《微波技术基础》课程复习知识要点
(2007版)
第一章 “微波技术基础引论”知识要点
廖承恩主编的《微波技术与基础》是国内较为经典的优秀教材之一，引论部分较为详细的介绍了微波的工作波段、特点及其应用，大部分应用背景取材于微波通讯占主导地位的上世纪80’s / 90’s年代。在科技迅猛发展的今天，建议同学们关注本网站相关联接给出的最新发展动态，真正做到学以致用，拓展自己的知识面，特别是看看微波在现代无线和移动通信、射频电路设计（含RFID）、卫星定位、宇航技术、探测技术等方面的应用，不要局限于本书的描述。(Microwaves have widespread use in classical
communication technologies, from long-distance broadcasts to short-distance signals within a computer chip. Like all forms of light, microwaves, even those guided by the wires of an integrated circuit, consist of discrete photons ….. NATURE| Vol 449|20 September 2007)1
本章的理论核心是在对导行波的分类的基础上推导了导行系统传播满足的微波的波段分类、特点与应用（TE、TM、TEM）和基本求解方法，给出了导行系统、导行波、导波场满足的方程；（Halmholtz Eq、横纵关系）、本征值---纵向场法、非本征值---标量位函数法（TEM）。{重点了解概念、回答实际问题，比如考虑一下如按如下的份类，RFID涉及那些应用？全球定位系统GPS呢？提高微波工作频率的好处及实现方法？}
1．微波的定义 把波长从1米到1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz～3×1011Hz。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽1000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波三个波段。
无线电波视频射频微波光波可见光红外线紫外线宇宙射线x射线1518?射线f(Hz)3?(m)1083101053310102631010-1931010-41231010-731010-102．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。 3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。
4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。
需要重点记忆的公式：表1-2（要求会用）； 理解纵横关系、导行系统及分类（图1.4-1）
第二章 “传输线理论”学习知识要点
本章主要研究了均匀传输线的一般理论传输线的计算方法等问题。传输线理论本质上属于以为分
布参数电路理论。 传输线即可以作为传输媒介，也可以用来制作各种类型的器件，如谐振电路、滤波器、阻抗匹配电路、脉冲形成网络等等，现代天线也与传输线密切相关，相关内容将在后续课程中介绍。
原则上讲求解本章问题可以采用前半部分的理论推导方式，这也是相关现代软件编程设计的基传输线基本方程、传输下分布参数阻抗、无耗工作状态（特例）、有耗工作状态、史密斯圆图（工础，也可采用本章后半部分介绍的圆图方法，简便的得出问题的答案。
具）、阻抗匹配问题；理解圆图的构成方法，会用它求解基本题（传输线的特性参数求解）及单枝节匹配、双枝节匹配问题。 深刻领会“你站在哪里？想往哪里走？准备走多远？”的意义。 1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。微波传输线是一种分布参数电路（结构图如何？要会由结构图推导他们满足的方程），线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。 2. 均匀无耗传输线方程为
d2U?z?dzdI?z?22??2U?z??0
dz其解为
2 ? ?2I?z??0U?z??A1e?j? z?A2ej? z1I?z??A1e?j? z?A2ej? zZ0
??Z0?其参量为
L0C0??，
2??pvp?，
v0?r?p?，
?0?r
3. 终端接的不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态：（掌握推导方法）
(1) 当ZL?Z0时，传输线工作于行波状态。线上只有入射波存在，电压电流振幅不变，相位沿传播方向滞后；沿线的阻抗均等于特性阻抗；电磁能量全部被负载吸收。
(2) 当ZL=0、?和±jX时，传输线工作于驻波状态。线上入射波和反射波的振幅相等，驻波的波腹为入射波的两倍，波节为零；电压波腹点的阻抗为无限大，电压波节点的阻抗为零，沿线其余各点的阻抗均为纯电抗；没有电磁能量的传输，只有电磁能量的交换。
(3) 当ZL?RL?jXL时，传输线工作于行驻波状态。行驻波的波腹小于两倍入射波，波节不为零；电压波腹点的阻抗为最大的纯电阻Rmax??Z0，电压波节点的阻抗为最小的纯电阻Rmin?Z0?；电磁能量一部分被负载吸收，另一部分被负载反射回去。
4. 表征传输线上反射波的大小的参量有反射系数?，驻波比?和行波系数K。它们之间的关系为
??11???K1??
其数值大小和工作状态的关系如下表所示。
工作状态 ? 行 波 0 1 1 驻 波 1 行驻波 0???1 1???? ? ? 0 K 0?K?1 5. 传输线阻抗匹配方法常用?4阻抗变换器和分支匹配器(单分支、双分支和三分支，重点掌握辅助园的画法，为什么要在那个位置)。
6.
阻抗圆图和导纳圆图是传输线进行阻抗计算和阻抗匹配的重要工具。这部分主要是搞清楚圆
通过练习加深理解。（习题2-32、2-33都要
练习一下）
图的组成原理，
第三章 “规则金属波导”知识要点
规则金属箔到基本理论在上世纪中叶传播模式及激励测量方法论著发表后一直得到广泛应用，发展日趋完善。上世纪90年代前为主流的通信系统，在光通信的崛起的今天，基于金属波导的微波通信仍然一起大功率、结构简单、易于制造等优点，广泛应用于3G到300G的通信、雷达、遥感、电子对抗和测量系统中。 本章以矩形金属波导的求解为引线，探讨了场解的基本规律，介绍了相关的公式及概念。随后给出了圆形波导、同轴线等结构，进行了类比讨论，最后探讨了波导中激励模式的产生及分析基础。 Key Link 矩形波导、圆形波导、同轴线、波导正规模、波导的激励 1.
微波传输线是引导电磁波沿一定方向传输的系统，故又称作导波系统。被传输的电磁波又称作导行波。导行波一方面要满足麦克斯韦方程，另一方面又要满足导体或介质的边界条件；也就是说，麦克斯韦方程和边界条件决定了导行波在导波系统中的电磁场分布规律和传播特性。 2.
导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无，可分为TE波、TM波和TEM波三种类型。前两种是色散波，一般只在金属波导管中传输；后一种是非色散波，一般在双导体系统中传输。只有当电磁波的波长或频率满足条件???c或f?fc时，才能在导波系统中传输，否则被截止。 3.
导波系统中场结构必须满足下列规则：电力线一定与磁力线相互垂直，两者与传播方向满足右手螺旋法则；在导波系统的金属壁上只有电场的法向分量和磁场的切向分量；电力线一定是封闭曲线。（要求会画基本场图、会根据场图判定模式） 4.
本章主要讨论了矩形波导、圆波导、同轴线、其中矩形波导、圆波导和同轴线易采用场解法来分析其场分布和传输特性；
5. 各类传输线内传输的主模及其截止波长和单模传输条件列表如下： 传输线类型 主 模 矩形波导 圆波导 同轴线
TE10模 TE11模 TEM模 截止波长?c 单模传输条件 2a 3.14R ? a2b 2.62R?/2(D+d) 要会基本模式估算、方圆转换(主要习题3-1、3-7、3-10、3-23)；了解波导正规模的特性。会寻找一定频率下的单模工作条件。
第四章 学习知识要点
带状线和微带线等常用的微波传输线。带状线利用传输线理论分析其传输特性；而微带线则采用准静态分析法来分析其传输特性。 传输线类型 主 模 带状线 微带线 TEM模 准TEM模 截止波长?c 单模传输条件 ? ? ??2w?r, ??2b?r ??2w?r??4h?r?1 , ??2h?r,
会采用各类图表求解本章的特性阻抗、结构尺寸等餐数、会利用奇偶模理论分析耦合微带线问题。
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