北理工微波工程导论复习大纲(必过)

A
B
0 0.5
0.5
C 顺时针旋转
0.314
如果选择C点为接入点位置，则dC=(0.314-0.06)λ＝ 0.254λ，需要短路支线实现的电纳值为j1.95, 短路支线的长度 为lC =(0.25+0.172)λ=0.422λ。
B or C ?
8、横截面尺寸为
a b 22.86 mm 10.16 mm
从波导E、H面分支臂输入信号，端口1、2输出有什么关系?。
匹配双T1、2臂有等幅反相波输入时，3、4端口输出是什么？
5、 滤波器有哪几个主要的技术指标？各自的物理意义是什么？
第七章 微波有源电路
基本要求:掌握典型微波有源电路的基本概念、技术指标、 特性参数等，解决基本的设计问题。 一、放大器 基本概念：转换功率增益、可用功率增益和工作增益；单向
转换功率增益的表达式；最大单向增益的表达式；噪声系数概念
及表达式；N级放大器级联的总噪声系数；以等效噪声温度表示 的噪声系数；绝对稳定的必要与充分条件；微波功率放大器的 1dB压缩点、交调失真与三阶交叉点概念。 设计问题：已知器件的S参数，判断稳定，求增益；已知各 放大器的噪声系数，求N级放大器级联的噪声系数。
(3)用单螺钉调匹配，由于单螺钉为并联支线调配器，故使用 归一化负载导纳更为方便，即: 1
yL
Z1
0.364 j 0.2Baidu Nhomakorabea g L jbL
根据第一章所导出单支线调配器的公式，则单螺钉接入位置为：
2 b g g 1 b L L L L 1 1 0.28 0.419 d arctan arctan 2 2 0.153 g b g L L L 2
基本概念：耦合度、隔离度、方向性的概念和相互关系；描 述平行线耦合器、分支线耦合器、环形桥耦合器的基本工作特性
三、功率分配器 基本概念：分配损耗、插入损耗、隔离度、结合魔T的S参数 说明其重要特性。 设计问题：设计能满足匹配、隔离要求的微带功分器。（等
分或不等分） 四、微波滤波器
基本概念：滤波器的概念、滤波器的形式、常见的低通滤波 器类型等。
二、复习题 1、什么是传输线的特性阻抗？与哪些因素有关？ 2、请分别简述什么是分布电阻、分布电导、分布电感、分布电 容？ 3、传输线上电磁波传输的三种工作状态分别是什么？各种工作 状态对应什么样的外围条件？ 4、简述λ/4传输线阻抗的变换性、λ/2传输线阻抗的重复性。 5、请写出阻抗圆图中的特征点、线、面的物理意义。 6、什么叫做色散波形，产生色散的原因是什么，色散会产生什 么样的影响？
复习题
1、 何谓固有品质因数和有载品质因数？它们之间有何关系？
2、 一个矩形谐振腔，当振荡于TE101模式时输出频率为f1，当振 荡于TE102模式时输出频率为f2 ，求此矩形腔的尺寸。 3、 定向耦合器有何功能？它有哪些主要技术指标？每个技术指 标的物理意义是什么？ 4、 匹配双T有哪些重要的特性。E-T、H-T和双T接头的S矩阵各 为什么？
解：（1）先求A 2 4 2
50 j j 50 jZ c 1 0 1 0 cos jZ c sin 1 0 1 0 0 R 2 1 1 1 1 A 1 sin 1 j cos 1 1 j 0 1 1 50 50 R1 R2 R1 R2 j Zc Zc 50 R R jR 1 2 1 50 j j 1 将A归一化 A11 A12 / Z c R2 a 2500 50 A21Z c A22 j 1 R R jR 1 2 1
R2 5.56
50R1 50R2 18R1R2 2500 0
将R1-R2=50带入，得到
R1 50 5.56 55.56
第五章微波固态元器件
1.半导体的性质 2、肖特基二极管的结构、等效电路（并解释 其关键元件）、伏安特性、特性参量和主要 应用。 3.GaAs MESFET的结构、等效电路（并解释其 关键元件）、伏安特性、特性参量。
1.3
0 0.5
B
0.5
A
0.286
顺时针旋转
（2）
yl Zc / Zl 50 /(100 j50) 0.4 j 0.2
在导纳圆图上找到该点，对应位置0.06λ,画出其等反射系 数圆，沿顺时针旋转，交g=1的圆于B、C点，
0.185 0.06
B点位置:0.185λ,1+j1.95 C点位置:0.314λ,1-j1.95 如果选择B点为接入点位 置，则db=(0.185-0.06)λ＝ 0.125λ，需要短路支线实现 的电纳值为-j1.95,短路支线 的长度为lb=(0.3280.25)λ=0.078λ。
肖特基势垒二极管 等效电路
R j 称为二极管的非线性结电阻，是阻 R j 随着加于 性二极管的核心等效元件。
二极管上的偏压改变，正向时约为几个 欧姆，反向时可达兆欧量级。 金半结管子不存在扩散电容，故这一电 容就是金半结的势垒电容，其数值在百 分之几到一个皮法（pF）之间。
Rs 称为半导体的体电阻，又叫串联电
s 1 1 2.64
电压最小点位置处的输入阻抗值为ZC/S，设该点距负载距离
为l1，则有
Zl jZc tan l1 Zin ( z ) Zc Zc / s Zc jZl tan l1
得到： l1 =0.214λ
或者直接利用阻抗圆图 zl=(2-j1)Ω。找到该点，位于阻抗 圆图的A点，外圆标度为0.286，第一个电压最小点位于负半实 轴上的B点处，由负载朝信号源方向移动，等效于点在圆图上 沿等反射系数圆顺时针旋转，距离为(0.5-0.286)λ=0.214λ
Cd
沟道中电荷偶极层的电容 gD
RGS 栅源之间未耗尽层的沟道电阻
gD
RG
漏极的微分电导
CDS 漏极和源极之间的衬底电容
栅极的串联电阻 源极的串联电阻 漏极的串联电阻 MESFET的小信号跨导 表示受控电流源 MESFET的电路符号
RS
RD
gm
g mVGS
第六章 微波无源电路
基本要求：掌握典型微波无源电路的基本概念、技术指标、
,
c
2 m 2 n 2 ( ) ( ) a b
TE10
c 2a 2 22.86 45.72mm
c a 22.86mm
TE20
TE01
c 2b 2 10.16 20.32mm
故工作波长λ=32mm时，只能传播TE10模。
(2) 第一个电场波节点距负载d1=9mm，波节点处的归一化阻抗为 zl=1/S 1 zL j tan d1
第一章 绪论 1、什么是微波？ 2、微波工程中所要解决的核心问题是什么？微波的 主要应用有哪些？ 3、若目标速度为720km/h，分别采用3GHz、10GHz和 15GHz中心频率的雷达测量其速度，其目标的多普勒
频率分别为多少？
4．请简述微波的主要优点和不利因素。
第二、三章 传输线理论与阻抗匹配
一、概念 特性阻抗、反射系数、驻波比、输入阻抗、阻抗圆图特性、 波导传输条件、截止波长、波导波长、色散波型、简并波型、耦 合微带线的奇偶模特性阻抗等。
d (0.166 0.05)g 5.22mm
1
d 2 (0.333 0.05)g 12.74mm
第四章
微波网络基础
一、概念 微波网络阻抗参量的物理意义、微波网络散射参量的物理意 义、无耗网络S参量的么正性（一元性）。 二、复习题 1、波导等效为双线传输线时是依据哪两个条件？ 2、当网络中填充的是各项同性媒质时，它的散射矩阵有什么特 点。 /4 3、有一个二端口网络如图所示，试求 (1)R1、R2满足何种关系时，网络 的输入端反射系数为零？ Zc ② R1 Z c R2 (2)在上述条件下，若网络的工作 ① Z c 衰减La=20dB时，R1、R2各等于多少？ 图中传输线为理想无耗传输线段， 特性阻抗为ZC=50Ω。
Ls
Rj
C j 称为二极管的非线性结电容，由于
Cj
Cp
Rs
阻。点接触型管子的值约在十到几十欧
姆，而面结合型管子的值约为几欧姆。 Ls 引线电感，约为一至几个纳亨 。
肖特基二极管电路符号
C p 管壳电容，约为几分之一皮法 。
C GS 栅源部分的耗尽层结电容
CDG 栅漏部分的耗尽层结电容
GaAs MESFET的管芯等效电路
S 1 jz1 tan d1

1 jS tan d1 故 zL S j tan d1
2 tan d1 tan( d1 ) 3.137 g
zL 1.726 j1.33
圆图法求归一化负载阻抗zl
（a）由于电场波节点的归一化阻抗等于1/3，在阻抗圆图的实 轴上标出此点A，过此点作等反射系数圆。 （b）由此点向负载逆时针转过d1/λg=0.2刻度，即B点，此点 的归一化阻抗即为归一化负载阻抗 g 44.8mm 2 zL 1.72 j1.33 1 2a
特性参数等，解决基本的设计问题。
一、谐振腔 基本概念：谐振器的固有品质因数、有载品质因数、耦合系 数、传输线谐振器的概念、矩形谐振腔的基本模式及特点、圆周
腔的基本谐振模式及特点、
设计问题：已知矩形谐振腔、圆柱形谐振腔腔体尺寸，求谐 振模式、频率；已知模式、频率，设计谐振器的腔体尺寸等。
二、定向耦合器
7、 已知Zc=50Ω，ZL=(100-j50)Ω，(1)求输出端电压反射系
数，驻波比S和第一个电压最小点距终端的距离；(2)若采用特性 阻抗为50Ω的短路支线进行单株线匹配，求支线接入位置d及相 应的支线长度l。(利用圆图求解) 解：（1）
Zl Zc 4 2 j j 26.6 l 0.45e Zl Zc 10
（2）当La=20dB时，有
LA 10lg
1 S21
2
20dB S21
1 10
2 1 S21 a11 a12 a21 a22 10
a11 a12 a21 a22 20
50 j j1 R2
2500 50 j 1 j 20 RR R1 1 2
两个位置分别为：
d 1 0.1174g 5.258mm
d 0.284g 12.74mm
2
圆图法：首先由圆图上的规一化负载阻抗zl求出规一化负载 导纳yl， yl的标度为0.05；然后沿等Г圆顺时针旋转，与g=1的 圆交于D与E两点，标度分别为0.166和0.333，所以接入位置为：
的矩形波导，空气填充，工作波长λ=32mm，当终端接负载Zl时，
测得驻波比S=3，第一个电场波节点距负载d1=9mm，试求：(1)波
导中传输的波型；(2)终端负载阻抗的归一化值；(3)若用单株线 调配器进行匹配，求接入位置。 解：(1)首先利用矩形波导的截止的计算公式，计算各波形的截 至波长；然后由传输条件λ<λC来判断波导中可能存在的波型。
输入端反射系数为零，即S11=0
即a11+a12-a21-a22=0
a11 a12 a21 a22 S11 0 a11 a12 a21 a22
2500 50 j 1 R R j R 0 1 2 1
50 j j1 R2
R1 R2 50 Ω
二、微波固态振荡器 基本概念：振荡器的基本组成部分、振荡条件、设计晶体管 振荡器的设计原则。 三、微波混频器/倍频器 基本概念：主要混频分量、变频损耗、噪声系数（双边带、 单边带）、镜频回收单端混频器的优缺点、单平衡混频器的基本 结构及特点。 四、微波控制器件 基本概念：微波开关的插损和隔离度、描述串联开关器件、