《简明微波》精编版教学课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,西安电子科技大学,微波技术研究所,MICROWAVE RESEARCH INSTITUE,西安电子科技大学,微波技术研究所,MICROWAVE RESEARCH INSTITUE,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,例题讲解,第,1,讲 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！,Maxwell,方程组的物理意义：,等号 电,磁,运算反映一种作用,(Action),。空间,时间,电磁转化有一个重要条件，即频率,不对称性 媒质矛盾,例题讲解第1讲 微波概念第9讲Problems微波是电磁波,波技术和路技术不同：,路技术,local,波技术 全局,路技术 听话 波技术 不听话,-,传输线,Problems,波技术中的,波阻抗,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。,波技术和路技术不同：Problems 波技术中的波阻抗不同，,第,2,讲 传输线方程,微波传输柱,514t-9,根金箍棒的重量！,微波传输线必须走自己的路。,传输线方程也称电报方程。在沟通大西洋电缆(海底电缆)时，开尔芬首先发现了,长线效应,：,第2讲 传输线方程微波传输柱514t-9根金箍棒的重量！,Review,微波传输时发生了什么,?,电感、电容,参数：,反射系数,抓住主要矛盾：只研究传输,Z,方向。三维问题化简为一维问题！,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相互转化。同时有位置的变化地点，产生波动；这就是,本质,。这就是,传输线方程。,注意此方程除了频率外只有一个参数,Z,主要矛盾,。,Review 微波传输时发生了什么?电感、,Review,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？,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,一次特征量,L-,单位长度电感,C-,单位长度电容,Review 不同传输线的特征反映在哪里？这根传输,第,2,讲 传输线方程,第2讲 传输线方程,第,2,讲 传输线方程,边界条件,终端边界条件,源端边界条件,电源阻抗条件,第2讲 传输线方程边界条件,3.电源阻抗条件(已知 ),分别考虑源条件再考虑终端条件，构成线性方程组,3.电源阻抗条件(已知 )分别,注记：传输线方程通解中有 两个常数，而源阻抗已知条件为 有三个常数，这之间是否有矛盾?,观察 可知，真正的独立参数为,注记：传输线方程通解中有 两个常数，而源阻抗已知条件为,第,3,讲 传输状态,反映传输线任以何一点特性的参量是,反射系数,和,阻抗,Z。,第3讲 传输状态 反映传输线任以何一点特性的参量是反射,一、传输线的反射系数 和阻抗,一、传输线的反射系数 和阻抗,性质,反射系数的模是无耗传输线系统的不变量,(3-3),反射系数呈周期性,(3-4),这一性质的深层原因是传输线的波动性，也称为二分之一波长的重复性。,入射波电压与入射波电流之比始终是不变量,Z,0,，,反射波电压与反射波电流之比又是不变量,-Z,0,一、传输线的反射系数 和阻抗,性质反射系数的模是无耗传输线系统的不变量一、传输线的反,2.阻抗,Z,输入阻抗与负载阻抗关系,性质,负载阻抗,Z,L,通过传输线段 变换成,Z(),，因此传输线对于阻抗有变换器(,Transformer),的作用。,终端阻抗,阻抗有周期特性，周期是,2.阻抗Z 性质负载阻抗ZL通过传输线段,第,3,讲 传输状态,行波状态，驻波状态，行驻波状态,第3讲 传输状态行波状态，驻波状态，行驻波状态,第,3,讲 传输状态,行波状态,全驻波状态,【定理】,传输线全反射的条件是负载接纯电抗,短路状态,开路状态,第3讲 传输状态行波状态全驻波状态【定理】传输线全反射的,第,3,讲 传输状态,第3讲 传输状态,第,3,讲 传输状态,电压驻波比,VSWR,(,Voltage Standing Wave Ratio,),第3讲 传输状态电压驻波比 VSWR(Voltage St,Review,Review,Review,Review,Review,Review,Review,Review,功率关系,行波传输线,全驻波传输线,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、电流必然同相,传输线,愈大传输功率愈小。,功率关系行波传输线全驻波传输线入射波功率等于反射波功率。在,矩阵解,有限长度的传输线段,L,强调,：传输线仅仅是一种变化,(,Transform,),传输线,矩阵解有限长度的传输线段 L强调：传输线仅仅是一,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,矩阵解（一般情况）1.级联性质 2.对称性质3.无耗性,5.,阻抗变换性质,用于传输线,5.阻抗变换性质 用于传输线,三点决定一个网络,独立测量,4,个量,互易定理,RealA=1,imagA=0,三点决定一个网络 独立测量 4个量互易定理RealA=,波长数,（短路始，向电源）,波长数,（短路始，向负载）,反射系数相位,（与,x,轴夹角，度数）,电阻值,电抗值,驻波比,波长数波长数反射系数相位电阻值电抗值驻波比,简明微波精编版课件,简明微波精编版课件,2,、单枝节匹配,匹配对象：任意负载 其中,调节参数：枝节距负载距离,d,和枝节长度,l,。,由结果推向原因,匹配结果要求,枝节并联要求,枝节无耗要求,传输线等 要求,必定在等 圆上,2、单枝节匹配匹配对象：任意负载,例,1,Z,=50,的无耗传输线，接负载,Z,l,=25+,j,75,采用并联单枝节匹配,必定在等 圆上,例1Z=50的无耗传输线，接负载Zl=25+j75,由结果推向原因,匹配结果要求,枝节并联要求,枝节无耗要求,传输线等 要求,必定在等 圆上,枝节并联要求,D=1/8,波长要求,从 的匹配圆,到,辅助圆,枝节无耗要求,由结果推向原因匹配结果要求枝节并联要求枝节无耗要求传输线等,传输线等 要求,必定在等 圆上,D=1/8,波长要求,从 的匹配圆,到,辅助圆,枝节无耗要求,传输线等 要求必定在等 圆上D=1/8波,微分方程法,采用支配方程+边界条件求出具体解传输线的通解是入射波+反射波，边界条件给出具体的组合比例,矩阵法,把传输线问题处理成各类矩阵的运算这些矩阵具有普遍性，与具体边界条件无关,Smith,圆图法,以,圆为基底，覆上,Z,和,构成,Smith,圆图,采用阻抗（或导纳）归一，电长度归一，使圆图运算更具普遍性,CAD,法,Computer,的发展使我们着力把传输线的基本问题转化为,Computer program,Problems,微分方程法矩阵法Problems,例1,无耗双导线特性阻抗 。,现在欲以 线使负载与传输线匹配，求 线的特性阻 抗 和安放位置,d,。,Problems,例1 无耗双导线特性阻抗 。现在,解法1,圆图法,1.,取阻抗归一化,（对应,0.094,）,2.,向电源转向纯电阻（波腹）处,3.求出,反归一,4,.,反归一,图,10-2,Problems,解法1 圆图法 1.取阻抗归一化（对应0.09,解法2,已经学过由任意电抗 变换到纯阻,的电长度为：,取+值，向波腹点变换,Problems,解法2 已经学过由任意电抗 变换到纯,Problems,事实上应该还有一组,Problems 事实上应该还有一组,已知驻波比,和最小点位置,d,min1,求,Z,l,已知,Z,l,用单枝节匹配,Problems,例2,在特性阻抗为600,的无耗双导线上，测得,|,U|,max,=200,，|,U|,min,=40,，,d,min1,=0.15,问,Z,l,为何值？今采用短路并联枝节匹配，求枝节位置,和长度 。,解,这个问题可以分解成两个部分：,已知驻波比和最小点位置dmin1求ZlProblems,反归一,Problems,1.根据定义,注意波节点 ，且向,负载,旋转,0.15,。,可得,600,|,U|max=200,，|,U|min=40,，,dmin1=0.15,反归一 Problems 1.根据定义注意波节点,2.,已知 要用单枝节匹配,反演成导纳计算,按等,|,|,圆向电源旋转到匹配圆,枝节距离,枝节长度,2.已知 要用单枝节匹配 反演成导纳计算 按等|圆向,