微波技术与天线复习提纲
第一章均匀传输线
1、微波传输线
微波传输线试用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称,它的作用是引导电磁波沿一定的方向传输,因此又称为导波系统,其所引导的电磁波又成为导行波。
2、均匀传输线
一般将截面尺寸、形状、媒质分介、材料及边界条件都不变的导行波系统称为规则导行系统,又称为均匀传输线。
微波传输线的分类:①双导体传输线②波导③介质传输线
3、均匀传输线方程
4、均匀传输线方程的解
传输线边界条件通常有以下三种:
5、传输线工作特性参数
传输线工作特特性参数主要有特性阻抗,传播常数,相速与波长。
特性阻抗:将传输线上导行波的电压和电流值比定义为传输线的特性阻抗,用Z0来表示。它与工作频率有关,由传输线自身分布参数决定,与负载和电源无关。
传播常数:
相速Vp与波长:传输线上相速定义为电压电流入射波(或反射波)等相位面沿传播方向
的传输速度,
6、传输状态参量
传输线状态参量主要有输入阻抗,反射系数,驻波比等。
反射系数:定义传输线上任意一点z处的反射波电压(或电流)与入射电压(或电流)之比为电压(电流)反射系数。
入射阻抗与反射系数的关系:当z=0时,Γ(0)=Γ1,则终端负载阻抗Z1与终端反射系数Γ1的关系为:Γ1=(Z1-Z0)/(Z1+Z0)
驻波比:ρ=|U|max /|U|min
其行波系数为:K=1/ρ
7、行波状态
行波状态就是反射系数的传输状态,此时的反射系数Γ1=0,而负载阻抗等于传输线的特性阻抗,即Z1=Z0,也可以称此时的负载为匹配负载。
8.纯驻波状态
纯驻波状态就是全反射状态,即终端反射系数Γ1=1。
9.行驻波状态
10.传输线上的损耗可分为回波损耗和插入损耗
回波损耗:(α=0),插入损耗:
(α=0)..
11.阻抗匹配分别是负载阻抗匹配,源阻抗匹配,共轭阻抗匹配。
负载阻抗匹配是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形;
电源内阻等于传输线特性阻抗时,电源和传输线是匹配的,这种电源称之为匹配电源。对匹配源来说,它给传输线的得入射功率是不随负载变化的,负载有反射时,反射回来的反射波被电源吸收。源阻抗匹配的常用方法是在信号源之后加一个去藕衰减器或者隔离器。
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等于电源内阻的共轭值时,称之为共轭阻抗匹配。
负载阻抗匹配方法:
12.反射系数圆图,归一化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起,就构成了完整的阻抗圆图,也称为史密斯圆图。
13.同轴线是一种典型的双导体传输系统,它有内外的两导体构成,中间为支撑介质。
第二章
1.由于波导的边界和尺寸沿轴向不变,故称为规则金属波导。
2.电磁波传输特性的主要参数有:相移常数、截至波数、相速、波导波长、群速、波阻抗、传输功率。
3.相移常数β和截至波数κc的关系式为:
4.通常由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气的规则金属波导称之矩形波导。
矩形金属波打破你能存在TE 波和TM波。
矩形波导TEmn和TMmn模的截止波数为对应的截止波长:
,相移常数
其中,
导行波中截至波长为λc最长的导行模称为该导行波系统的主模。
5.激励波导的方法通常有三种:电激励、磁激励和电流激励。
第四章
1.微波网络的概念:在分析电磁场分布的基础上,用“路”的方法将微波元件用电抗或阻抗来等效,将波导传输系统用传输线来等效,从而将实际的微波系统简化为微波网络;。
2.高次模的场只存在于不均匀区域附近,它们是局部场。在离开不均匀处远一些的地方,高次模式的场就衰减到可以忽略的地步,因此在那里只有工作模式的入射波和反射波。通常把参考面选在这些地方,从而将不均匀性问题化为等效网络来处理。
3
络。
4.任意两个端口的微波元件均可以视之为双端网络。
阻抗矩阵:
对于互易网络有:Z12=Z21 .对于对称网络有:Z11=Z22
导纳矩阵:互易:Y12=Y21 对称:Y11=Y22
散射矩阵:互易:S12=S21 对称:S11=S22 无耗网络:
第5章
1.微波元器件定义:
2.终端负载元件
终端负载元件是典型的一端口互易元件,主要包括:短路负载,匹配负载,失配负载。3.微波连接元件:
4.定向耦合器:是一种具有定向传输特性的四端口元件,它是由耦合装置联系在一起的两对
传输系统构成。
5.将一路微波功率按一定比例分成n路输出的功率元件称为功率分配器。
第6章
1.天线是用来辐射和接受无线电波的装置。
2.
3.天线的分类:
4.电基本振子是一段长度为L远小于波长、电流I振幅均匀分布、相位相同的直线电流元。它是线天线的基本组成部分。它的场可以分为进区场和远区场(辐射场)。
远区场特点:①电基本振子的远区场是一个沿着径向向外传播的横电磁波,故远区场又称辐
射场
③辐射场的强度与距离成反比,随着距离增大,辐射场减小
④在不同的方向上,辐射强度是不相等的。这说明电基本振子的辐射是有方向性的。
5.天线的方向图:所谓天线的方向图,是指在离天线一定距离处,辐射场的相对场强(归一化模值)随方向的变化的曲线图,通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面
方向图来表示。
6.天线的电参数:主瓣宽度旁瓣宽度旁瓣电平前后比方向系数
7.
8.天线输入端的阻抗称之为天线输入阻抗
第7章
1.
2.
3.
吸收衰落主要是由于传输媒质电参数的变化,使得信号在媒质中的衰减发生相应变化而引起的。干涉型衰落主要是由随机多径干涉现象引起的。
4.传输失真:一是媒质的色散效应,二是随机多径传输效应
色散效应是由于不同频率的无线电波在媒质中的传播速度有差别而引起的信号失真。
多径传输也会引起信号畸变。
5.所谓视距传播,是指发射天线和接受天线处于相互能看见的视线距离内的传播方式。地面通信、卫星通信、以及雷达等都可以采用这种传播方式,它只要勇于超短波和微波波段的电波传播。视线距离:
6.
7.天波传播通常是指自发射天线发出的电波在在高空被电离层反射后到达接受点的传播方式,有时也称电离层电波传播,主要用于中波和短波波段。
8.天波通信的特点:
9.无线电波沿地球表面传播的传播方式称为地面波传播,当天线低架于地面,且最大辐射方向沿地面时,这时主要是地面波传播。在长、中和短波的低频段均可以用这种方式传播。
第八章线天线
1.线天线定义:
短偶极子天线的辐射电阻低,不是良好的电磁功率辐射器。
对称振子天线是由两根粗细和长度都相同的导线构成,中间为两个馈点端。
2.将若干辐射单元按某种方式排列所构成的系统称为天线阵。
3.二元振的辐射场
4.
.
由于大地的影响,分析时,单极天线可等效一对称振子,对称振子可等效为一个二元阵
5.缝隙天线的定义
6.波导缝隙天线如果在同轴线、波导管或空腔谐振器的导体壁上开了一条或数条窄缝,可使电磁波通过缝隙向外空间辐射而形成一种天线,这种天线称为缝隙天线。
隙,另一部分则以位移电流的形式沿原来的方向流过缝隙,因而缝隙被激励,向外空间辐射电磁波。为了获得最强辐射,应使缝隙垂直截断电流密度最大处的电流线,即应沿磁场强度最大处的磁场方向开缝。
7.微带天线的结构
一.简答:(50分) 1.什么是色散波和非色散波?(5分) 答:有的波型如TE 波和TM 波,当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时,对于传输某一波形的电磁波而言,其相速v p 和群速v g 都随频率而变化的,把具有这种特性的波型称为色散波。而TEM 波的相速v p 和群速v g 与频率无关,把具有这种特性的波型称为非色散波。 2.矩形波导、圆波导和同轴线分别传输的是什么类型的波?(5分) 答:(1)矩形波导为单导体的金属管,根据边界条件波导中不可能传输TEM 波,只能传输TE 波和TM 波。 (2)圆波导是横截面为圆形的空心金属管,其电磁波传输特性类似于矩形波导不可能传输TEM 波,只能传输TE 波和TM 波。 (3)同轴线是一种双导体传输线。它既可传输TEM 波,也可传输TE 波和TM 波。 3.什么是TE 波、TM 波和TEM 波?(5分) 答:根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无,可分为三种波型: (1)横磁波(TM 波),又称电波(E 波):0=H Z ,0≠E Z ; (2)横电波(TE 波),又称磁波(H 波):0=E Z ,0≠H Z ; (3)横电磁波(TEM ):0=E Z ,0=H Z 。 4.导波系统中的相速和相波长的含义是什么?(5分) 答:相速v p 是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向移动的速度。 相波长λp 是指等相位面在一个周期T 内移动的距离。 5.为什么多节阶梯阻抗变换器比单节阻抗变换器的工作频带要宽?(5分) 答:以两节阶梯阻抗变换器为例,设每节4 λ阻抗变换器长度为θ,三个阶
梯突变的电压反射系数分别为 Γ ΓΓ2 1 ,,则点反射系数为 e e U U j j i r θ θ 42210--ΓΓΓ++==Γ,式中说明,当采用单节变换器时只有两 个阶梯突变面,反射系数Γ的表达式中只有前两项,若取ΓΓ=10,在中心频率处,2/πθ=这两项的和为零,即两突变面处的反射波在输入端相互抵消,从而获得匹配;但偏离中心频率时,因2/πθ≠,则两个反射波不能完全抵消。然而在多节阶梯的情况下,由于多节突变面数目增多,参与抵消作用的反射波数量也增多,在允许的最大反射系数容量Γm 相同的条件下, 使工作频带增宽。 6.请简述双分支匹配器实现阻抗匹配的原理。(7分) 答: B A Z L 如图设:AA’,BB’两个参考面分别跨接两个短截线,归一化电纳为jB 1,jB 2 A A’,BB’两参考面处的等效导纳,在考虑分支线之前和之后分别为 y iA ',y A A '' y iB ',y B B ' ' ,从负载端说起,首先根据负载导纳在导纳圆图上找 到表示归一化负载导纳的点,以此点到坐标原点的距离为半径,以坐标原点为圆心画等反射系数圆,沿此圆周将该点顺时针旋转(4πd 1)rad ,
课程详情: 微波技术基础(64讲)-西安电子科技大学梁昌洪等 国家级精品课程 “微波技术基础”简介 “微波技术基础”课程在西安电子科技大学是早已闻名的精品课程。60年代初在我校毕德显教授的有力指导和系统策划下,出现了蒋同泽的《长线》和吕海寰的《超高频技术》,这是全国最早的同类教材,对多所高校均有大的影响,只是当时军校的原因,没有正式出版。文革结束后,廖承恩编写的《微波技术基础》一直是国内多所高校引用和执教的教材。1988年梁昌洪的《计算微波》获全国优秀教材奖,同时实践的需要也希望把微波集成电路的进展,网络的统一思想,计算机的应用以及CAI的先进手段融入教学。90年代后期根据上述思想,推出了《简明微波》作为教学改革和课程发展的一次有益尝试。 目前的“微波技术基础”是电子信息专业微波方向学生的骨干课程,其讲授的内容涵盖了微波技术所涉及的各个方面的基础知识,信息量大。为该课程配套的电子工程学院实验中心微波实验室和国家电工电子基地条件优良,实验设备从传统微波实验的测量线到现代的网络分析仪一应俱全,并建设了微波技术虚拟实验室,学生可以在虚拟实验室中进行有效的工程实际经验的训练。 总的来说,西安电子科技大学的“微波技术基础”在长期教学实践和学科发展中,已经逐步形成了自身的特色。总结起来主要有: (1)现代性 在内容、方法讲述和实施等环节都要体现跟上时代的潮流。在内容选择上紧密结合通信等学科的发展,引入微波集成电路,光纤、开腔等实践需求的领域和内容;在方法上复频率法,统一传输线理论,特性阻抗的微扰理论等等,都是梁昌洪教授和同事们在教学科研结合上的创新体会;讲述和实施的CAI和虚拟实验使教材的现代性有所增色。 (2)简明性 本课程在简明扼要,通俗易懂上狠下功夫,使内容尽量集中于发展主线,脉络清晰,在教学上强调。 统一性传输线和波导的统一;圆波导和矩形波导的统一;网络理论对于微波技术基础的主线统一。 主题性在本课程执教过程中,大胆实施分讲制,每一讲都有一个主题,有一个“戏核”,每5-6讲为一个单元,每个单元都有一个脉络一个系统,整个课程有一条主线,即把网络方法和场论方法的有机结合。这样在教学中便于小结归纳,便于提纲挈领。 少而精在教材核课程设置中强调少而精,“少则深,多则惑”。把主要内容和方法反映上来,其余的让学生去发掘,创造。 (3)实践性 这是一门实际应用的工科课程。因此,强调理论联系实际,强调实验与虚拟实验相结合,强调学生的主观能动性和自身创新性。 客观地讲,本课程是当前国内外较好的课程之一,在具体的教学中获得了国内外同行和学生的好评。 微波技术基础(Fundamentals of Microwave Technology
微波技术 期末考试试卷(A )标准答案及评分标准 一、简答题(每小题3分) 1、 如何判断长线和短线? 答:长线是传输线几何长度l 与工作波长λ可以相比拟的传输线(1.5分),(必须考虑波在传输中的相位变化效应),短线是几何长度l 与工作波长λ相比可以忽略不计的传输线(1.5分)。(界限可以认为是/0.05l λ≥)。 2、 何谓分布参数电路?何谓集总参数电路? 答:集总参数电路由集总参数元件组成,连接元件的导线没有分布参数效应,导线沿线电压、电流的大小与相位与空间位置无关(1.5分)。分布参数电路中,沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化,传输线存在分布参数效应(1.5分)。 3、 何谓色散传输线?对色散传输线和非色散传输线各举一个例子。 答:支持色散模式传输的传输线,(0.5分)色散模式是传输速度(相速与群速)随频率不同而不同的模式(0.5分)。支持非色散模式传输的传输线(0.5分),非色散模式是传输速度(相速与群速)不随频率而改变的模式。(0.5分) 色散模式传输线:波导(0.5分) 非色散模式传输线:同轴,平行双导体,微带。(0.5分) 4、 均匀无耗长线有几种工作状态?条件是什么? 答:均匀无耗长线有三种工作状态,分别是驻波、行波与行驻波。(1.5分) 驻波:传输线终端开路、短路或接纯电抗;(0.5分) 行波:半无限长传输线或终端接负载等于长线特性阻抗;(0.5分) 行驻波:传输线终端接除上述负载外的任意负载阻抗;(0.5分) 5、 什么是波导中的模式简并?矩形波导和圆波导中的简并有什么异同? 答:不同模式具有相同的特性(传输)参量叫做模式简并。(1分) 矩形波导中,TE mn 与TM mn (m 、n 均不为零)互为模式简并。(1分) 圆波导的简并有两种,一种是极化简并。其二是模式简并,(1分) 6、 空气填充的矩形波导(宽边尺寸为a ,窄边尺寸为b )中,要求只传输 10 H 波型,其条 件是什么? 答:由于10H 的截止波长2c a λ=,而20H 的截止波长为a ,01H 的截止波长为2b ,若保证 10H 单模传输,因此传输条件max (,2)2a b a λ<<(3分)。 答对2a λ<(1分) 2a a λ<<(2分) 或22b a λ<<(2分) 2a a λ<<或22b a λ<<(2.5分) 7、 说明二端口网络S 参量的物理意义? 答:S 11,1端口接源,2端口接匹配负载,1端口的电压反射系数; S 22:2端口接源,1端口接匹配负载,2端口的电压反射系数; S 12:2端口接源,1端口接匹配负载,2端口到1端口的电压传输系数; S 21:1端口接源,2端口接匹配负载,1端口到2端口的电压传输系数; 对角元答对第1个给1分,答对第2个加0.5分; 非对角元答对第1个给1分,答对第2个加0.5分; 8、 写出理想移相器的散射矩阵
微波技术 一概述 微波是指波长范围为1mm~1m,频率范围为30×102 ~30×105MHz,具有穿透特性的电磁波。常用的微波频率为91 5MHz和 2 450MHz。微波作为一种电磁波,通常应用于广播、电视及通信技术中,近年来,随着科学技术的发展,微波作为一种能源,已逐渐应用于食品杀菌、干燥、烘烤、膨化、解冻等方面。 微波技术在食品工业中的应用可追溯到四十年代末期,1947年由美国雷声公司马文·贝克根据微波的加热效应制成了世界上第一台用于食品加热的微波炉。鉴于微波具有在食品内部生热并迅速产生均匀温度的观点,人们开始研究将它用于工业加热技术上以其开辟新的热能源,提高热能利用率和缩短加工时间,大约经历了十余年的探索,终于在1965年由美国Cryodry Comporation 公司研制成功了世界上第一台 915MHz/50kW隧道式微波干燥设备,并在Seyfert Foods食品公司首次投入实际应用,用来干燥油炸马铃薯片。此后微波能技术在美国、日本、加拿大和欧洲等发达国家在用来解决食品工业中的多种加热干燥、烹制、杀虫灭菌和回温解冻等方面相继获得成功并表现出强大的技术优势。到七十年代,世界各国普遍推广应用。例如在气候温和潮湿的日本,微波在食品工业中的应用占整个工业应用的60%。我国自1973年由南京电子管厂率先研制成功了工业微波干燥设备以来,经过了20年的努力,也积累了比较丰富的经验。目前我国已成功地应用微波能烧烤食品、干果焙烤、牛肉干燥、蔬菜脱水、快餐面干燥、食品杀菌、饮料杀菌、白酒陈化催熟等许多领域,并取得显著进展。 二微波技术的原理及特点 综合微波技术在食品工业中的各种应用可归结为如下原理。 (一)微波加热干燥原理 微波加热技术是一种新的加热方式。它是依靠以每秒245000万次速度进行周期变化的微波透入物料内,与物料的极性分子相互作用,物料中的极性(如水分子)吸收了微波能以后,改变其原有的分子结构,亦以同样的速度作电场极性运动,致使彼此间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热,从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温。由于微波辐射下介质的热效应是内部整体加热的,即理论上所谓的“无温度梯度加热”,基本上介质内部不存在热传导现象,因此,微波可相当均匀地加热介质。微波加热技术与传统加热方法相比,有如下特性:①穿透力强。②热惯性小。③呈现选择加热特性。④具有反射性和透射性。 微波干燥是在微波理论,微波技术和微波电子管成就的基础上发展起来的一门新技术,微波干燥已在许多领域内获得广泛的应用。它是应用微波加热的原理, 使品温度上升,达到干燥的目的。微波干燥具有如下的特点: 1 .干燥速度快、干燥时间短 由于常规加热需要加热传热介质和环境,再进入食品,故需较长时间才能达到所需加热温度。而微波加热则是加热物体直接吸收微波能,加热速度大大高于常规加热方法,此时只需一般方法的十分之一到百分之一的时间就能完成整个加热和干燥的过程。 2. 产品质量高 由于加热时间短,又非热效应配合,因此,可以保存加工原料的色、香、味,并且维生素的破坏也较少。 3. 加热均匀
微波技术基础实验报告 所在学院: 专业班级: 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 2016年5月13日
实验一微波测量系统的了解与使用 实验性质:验证性实验级别:必做 开课单位:学时:2学时 一、实验目的: 1.了解微波测量线系统的组成,认识各种微波器件。 2.学会测量设备的使用。 二、实验器材: 1.3厘米固态信号源 2.隔离器 3.可变衰减器 4.测量线 5.选频放大器 6.各种微波器件 三、实验内容: 1.了解微波测试系统 2.学习使用测量线 四、基本原理: 图1。1 微波测试系统组成 1.信号源 信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备,微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。常用微波信号源可分为:简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。 本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。 2.选频放大器
当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时,用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大,然后再整为直流,用直流电表指示。它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。表头一般具有等刻度及分贝刻度。要求有良好的接地和屏蔽。选频放大器也叫测量放大器。 3.测量线 3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样,探头的移动靠滑架上的传动装置,探头的输出送到显示装置,就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。 4.可变衰减器 为了固定传输系统内传输功率的功率电平,传输系统内必须接入衰减器,对微波产生一定的衰减,衰减量固定不变的称为固定衰减器,可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。实验中采用的吸收式衰减器,是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节,其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出(直读式),或者从所附的校正曲线上查得。 五、实验步骤: 1.了解微波测试系统 1.1观看如图装置的的微波测试系统。 1.2观看常用微波元件的形状、结构,并了解其作用、主要性能及使用方法。常用元件如:铁氧体隔离器、衰减器、直读式频率计、定向耦合器、晶体检波架、全匹配负载、波导同轴转换器等。2.了解测量线结构,掌握各部分功能及使用方法。 2.1按图检查本实验仪器及装置。 2.2将微波衰减器置于衰减量较大的位置(约20至30dB),指示器灵敏度置于较低位置,以防止指示电表偶然过载而损坏。 2.3调节信号源频率,观察指示器的变化。 2.4调节衰减器,观察指示器的变化。 2.5调节滑动架,观察指示器的变化。 六、预习与思考: 总体复习微波系统的知识,熟悉各种微波元器件的构造及原理特点。 实验二驻波系数的测量
安徽大学 2011 — 2012 学年第 2 学期 《 微波技术 》考试试卷(B 卷) (闭卷 时间120分钟) 院/系 年级 专业 姓名 学号 一、填空题(每空1分,共20分) 1. 已知一无耗传输线的特性阻抗Ω=750Z ,在其终端接负载阻抗Ω=100L Z ,则终端电压反射系数为 ,传输线上的电压驻波比为 。 2. 均匀无耗传输线工作状态分为三种: 、 、 。 3. 史密斯阻抗圆图实轴上的点代表 ,实轴左半径上的点表示电压驻波 ,电流驻波 ,其上数据代表 ,在圆图上旋转一周为 λ。 4. 带状线的工作模式为 ,其相速度p V = ,微带线的工作模式为 。 5. 在空腔谐振器中磁场占优势的区域将腔壁向外拉出一小体积V ?,谐振频率将_________;将腔壁向内推入一小体积V ?,谐振频率将_________。 6. 在奇、偶模分析法中,对耦合线端口①和②的任意激励电压1V ,2V ,总可以分解为一对奇、偶模激励电压o V 和e V 的组合,奇模电压o V : ,偶模电压e V : 。 7. 微波谐振器的基本参数为__________ 、__________ 和__________。
二、简答题(每小题6分,共12分) 1. 简述线性互易二端口网络散射参数测量中“三点法”的原理。 2. 写出下列理想二端口元件的[]S 矩阵。 (1)理想衰减器;(2)理想相移器;(3)理想隔离器。 三、证明题(10分) 1. 试证明无耗传输线的负载阻抗为: 1 1min min 0 tan 1tan d jK d j K Z Z L ββ--= 式中K 为行波系数,1m in d 为第一个电压驻波最小点至负载的距离。
微波技术在各领域的应用 发布来源:三乐微波发布时间:2014/5/30 8:57:00 一、微波原理 微波就是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz-300GHz范围之间的电磁波,因为它的波长与长波、中波与短波相比来说,要“微小”得多,所以称之为“微波”。 微波有着不同于其她波段的重要特点,它自被人类发现以来,就不断的得到发展与应用,19世纪末,人们已经知道了超高频的许多特性,赫兹用火花振荡得到了微波信号,并对其进行了研究,仅证实了麦克斯韦的一个预言—电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展,1936年4月美国科学家South Worth用直径为12.5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远,波导传输实验的成功激励了当时的研究者,因为它证实了麦克斯韦的另一个语言—电磁波可以在空心的金属管中传输,因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要,促进了微波技术的发展,而电磁波在波导中传输的成功,有提供了一个有效的能量传输设备,微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造除了第一台微波雷达,工作波长在10cm。在第二次世界大战期间,由于迫切需要能够对敌机及舰船进行了探测定位的高分辨率雷达,大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后,微波技术进一步迅速发展,不进系统研究了微波技术的传输理论,而且向着多方面的应用发展,并且一直在不断的完善,我国开始研究与利用微波技术实在20世界70年代初期,首先在连续波磁控管的研制方面取得重大进展,特别就是大功率磁控管的研制成功,为微波技术的应用提供了先决条件。此后我国在微波领域迅速发展,80年代我公司生产出中国第一台微波炉,到目前为止,家用微波炉、工业微波应用
一、填空题(40分,每空2分) 1、微波是指波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波。则其对应的频率范围从___ ___赫兹 到___ __赫兹。 2、研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是 的分析方法, 一种是 分析方法。 3、微波传输线种类繁多,按其传输的电磁波型,大致可划分为三种类 型 、 、 。 4、测得一微波传输线的反射系数的模2 1=Γ,则行波系数=K ;若特性阻抗Ω=750Z ,则波节点的输入阻抗=)(波节in R 。 5.矩形波导尺寸cm a 2=,cm b 1.1=。若在此波导中只传输10TE 模,则其中电磁波的工作 波长范围为 。 6.均匀无耗传输线工作状态分三种:(1) (2) (3) 。 7.微波传输系统的阻抗匹配分为两种: 和 。阻抗匹配的方法中最基本 的是采用 和 作为匹配网络。 8.从传输线方程看,传输线上任一点处的电压或电流都等于该处相应的 波 和 波的叠加。 9. 阻抗圆图是由等反射系数圆和__ ___组成。 二、简答或证明题(20分,第1题8分,第2题6分,第3题6分) 1、设特性阻抗为0Z 的无耗传输的行波系数为K ,第一个电压波节点到负载的距离min l 证明:此时终端负载阻抗为:min min 0tan K 1tan j K l j l Z Z L ββ--= (8分)
2、若想探测矩形波导内的驻波分布情况,应在什么位置开槽?为什么?(请用铅笔画出示意图)(6分) 3、微波传输线的特性阻抗和输入阻抗的定义是什么? (6分) 三、计算题(40分) 1、如图所示一微波传输系统,其 0Z 已知。求输入阻抗in Z 、各点的反射系数及各段的电压驻 波比。(10分)
物联网专业(4 年制)教学大纲无线龙物联网专业教学大纲按照物联网三层结构规划了培养目标: 传感层:无线节点硬件和核心协议栈软件设计,RFID无源有源标签设计技术掌 握,低功耗无线设计,基础无线网络技术掌握,安全和加密原理和设计;网络层:多种网络网关设计,HF,UHF —RFID读卡器设计,掌握主流无线和无线网络标准,主要路由算法掌握,网络监视和数据库设计;应用层:掌握应用系统设计技术关键,物联网应用软件开发;应用数据结构,数 据流设计;能够独立设计不同需要的物联网应用系统 目前物联网技术发展很快,涉及到多种网络技术,不同网络各有特点,适用于不同的应用环境,所以,教学大纲要求掌握多种网络技术(3G GPRS蓝牙, WI-FI,ZIGBEE, 专用网络等)和网络间路由和数据处理,无线有线网关设计等新技术;无线龙物联网专业教学大纲由7 个主要的知识模块组成: 1、单片机和嵌入式知识模块 知识点包括:从最基础的8051单片机到ARM嵌入式技术,由浅入深,知识点包括:微机原理,接口技术,微控制器体系和原理,实时操作系统,C语言编程技 术等等 2、无线片上系统(SoC)知识模块 知识点包括:无线单片机通讯接口设计,无线有线收发器原理和结构,通讯原理和结构,嵌入式软件基础等; 3、无线通讯和无线网络知识模块 知识点包括:短距离无线数据通讯基础和原理,无线自组网技术,基本无线网络 拓扑,ZIGBEE无线技术和802.15,.4无线标准,高级的ZIGBEE技术。网络安全和加密技术,C语言和无线网络算法高级技术原理; 4、高频微波知识模块 知识点包括:高频微波技术基础,调制和解调技术,天线原理和设计,阻抗匹配和反射,高频仪器使用,微波放大器设计,无线单片机高频测试和调试方法和原理等; 5、RFID知识模块 知识点包括:电磁技术基础,RFID标签防冲突算法,EPC和IS0-18000 —6C通讯协议和原理;大功率RFID读卡器原理和设计,RFID和物联网数据库结构和原理等;
微波技术在各领域的应用 发布来源:三乐微波发布时间:2014/5/30 8:57:00 一、微波原理 微波是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz-300GHz范围之间的电磁波,因为它的波长与长波、中波和短波相比来说,要“微小”得多,所以称之为“微波”。 微波有着不同于其他波段的重要特点,它自被人类发现以来,就不断的得到发展和应用,19世纪末,人们已经知道了超高频的许多特性,赫兹用火花振荡得到了微波信号,并对其进行了研究,仅证实了麦克斯韦的一个预言—电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展,1936年4月美国科学家South Worth用直径为12.5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远,波导传输实验的成功激励了当时的研究者,因为它证实了麦克斯韦的另一个语言—电磁波可以在空心的金属管中传输,因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要,促进了微波技术的发展,而电磁波在波导中传输的成功,有提供了一个有效的能量传输设备,微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造除了第一台微波雷达,工作波长在10cm。在第二次世界大战期间,由于迫切需要能够对敌机及舰船进行了探测定位的高分辨率雷达,大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后,微波技术进一步迅速发展,不进系统研究了微波技术的传输理论,而且向着多方面的应用发展,并且一直在不断的完善,我国开始研究和利用微波技术实在20世界70年代初期,首先在连续波磁控管的研制方面取得重大进展,特别是大功率磁控管的研制成功,为微波技术的应用提供了先决条件。此后我国在微波领域迅速发展,80年代我公司生产出中国第一台微波炉,到目前为
第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线?何谓长线和短线? 一般来讲,凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统,均可成为传输线;长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟,反之为短线。(界限可认为是l/λ>=0.05) 1-2.从传输线传输波形来分类,传输线可分为哪几类?从损耗特性方面考虑,又可以分为哪几类? 按传输波形分类: (1)TEM(横电磁)波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线;共同特征:双导体传输系统; (2)TE(横电)波和TM(横磁)波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导;共同特点:单导体传输系统; (3)表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线;共同特征:传输波形属于混合波形(TE波和TM 波的叠加) 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? 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时,同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构,材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率,而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些?他们各自的特点是什么?在什么情况的终端负载下得到这些工作状态?
(1)行波状态: 0Z Z L =,负载阻抗等于特性阻抗(即阻抗匹配)或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中,只存在相位的变化而没有幅度的变化。 (2)驻波状态: 终端开路,或短路,或终端接纯抗性负载。 电压,电流在时间,空间分布上相差π/2,传输线上无能量传输,只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射,负载不吸收能量,传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加,形成驻波状态。 (3)行驻波状态: 终端负载为复数或实数阻抗(L L L X R Z ±=或L L R Z =)。 信号源传输的能量,一部分被负载吸收,一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路?何谓集总参数电路? 集总参数电路由集总参数元件组成,连接元件的导线没有分布参数效应,导线沿线电压、电流的大小与相位,与空间位置无关。分布参数电路中,沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化,传输线存在分布参数效应。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种:共轭匹配和无反射匹配,阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值;传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值;传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时,传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4,在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形?有哪几种模式?
物联网专业(4年制)教学大纲 无线龙物联网专业教学大纲按照物联网三层结构规划了培养目标: 传感层:无线节点硬件和核心协议栈软件设计,RFID无源有源标签设计技术掌握,低功耗无线设计,基础无线网络技术掌握,安全和加密原理和设计; 网络层:多种网络网关设计,HF,UHF -RFID读卡器设计,掌握主流无线和无线网络标准,主要路由算法掌握,网络监视和数据库设计; 应用层:掌握应用系统设计技术关键,物联网应用软件开发;应用数据结构,数据流设计;能够独立设计不同需要的物联网应用系统 目前物联网技术发展很快,涉及到多种网络技术,不同网络各有特点,适用于不同的应用环境,所以,教学大纲要求掌握多种网络技术(3G、GPRS/蓝牙, WI-FI,ZIGBEE, 专用网络等)和网络间路由和数据处理,无线有线网关设计等新技术; 无线龙物联网专业教学大纲由7个主要的知识模块组成: 1、单片机和嵌入式知识模块 知识点包括:从最基础的8051单片机到ARM嵌入式技术,由浅入深,知识点包括:微机原理,接口技术,微控制器体系和原理,实时操作系统,C语言编程技术等等 2、无线片上系统(SoC)知识模块 知识点包括:无线单片机通讯接口设计,无线有线收发器原理和结构,通讯原理和结构,嵌入式软件基础等; 3、无线通讯和无线网络知识模块 知识点包括:短距离无线数据通讯基础和原理,无线自组网技术,基本无线网络拓扑,ZIGBEE无线技术和802.15,.4无线标准,高级的ZIGBEE技术。网络安全和加密技术,C语言和无线网络算法高级技术原理; 4、高频微波知识模块 知识点包括:高频微波技术基础,调制和解调技术,天线原理和设计,阻抗匹配和反射,高频仪器使用,微波放大器设计,无线单片机高频测试和调试方法和原理等; 5、RFID知识模块
射频与微波技术原理及应用培训教材 华东师范大学微波研究所 一、Maxwell(麦克斯韦)方程 Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程,是解决所有电磁问题的基础,它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 0 B E t D H J t D B ρ???=- ????=+??=?= (1.1) 对于各向同性介质,有 D E B H J E εμσ=== (1.2) 其中D 为电位移矢量、B 为磁感应强度、J 为电流密度矢量。 电磁场的问题就是通过边界条件求解Maxwell 方程,得到空间任何位置的电场、磁场分布。对于规则边界条件,Maxwell 方程有严格的解析解。但对于任意形状的边界条件,Maxwell 方程只有近似解,此时应采用数值分析方法求解,如矩量法、有限元法、时域有限差分法等等。目前对应这些数值方法,有很多商业的电磁场仿真软件,如Ansoft 公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum 和ADS 、CST 公司的Microwave Studio 以及Remcom 公司的XFDTD 等。 由矢量亥姆霍兹方程联立Maxwell 方程就得到矢量波动方程。当0,0J ρ==时,有 222200E k E H k H ?+=?+= (1.3) 其中k 为传播波数,22k ωμε=。 二、传输线理论 传输线理论又称一维分布参数电路理论,是射频、微波电路设计和计算的理论基
础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用,在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法 低频时是利用路的概念和方法,各点有确切的电压、电流概念,以及明确的电阻、电感、电容等,这是集总参数电路。在集总参数电路中,基本电路参数为L、C、R。由于频率低,波长长,电路尺寸与波长相比很小,电磁场随时间变化而不随长度变化,而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略,因此整个电路的电能仅集中于电容中,磁能集中于电感线圈中,损耗集中于电阻中。 射频和微波频段是利用场的概念和方法,主要考虑场的空间分布,测量参数由电压U、电流I转化为频率f、功率P、驻波系数等,这是分布参数电路。在分布参数电路中,电磁场不仅随时间变化也随空间变化,相位有明显的滞后效应,线上每点电位都不同,处处有储能和损耗。 由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的,因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是:一定条件下“化场为路”。具体内容包括: (1)、将均匀导波系统等效为具有分布参数的均匀传输线; (2)、将不均匀性等效为集总参数微波网络; (3)、确定均匀导波系统与不均匀区的参考面。 2、传输线方程及其解 传输线方程是传输线理论的基本方程,是描述传输线上的电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。电路理论和传输线之间的关键不同处在于电尺寸。集总参数电路和分布参数电路的分界线可认为是l/λ≥0.05。 以传输TEM模的均匀传输线作为模型,如图1所示。在线上任取线元dz来分析(dz<<λ),其等效电路如图2所示。终端负载处为坐标起点,向波源方向为正方向。 图1. 均匀传输线模型图2、线元及其等效电路根据等效电路,有
一、填空(102?) 1、充有25.2r =ε介质的无耗同轴传输线,其内、外导体直径分别为 mm b mm a 72,22==,传输线上的特性阻抗Ω=__________0Z 。(同轴线的单位分布电容和单位分布电感分别()() 70120104,F 1085.8,ln 2ln 2--?==?===πμμεπμπεm a b L a b C 和m H ) 2、 匹配负载中的吸收片平行地放置在波导中电场最_ __________处,在电场作用下吸收片强烈吸收微波能量,使其反射变小。 3、 平行z 轴放置的电基本振子远场区只有________和________ 两 个分量,它们在空间上___________(选填:平行,垂直),在 时间上_______________(选填:同相,反相)。 4、 已知某天线在E 平面上的方向函数为()?? ? ??-=4sin 4sin πθπθF ,其半功率波瓣宽度_________25.0=θ。 5、 旋转抛物面天线由两部分组成, ___________ 把高频导波能量转变成电磁波能量并投向抛物反射面,而抛物反射面将其投过来 的球面波沿抛物面的___________向反射出去,从而获得很强 ___________。 二、判断(101?) 1、传输线可分为长线和短线,传输线长度为3cm ,当信号频率为20GHz 时, 该传输线为短线。( ) 2、无耗传输线只有终端开路和终端短路两种情况下才能形成纯驻波状态。( )
3、由于沿smith 圆图转一圈对应2λ,4λ变换等效于在图上旋转180°, 它也等效于通过圆图的中心求给定阻抗(或导纳)点的镜像,从而得出对 应的导纳(或阻抗)。( ) 4、当终端负载阻抗与所接传输线特性阻抗匹配时,则负载能得到信源的最大 功率。( ) 5、微带线在任何频率下都传输准TEM 波。( ) 6、导行波截止波数的平方即一定大于或等于零。( ) 7、互易的微波网络必具有网络对称性。( ) 8、谐振频率、品质因数和等效电导是微波谐振器的三个基本参量。( 对) 9、天线的辐射功率越大,其辐射能力越强。( ) 10、二端口转移参量都是有单位的参量,都可以表示明确的物理意义。( ) 三、简答题(共19分) 1、提高单级天线效率的方法?(4分) 2、在波导激励中常用哪三种激励方式?(6分) 3、从接受角度来讲,对天线的方向性有哪些要求?(9分) 四、计算题(41分) 1、矩形波导BJ-26的横截面尺寸为22.434.86a mm b ?=?,工作频率为3GHz ,在终端接负载时测得行波系数为0.333,第一个电场波腹点距负载6cm ,今用螺钉匹配。回答以下问题。 (1)波导中分别能传输哪些模式?(6分) (2)计算这些模式相对应的p νλ,p 及。(9分)
摘要 本文主要介绍了微波的基础知识,在第一章中介绍了微波的概念、基本特点以及微波在民用和军事上的应用,在第二章中介绍了微波传输线理论,主要介绍了TE型波的理论和传输特性。 10 This paper describes the basics of microwave in the microwave first chapter introduces the concept of the basic characteristics and microwave in the civilian and military applications, in the second chapter describes the microwave transmission line theory, introduces the theory and the type of wave Transmission characteristics.
微波技术基础 第一章微波简介 1.1 什么是微波 微波是频率非常高的电磁波,就现代微波理论的研究和发展而论,微波是指频率从GHz 300的电磁波,其相应的波长从1m~0.1mm,这段电磁频谱包~ MHz3000 括分米波(频率从300MHz~3000MHz),厘米波(频率从3GHz~30GHz),毫米波(频率从30GHz~300GHz)和亚毫米波(频率从300GHz~3000GHz)四个波段。 下图为电磁波谱分布图: 1.2微波的基本特点 1.似光性和似声性 微波波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体的尺寸相当或小的多,当微波辐射到这些物体上时,将产生显著地反射、折射,这和光的反射折射一样。同时微波的传播特性也和几何光学相似,能够像光线一样直线传播和容易集中,即具有似光性。这样利用微波就能获得方向性极好、体积小的天线设
电磁场理论与微波技术复习提纲 一、总体要求 通过本课程的学习,建立起电磁场与电磁波的基本思想,掌握电磁场与微波技术的基本概念、基本原理、基本分析方法,对波导理论有比较完整的理解,了解电磁场与微波技术的最新发展和应用。 “电磁场理论与微波技术”由“电磁场与电磁波基本理论”和“微波技术基础”两部分构成。第一部分“电磁场理论”所占比例约为:55% 第二部分“微波技术基础”所占比例约为:45% “电磁场与电磁波基本理论”部分重点考查内容为: 基本概念和理论 静电场 恒定电场 麦克斯韦方程组 平面电磁波 “微波技术基础”部分考查内容为: 基本概念和理论 传输线理论 波导理论 微波网络基础 二、考试形式与试卷结构 1、试题分为选择题(20%)、填空题(20%)、名词解释题(8%)、简答题(10%)、计算题(42%)。试卷总分100分。 2、考试形式为闭卷考试 3、考试时间:120分钟 名词解释: 1、坡印廷矢量和平均坡印廷矢量 2、电位移矢量 3、主模 4、色散
5、体电荷分布、面电荷分布、线电荷分布、体电流分布、面电流分布、线电流分布 6、电偶极子 7、直线极化、左右旋圆极化、椭圆极化 8、趋肤效应 9、均匀平面波、TEM模、TE模、TM模 10、全反射和全透射 11、波导 12、基本振子和对称振子 13、简并现象 14、微波 简答题: 1、如何判断长线和短线? 2、何谓分布参数电路?何谓集总参数电路? 3、何谓色散传输线?对色散传输线和非色散传输线各举一个例子。 4、均匀无耗长线有几种工作状态?特点?条件是什么? 5、说明二端口网络几种参量的物理意义? 6、发生全反射和全透射的条件 7、分析微波网络的方法 8、写出常见的微波元件9、分析天线的方法10、写出常见的天线 11、用哪些参数可以描述天线的性能指标,并解释其中的一到两个参数。 12、通量和散度的区别 13、旋度和环流的区别14、负载匹配和电源匹配 计算题: 1、矢量分析 1.1、1. 2、1.4、1.15、1.20 2、无界空间均匀平面波2.45、2.46、3.2、3.14 3、理想介质和良导体为边界的均匀平面波垂直入射3.17、3.22 4、分离变量法2.23,平行导体板(ppt例题) 5、阻抗圆图 6、波导模式和波长等计算5.11、5.12 7、高斯定理和安培环路定理(ppt例题)
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。 集总参数电路和分布参数电路的分界线:几何尺寸L/工作波长>1/20。 这些量沿传输线分布,其影响在传输线的每一点,因此称为分布参数。 传播常熟是描述导行系统传播过程中的衰减和相位变化的参数。 传输线上的电压和电流是由从源到负载的入射波和反射波的电压以及电流叠加,在传输线上呈行驻波混合分布。 特性阻抗:传输线上入射波的电压和入射波电流之比,或反射波电压和反射波电流之比的负值,定义为传输线的特性阻抗。 传输线上的电压和电流决定的传输线阻抗是分布参数阻抗。
复习: 一、传输线方程 利用Kirchhoff 定律,有 z t u C Gu t z i t z z i z t i L Ri t z u t z z u ???+=+?+-???+=+?+-)(),(),()(),(),( 两边同除Δz ,当典型Δz →0时,有 瞬时值u , i 与复数振幅U , I 的关系为 ()()()()??? ????=-=- 0 02 22 2 2 2z I dz z I d z U dz z U d γγ 频率域的电报方程 其中ZY =2γ,C j G Y L j R Z ωω+=+=,。 三、通解为 ()()() ?? ???-= +=-- 1 z z z z Be Ae Z z I Be Ae z U γγγγ 式中,C j G L j R Z ωω++= 0,Z 0称为传输线的特性阻抗, ()()βαωωγj C j G L j R +=++= ,为传播常数。 三 定解的求取 在微波传输线的通解中,A 、B 为待定常数,其值由传输线的始端或终端的已知条件确定。 有三个边界条件: 图 2-6 边界条件坐标系 1. 终端条件解 已知传输线终端电压U L 和电流I L ,沿线电压电流表达式
以源为坐标初始点,则终端条件U (L)=U L ,I (L)=I L ,代入通解: ( ) ? ? ???-= +=-- 1 L L L L L L Be Ae Z I Be Ae U γγγγ 可得: ???? ?? ?-=+=-L L L L L L e I Z U B e I Z U A γγ)(2 1 )(2 1 00 从而得到任意位置z 处的电流和电压值: ) (00 )(00)(0)(0)(21)(21)()(2 1 )(21)(z L L L z L L L z L L L z L L L e I Z U Z e I Z U Z z I e I Z U e I Z U z V --------+=-++= γγγγ 但是在大量的实际问题中,究竟源在哪里,零点在哪里我们不关心,不需要 知道,如果我们知道终端条件,我们就知道前面的所有情况。因此,在今后的微波技术里面,建立另外一种坐标,把终端取为坐标原点,零点,朝源方向走,这就是负载坐标,(z ’坐标)。z=L-z 。 将终端条件U (0)=U L , I (0)=I L 代入上式可得 ()B A Z I B A U L L -= +=0 1 解得 ()L L I Z U A 021+=, ()L L I Z U B 021-= 将A , B 代入式(2-6)得 z L L z L L z L L z L L e I Z U Z e I Z U Z z I e I Z U e I Z U z V γγγγ----+=-++= )(21)(21)()(2 1 )(21)(00 0000 整理后可得 ()()? ? ? ?? +=+= ch sh sh ch 00z I z Z U z I z Z I z U z U L L L L γγγγ 2. 始端条件解 已知传输线始端电压V 0和电流I 0,沿线电压电流表达式 这时将坐标原点z =0选在始端较为适宜。将始端条件U (0)=U 0, I (0)=I 0代入