《簡明微波》精編版課件

例題講解第1講微波概念第9講Problems微波是電磁波，是一段特殊頻率的電磁波！Maxwell方程組的物理意義：等號電<->磁運算反映一種作用(Action)?？臻g<->時間電磁轉化有一個重要條件，即頻率ω不對稱性媒質矛盾例題講解第1講微波概念第9講Problems微波是電磁波波技術和路技術不同：路技術local波技術全局路技術聽話波技術不聽話->傳輸線Problems

波技術中的波阻抗不同，空間中的波阻抗相同，微波不反射，波阻抗不同，微波產(chǎn)生反射。波技術和路技術不同：Problems波技術中的波阻抗不同，第2講傳輸線方程微波傳輸柱514t->9根金箍棒的重量！

微波傳輸線必須走自己的路。傳輸線方程也稱電報方程。在溝通大西洋電纜(海底電纜)時，開爾芬首先發(fā)現(xiàn)了長線效應：第2講傳輸線方程微波傳輸柱514t->9根金箍棒的重量！Review微波傳輸時發(fā)生了什么?電感、電容

參數(shù)：г反射系數(shù)抓住主要矛盾：只研究傳輸Z方向。三維問題化簡為一維問題！通過頻率把電流轉化為電壓的變化，又通過頻率把電壓轉化成電流的變化－－相互轉化。同時有位置的變化－－地點，產(chǎn)生波動；這就是本質。這就是傳輸線方程。注意此方程除了頻率外只有一個參數(shù)Z,主要矛盾。Review微波傳輸時發(fā)生了什么?電感、Review不同傳輸線的特征反映在哪里？這根傳輸線與哪根傳輸線的區(qū)別在哪里？我們要把一次特征量轉化成傳輸相關的特征量二次特征量一次特征量L-單位長度電感C-單位長度電容Review不同傳輸線的特征反映在哪里？這根傳輸?shù)?講傳輸線方程第2講傳輸線方程第2講傳輸線方程邊界條件終端邊界條件源端邊界條件電源阻抗條件第2講傳輸線方程邊界條件3.電源阻抗條件(已知)

分別考慮源條件再考慮終端條件，構成線性方程組

3.電源阻抗條件(已知)分別注記：傳輸線方程通解中有兩個常數(shù)，而源阻抗已知條件為有三個常數(shù)，這之間是否有矛盾?

觀察可知，真正的獨立參數(shù)為

注記：傳輸線方程通解中有兩個常數(shù)，而源阻抗已知條件為第3講傳輸狀態(tài)反映傳輸線任以何一點特性的參量是反射系數(shù)Γ和阻抗Z。第3講傳輸狀態(tài)反映傳輸線任以何一點特性的參量是反射

一、傳輸線的反射系數(shù)和阻抗

一、傳輸線的反射系數(shù)和阻抗［性質］·反射系數(shù)的模是無耗傳輸線系統(tǒng)的不變量(3-3)

·反射系數(shù)呈周期性(3-4)這一性質的深層原因是傳輸線的波動性，也稱為二分之一波長的重復性。

入射波電壓與入射波電流之比始終是不變量Z0，反射波電壓與反射波電流之比又是不變量-Z0一、傳輸線的反射系數(shù)和阻抗

［性質］·反射系數(shù)的模是無耗傳輸線系統(tǒng)的不變量一、傳輸線的反2.阻抗Z

輸入阻抗與負載阻抗關系

［性質］·負載阻抗ZL通過傳輸線段變換成Z()，因此傳輸線對于阻抗有變換器(Transformer)的作用。

終端阻抗阻抗有周期特性，周期是

2.阻抗Z

［性質］·負載阻抗ZL通過傳輸線段第3講傳輸狀態(tài)行波狀態(tài)，駐波狀態(tài)，行駐波狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)行波狀態(tài)，駐波狀態(tài)，行駐波狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)行波狀態(tài)全駐波狀態(tài)【定理】傳輸線全反射的條件是負載接純電抗短路狀態(tài)

開路狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)行波狀態(tài)全駐波狀態(tài)【定理】傳輸線全反射的第3講傳輸狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)電壓駐波比VSWR(VoltageStandingWaveRatio)第3講傳輸狀態(tài)電壓駐波比VSWR(VoltageStReviewReviewReviewReviewReviewReviewReviewReview功率關系行波傳輸線全駐波傳輸線入射波功率等于反射波功率。

在電壓波腹或波節(jié)點，由于阻抗是純阻，因此電壓、電流必然同相

傳輸線ρ愈大傳輸功率愈小。功率關系行波傳輸線全駐波傳輸線入射波功率等于反射波功率。在矩陣解有限長度的傳輸線段L強調：傳輸線僅僅是一種變化(Transform)傳輸線矩陣解有限長度的傳輸線段L強調：傳輸線僅僅是一矩陣解（一般情況）1.級聯(lián)性質

2.對稱性質3.無耗性質

4.互易性質

矩陣解（一般情況）1.級聯(lián)性質2.對稱性質3.無耗性5.阻抗變換性質

用于傳輸線5.阻抗變換性質用于傳輸線三點決定一個網(wǎng)絡獨立測量4個量互易定理Real[A]=1,imag[A]=0三點決定一個網(wǎng)絡獨立測量4個量互易定理Real[A]=波長數(shù)（短路始，向電源）波長數(shù)（短路始，向負載）反射系數(shù)相位（與x軸夾角，度數(shù)）電阻值電抗值駐波比波長數(shù)波長數(shù)反射系數(shù)相位電阻值電抗值駐波比《簡明微波》精編版課件《簡明微波》精編版課件2、單枝節(jié)匹配匹配對象：任意負載其中調節(jié)參數(shù)：枝節(jié)距負載距離d和枝節(jié)長度l。由結果推向原因匹配結果要求枝節(jié)并聯(lián)要求枝節(jié)無耗要求傳輸線等要求必定在等圓上2、單枝節(jié)匹配匹配對象：任意負載［例1］Z０=50Ω的無耗傳輸線，接負載Zl=25+j75Ω

采用并聯(lián)單枝節(jié)匹配

必定在等圓上［例1］Z０=50Ω的無耗傳輸線，接負載Zl=25+j75Ω由結果推向原因匹配結果要求枝節(jié)并聯(lián)要求枝節(jié)無耗要求傳輸線等要求必定在等圓上枝節(jié)并聯(lián)要求D=1/8波長要求從的匹配圓到輔助圓枝節(jié)無耗要求由結果推向原因匹配結果要求枝節(jié)并聯(lián)要求枝節(jié)無耗要求傳輸線等傳輸線等要求必定在等圓上D=1/8波長要求從的匹配圓到輔助圓枝節(jié)無耗要求傳輸線等要求必定在等圓上D=1/8波微分方程法采用支配方程+邊界條件求出具體解傳輸線的通解是入射波+反射波，邊界條件給出具體的組合比例矩陣法把傳輸線問題處理成各類矩陣的運算這些矩陣具有普遍性，與具體邊界條件無關Smith圓圖法以Γ圓為基底，覆上Z和ρ構成Smith圓圖采用阻抗（或導納）歸一，電長度歸一，使圓圖運算更具普遍性CAD法Computer的發(fā)展使我們著力把傳輸線的基本問題轉化為ComputerprogramProblems

微分方程法矩陣法Problems［例1］

無耗雙導線特性阻抗。

現(xiàn)在欲以線使負載與傳輸線匹配，求線的特性阻抗和安放位置d。

Problems

［例1］無耗雙導線特性阻抗?，F(xiàn)在［解法1］圓圖法1.取阻抗歸一化

（對應0.094）

2.向電源轉向純電阻（波腹）處

3.求出

反歸一

4.

反歸一

圖10-2

Problems

［解法1］圓圖法1.取阻抗歸一化（對應0.09［解法2］已經(jīng)學過由任意電抗變換到純阻的電長度為：

取+值，向波腹點變換Problems

［解法2］已經(jīng)學過由任意電抗變換到純Problems

事實上應該還有一組

Problems事實上應該還有一組·已知駐波比ρ和最小點位置dmin1求Zl·已知Zl用單枝節(jié)匹配

Problems

［例2］在特性阻抗為600Ω的無耗雙導線上，測得|U|max=200Ｖ，|U|min=40Ｖ，dmin1=0.15λ問Zl為何值？今采用短路并聯(lián)枝節(jié)匹配，求枝節(jié)位置和長度。［解］這個問題可以分解成兩個部分：

·已知駐波比ρ和最小點位置dmin1求ZlProblems反歸一

Problems

1.根據(jù)定義注意波節(jié)點，且向負載旋轉0.15λ?？傻?/p>

600Ω|U|max=200Ｖ，|U|min=40Ｖ，dmin1=0.15λ反歸一Problems1.根據(jù)定義注意波節(jié)點2.已知要用單枝節(jié)匹配

反演成導納計算

按等|Γ|圓向電源旋轉到匹配圓

枝節(jié)距離

枝節(jié)長度

2.已知要用單枝節(jié)匹配反演成導納計算按等|Γ|圓向例題講解第1講微波概念第9講Problems微波是電磁波，是一段特殊頻率的電磁波！Maxwell方程組的物理意義：等號電<->磁運算反映一種作用(Action)?？臻g<->時間電磁轉化有一個重要條件，即頻率ω不對稱性媒質矛盾例題講解第1講微波概念第9講Problems微波是電磁波波技術和路技術不同：路技術local波技術全局路技術聽話波技術不聽話->傳輸線Problems

波技術中的波阻抗不同，空間中的波阻抗相同，微波不反射，波阻抗不同，微波產(chǎn)生反射。波技術和路技術不同：Problems波技術中的波阻抗不同，第2講傳輸線方程微波傳輸柱514t->9根金箍棒的重量！

微波傳輸線必須走自己的路。傳輸線方程也稱電報方程。在溝通大西洋電纜(海底電纜)時，開爾芬首先發(fā)現(xiàn)了長線效應：第2講傳輸線方程微波傳輸柱514t->9根金箍棒的重量！Review微波傳輸時發(fā)生了什么?電感、電容

參數(shù)：г反射系數(shù)抓住主要矛盾：只研究傳輸Z方向。三維問題化簡為一維問題！通過頻率把電流轉化為電壓的變化，又通過頻率把電壓轉化成電流的變化－－相互轉化。同時有位置的變化－－地點，產(chǎn)生波動；這就是本質。這就是傳輸線方程。注意此方程除了頻率外只有一個參數(shù)Z,主要矛盾。Review微波傳輸時發(fā)生了什么?電感、Review不同傳輸線的特征反映在哪里？這根傳輸線與哪根傳輸線的區(qū)別在哪里？我們要把一次特征量轉化成傳輸相關的特征量二次特征量一次特征量L-單位長度電感C-單位長度電容Review不同傳輸線的特征反映在哪里？這根傳輸?shù)?講傳輸線方程第2講傳輸線方程第2講傳輸線方程邊界條件終端邊界條件源端邊界條件電源阻抗條件第2講傳輸線方程邊界條件3.電源阻抗條件(已知)

分別考慮源條件再考慮終端條件，構成線性方程組

3.電源阻抗條件(已知)分別注記：傳輸線方程通解中有兩個常數(shù)，而源阻抗已知條件為有三個常數(shù)，這之間是否有矛盾?

觀察可知，真正的獨立參數(shù)為

注記：傳輸線方程通解中有兩個常數(shù)，而源阻抗已知條件為第3講傳輸狀態(tài)反映傳輸線任以何一點特性的參量是反射系數(shù)Γ和阻抗Z。第3講傳輸狀態(tài)反映傳輸線任以何一點特性的參量是反射

一、傳輸線的反射系數(shù)和阻抗

一、傳輸線的反射系數(shù)和阻抗［性質］·反射系數(shù)的模是無耗傳輸線系統(tǒng)的不變量(3-3)

·反射系數(shù)呈周期性(3-4)這一性質的深層原因是傳輸線的波動性，也稱為二分之一波長的重復性。

入射波電壓與入射波電流之比始終是不變量Z0，反射波電壓與反射波電流之比又是不變量-Z0一、傳輸線的反射系數(shù)和阻抗

［性質］·反射系數(shù)的模是無耗傳輸線系統(tǒng)的不變量一、傳輸線的反2.阻抗Z

輸入阻抗與負載阻抗關系

［性質］·負載阻抗ZL通過傳輸線段變換成Z()，因此傳輸線對于阻抗有變換器(Transformer)的作用。

終端阻抗阻抗有周期特性，周期是

2.阻抗Z

［性質］·負載阻抗ZL通過傳輸線段第3講傳輸狀態(tài)行波狀態(tài)，駐波狀態(tài)，行駐波狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)行波狀態(tài)，駐波狀態(tài)，行駐波狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)行波狀態(tài)全駐波狀態(tài)【定理】傳輸線全反射的條件是負載接純電抗短路狀態(tài)

開路狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)行波狀態(tài)全駐波狀態(tài)【定理】傳輸線全反射的第3講傳輸狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)第3講傳輸狀態(tài)電壓駐波比VSWR(VoltageStandingWaveRatio)第3講傳輸狀態(tài)電壓駐波比VSWR(VoltageStReviewReviewReviewReviewReviewReviewReviewReview功率關系行波傳輸線全駐波傳輸線入射波功率等于反射波功率。

在電壓波腹或波節(jié)點，由于阻抗是純阻，因此電壓、電流必然同相

傳輸線ρ愈大傳輸功率愈小。功率關系行波傳輸線全駐波傳輸線入射波功率等于反射波功率。在矩陣解有限長度的傳輸線段L強調：傳輸線僅僅是一種變化(Transform)傳輸線矩陣解有限長度的傳輸線段L強調：傳輸線僅僅是一矩陣解（一般情況）1.級聯(lián)性質

2.對稱性質3.無耗性質

4.互易性質

矩陣解（一般情況）1.級聯(lián)性質2.對稱性質3.無耗性5.阻抗變換性質

用于傳輸線5.阻抗變換性質用于傳輸線三點決定一個網(wǎng)絡獨立測量4個量互易定理Real[A]=1,imag[A]=0三點決定一個網(wǎng)絡獨立測量4個量互易定理Real[A]=波長數(shù)（短路始，向電源）波長數(shù)（短路始，向負載）反射系數(shù)相位（與x軸夾角，度數(shù)）電阻值電抗值駐波比波長數(shù)波長數(shù)反射系數(shù)相位電阻值電抗值駐波比《簡明微波》精編版課件《簡明微波》精編版課件2、單枝節(jié)匹配匹配對象：任意負載其中調節(jié)參數(shù)：枝節(jié)距負載距離d和枝節(jié)長度l。由結果推向原因匹配結果要求枝節(jié)并聯(lián)要求枝節(jié)無耗要求傳輸線等要求必定在等圓上2、單枝節(jié)匹配匹配對象：任意負載［例1］Z０=50Ω的無耗傳輸線，接負載Zl=25+j75Ω

采用并聯(lián)單枝節(jié)匹配

必定在等圓上［例1］Z０=50Ω的無耗傳輸線，接負載Zl=25+j75Ω由結果推向原因匹配結果要求枝節(jié)并聯(lián)要求枝節(jié)無耗要求傳輸線等要求必定在等圓上枝節(jié)并聯(lián)要求D=1/8波長要求從的匹配圓到輔助圓枝節(jié)無耗要求由結果推向原因匹配結果要求枝節(jié)并聯(lián)要求枝節(jié)無耗要求傳輸線等傳輸線等要求必定在等圓上D=1/8波長要求從的匹配圓到輔助圓枝節(jié)無耗要求傳輸線等要求必定在等圓上D=1/8波微分方程法采用支配方程+邊界條件求出具體解傳輸線的通解是入射波+反射波，邊界條件給出具體的組合比例矩陣法把傳輸線問題處理成各類矩陣的運算這些矩陣具有普遍性，與具體邊界條件無關Smith圓圖法以Γ圓為基底，覆上Z和ρ構成Smith圓圖采用阻抗（或導納）歸一，電長度歸一，使圓圖運算更具普遍性CAD法Computer的發(fā)展使我們著力把傳輸線的基本問題轉化為ComputerprogramProblems

微分方程法矩陣法Problems［例1］

無耗雙導線特性阻抗。

現(xiàn)在欲以線使負載與傳輸線匹配，