2022年重要知识点提要.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思重要学问点绪论1 微波的波长范畴和频率范畴波长： 1m-0.1mm; 频率： 300MHZ-3000GHZ第一章 传输线理论1 导行波类型 须明白各类传输线的主模 ：1TEM 波 横电磁波 : 在导行波传播的方向 纵向 上,没有电磁场重量的电磁波（双导体传输线,同轴电缆） ；2TE 波 横电波 ：纵向Ez0,但Hz03TM 波 横磁波 ：纵向Hz0,但E z02 传输线的分类： 1 双导体传输线,同轴线,主模 TEM； 2 金属波导 矩形波导,圆形波导 , 不能传输 TEM波 3 介质传输线；3 传输线方程

2、及其解 1分析思路：化场为路,使用电阻R、电导 G、电感 L 和电容 C将传输线化为电网络； 2 传输线模型及其坐标系： 注 坐标系以终端为原点,坐标方向从负载至信源； 3 传输线方程的推导和解：懂得4 传输线的特性参数 1特性阻抗Z0RjL,对于匀称无耗传输线Z0L C为纯电阻；GJc 2传播常数Rj L Gj C=j,其中为衰减常数,为相移常数；名师归纳总结 3相速p与波长：第 1 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思p2pf5 传输线输入阻抗、反射系数和驻波比输入阻抗ZinZ0Z ljZ0tan

3、zZzljZ0tanzZ 0jZltanz输入阻抗归一化值Zin=ZinlZ0Z0jZltanz反射系数zZlZ0ej2=ejl2z ZlZ 0反射系数和输入阻抗的关系（反射系数的取值范畴）ZinZ 01zzZin Z0/ 2 周期性,/ 4变换性, 留意相应的作业1zZin Z0驻波比1l11l 注 ：证明输入阻抗和反射系数的题；6 无耗传输线的状态分析1 z 0 即 lZ Z 处,行波状态的描述； A 沿线电压和电流振幅不变,驻波比 =1； B 电压和电流在任意点上都同相； C 传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗； 2 纯驻波状态：l 1 即 lZ 0 或；3 行驻波状态：介于行波状态和

4、纯驻波状态之间；7 Smith 圆图名师归纳总结 1组成：zlj e第 2 页,共 11 页A 反射系数圆图- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思B 归一化电阻圆图C 归一化电抗圆图；2 重要概念 A Smith 阻抗圆图是反射系数圆图,归一化电阻圆图和归一化电抗圆图的合成；B 圆图上一点既代表一个归一化阻抗,又代表这个阻抗值对应的反射系数 阻抗和反射系数是一一对应的 ；C 由归一化阻抗的 上移动 / 2的距离；/ 2 的周期性,因此在圆图上旋转一圈,即是在传输线D向顺时针方向旋转, 相当于从负载端向信源端移动； 向逆

5、时针方向旋转,相当于从信源端向负载端移动；E 在旋转时与实轴正半轴交点所对应电阻值为驻波比,与实轴负半轴交点所对应电阻值为 1/；3 重要的点线面名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思8 阻抗匹配 1 阻抗匹配的作用 在微波电路中,如不匹配,将导致严峻的反射,降低传输线效率,甚至会击 穿传输线；2 阻抗匹配的分类 A 终端负载匹配；Z ；匹配条件：lZ匹配结果：终端负载无反射波 B 信源匹配；Z gZ0匹配条件：匹配结果：信源将吸取传输线中的反射波 C 共轭匹配；Z inZ*匹配条

6、件：g信源输出功率达到最大值 3 阻抗匹配的实现方法 例题讲解 A / 4的阻抗变换器法,使用前提：终端负载为纯电阻； B 并联单支节调配法；其次章 规章金属波导 1 规章金属波导要满意的条件：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思 1 波导管的边界和尺寸沿着轴向不变； 2 波导内填充的介质是匀称、线性、各向同性的； 3 波导管内为时谐场；2 规章金属波导分析方法：电磁场分析方法,使用麦克斯韦方程和边界条件 精确求解波导管内电磁场分布；3 矩形波导 1 只能存在 TE波和 TM波；

7、2 截止波数kcm2n2,a 和 b 为矩形波导长边与宽边长度,m和abn 为矩形波导工作模式的编号；3 截止波长c2cm2n b2 例题讲解 TM11,最低次模的k2a 5TE 模的最低工作模次是TE ,TM模的最低工作模次为截止波长是最大的；一般期望波导工作在单模状态下 5 矩形波导尺寸挑选a0.7TE ,其截止波长为c3.41Rb0.40.5 a4 圆形波导 半径外 R：最低次模为第三章 带状线和微带线 1 对微波集成传输元件的基本要求是必需具有平面化结构,以便实现微波集成电路的平面化； 2 微带传输线有两种基本结构：带状线和微带线； 3 带状线可懂得为由同轴线演化而来,传输的主要是 T

8、EM波； 4 微带线中存在纵向重量 E 和 z H ,但通过微带线的尺寸挑选,纵向重量可以 z很小,因此场结构与 TEM模很相像,被称为准 TEM模；第四章 微波网络基础 1 微波网络分析的 3 个问题： 1 确定参考面,将微波网络的匀称区 传输线 和非匀称区 一般而言是不规 就的微波元件区域 分隔开； 2由横向电磁场的分布,定义等效电流Iz 和等效电压 Uz ,将传输线等效为双导体传输线； 3 将不规章区域化为多端口电网络进行分析 2 参考面选取的原就名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,

9、熟读而精思 1 必需是横截面； 2 要尽可能深一点,以便将高次模屏蔽； 3 一旦选定,对应着一个确定参数的电网络,因此不能轻易转变3 将微波传输线等效为双导体传输线,通过坡印廷定理引入等效电流 Iz 和等效电压 Uz ；4 对等效电流和等效电压进行归一化：U z U z /Z0I z I z Z05 二端口网络的分析 1 阻抗矩阵 Z T2 面开路 I2 = 0时, T1 面的输入阻抗定义为T1 面开路 I1 = 0T1 面开路 I1 = 0T2 面开路 I2 = 0时, T2 面的输入阻抗定义为时,端口 2 至端口 1 的转移阻抗为时,端口 1 至端口 2 的转移阻抗为阻抗矩阵的归一化对互易

10、网络Z 12Z21对对称网络Z 11Z222 导纳矩阵 Y 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思其参数定义和归一化参见阻抗矩阵 Z； 3对互易网络Y 12Y 21a 12U 1A U2A I2对对称网络Y 11Y 22转移矩阵 A A 转移矩阵的归一化I 1A U2A I2a 11A 11Z 02A 12Z01Z Z 02a 21a 22A 21Z Z 02A 22Z01Z 02B A 矩阵的性质对互易网络 A A 22 A A 21 1对对称网络 A 11 = A 22 4 散

11、射矩阵 S：S参数是以微波电路端口的反射系数为基础定义的； A 引入散射矩阵 S 的缘由： Z、Y、A 矩阵以等效电流和等效电压为基础,但 U、I 为虚拟的数学概念,不能测量,不具有实际意义；因此须引入一个可以测量的参数 - 反射系数为基础的散射矩阵1S；2 B 二端口散射矩阵 S的定义S UU1S U名师归纳总结 S 11U1U20U2S U1S U2第 7 页,共 11 页,相当于端口阻抗匹配U1S 12U1U10,相当于端口阻抗匹配U2S 21U2U20,相当于端口阻抗匹配U1- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精

12、思S 22U2U10,相当于端口阻抗匹配U2 C 散射矩阵 S的归一化 相关例题习题： P107 例 2-7 及作业题 UiUiiIiIiZ0iUiiZ0 iUi0 iUiZ 0Z0ZUiUi0iIiIiZ0iUiiZ0 iUi0iUiZZ 0Z对任一端口入射波而言, 归一化电压值等于归一化电流值；对于反射波而言,归一化电压值等于归一化电流值的相反数；对于互易网络S 12S 21对于对称网络S 11S 22第五章 微波元器件 1 微波元器件的分类： 1 线性互易元器件； 2 线性非互易元器件； 3 非线性元器件；2 终端负载元件 1 短路负载：使传输线终端短路,主要指短路活塞,分为接触式短路活

13、塞和 扼流式短路活塞；2 匹配负载：在一段波导的末端放置一块劈型元件,面上附着碳粉,用以吸 收微波能量,产生的热能可用散热片或流水元件带走；3 失配负载：在传输线上产生反射系数为特定值的驻波场,用于微波测量；3 微波连接元件 1 波导接头 A 法兰盘：平法兰、扼流法兰； B 扭转元件； C 弯曲元件 2 衰减元件和相移元件：用于转变波导中电磁波的幅度和相位 3 转换接头 A 工作模式转换接头：如方圆波导转换器 B 极化转换器：转变电磁波极化方式 4 阻抗匹配元件 1 螺钉调配器：广泛应用于低功率微波装置中,实现终端的匹配；依据调剂 螺钉的深度,等效为不同的电抗,以实现阻抗匹配；名师归纳总结 -

14、 - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思第六章 天线的辐射与接收1 天线的功能性描述：天线将发射机中的高频电流转化为空间中传播的电磁波 天线的辐射 ,并可接收空间中的电磁波, 将其转化为微波电路中的高频电流 接收 ；2 天线的基本功能要求： 1 天线是电磁开放系统,且天线与发射机或接收机阻抗匹配； 2 天线应具有方向性； 3 天线应有适当的极化特性； 4 天线应有足够的工作频带；3 天线的分类： 1 线天线：构成天线的金属导体远小于波长,适用于长波、中波和短波波段； 2 面天线：由尺寸远大于波长的金

15、属或介质面构成,适用于超短波和微波波段；4 电基本振子： 一段长度远小于工作波长的导线,可认为到处相等；导线上各处电流的赋值和相位依据参数 kr 的取值,可将电基本振子四周的电磁场分为 3 个区域： 1 kr = 1 , 近场感应区, 其坡印廷矢量 S 1 E H * 为纯虚数,因此其辐射功2率也为纯虚数,辐射功率为无功功率,率的向外辐射；只有电磁能量的相互转换, 而没有有功功2 kr . 1 , 远场辐射区, 其坡印廷矢量 S 1 E H * 为实数,因此其辐射功率2也为实数,辐射功率为有功功率,只有电磁能量的向远方传递,而存在有功功率的向外辐射,且 E和 H都与 sin 成正比,因此辐射具

16、有方向性； 3 处于 2 区之间,称为菲涅尔区域； 4 方向图函数 f , sin,方向系数 D 1.5 , 主瓣宽度 90 度；5 对称振子方向图函数f ,1coshcos cosh sin半波对称振子2 h方向系数D1.64, 主瓣宽度 78 度；2全波对称振子2 h16 天线的电参数名师归纳总结 1天线的方向图Pr, , ,其中P 为归一化辐射功率,第 9 页,共 11 页 A 方向图是一个三维图形, 其坐标为 可以表示为P rf , ,即为方向图函数；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思 B 一般使用三维方向

17、图的2 垂直剖面来表示方向图性质,一般为E 平面或H平面； C 方向图的组成： 主瓣 方向图中的最大辐射方向 、旁瓣 方向图中其它次要辐射方向 、后瓣 方向图中与主瓣相反的辐射方向 D 主要参数：主瓣宽度、旁瓣电平,前后比 E 方向系数 D可以全面描述天线的方向型 一般指天线最大辐射方向上的辐射功率密度 S max 与同输出功率的无方向性天线在同一距离处的辐射功率密度 S 的比值； 2 天线效率 AR rAR r R 1因此,天线效率如要更高,rR 应更大；由电基本振子 R r 80 2 l 2,如 l 比 小太多,就 rR 小,效率低； 3 增益系数 G G 是方向系数 D和天线效率 A的合

18、成参数,G D A一般指天线最大辐射方向上的辐射功率密度 S max 与同输出功率的抱负 天线效率 A 100% 无方向性天线在同一距离处的辐射功率密度 S 的比值； 4 天线的极化方式：线极化、圆极化和椭圆极化；7 线天线的相关学问 1 方向图乘积定理：由相像元天线构成的天线阵的方向函数等于各阵元单独存在是的方向函数 单元因子 和阵方向函数 阵因子 的乘积；条件：必需是相像元天线,且匀称同方向排列组阵； 2 相控阵天线的原理：匀称直线阵中,阵元相位差在肯定范畴内周期变化,直线阵的最大辐射方向将实现360 度来回运动, 即实现方向图扫描； 这种通过改变相邻元电流相位差实现方向图扫描的天线阵,称

19、为相控阵；第七章 电磁波的空间辐射 1 空间辐射的分类：1 视距传播 工作波段：超短波和微波 2 天波传播 工作波段：短波 电离层反射的原理：电离层下层折射率大于上层折射率,因此折射角大于入射角；随着折射率逐步减小,电磁波将连续下折,直至到达某一高度时,电波开头被折回地面；因此反射是电离层连续折射的结果；天波静区的原理：对某频率的电磁波,有最小入射角min,大于此角度,电名师归纳总结 离层才能将电磁波反射回地面,而小于此角度, 电磁波将穿越电离层进入宇宙空第 10 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思间；因此,在信源邻近的地面,不会有电磁波反射,将显现一个天波静区；名师归纳总结 3 地波传播 工作波段：长波、中波、短波低频段 第 11 页,共 11 页- - - - - - -