微波工程-第4章微波网络分析

微波技术基础第五章课后答案

5-2若一两端口微波网络互易，则网络参量[]Z 、[]S 的特征分别是什么？ 解： 1221Z Z = 1221S S = 5-4 某微波网络如右图。写出此网络的[ABCD]矩阵，并用[ABCD]矩阵推导出对应的[S]及[T]参数矩阵。根据[S]或[T]阵的特性对此网络的对称性做出判断。 75Z j =Ω 解： 因为， 312 1 50275,2125025j j A A A j j --????? ???===????-???? 所以，1231 375 421200 4 j A B A A A j C D ??--??? ? ==???? ????--???? 因为，归一化电压和电流为：()()() i i i V z a z b z = =+ ()(()()i i i i I z I z a z b z ==- (1) 归一化ABCD 矩阵为： 00/A B Z a b CZ D c d ?? ??=???????? (2) 所以： 1122220()()/a b A a b B a b Z +=++- 1102222()()a b CZ a b D a b -=++- (3) 从而解得： 1 001100221(/)1(/)1()1()A B Z A B Z b a CZ D CZ D b a ----+???????? =????????----+???? ???? (4) 所以进而推得[S]矩阵为：

????? ?+-+----++++= D CZ Z B A BC AD D CZ Z B A D CZ Z B A S 000000/2)(2//1 ][ (5) ???? ??????--+-=j j j S 272 227 42 1 1][ (6) 由(3)式解得 ??? ??????? ??-+-++++----+=???? ??220000000011////21b a D CZ Z B A D CZ Z B A D CZ Z B A D CZ Z B A a b (7) 所以， ?? ?? ??-+-++++----+=D CZ Z B A D CZ Z B A D CZ Z B A D CZ Z B A T 00000000////21][ (8) ? ??? ? ?????--+--=j j j j T 274214212721][ （9） 因为[S]阵的转置矩阵][][S S t =，所以，该网络是互易的。 5-5 求下图两端口T 形网络的Z 参数。（D 换C ） 解： 端口2开路时端口 1的输入阻抗： 21 111 A C I V Z Z Z I == =+ 2121 211 110 () C A C C C A C I Z V Z Z V V Z Z Z I I I Z Z =+= = ==+ 12 222 B C I V Z Z Z I == =+ 5-7 证明互易网络散射阵的对称性： 证明： [][][]Z I V = [][])][])Z a b a b ∴-=+ ([]([]Z a Z b ∴=+

网络分析仪的使用

一般而言，网络分析仪在射频及微波组件方面的量测上，是最基本、应用层次也最广的仪器，它可以提供线性及非线性特性组件的量测参数，因此，举凡所有射频主被动组件的仿真、制程及测试上，几乎都会使用到。在量测参数上，它不但可以提供反射系数，并从反射系数换算出阻抗的大小，且可以量测穿透系数，以及推演出重要的S参数及其它重要的参数，如相位、群速度延迟(Group Delay)、插入损失(Insertion Loss)、增益(Gain)甚至放大器的1dB压缩点(Compression point)等。 基本原理 电子电路组件在高频下工作时，许多特性与低频的行为有所不同，在高频时，其波长与实际电路组件的物理尺度相比会相对变小，举例来说，在真空下的电磁波其速度即为光速，则c=λ×f，其中c为光速3×108m/sec，若操作在2.4GHz的频率下，若不考虑空气的介电系数，则波长λ=12.5cm，亦即在短短的数公分内，电压大小就会因相位的偏移而有极大的变化。因此在高频下，我们会使用能量及阻抗的观念来取代低频的电压及电流的表示法，此时我们就会引入前述文章所提「波」的概念。 光波属于电磁波的一种，当我们用光分析一个组件时，会使用一个已知的入射光源测量未知的待测物，当光波由空气到达另一个介质时，会因折射率的不同产生部分反射及部分穿透的特性，例如化学成分分析上使用的穿透及反射光谱。对于同样是属电磁波的射频来说，道理是相通的，光之于折射率就好比微波之于阻抗的概念，当一个电磁波到达另一个不连续的阻抗接口时，同样也会有穿透及反射的行为，从这些反射及穿透行为的大小及相位变化中，就可以分析出该组件的特性。 用来描述组件的参数有许多种，其中某些只包含振幅的讯息，如回返损耗(R.L. Return Loss)、驻波比(SWR Standing Wave Ratio)或插入损失(I.L. Insertion Loss)等，我们称为纯量，而能得到如反射系数(Γ Reflection coefficient)及穿透系数(Τ Transmission coefficient)等，我们称之为向量，其中向量可以推导出纯量行为，但纯量却因无相位信息而无法推导出向量特性。 重要的向量系数 反射特性 在此，我们重点介绍几个重要的向量系数︰首先，我们从反射系数来定义，其中Vrefect为反射波、Vinc为入射波，两者皆为向量，亦即包含振幅及相位的信息，而反射系数代表入射与反射能量的比值，经过理论的演算，可以从传输线的特性阻抗ZO(Characteristic Impedance)得到待测组件的负载阻抗ZL，亦即，在网络分析中，一般使用史密斯图(Smith Chart)来标示不同频率下的阻抗值。另外，反射系数也可以使用极坐标表示：，其中为反射系数的大小，φ则表示入射与反射波的相位差值。

微波技术和天线(第四版)刘学观 第4章

第四章 微波网络基础之?引言
第四章 微波网络基础
前面我们介绍了多种规则传输系统，通过用场的分析法得到其传输
特性。然而在实际的微波应用系统中，除了有规则传输系统外，还包含
具有独立功能的各种微波元件如谐振元件、阻抗匹配元件、耦合元件等。
这些元件的边界形状与规则传输线不同，从而在传输系统中引入了不均
匀性。例如：
4
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微波测量线系统示意图 《微波技术与天线》

第四章 微波网络基础之?引言
这些不均匀性在传输系统中除产生主模的反射与透射外，还
会引起高次模，严格分析必须用场的分析法，但由于实际的微波 元件的边界条件一般都比较复杂，因此用场的分析法往往十分繁 杂，有时甚至不太可能，同时，在实际分析中往往不需要了解元 件的内部场结构，而只关心它对传输系统工作状态的影响。
入射
入射
反射 微波元件 反射
《微波技术与天线》
会产生 高次模

第四章 微波网络基础之?引言
微波网络是在分析场分布的基础上，用路的分析方法将微波 元件等效为电抗或电阻元件，将实际的导波传输系统等效为传输 线，从而将实际的微波系统简化为微波网络。尽管用“路”的分 析法只能得到元件的外部特性，但它却可给出系统的一般传输特 性，如功率传递，阻抗匹配等，而且这些结果可以通过实际测量 的方法来验证。另一方面还可以根据微波元件的工作特性综合出 要求的微波网络，从而用一定的微波结构实现它，这就是微波网 络的综合。微波网络的分析与综合是分析和设计微波系统的有力 工具。
衰减器
电阻
任意导波系统
传输线
《微波技术与天线》

知识题选解第4章微波网络基本

第4章微波网络基础 4.5 习题 【1】为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较有哪些异同点？ 【2】表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。【3】二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？【4】求图4-17 所示电路的归一化转移矩阵。 图4-17 习题4图 Z θ (a) 其【解】同[例4-9］见教材PP95 求图4-9长度为θ的均匀传输线段的A和S。 图4-9 长度为θ的均匀传输线段 【解】： 从定义出发求参数，定义为： 此文档最近的更新时间为：2020-8-3 18:27:00

1112122 1212222 U A U A I I A U A I =-?? =-? 先确定A 矩阵。当端口(2)开路（即20I =）时，2T 面为电压波腹点，令2m U U =，则 ()1cos 2 j j m m U U e e U θθ θ-= +=，且此时端口(1)的输入阻抗为10cot in Z jZ θ=-。 由A 矩阵的定义得： 21112 cos I U A U θ== = ，2111212 200 /cos sin cot in m m I U Z U I A j U U jZ U Z θθ θ== = ==- 当端口(2)短路（即20U =）时，2T 面为电压波节点，令22,22 m m U U U U + -= =- ，则()1sin 2 j j m m U U e e jU θθ θ-= -=，且此时端口(1)的输入阻抗为10tan in Z jZ θ=。 由A 矩阵的定义得： 2 1120200sin sin m m U jU U A jZ I U Z θθ== ==- ，2 12220cos cos m m U I I A I I θθ====- 也可以利用网络性质求1222,A A 。 由网络的对称性得：2211cos A A θ== 再由网络可逆性得：21122120210 1cos 1sin sin /A A A jZ A j Z θθθ--=== 于是长度为θ的均匀传输线段的A 矩阵为 00cos sin sin /cos jZ j Z θ θθθ?? =? ??? A 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为01Z 和02Z ，则归一化A 矩阵为 0j θθ?? ? ?=? ?? ??? ? A 当01020Z Z Z ==时

习题选解_第4章 微波网络基础概要

第4章 微波网络基础 4.5 习题 【1】 为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较 有哪些异同点？ 【2】 表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。 【3】 二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？ 【4】 求图4-17 所示电路的归一化转移矩阵。 图4-17 习题4图 其【解】同[例4-9］见教材PP95 求图4-9长度为θ的均匀传输线段的A 和S 。 图4-9 长度为θ的均匀传输线段 【解】： 从定义出发求参数，定义为： 1112122 1212222 U A U A I I A U A I =-?? =-? 先确定A 矩阵。当端口(2)开路（即20I =）时，2T 面为电压波腹点，令2m U U =，则 ()1cos 2 j j m m U U e e U θθ θ-= +=，且此时端口(1)的输入阻抗为10cot in Z jZ θ=-。 由A 矩阵的定义得： 21112 cos I U A U θ== = ，2111212 200 /cos sin cot in m m I U Z U I A j U U jZ U Z θθ θ== = ==- 此文档最近的更新时间为：2019-6-30 23:29:00

当端口(2)短路（即20U =）时，2T 面为电压波节点，令22,22 m m U U U U + -= =- ，则()1sin 2 j j m m U U e e jU θθ θ-= -=，且此时端口(1)的输入阻抗为10tan in Z jZ θ=。 由A 矩阵的定义得： 2 1120200sin sin m m U jU U A jZ I U Z θθ== ==- ，2 12220cos cos m m U I I A I I θθ====- 也可以利用网络性质求1222,A A 。 由网络的对称性得：2211cos A A θ== 再由网络可逆性得：21122120210 1cos 1sin sin /A A A jZ A j Z θθθ--=== 于是长度为θ的均匀传输线段的A 矩阵为 00cos sin sin /cos jZ j Z θ θθθ?? =? ??? A 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为01Z 和02Z ，则归一化A 矩阵为 0j θθ?? ? ?=? ?? ??? ? A 当01020Z Z Z ==时 cos sin sin cos j j θθθθ?? =? ??? A 【6】（返回）求图4-19所示π型网络的转移矩阵。 2 2 1 I V 图4-19 习题6图 【解】（返回） 计算的方法有两种： 方法一：根据定义式计算； 方法二：如下，分解的思想。 思路：分解成如图所示的单元件单元电路，之后利用级联网络转移矩阵。

5-微波矢量网络分析仪原理详解

第五章矢量网络分析仪的原理 5.1 引言 微波矢量网络分析仪是对微波网络参数进行全面测量的一种装置。其早期产品是阻抗图示仪，随着扫频信号源和取样混频器技术上的突破，微波网络分析仪得到了迅速发展。但其出现初期一段相当长的时间内一直处于手动状态。直到20世纪60年代，将计算机应用于测量技术，才出现了全自动的网络分析仪---自动网络分析仪。 自动矢量网络分析仪是一种多功能的测量装置，它既能测量反射参数和传输参数，也能自动转换为其他需要的参数；既能测量无源网络，也能测量有源网络；既能点频测量，也能扫频测量；既能手动也能自动；既能荧光屏显示也能保存数据或打印输出。它是当前较为成熟而全面的一种微波网络参数测量仪器。 微波元器件性能的描述，一般采用散射参数，如双口网络有S11、S21、S12和S22四个参数，它们通常都是复量。而网络分析仪正是直接测量这些参数的一种仪器，又能方便地转换为其它多种形式的特性参数。因此网络分析仪大大扩展了微波测量的功能和提高了工作效率。 由于自动网络分析仪采用点频步进式“扫频”测量，因而能逐点修正误差，使扫频测量精确度达到甚至超过手动测量的水平。因此，自动网络分析仪既能实现高速、宽频带测量，又能达到一般标准计量设备的精确度。 5.2 微波矢量网络分析仪组成与测量原理 将微波标量网络分析仪的检波器和比值计改为幅相接收机便组成微波网络分析仪。其测量原理如下。 5.2-1 幅相接收机框图 幅相接收机的方案很多，有外差混频式，取样变频式，单边带式和调制副载波式等。这里介绍取样变频式幅相接收机的基本原理。 幅相接收机的方框图示于图5.2-1。由定向耦合器取样的入射波和反射波，分别送入幅相接收机的参考通道和测试通道。经取样变频器向下变换到恒定不变的中频f IF(20.278MHz)，再经过第二混频器，变换到低频(278kHz)，得到待显示信号。要求频率变换过程是线性的，即不能改变原来微波信号的相位信息和振幅信息。

《微波技术与天线》傅文斌_习题答案_第4章

38 第4章 无源微波器件 4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？ 答 微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的 2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。互易网络的概念使转移参量的 1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。 4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。 解 定义A 参量的线性关系为 () () ?? ?-+=-+=221221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为 ?? ?+=+=2 2212122 121111I Z I Z U I Z I Z U ?? ?? ??????-=???? ??=c d c c bc ad c a Z Z Z Z 1 2221 1211 Z 4.3从I S S =* T 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。 解 由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。三口网络的散射矩阵简化为 ???? ? ?????=1123 13 231112 131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =* T ，即

. 专业.专注 . ?????? ????=????????????????????100010001*11*23 * 13 *23 *11* 12 * 13 * 12* 11 1123 13 2311121312 11 S S S S S S S S S S S S S S S S S S 得 12 13 212211=++S S S 0* 2313*1112*1211=++S S S S S S 0*1113*2312*1311=++S S S S S S 0*1123*2311*1312=++S S S S S S 4.4二口网络的级联如图所示。写出参考面T 1、T 2之间的组合网络的A 参量。（参考面T 1处即组合网络的端口1，参考面T 2处即组合网络的端口2） 解 []? ? ? ? ??=1j 011B A []? ?? ? ????=θθθθcos sin 1 j sin j cos 0 02 Z Z A Z []?? ? ???=1j 013B A [][][][]321A A A A = ?? ???? ??? ??? ? ? +-+=1j 0 1cos sin sin 1j j sin j cos 000B BZ Z B Z θθθ θ θ ???? ? ?????-???? ?? +-+-=θθθθθθθθsin cos cos sin sin 11j sin j sin cos 00000BZ BZ B Z B Z BZ （l βθ=） 4.5微波电路如图所示。已知四口网络

《微波技术与天线》傅文斌-习题标准答案-第4章

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第4章

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38 第4章 无源微波器件 4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？ 答 微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。互易网络的概念使转移参量的1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。 4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。 解 定义A 参量的线性关系为 () ()?? ?-+=-+=221 221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为 ?? ?+=+=2 2212122 121111I Z I Z U I Z I Z U ?? ?? ??????-=???? ??=c d c c bc ad c a Z Z Z Z 1 2221 1211 Z 4.3从I S S =* T 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。 解 由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。三口网络的散射矩阵简化为 ???? ? ?????=1123 13 231112 131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =* T ，即 ???? ??????=????????? ???????????100010001*11*23 * 13*23*11* 12 * 13 * 12* 11 1123 13 2311121312 11 S S S S S S S S S S S S S S S S S S

微波网络教案—李恩

绪论 授课时数：1学时 一、教学内容及要求 分析微波网络的研究方法； 介绍微波网络概述、应用及发展前景； 讲解本课程重点及学习方法。 二、教学重点与难点 本课程要求掌握的先修课程中涉及的相关知识点，本课程涉及的主要重点内容，学习本课程的要求，及微波网络的工程应用。 三、作业 无 四、本章参考资料 《电磁场与电磁波》、《微波技术基础》、《微波网络》。 五、教学后记 上课后，待补充。 第一章微波网络基础 授课时数：6学时 一、教学内容及要求 回顾交变电磁场与导波理论，介绍导波系统的电路概念，讲解场路转换的等效基础和方法（2学时），要求了解； 回顾传输线理论及应用，讲解几种典型的三端口网络（接头）的性质及特性的分析过程和方法（2学时），要求掌握。 讲解微波网络中的几个基本定理：坡印亭能量定理、互易定理、福斯特电抗定理及对偶电路定理（2学时），要求掌握； 二、教学重点与难点 场路转换的等效基础和方法；等效电压和等效电流，模式电压和模式电流；网络的复数功率，互易网络的性质和条件，无耗网络导抗函数的性质，对偶网路满足的条件和转换关系。 三、作业

教材P32：1-2； 课堂讨论：利用等效电流和等效电压及传输功率，讨论波导的阻抗。 四、本章参考资料 《电磁场与电磁波》、《微波技术基础》，《Microwave Engineering》。 五、教学后记 上课后，待补充。 第二章微波网络特性参量 授课时数：6学时 一、教学内容及要求 讲解微波网络固有特性参量［Z］,［Y］,［A］,［S］,［T］的定义、性质、相互间关系及求解方法（3学时），要求掌握； 讲解微波网络的工作特性参量的［A］和［S］表示法（3学时），要求熟练掌握。 二、教学重点与难点 微波网络固有特性电路参量：［Z］、［Y］、［A］和波参量：［S］、［T］，区分［A］和［T］及其在二端口网络级联中的应用；固有特性电路参量间的相互关系和转换；网络参量［S］的性质。工作特性参量主要包含对象，及相应的［A］和［S］表示法。 三、作业 教材P61：2-4、2-6。 四、本章参考资料 《微波技术基础》，《Microwave Engineering》，《微波网络》。 五、教学后记 上课后，待补充。 第三章微波网络解析分析法 授课时数：10学时 一、教学内容及要求 讲解二端口和四端口网络的矩阵代数分析法（4学时），要求熟练掌握； 讲解对称网络的本征矢量分析法（2学时），要求了解； 讲解面对称网络的奇偶模分析法（4学时），要求掌握。

习题选解_第4章微波网络基础

第4章微波网络基础 此文档最近的更新时间为：2019-6-3019:49:00 第4章微波网络基础 4.5习题 【1】为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较有哪些异同点？ 【2】表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。 【3】二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？ 【4】求图4-17所示电路的归一化转移矩阵。 图4-17习题4图 Z (a) 其【解】同[例4-9］见教材PP95求图4-9长度为的均匀传输线段的A和S。 图4-9长度为的均匀传输线段 【解】： 从定义出发求参数，定义为： UAUAI 1112122 IAUAI 1212222 先确定A矩阵。当端口(2)开路（即I 20）时，T2面为电压波腹点，令U2U m，则 U mjj U1eeUcos，且此时端口(1)的输入阻抗为Z in1jZ0cot。 m 2 由A矩阵的定义得： A 11 U 1 U cos ， IU/ZUcossin 11in1m Aj 21

20 I 2 UUjZcotUZ 20200 m I 2 1

第4章微波网络基础 UU mm 当端口(2)短路（即U20）时，T2面为电压波节点，令2,2 UU，则 22 U mjj U1eejUsin，且此时端口(1)的输入阻抗为Z in1jZ0tan。 m 2 由A矩阵的定义得： UjUsin 1m AjZ 120 IUZ 200 m U 2 sin ，A 22 I I cos m m 1 II 20 U 2 cos 也可以利用网络性质求A 12,A22。 由网络的对称性得：A 22A11cos 再由网络可逆性得： 2 AA1cos1 1122 AjZ 120 Ajsin/Z 210 s in 于是长度为的均匀传输线段的A矩阵为 A cosjZsin 0 jsin/Z cos 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为Z和Z 02，则归一化A矩阵为 01 A j ZZsin 020 cosj ZZZ 01 0102 ZZsinZ 010201 ZZ 002 cos 当Z ZZ时 01020 A c osjsin jsincos 【6】（返回）求图4-19所示π型网络的转移矩阵。

习题选解_第4章微波网络基础

An U 1 U 2 COS S/Z im I 2 0 U 2 I 2 U 2 U m cos . sin jZ °COt U m J Z 0 第4章微波网络基础 4.5习题 【1】 为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较 有哪些异同点？ 【2】 表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。 【3】 二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？ 【4】 求图4-17所示电路的归一化转移矩阵。 【解】： 从定义出发求参数，定义为: 先确定A 矩阵。当端口 （2）开路（即I 2 0 ）时，T 2面为电压波腹点，令 U 2 U U 1 寸e e J U m COS ，且此时端口（1）的输入阻抗为Z n1 jZ o COt 由A 矩阵的定义得： 此文档最近的更新时间为：2020-6-1 01:23:00 (d) 其【解】同［例4-9 ］见教材 的均匀传输线段的A 和S 。 U i A 11U 2 A 121 A 21U 2 A 221 U m ，则 PP95求图4-9长度为 图4-9长度为的均匀传输线段

当端口⑵短路（即U 2 0）时，T 2面为电压波节点，令U 2 -m ,U 2 -m ，贝U 2 2 U U , 寸e e J jU m sin ，且此时端口 ⑴的输入阻抗为Z in1 jZ 0tan 。 由A 矩阵的定义得： 也可以利用网络性质求 A 2, A2。 由网络的对称性得： A2 A 11 COS 再由网络可逆性得： A 2 AA 乞」-COS 一1 jZ o sin Ai jsin /Z o 于是长度为 的均匀传输线段的 A 矩阵为 cos jZ 0 sin jsin /乙 cos 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为 Z 01和Z 02，则归一化A 矩阵为 图4-19习题6图 【解】（返回） 计算的方法有两种： 方法一：根据定义式计算； 方法二：如下，分解的思想。 思路：分解成如图所示的单元件单元电路，之后利用级联网络转移矩阵。 U 2 0 jU m Sin U m Z o jZ o Sin ,A 22 11 12 U 2 0 I m COS I m COS Z02 cos cos Z 0时 ° cos j sin A J j sin cos 【6】（返回）求图 4-19所示n 型网络的转移矩阵。 CV2 Z 01Z 02 j 令 当Z 01

微波技术与天线复习知识要点

《微波技术与天线》复习知识要点 绪论 微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。 微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~0.1mm 微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析） 第一章均匀传输线理论 均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性） 定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗 注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。 两个特性： 1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)= Z in(z+λ／2) 2、λ／4变换性: Z in(z)- Z in(z+λ／4)=Z02 证明题：(作业题) 均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断） 参数行波驻波行驻波 |Γ|010＜|Γ| ＜1 ρ1∞1＜ρ＜∞ Z1匹配短路、开 路、纯电抗 任意负载 能量电磁能量 全部被负载吸 收 电磁能量在原地震荡 1.行波状态：无反射的传输状态

匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗 沿线电压和电流振幅不变 电压和电流在任意点上同相 2.纯驻波状态：全反射状态 负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态 3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数 传输线的三类匹配状态（知道概念） 负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。 源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。此时，信号源端无反射。 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为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。 共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。 传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17) 阻抗圆图的应用（*与实验结合） 史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。 1.反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|e j(Φ1-2βz)= |Γ1|e jΦ Φ1为终端反射系数的幅度，Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。反射系数圆图中任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小。 2.阻抗原图（点、线、面、旋转方向）： 在阻抗圆图的上半圆内的电抗x＞0呈感性，下半圆内的电抗x＜0呈容性。 实轴上的点代表纯电阻点，左半轴上的点为电压波节点，其上的刻度既代表r min又代表行波系数K，右半轴上的点为电压波腹点，其上的刻度既代表r max又代表驻波比ρ。 |Γ|=1的圆图上的点代表纯电抗点。 实轴左端点为短路点，右端点为开路点，中心点处是匹配点。 在传输线上由负载向电源方向移动时，在圆图上应顺时针旋转，；反之，由电源向负载方向移动时，应逆时针旋转。 3.史密斯圆图： 将上述的反射系数圆图、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。

微波标量网络分析仪原理

第四章 微波标量网络分析仪原理 对单口网络反射系数Γ和双口网络S 参数的幅值进行测量，称为标量网络参数测量。这种测量方式使用广泛，其原因是，(1) 在许多情况下，某些微波元、器件的性能指标只用幅值参数表征，已满足工程设计要求；(2) 幅值参数测量所需的仪器设备成本低，如标量网络分析仪的成本约是矢量网络分析仪的四分之一。本章将标量参数分为两部分讨论，即标量反射参数(Γ、11S 、22S )和标量传输参数 (12S 、21S )。 4.1 反射计工作原理 反射计是构成微波网络分析仪的核心。微波反射参数的点频和扫频测量装置，常用的有定向耦合器和电桥反射计两种，本节讨论它们的工作原理，以定向耦合器反射计为重点。 4.1-1定向耦合器反射计工作原理 一、理想反射计与测量标量反射参数的原理 1. 理想反射计：反射计的基本测量线路如图4.1-1(a)所示。它由微波信号源、反射计和待测负载三部分组成。基本反射计由两只反接定向耦合器组成。设图4.1-1(a)为理想电路，即源驻波比g ρ=1，且输出幅度不变；定向耦合器的方向性为无穷大且无反射，并与晶体检波器D 4和D 3为理想匹配连接。主线上的入射波经入射耦合器(D i )取样，从端口T 4送入检波器，设T 4的出射波为b 4；反射波经反射耦合器(D r )取样，从T 3送入检波器，设T 3的出射波为b 3。绘出信流图如图4.1-1(b)所示。设待测负载反射系数模值为L Γ，由信流图求出 ()L ΓS S S b S S a S a S a S b b 41 32212214123214123243=== (4.1-1a) 由两只检波器测出的信号幅度之比为 L ΓK b b =4 3 (4.1-1b) 式中K =413221S S S 为比例常数。由 L Γ可转换为驻波比)1()1(L L L ΓΓ-+=ρ或回波损失)1lg(20L L ΓR =。 2. 校准与测量：利用反射计测量 Γ之前，需先进行校准(求K )。通常采用短路器(质 量好的短路板，或在精密测量中采用λ/4的标准短路器)作为标准，来确定常数K 。其方法

(完整版)微波与天线课程教学大纲

《微波与天线》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程代码：ES326 2、课程名称：微波与天线/Microwave Techniques and Antennas 3、学时/学分：63学时/3.5学分 4、先修课程：工程数学、普通物理、电路基础、电磁场与波 5、面向对象：电子信息类各专业本科生 6、开课院（系）、教研室：电子信息与电气工程学院（电子工程系）、电磁场与微波技术教研室 7、教材、教学参考书： 教材：《微波技术与天线（修订版）》，赵姚同、周希朗，东南大学出版社，1995。 参考书：《微波工程基础》，R.E.柯林，吕继尧译，人民邮电出版社，1981年。 微波原理，鲍家善等，高等教育出版社，1985年。 二、本课程的性质和任务 本课程是通信工程、电子科学与技术本科专业的一门重要的学科基础课，是在学习了“电路基础”和“电磁场与电磁波”等课程基础上，深入学习无线电频谱中极为重要波段 微波领域的重要科目，是理论与工程性、实践性较强的课程。要求学生掌握微波技术与天线的基本概念、基本理论及主要分析计算方法。为后续课程打下必要的理论基础，并具有将微波和天线技术应用于实际的能力。 三、教学内容和要求 本课程主要内容包括传输线理论、规则金属波导、微波集成介质传输系统、微波谐振器、微波网络基础、微波无源元件、天线辐射与接收的理论基础、线天线和面天线。通过学习，要求学生以导行波和导模概念贯穿全书，围绕规则导行波系统理论基础和微波电路元件理论基础，全面掌握微波技术的基础理论、基本技术和基本方法，特别掌握好基本概念；通过天线原理的基本概念、基本原理和基本方法的学习，了解天线系统的性能，掌握提出问题、分析问题、解决问题的方法、为研究设计天线系统打下良好的基础。课程内容如下： 第一章绪论(2) 1、微波波段的划分及其特点 2、微波的应用 3、天线的功能及分类 4、微波技术与天线课程的基本内容 要求：掌握微波的概念及其特点，微波技术的发展和应用领域。 第二章传输线理论(10) 1、传输线的分布参数及其等效电路 2、传输线方程及其求解 3、输入阻抗和反射参数 4、均匀无耗传输线端接不同负载时的工作状态 5、传输线的传输功率 6、圆图 7、传输线的阻抗匹配

习题选解_第4章微波网络基础

第4章微波网络基础 习题 【1】为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段微波网络与低频网络相比较有哪些异同点 【2】表征微波网络的参量有哪几种分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。 【3】二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些它们与网络参量有何关系 【4】求图4-17 所示电路的归一化转移矩阵。 图4-17 习题4图 Z θ (a) 其【解】同[例4-9］见教材PP95 求图4-9长度为θ的均匀传输线段的A和S。 图4-9 长度为θ的均匀传输线段 【解】： 从定义出发求参数，定义为： 1112122 1212222 U A U A I I A U A I =- ? ? =- ? 先确定A矩阵。当端口(2)开路（即20 I=）时， 2 T面为电压波腹点，令 2m U U =，则 () 1 cos 2 j j m m U U e e U θθθ - =+=，且此时端口(1)的输入阻抗为 10 cot in Z jZθ =-。 由A矩阵的定义得： 此文档最近的更新时间为：2020-9-30 21:47:00

21112 cos I U A U θ== = ，2111212 200 /cos sin cot in m m I U Z U I A j U U jZ U Z θθ θ== = ==- 当端口(2)短路（即20U =）时，2T 面为电压波节点，令22,22 m m U U U U + -= =- ，则()1sin 2 j j m m U U e e jU θθ θ-= -=，且此时端口(1)的输入阻抗为10tan in Z jZ θ=。 由A 矩阵的定义得： 2 1120200sin sin m m U jU U A jZ I U Z θθ== ==- ，2 12220cos cos m m U I I A I I θθ====- 也可以利用网络性质求1222,A A 。 由网络的对称性得：2211cos A A θ== 再由网络可逆性得：21122120210 1cos 1sin sin /A A A jZ A j Z θθθ--=== 于是长度为θ的均匀传输线段的A 矩阵为 00cos sin sin /cos jZ j Z θ θθθ?? =? ??? A 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为01Z 和02Z ，则归一化A 矩阵为 0j θθ???? =? ?? ??? ? A 当01020Z Z Z ==时 cos sin sin cos j j θθθθ?? =? ??? A 【6】（返回）求图4-19所示π型网络的转移矩阵。 2 2 1 I V 图4-19 习题6图 【解】（返回） 计算的方法有两种：

单端口微波网络S参数测量Word版

单端口网络S 参数测量系统 摘 要：在一个网络或系统中，描述其特性的参数有很多，[Z]、[Y]、[A]参量是以端口归一化电压和电流来定义的，这些参量在微波频段很难准确测量。而[S]参量由归一化入射波电压和归一化反射波电压来定义，容易测量，且具有直观的物理意义，故在微波网络中的应用较多。首先我们分析n 端口网络S 参数，然后特殊化为单端口，考虑实际测量单端口网络[S]参量的方法，分析测量误差来源，并采用了一定的测试技术进行误差修正，得到了器件性能指标的精确测试结果。最终结合资料，分析近代微波测试技术的主要特点。 关键词：S 参数；扫频反射计；不确定度；定向耦合器；检波器 一.散射参数 首先以二端口网络为例，明确散射参数具体含义，如图，设n a 代表网络第n 端口的归一化入射波电压，n b 代表n 端口的归一化反射波电压，它们与同端口的电压关系为 n a = n b = （其中，0n Z 为第n 若为线性网络，a 与b 有线性关系，二端口网络可以写出 1111122 b S a S a =+ 即：[][][]b S a =其中：111221 22 [][ ]S S S S S = 2211222b S a S a =+ （具体参数求解与定义可参见参考文献[1]宋铮、张建华、唐伟《电磁场微波技术与天线》中微波基础部分）

二.系统基本原理 网络分析仪是通过测定线性网络的反射参数和传输参数，获得该网络参 数频域、时域特性等几乎所有网络特性的测量仪器， S 参数是其中最基本的 特性参数。网络分析仪分为 2 类： (1)标量网络分析仪：只测量线性系统的幅度信息； (2)矢量网络分析仪：可同时进行幅度传输特性和相位特性测量。 网络分析仪测量S参数的精度是衡量其性能的重要标准。网络的S参数只有在完全匹配的系统中测量时,测量结果才是精确的。而在网络分析仪中,既使用了无源器件,又使用了有源器件,同时其内部的微带线并不是完全和其它连接点匹配,因此,其性能并不是完全理想的,这就要求必须对网络分析仪在测量过程中的误差进行分析,通过数学分析的方法把误差从实际测量中去掉,从而提高测量的精度。 此外，驻波参量的测量需要不同的数据，经过运算后得出结论，而且不同频率的参量要经过逐点测量，这样不仅工作效率低，而且妨碍了测量工作的自动化。工业生产上大量的测量任务要求有一个简便的，最好是在整个频带内自动进行的快速测量方法，这就促进了“扫频技术”的发展；而宽频带高方向性的定向耦合器的研制成功，为直接测量反射系数提供了可能。 扫频反射计测量反射系数在本质上与调配反射计没有区别，但由于工作在扫频条件下，不能进行调配，故要求整个测量系统的原件都具有宽带特性。对于定向耦合器，为了得到尽量好的频率响应，要求其方向性尽可能的高。 下面，我们先了解一种系统S参数测量的实现方法，再接着对其进行误差分析，尝试通过改进减小系统的误差，提高测量精度。 三.系统S参数测量实现方法 （一）扫频反射系数短路负载调试 现阶段的驻波扫频测量调试大多采用网络分析仪, 但是对器件进行驻波扫 频调试时, 特别是调试时间较长的情况下, 可以用扫频反射计, 所用设备为一 台高方向性定向耦合器、一台精密衰减器和一个标准失配负载或全反射短路负载; 在信号源的输出定标很准确的情况下, 可以不用精密衰减器调节衰减量, 改为 直接调节信号源的输出电平, 设定出所需反射系数进行器件的反射系数调试,