《简明微波》ppt课件.ppt

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1、西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多例题讲解第第1 1讲讲 微波概念微波概念第9讲Problems微波是电磁波，是一段特殊频率的电磁波！微波是电磁波，是一段特殊频率的电磁波！MaxwellMaxwell方程组的物理意义：方程组的物理意义：等号等号等号等号 电电电电磁磁磁磁 运算反映一种作用运算反映一种作用运算反映一种作用运算反映一种作用(Action)(Action)(Action)(Action)

2、。空间。空间。空间。空间时间时间时间时间 电磁转化有一个重要条件，即频率电磁转化有一个重要条件，即频率电磁转化有一个重要条件，即频率电磁转化有一个重要条件，即频率 不对称性不对称性不对称性不对称性 媒质矛盾媒质矛盾媒质矛盾媒质矛盾西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多波技术和路技术不同：波技术和路技术不同：路技术路技术 local local 波技术波技术 全局全局 路技术路技术 听话听话 波技术波技

3、术 不听话不听话-传输线传输线Problems 波技术中的波技术中的波阻抗波阻抗不同，空间中的波阻抗相同，不同，空间中的波阻抗相同，微波不反射，波阻抗不同，微波产生反射。微波不反射，波阻抗不同，微波产生反射。西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第2 2讲讲 传输线方程传输线方程微波传输柱微波传输柱514t-9514t-9根金箍棒的重量！根金箍棒的重量！微波传微波传输线必须走自己的路。输线必须走自己

4、的路。传输线方程也称电报方程。在沟通大西洋电缆传输线方程也称电报方程。在沟通大西洋电缆(海底电缆海底电缆)时，开尔芬首先发现了时，开尔芬首先发现了长线效应长线效应：西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多Review 微波传输时发生了什么微波传输时发生了什么?电感、电容电感、电容 参数：参数：反射系数反射系数 抓住主要矛盾：只研究传输抓住主要矛盾：只研究传输Z方向方向。三维问题化简为一。三维问题化简为一

5、维问题！维问题！通过频率把电流转化为电压的变化，通过频率把电流转化为电压的变化，又通过频率把电压转化成电流的变化又通过频率把电压转化成电流的变化相互转化。同时有位置的变化相互转化。同时有位置的变化地点，产生波动；这就是地点，产生波动；这就是本质本质。这。这就是就是传输线方程。传输线方程。注意此方程除了频注意此方程除了频率外只有一个参数率外只有一个参数Z,主要矛盾主要矛盾。西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的

6、陷阱很多Review 不同传输线的特征反映在哪里？这根传输线与哪根传不同传输线的特征反映在哪里？这根传输线与哪根传输线的区别在哪里？输线的区别在哪里？我们要把一次特征量转化成传输相关的特征量我们要把一次特征量转化成传输相关的特征量二次特征量二次特征量一次特征量一次特征量 L-单位长度电感单位长度电感 C-单位长度电容单位长度电容西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第2 2讲讲 传输线方程传输线方程

7、西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第2 2讲讲 传输线方程传输线方程边界条件边界条件 终端边界条件终端边界条件 源端边界条件源端边界条件 电源阻抗条件电源阻抗条件西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多

8、3.3.电源阻抗条件电源阻抗条件(已知已知 )分别考虑源条件再考虑终端条件，构成线性方程组分别考虑源条件再考虑终端条件，构成线性方程组西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多注注记记：传传输输线线方方程程通通解解中中有有 两两个个常常数数，而而源源阻阻抗抗已已知知条条件件为为 有有三三个个常常数数，这这之之间间是是否有矛盾否有矛盾?观察观察 可知，真正的独立参数为可知，真正的独立参数为西安电子科技大学西

9、安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第3 3讲讲 传输状态传输状态 反反映映传传输输线线任任以以何何一一点点特特性性的的参参量量是是反反射射系系数数和和阻抗阻抗Z Z。西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多一、传输线的反射

10、系数 和阻抗西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多性性质质反反射射系系数数的的模模是是无无耗耗传传输输线线系系统统的的不不变变量量 (3-3)(3-3)反射系数呈周期性反射系数呈周期性 (3-4)(3-4)这这一一性性质质的的深深层层原原因因是是传传输输线线的的波波动动性性，也也称称为为二二分之一波长的重复性。分之一波长的重复性。入入射射波波电电压压与与入入射射波波电电流流之之比比始始终终是是不不变变

11、量量Z Z0 0，反反射射波电压与反射波电流之比又是不变量波电压与反射波电流之比又是不变量-Z-Z0 0一、传输线的反射系数 和阻抗西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多2.2.阻抗阻抗Z Z输入阻抗与负载阻抗关系性质性质负载阻抗负载阻抗Z ZL L通过传输线段通过传输线段 变换成变换成Z()Z()，因此传输线对于阻抗有变换器因此传输线对于阻抗有变换器(Transformer)Transformer)

12、的作用。的作用。终端阻抗 阻抗有周期特性，阻抗有周期特性，周期是周期是 西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第3 3讲讲 传输状态传输状态行波状态，驻波状态，行驻波状态西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很

13、多第第3 3讲讲 传输状态传输状态行波状态全驻波状态【定理】【定理】传输线全反射的条件是负载接纯电抗传输线全反射的条件是负载接纯电抗短路状态短路状态开路状态开路状态西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第3 3讲讲 传输状态传输状态西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。

14、准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多第第3 3讲讲 传输状态传输状态电压驻波比电压驻波比 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多Review西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。

15、准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多Review西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多Review西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多Review西安电子科技大学西安电子科技大学

16、 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多功率关系行波传输线行波传输线全驻波传输线全驻波传输线入射波功率等于反射波功率。入射波功率等于反射波功率。在电压波腹或波节点，由于阻抗是纯阻，因此电压、在电压波腹或波节点，由于阻抗是纯阻，因此电压、电流必然同相电流必然同相 传输线传输线愈大传输功率愈小。愈大传输功率愈小。西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，

17、不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多矩阵解矩阵解有限长度的传输线段有限长度的传输线段 L强调强调：传输线仅仅是一种变化：传输线仅仅是一种变化(Transform)传输线传输线西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多矩阵解（一般情况）矩阵解（一般情况）1.级联性质 2.对称性质3.无耗性质 4.互易性质 西安电子科技大学西安电子科技大学

18、 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多5.阻抗变换性质 用于传输线用于传输线西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多三点决定一个网络三点决定一个网络 独立测量独立测量 4个量个量互易定理互易定理RealA=1,imagA=0西安电子科技大学西

19、安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多波长数波长数（短路始，向电源）（短路始，向电源）波长数波长数（短路始，向负载）（短路始，向负载）反射系数相位反射系数相位（与（与x轴夹角，度数）轴夹角，度数）电阻值电阻值电抗值电抗值驻波比驻波比西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意

20、义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多2、单枝节匹配、单枝节匹配匹配对象：任意负载匹配对象：任意负载 其中其中 调节参数：枝节

21、距负载距离调节参数：枝节距负载距离d 和枝节长度和枝节长度l。由结果推向原因由结果推向原因匹配结果要求匹配结果要求枝节并联要求枝节并联要求枝节无耗要求枝节无耗要求传输线等传输线等 要求要求必定在等必定在等 圆上圆上西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多例例1 1Z=50的无耗传输线，接负载的无耗传输线，接负载Zl=25+j75 采用并联单枝节匹配采用并联单枝节匹配 必定在等必定在等 圆上圆上西安电子科

22、技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多由结果推向原因由结果推向原因匹配结果要求匹配结果要求枝节并联要求枝节并联要求枝节无耗要求枝节无耗要求传输线等传输线等 要求要求必定在等必定在等 圆上圆上枝节并联要求枝节并联要求D=1/8波长要求波长要求从从 的匹配圆的匹配圆 到到 辅助圆辅助圆枝节无耗要求枝节无耗要求西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INS

23、TITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多传输线等传输线等 要求要求必定在等必定在等 圆上圆上D=1/8波长要求波长要求从从 的匹配圆的匹配圆 到到 辅助圆辅助圆枝节无耗要求枝节无耗要求西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多微分方微分方程法程法采采用用支支配配方方程程+边边界界条条件件求求出出具具体体解解传传输输线线的

24、的通通解解是是入入射射波波+反反射射波波，边边界界条条件件给给出出具具体的组合比例体的组合比例矩阵法矩阵法把把传传输输线线问问题题处处理理成成各各类类矩矩阵阵的的运运算算这这些些矩矩阵具有普遍性，与具体边界条件无关阵具有普遍性，与具体边界条件无关Smith圆图法圆图法以以圆为基底，覆上圆为基底，覆上Z和和构成构成Smith圆图圆图采采用用阻阻抗抗（或或导导纳纳）归归一一，电电长长度度归归一一，使使圆圆图图运运算更具普遍性算更具普遍性CAD法法Computer的的发发展展使使我我们们着着力力把把传传输输线线的的基基本问题转化为本问题转化为Computer programProblems 西安电子

25、科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多例例1 无耗双导线特性阻抗无耗双导线特性阻抗 。现在欲以现在欲以 线使负载与传输线匹配，求线使负载与传输线匹配，求 线的特性阻线的特性阻 抗抗 和安放位置和安放位置d。Problems 西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有

26、意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 解法解法1 圆图法圆图法 1.取阻抗归一化取阻抗归一化（对应（对应0.094）2.向电源转向纯电阻（波腹）处向电源转向纯电阻（波腹）处 3.求出求出 反归一反归一 4.反归一反归一图图 10-2Problems 西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多解法解法2 已经学过由任意电抗已经学过由任意电抗 变换到纯阻变换到纯阻的电长度为：的电长度为：取取+值，向

27、波腹点变换值，向波腹点变换Problems 西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多Problems 事实上应该还有一组事实上应该还有一组西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多已知驻波比已知驻波比和最小点位置和

28、最小点位置dmin1求求Zl已知已知Zl用单枝节匹配用单枝节匹配 Problems 例例2 在特性阻抗为在特性阻抗为600的无耗双导线上，测得的无耗双导线上，测得|U|max=200，|U|min=40，dmin1=0.15问问Zl为何值？今采用短路并联枝节匹配，求枝节位置为何值？今采用短路并联枝节匹配，求枝节位置 和长度和长度 。解解 这个问题可以分解成两个部分：这个问题可以分解成两个部分：西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是

29、，目前社会上寒假招工的陷阱很多反归一反归一Problems 1.根据定义根据定义注意波节点注意波节点 ，且向，且向负载负载旋转旋转0.15。可得可得 600|U|max=200，|U|min=40，dmin1=0.15西安电子科技大学西安电子科技大学 微波技术研究所微波技术研究所 MICROWAVE RESEARCH INSTITUE寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多2.已知已知 要用单枝节匹配要用单枝节匹配 反演成导纳计算反演成导纳计算按等按等|圆向电源旋转到匹配圆圆向电源旋转到匹配圆枝节距离枝节距离枝节长度枝节长度