微波技术复习课件

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复习基本要求会进行分析问题，并能够解决简单问题（计算）掌握基本概念、重要计算公式掌握基本分析方法掌握典型系统工作原理和分析方法复习目录基本概念基本、重要公式例题分析典型系统工作原理微波：波长：1m-0.1mm

频率：300MHz-3000GHz

分米、厘米、毫米和亚毫米波分析方法：电路分析方法

f<Ror波长>R场分析方法

f<>Ror波长<>R光学分析方法

f>Ror波长<R微波主要防护措施：屏蔽、穿防护衣和带防护镜、功率泄露在规定安全指标范围内。微波的主要特点似光性和似声性穿透性宽频带特性热效应特性散射特性抗低频干扰特性视距传播特性分布参数的不确定性电磁兼容与电磁污染微波技术、天线与电波传播的相互关系微波技术、天线、电波传播是无线电技术的一个重要组成部分，其共同基础是电磁场理论，但三者研究的对象与目的不同微波技术：研究引导电磁波在微波传输系统中如何进行有效的传输，它希望按一定的要求沿传输系统无辐射传输。天线：将微波导行波变成向空间定向辐射的电磁波，或将空间的电磁波变成微波设备中的导行波。电波传播：研究电波载空间的传播方式和特点。微波传输线分类

第一类:双导体结构的传输线传输TEM波分析方法:化场为路第二类:均匀填充介质的波导管第三类:介质传输线传输TE波或TM波分析方法：场传输TE波和TM波的混合波分析方法：场结论：①传输线上的电压与电流都以波的形式传输，传输线上沿线电压与电流均由两部分组成；②传输线上任意一点的电压和电流都是入射波与反射波的叠加；③当特性阻抗为实数时，入射波的电压与电流相位相同，反射波的电压与电流相位相反。传输线的特性阻抗

传输线的传输常数

衰减常数相移常数

离开源向负载传输的u、i离开负载端向源传输的u、i

入射波反射波定解(1)已知终端电压和电流最后有

根据已知条件，在始端则令，

传输线的传输特性参数--特性阻抗定义计算公式特殊情况无耗传输线R=G=0低耗传输线导行波电压与电流之比

常用：250、400、600欧直径为d、间距为D的平行双导线的特性阻抗内外半径分别为的a、b无耗同轴线特性阻抗常用：50、75欧常用传输线的特性阻抗传输线的传输特性参数--传播常数定义计算公式特殊情况无耗传输线R=G=0低耗传输线传输线上波的幅度和相位变化,即导行波传播过程中衰减和相移的物理量传输线的传输特性参数--相速与波长相速定义相速公式电压、电流入射波（或反射波）等相位面沿传输方向的传播速度

波长定义波长公式特殊情况色散非色散传输线状态参量输入阻抗反射系数驻波比输入阻抗、反射系数、驻波比之间关系注意传输线上任意一点的输入阻抗不仅与负载有关，而且也与其位置有关。不等同于传输线特性阻抗（行波电压与电流之比）；不等同于传输线负载阻抗（负载端总电压与总电流之比）因为根据得常用输入阻抗公式终端条件反射系数定义公式传输线上任意一点处的反射波电压（或电流）与入射波电流（或电压）之比因为所以均匀无耗传输线反射系数终端反射系数行波系数传输系数输入阻抗与反射系数之间关系输入阻抗注意负载终端输入阻抗若信号源阻抗与特性阻抗不相同，即不匹配时，信号源也会产生反射波。当传输线上特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数一一对应，因此可以通过测量一种参数来计算另一种参数。当负载阻抗等于特性阻抗时，终端反射系数为零，即无反射，称为负载匹配。当负载阻抗不等于特性阻抗时，负载会产生反射波，向信号源方向传播。反射系数与驻波比之间关系结论1.4无耗传输线状态无耗传输线的三种不同工作状态：无耗传输线传输特点：负载阻抗不同则波的反射也不同;反射波不同则合成波不同;合成波的不同意味着传输线有不同的工作状态。行波状态纯驻波状态行驻波状态(1)行波状态行波状态：无反射传输状态。终端反射系数=0,传输线上任意一点的反射系数Γ(z)=0传输线上只存在一个由信源传向负载的单向行波,沿线电压和电流振幅不变,驻波比ρ=1；电压和电流在任意点上都同相；传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗。称此时的负载为匹配负载。传输方程特点(2)纯驻波状态驻波状态负载阻抗为短路负载阻抗为开路负载阻抗为纯电抗终端反射系数=1，驻波比=无穷大传输线上反射波等于入射波（全反射）。特点形成条件(3)行驻波状态驻波状态负载与传输线不完全匹配，会有反射波存在。由信号源入射的电磁波一部分被终端负载吸收，一部分被终端负载反射。波在传播时，不仅有行波，而且也有驻波.行波与驻波的相对大小取决于负载与长线的失配程度。传输线上的反射波小于入射波（呈部分反射状态）。特点1.5阻抗匹配微波源的匹配负载匹配解决如何从微波源中取出最大功率，要求信号源内阻与传输线输入阻抗实现共扼匹配。

解决如何使负载全部吸收入射功率，要求负载与传输线实现无反射匹配。

阻抗匹配的重要性匹配时传输给传输线和负载的功率最大且馈线中的功率损耗最小；阻抗失配时传输大功率容易导致击穿；阻抗失配时的反射波对信号源产生频率牵引，使信号源工作不稳定，甚至不能工作。阻抗匹配的三种类型负载匹配

信号源阻抗匹配

信号源共轭匹配

(1)负载匹配最大优点：吸收最大功率。传输效率最高，功率容量最大。工作较稳定。定义:当负载阻抗等于传输线上特性阻抗时的匹配称为负载匹配.目的:使负载无反射、只有入射波而无反射波、负载完全吸收微波功率、形成行波传输。(2)信号源阻抗匹配主要特点：供给传输线的输入功率不随负载变化。常用方法是加一个去耦衰减器或非互易隔离器。定义:信号源的内阻等于传输线的特性阻抗时，信号源与传输线是匹配的，称信号源为匹配源。目的:使信号源端无反射。(3)信号源共轭匹配目的:使信号源的输出功率最大。定义:信号源共轭匹配要求传输线输入阻抗与信号源内阻互为共轭值。阻抗匹配方法目的常用阻抗匹配方法一方面在信号源与传输线连接处应用阻抗匹配器使信号源输出端达到其共扼匹配，使信号源输出最大功率。另一方面在传输线与负载之间应用阻抗匹配器使负载与传输特性阻抗相匹配，使传输线上形成行波传输，负载接收信号源输出的最大功率。不匹配系统中适当加入无功元件(调配器)，产生几个反射，使之与原系统产生反射抵消而达到匹配。在两系统中间连接一阻抗变换器，其作用是化原不匹配系统中的大反射为多级的小反射乃至最终过度到匹配状态。常用阻抗匹配方法

阻抗调配法支节调配器法

串联阻抗匹配法并联支节匹配法

单支节调配器法双支节调配器法多支节调配器法阻抗调配法

负载阻抗为纯电阻负载为任意阻抗阻抗调配法在行驻波工作状态的传输线中距不匹配负载的某一电压波节或波腹处串接一段或几段长度为、特性阻抗不同的传输线。方法

串接线的特性阻抗由主传输线的特性阻抗及波节或波腹处的输入阻抗决定。

阻抗调配法--负载阻抗为纯电阻在主传输线之间加接一段长度为、特性阻抗为的传输线，就可使其匹配。匹配方法

当传输线的特性阻抗时，实现了阻抗匹配负载阻抗不为纯电阻

在负载与交换器之间加一段传输线，使变换器的终端为纯电阻，然后用阻抗变换器实现负载匹配。方法

利用阻抗圆图求出支节调配器法串联单支调配器并联单支调配器

串联单支调配器负载阻抗不为纯电阻

离负载第一个电压波腹点位置及该点阻抗分别为

参考面AA’处主传输线上的输入阻抗为

终端短路串联支节输入阻抗为总的输入阻抗为

要使其与传输向特性阻抗匹配，只有并联单支调配器负载阻抗不为纯电阻

离负载第一个电压波节点位置及该点阻抗分别为

参考面AA’处主传输线上的输入导纳为

基本概念微波在电磁波谱中的位置微波的特点及特性微波技术、天线与电波传播的相互关系分析方法传输线及分类传输线方程传输线方程一般解二、基本、重要公式传输线的边界条件（三种）传输线的工作特性参数(1)已知终端电压和电流。(2)已知始端电压和电流。(3)已知信号源电动势和内阻以及负载阻抗。特性阻抗传播常数相速与波长传输线的状态参量输入阻抗反射系数驻波比输入阻抗、反射系数、驻波比之间关系无耗传输线状态无耗传输线的三种不同工作状态：无耗传输线传输特点：负载阻抗不同则波的反射也不同;反射波不同则合成波不同;合成波的不同意味着传输线有不同的工作状态。行波状态纯驻波状态行驻波状态阻抗匹配的三种类型负载匹配

信号源阻抗匹配

信号源共轭匹配

常用阻抗匹配方法

阻抗调配法支节调配器法

串联阻抗匹配法并联支节匹配法

单支节调配器法双支节调配器法多支节调配器法典型例题分析【例1】在一均匀无耗传输线上传输频率为3GHz的信号,已知其特性阻抗Z。=100Ω0,终端接Zl=75+jlOOΩ的负载,试求：①传输线上的驻波系数;②离终端1Ocm处的反射系数；③离终端2.5cm处的输入阻抗。解①终端反射系数为三、基本习题解法驻波系数为②已知信号频率为3GHz,则其波长为可见，离终端10cm处恰好等于离终端一个波长,根据λ/2的重复性,有则有③由于2.5cm=λ/4,根据传输线λ/4的变换性,即典型例题分析【例2】一根特性阻抗为50Ω