可逆性等)时，网络的独立参量个数将会减 少。
(一) 可逆网络
Ui1
~ Ui2 0
表示T2面接匹配负载时，T1面至T2面的电压传输系数；
~
S22 U~r2
Ui2
~ Ui1 0
表示T1面接匹配负载时，T2面上的电压反射系数。
5. S参量与A参量的关系
S11
(A D) (B C) A B C D
S21
2 A B C
D
S12
2( AD BC) A B C D
Z22
I
2
各阻抗参量元素定义如下
Z11
U1 I1
I2 0 表示T2面开路时，端口(1)的输入阻抗；
Z 22
U2 I2
表示T1面开路时，端口(2)的输入阻抗；
I1 0
Z12 Z 21
U1 I2
U2 I1
表示T1面开路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗； I10 表示T2面开路时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗。
第五章 微波网络理论
5-1 概述
任何一个微波系统都是由各种微波元件和微波传输线组成 的。工程上常避开微波元件内部场结构，视其为具有几个端口 的微波网络，用类似于低频电路理论的方法，计算或测量其对 外表现的参量，用这些参量来描述其性能。这种方法称为微波 网络理论。
微波网络具有如下特点：
(1)对于不同的模式有不同的等效网络结构及参量。通常希望传输 线工作于主模状态。 (2)由于分布参数效应，整个网络参考面要严格规定，一旦参考面 移动，则网络参量就会改变。 (3)网络端口电压、电流宜用归一化值
[
~ Z]
[Z~]T
~ [Y ]
[Y~]T
[S] [S]T
第五章 微波网络理论
若n端口微波网络无耗，则
[S ]T [S*] [I ]
若n端口微波网络的端口j与端口k 在结构上对称，则网络参 量具有下述性质
~~ Z jj Zkk
~~ Yjj Ykk
S jj Skk
二.移动参考面对S的影响
设各口参考面 T n向网络方向平移l n至新参考面T n’，新参考 面 所确定的网络散射参量为S’，则有