微波知识点(精华)

1绪论1、微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段。频率（300MHz—3000GHz）。波长（1m—0.1mm）微波分为：分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波。特点：似光性、穿透性、热效应特性、宽频带特性、散射性、抗低频干扰特性视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。第一章2、微波传输线：是用以传输微波信息和能量的各种形式传输系统的总称3、TEM波指①无纵向电磁场分量的电磁波称为横电磁波②电矢量和磁矢量都与传播方向垂直TE波指电矢量与传播方向垂直，或者说传播方向上没有电矢量TM波是指磁矢量与传播方向垂直4、特性阻抗：传输线上导行波电压与电流的比值：①)()(0zzIUZ(定义式)，0RjwLZGjwC(推出来的),仅由传输线自身的分布参数决定而与负载及信号源无关。②对于均匀无耗传输线：cLZ0③平行双导线传输线的特性阻抗：dDZr2ln1200（d为传输线直径，D为间距，r为相对介电常数，常用的特性阻抗：250Ω，400Ω，600Ω）④无耗同轴线的特性阻抗：bZrln600（a,b分别为内外导体半径，常用的特性阻抗：50Ω，75Ω）5、传播常数γ是描述传输线上导行波沿导波系统传播过程中衰减和相移的参数。𝛾=√(𝑅+𝑗𝑤𝐿)(𝐺+𝑗𝑤𝐶)=𝛼+𝑗𝛽，𝛼是衰减常数，dB/m。𝛽是相移常数，rad/m6、输入阻抗是传输线上任意一点Z处的输入电压与输入电流之比，𝑍𝑖𝑛(𝑧)=𝑈(𝑧)𝐼(𝑧)7、输入阻抗与特性阻抗的关系：10001tan()taninZjZzZzZZjZz，𝛽=2𝜋𝑓𝑐8、反射系数：传输线上任意一点反射波电压（电流）与入射波电压（电流）的比值，)()(zzuUU(定义式)推出：zjze21)(，其中jeZZZZ101011（1为终端反射系数），合起来就是：(2)()1jzze(指任一点的反射系数)对于均匀无耗传输线，()z大小均等，沿线只有相位按周期变化，周期为2，也就是2重复性9、对于10110ZZZZ，①当12时，1=0，此时传输线上任一点的反射系数都等于0，称之为负载匹配②当10ZZ时，有反射波，不匹配10、输入阻抗与反射系数的关系：()0()11zinzZzZ（）(知道一个就可以推出其他的)211、驻波比：传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅的比值为电压驻波比maxminUU(定义式)，推出与1的关系：111驻波比的取值范围是1；当传输线上无反射时，驻波比为1，当传输线全反射时，驻波比趋于无穷大。驻波比反映了传输线上驻波的程度，即驻波比越大，传输线的驻波就越严重。12、无耗传输线的三种工作状态：①行波状态：无反射传输状态②纯驻波状态：全反射状态③行驻波状态：入射波功率部分被负载吸收，另一部分被反射13、电压波节点：电压幅值最小，电流幅值最大min0+2144zn(0,1,2,)n14、电压波腹点：电压幅值最大，电流幅值最小max042zn(0,1,2,)n15、电压波节点和波腹点相距4且20minmaxZRR，无耗传输线上距离为4的任意两点处阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方，这种特性称之为4阻抗变换性16、传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况(小题)17、阻抗匹配的三种含义：①负载阻抗匹配②源阻抗匹配③共轭阻抗匹配18、阻抗匹配的方法：①从频率上划分：窄带匹配和宽带匹配。②从实现手段来分：串联4阻抗变换器法、支节调配器法19、史密斯圆图第二章1、规则波导是指无限长的直金属管，其横截的形状、尺寸、管壁结构及管内填充物参数沿纵向保持不变2、波导：也是传输线的一种，其功率传输通过波导的内部介质完成，外部金属管用于屏蔽干扰和阻止电磁波辐射3、规则金属波导内不能传播TEM波的原因：规则金属波导内不能存在TEM波。这是因为：如果内部存在TEM波，则要求磁场完全在波导的横截面内，而且是闭合曲线。有麦克斯韦第一方程可知，闭合曲线上磁场的积分等于与曲线相交链的电流。由于空心金属波导中不存在轴向即传播方向的传导电流，故必要求有传播方向的位移电流，由位移电流的定义式可知，要求一定有电场存在，显然这个结论与TEM波的定义相矛盾，所以，规则金属内不能传输TEM波第三章1、带状线与微带线的区别：①微带线利于传输对速度要求高的信号（因为一边是空气，介电常数小）传输的是准TEM波，且损耗小②带状线速度慢些，屏蔽性好，传输的是TEM波，但损耗稍大。③微带线是PCB表层走线，延时小140ps/inch④带状线是PCB内层走线，延时大180ps/inch2、贴片天线第四章1、阻抗矩阵(z矩阵)2、散射矩阵(s矩阵)第五章1、微波元器件分为：①线性互易元器件②线性非互易元器件③非线性元器件三大类。其中：①包括：微波连接匹配元件、功率分配元器件、微波滤波器件及微波谐振器件等②主要是铁氧体器件③包括微波电子管、微波晶体管、微波固态谐振器、微波场效应管及微波电真空器件2、微波连接元器件包括：①终端负载元件②微波连接元件③阻抗匹配元件3其中①终端负载元件包括：⑴短路负载：其中的短路活塞分为接触式短路活塞和扼流式短路活塞。⑵匹配负载：劈尖长度一般取2g的整数倍⑶失配负载：既能吸收一部分微波功率又反射一部分微波功率，而且一般制成一定大小驻波的标准失配负载，主要用于微波测量其中②微波连接元件包括：⑴波导接头⑵衰减器⑶相移器⑷转换接头其中⑴波导接头：分为平接头和扼流接头，平接头常用于低功率、宽频带场合，扼流接头一般用于高功率、窄频带场合3、短路负载是实现微波系统短路的器件，对金属波导最方便的短路负载是在波导终端接上一块金属片4、极化：天线的极化是天线在最大辐射方向上辐射场的极化，一般是指辐射电场的空间取向。辐射场的极化是指在空间某一固定位置上电场矢量端点随时间运动的轨迹。根据轨迹形状不同，可分为线极化、圆极化和椭圆极化分为：线极化：电场矢量沿着一条线做往复运动。线极化分为水平极化和垂直极化圆极化：电场矢量的大小不变，其末端做圆周运动。分为左旋圆极化和右旋圆极化椭圆极化：电场矢量大小随时间变化，其末端运动的轨迹是椭圆。分为左旋椭圆极化和右旋椭圆极化5、功率分配器：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。按输出功率比例不同，可分为等功率分配器和不等功率分配器第六章1、用来辐射和接收无线电波的装置称为天线2、基本功能：①天线应能将导波能量尽可能多地转变成电磁波能量；②天线具有方向性；③天线有适当的极化。④天线应有足够的工作频带。3、把天线和发射机或接收机连接起来的系统叫馈线系统4、把天线和馈线系统看作一个部分，统称为天线馈线系统5、辐射场三个部分6、天线的电参数有：方向图、主瓣宽度、旁瓣电平、方向系数、天线效率、极化特征、频带宽度、输入阻抗7、E平面：电场矢量所在的平面，对于沿z轴放置的电基本振子而言，子午平面是E平面H平面：磁场矢量所在的平面，对于沿z轴放置的电基本振子而言，赤道平面是H平面8、主瓣宽度是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。通常它取方向图主瓣两个半功率点之间的宽度，在场强方向图中，等于最大场强的12两点之间的宽度，称为半功率波瓣宽度；有时也将头两个零点之间的角宽作为主瓣宽度，称为零功率波瓣宽度9、求主瓣宽度10、辐射电阻的高低是衡量天线辐射能力的一个重要指标，即辐射电阻越大，天线的辐射能力越强11、增益系数是综合衡量天线能量转换和方向特性的参数，它是方向系数与天线效率的乘积记为G，AGD12、有效长度愈长，表明天线的辐射能力愈强13、接收天线的方向性有以下要求：①主瓣宽度尽可能窄，以抑制干扰②旁瓣电平尽可能低③天线方向图中最好有一个或者多个可控制的零点。当干扰方向变化时，零点方向也随之改变，这叫零点自动成型技术第七章1、电波传播方式：视距传播、天波传播、地面波传播、不均匀媒质传播42、超短波和微波不能以天波传播的原因：18、超短波和微波不能以天波传播的原因：当电波入射角0一定时，随着频率的增高，电波反射后所到达的距离越远，当工作频率高于maxf时，由于电离层不存在比maxN更大的电子密度，因此电波不能被电离层“反射”回来而是穿出电离层19、由于入射角min00的电波不能被电离层“反射”回来，使得以发射天线为中心的、一定半径的区域内就不可能有天波到达，从而形成了天波的静区第八章1、为了加强天线的方向性，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。构成天线阵的辐射单元称为天线元或阵元。天线阵的辐射场是各天线元所产生场的矢量叠加2、元因子表示组成天线阵的单个辐射元的方向图函数，其值仅取决于天线元本身的类型和尺寸。它体现了天线元的方向性对天线阵方向性的影响。3、阵因子表示各向同性元所组成的天线阵的方向性，其值取决于天线阵的排列方式及其天线元上激励电流的相对振幅和相位，与天线元本身的类型和尺寸无关。4、在各天线元为相似元的条件下，天线阵的方向图函数是单元因子与阵因子之积。这个特性称为方向图乘积定理5、减小天线的尺寸，当天线尺寸等于或小于波长一半时，会没有旁瓣效应6、提高辐射电阻可采用在顶端加容性负载和在天线中部或底部加感性负载的方法。7、螺旋天线是常用的圆极化天线其中，当①18.0d时，是法向模式向天线②46.0~25.0d时，是轴向模式向天线③5.0d时，是圆锥形模式天线