1、緒論1 微波的波長范圍和頻率范圍波長：1m-0.1mm; 頻率：300MHZ-3000GHZ；第一章 傳輸線理論1 導行波類型(須了解各類傳輸線的主模)：(1)TEM波(橫電磁波):在導行波傳播的方向(縱向)上，沒有電磁場分量的電磁(2)TE波(橫電波)：縱向 0，但 0EHzz(3)TM波(橫磁波)：縱向 0，但E0Hzz2 傳輸線的分類：(1)雙導體傳輸線，同軸線，主模TEM；(2)金屬波導(矩形波導，圓形波導),不能傳輸TEM波(3)介質傳輸線；3 傳輸線方程及其解(1)分析思路：化場為路，使用電阻R、電導G、電感L和電容C將傳輸線化為電網(wǎng)絡；(2)傳輸線模型及其坐標系：注坐標系以終端為

2、原點，坐標方向從負載至信源；(3)傳輸線方程的推導和解：理解4 傳輸線的特性參數(shù)R jLGJcLC(1)特性阻抗 ，對于均勻無耗傳輸線 為純電阻；ZZ00(R j G j C)= j (2)傳播常數(shù) 為衰減常數(shù)， 為相移常數(shù)；(3)相速 與波長 ：pppf5 傳輸線輸入阻抗、反射系數(shù)和駐波比Z z輸入阻抗Z Zl0Z z00lZ z輸入阻抗歸一化值Z =ZZl0Z z00lZ Z反射系數(shù) z ej2z= e j( 2z)l00lZ Zll反射系數(shù)和輸入阻抗的關系（反射系數(shù)的取值范圍） 1 z 1 zZ Z (z)Z Z z 00Z (z)Z01 1 駐波比 1 ll/2周期性， /4題。6 無

3、耗傳輸線的狀態(tài)分析 (1) 即Z Z 處，行波狀態(tài)的描述；z 0l0A 沿線電壓和電流振幅不變，駐波比B 電壓和電流在任意點上都同相；=1C 傳輸線上各點阻抗均等于傳輸線特性阻抗； 1 Z (2)純駐波狀態(tài)：即；ll(3)行駐波狀態(tài)：介于行波狀態(tài)和純駐波狀態(tài)之間。7 Smith圓圖(1)組成： z eA反射系數(shù)圓圖lB 歸一化電阻圓圖C 歸一化電抗圓圖；(2)重要概念A Smith 阻抗圓圖是反射系數(shù)圓圖，歸一化電阻圓圖和歸一化電抗圓圖的合成；B 圓圖上一點既代表一個歸一化阻抗，又代表這個阻抗值對應的反射系數(shù)(阻抗和反射系數(shù)是一一對應的)；C 由歸一化阻抗的的周期性，因此在圓圖上旋轉一圈，即是

4、在傳輸線 /2上移動的距離； /2D相當于從信源端向負載端移動；E 在旋轉時與實軸正半軸交點所對應電阻值為駐波比 ，與實軸負半軸交點所對應電阻值為1/ 。(3)重要的點線面8 阻抗匹配(1)阻抗匹配的作用在微波電路中，若不匹配，將導致嚴重的反射，降低傳輸線效率，甚至會擊穿傳輸線。(2)阻抗匹配的分類A 終端負載匹配；Z Z匹配條件：；l0匹配結果：終端負載無反射波B 信源匹配；匹配條件：ZZg0匹配結果：信源將吸收傳輸線中的反射波C 共軛匹配；Z Z*匹配條件：ing信源輸出功率達到最大值(3)阻抗匹配的實現(xiàn)方法(例題講解)A 的阻抗變換器法，使用前提：終端負載為純電阻。B 并聯(lián)單支節(jié)調配法；

5、第二章 規(guī)則金屬波導1 規(guī)則金屬波導要滿足的條件：(1)波導管的邊界和尺寸沿著軸向不變；(2)波導內(nèi)填充的介質是均勻、線性、各向同性的；(3)波導管內(nèi)為時諧場。2 規(guī)則金屬波導分析方法：電磁場分析方法，使用麥克斯韋方程和邊界條件精確求解波導管內(nèi)電磁場分布。3 矩形波導(1)只能存在TE波和TM波；m n 22(2)截止波數(shù) ，a和b為矩形波導長邊與寬邊長度，m和k a b cn為矩形波導工作模式的編號；2(3)截止波長 (例題講解)kmnc( ) ( )c22ab(5)TE模的最低工作模次是TE 模的最低工作模次為TM 截止波長是最大的。一般希望波導工作在單模狀態(tài)下(5)矩形波導尺寸選擇 aa

6、b4 圓形波導(半徑外R)：最低次模為TE ，其截止波長為 3.41R11c第三章 帶狀線和微帶線1 電路的平面化；2 微帶傳輸線有兩種基本結構：帶狀線和微帶線；3 帶狀線可理解為由同軸線演化而來，傳輸?shù)闹饕荰EM波；4 微帶線中存在縱向分量E 和H ，但通過微帶線的尺寸選擇，縱向分量可以zz很小，因此場結構與TEM模很相似，被稱為準TEM模。第四章 微波網(wǎng)絡基礎1 微波網(wǎng)絡分析的3個問題：(1)確定參考面，將微波網(wǎng)絡的均勻區(qū)(傳輸線)和非均勻區(qū)(一般而言是不規(guī)則的微波元件區(qū)域)分隔開；(2)由橫向電磁場的分布，定義等效電流I(z)和等效電壓U(z)，將傳輸線等效為雙導體傳輸線；(3)將不規(guī)

7、則區(qū)域化為多端口電網(wǎng)絡進行分析2 參考面選取的原則(1)必須是橫截面；(2)要盡可能深一點，以便將高次模屏蔽；(3)一旦選定，對應著一個確定參數(shù)的電網(wǎng)絡，因此不能輕易改變3 將微波傳輸線等效為雙導體傳輸線，通過坡印廷定理引入等效電流 I(z)和等效電壓U(z)。4 對等效電流和等效電壓進行歸一化：U(z)U(z)/ ZI(z) I(z) Z005 二端口網(wǎng)絡的分析(1)阻抗矩陣ZT2 面開路(I2 = 0)時， T1 面的輸入阻抗定義為T1 面開路(I1 = 0)時， T2 面的輸入阻抗定義為T1 面開路(I1 = 0)時，端口(2)至端口(1)的轉移阻抗為T2 面開路(I2 = 0)時，端口

8、(1)至端口(2)的轉移阻抗為阻抗矩陣的歸一化對互易網(wǎng)絡 Z Z12對對稱網(wǎng)絡 Z Z11(2)導納矩陣Y2122其參數(shù)定義和歸一化參見阻抗矩陣Z。對互易網(wǎng)絡對對稱網(wǎng)絡YY1221Y Y1122(3)轉移矩陣A U A U A I111212 2I A U A I121222 2A 轉移矩陣的歸一化ZAZ Z AaaZ aaZZA Z ZA B A矩陣的性質對互易網(wǎng)絡 A A A A 111 2212 21對對稱網(wǎng)絡A =A1122(4)散射矩陣S：S參數(shù)是以微波電路端口的反射系數(shù)為基礎定義的。A 引入散射矩陣S的原因：Z、Y、A矩陣以等效電流和等效電壓為基礎，但U、I為虛擬的數(shù)學概念，不能測

9、量，不具有實際意義。因此須引入一個可以測量的參數(shù)-反射系數(shù)為基礎的散射矩陣S。B 二端口散射矩陣S的定義U S U S U1111122U S U S U2211222UUS 11，相當于端口阻抗匹配，相當于端口阻抗匹配，相當于端口阻抗匹配10U21UUS 12101U2UUS 212U021UU2S 22，相當于端口阻抗匹配0U12C 散射矩陣S的歸一化(相關例題習題：P107 例2-7及作業(yè)題)UUZUU II Z Z Uiiiii0i0iiZiZ0i0i0iUUZUU I I ZZUiiiii0i0iiZiZ0i0i0i言，歸一化電壓值等于歸一化電流值的相反數(shù)。對于互易網(wǎng)絡對于對稱網(wǎng)絡S

10、SSS12112122第五章 微波元器件1 微波元器件的分類：(1)線性互易元器件；(2)線性非互易元器件；(3)非線性元器件；2 終端負載元件(1)短路負載：使傳輸線終端短路，主要指短路活塞，分為接觸式短路活塞和扼流式短路活塞；(2)匹配負載：在一段波導的末端放置一塊劈型元件，面上附著碳粉，用以吸收微波能量，產(chǎn)生的熱能可用散熱片或流水元件帶走。(3)失配負載：在傳輸線上產(chǎn)生反射系數(shù)為特定值的駐波場，用于微波測量；3 微波連接元件(1)波導接頭A 法蘭盤：平法蘭、扼流法蘭；B 扭轉元件；C 彎曲元件(2)衰減元件和相移元件：用于改變波導中電磁波的幅度和相位(3)轉換接頭A 工作模式轉換接頭：如

11、方圓波導轉換器B 極化轉換器：改變電磁波極化方式4 阻抗匹配元件(1)螺釘調配器：廣泛應用于低功率微波裝置中，實現(xiàn)終端的匹配。根據(jù)調節(jié)螺釘?shù)纳疃龋刃椴煌碾娍梗詫崿F(xiàn)阻抗匹配；第六章 天線的輻射與接收1 天線的功能性描述：天線將發(fā)射機中的高頻電流轉化為空間中傳播的電磁波收)；2 天線的基本功能要求：(1) 天線是電磁開放系統(tǒng)，且天線與發(fā)射機或接收機阻抗匹配；(2) 天線應具有方向性；(3) 天線應有適當?shù)臉O化特性；(4) 天線應有足夠的工作頻帶。3 天線的分類：(2)面天線：由尺寸遠大于波長的金屬或介質面構成，適用于超短波和微波波段；4 可認為處處相等。根據(jù)參數(shù) 的取值，可將電基本振子周圍

12、的電磁場分為3個區(qū)域：1(1) S (EH )= 1*2率的向外輻射；1(2) S (EH )? 1*2的向外輻射，且E和H都與 成正比，因此輻射具有方向性；sin(3)處于2區(qū)之間，稱為菲涅爾區(qū)域。(4)方向圖函數(shù) ，方向系數(shù) ,主瓣寬度90度。D f ( , ) sin5 對稱振子cos( hcos )cos( h)方向圖函數(shù)f,)sin2h 1半波對稱振子 方向系數(shù) ,主瓣寬度78度。D 2h全波對稱振子 16 天線的電參數(shù)(1)天線的方向圖A (P ,) 為歸一化輻射功率，Prr可以表示為P f,)，即為方向圖函數(shù)；rB 一般使用三維方向圖的2垂直剖面來表示方向圖性質，一般為E平面或H

13、平面；C 要輻射方向)、后瓣(方向圖中與主瓣相反的輻射方向)D 主要參數(shù)：主瓣寬度、旁瓣電平，前后比E 方向系數(shù)D(可以全面描述天線的方向型)一般指天線最大輻射方向上的輻射功率密度 與同輸出功率的無方向性Smax天線在同一距離處的輻射功率密度 的比值。S(2)天線效率ARrR RAr1因此，天線效率若要更高，R 應更大。rl由電基本振子R 80 ( ) ，若 比 小太多，則 小，效率低。lR22rr(3)增益系數(shù)GG是方向系數(shù)D和天線效率 的合成參數(shù)，G DAA一般指天線最大輻射方向上的輻射功率密度 與同輸出功率的理想(天Smax線效率 100%)無方向性天線在同一距離處的輻射功率密度 的比值。SA(4)天線的極化方式：線極化、圓極化和橢圓極化。7 線天線的相關知識(1)方向圖乘積定理：由相似元天線構成的天線陣的方向函數(shù)等于各陣元單獨存在是的方向函數(shù)(單元因子)和陣方向函數(shù)(陣因子)的乘積。條件：必須是相似元天線，且均勻同方向排列組陣。(2)相控陣天線的原理：均勻直線陣中，陣元相位差在一定范圍內(nèi)周期變化，直線陣的最大輻射方向將實現(xiàn)360變相鄰元電流相位差實現(xiàn)方向圖掃描的天線陣，稱為相控陣。第七章 電磁波的空間輻射1 空間輻射的分類：(1)