一:微波技術(shù)知識(shí)要點(diǎn)綜述:
主要介紹了微波的波段、特點(diǎn)及其應(yīng)用。在立足產(chǎn)品的前提下,了解微波理論的基礎(chǔ)概念型知識(shí),拓展知識(shí)面,為進(jìn)一步展開銷售工作提供技術(shù)基礎(chǔ)。
1. 微波的定義— 把波長(zhǎng)從1米到1毫米范圍內(nèi)的電磁波稱為微波。在整個(gè)電磁波譜中,微波處于普通無線電波與紅外線之間,是頻率最高的無線電波,一般情況下,微波又可劃分為分米波、厘米波和毫米波三個(gè)波段。
波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系:
對(duì)于任何波,都有 λ=波長(zhǎng)(m),v=波速(m/s),f=頻率(Hz),c=光速=3×108, λ0=真空中的波長(zhǎng)(m)
對(duì)于在自由空間(空氣中也可)中傳播的微波,波速為
2. 微波具有如下四個(gè)主要特點(diǎn):
1) 似光性、2) 頻率高、3) 能穿透電離層、4) 量子特性。
3. 微波技術(shù)的主要應(yīng)用:
1) 在雷達(dá)上的應(yīng)用、2) 在通訊方面的應(yīng)用、3) 在科學(xué)研究方面的應(yīng)用、4) 在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用、5) 微波能的應(yīng)用
4. 微波技術(shù)是研究微波信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、變換、發(fā)射、接收和測(cè)量的一門學(xué)科,它的基本理論是經(jīng)典的電磁場(chǎng)理論,研究電磁波沿傳輸線的傳播特性有兩種分析方法。一種是“場(chǎng)”的分析方法,即從麥克斯韋方程出發(fā),在特定邊界條件下解電磁波動(dòng)方程,求得場(chǎng)量的時(shí)空變化規(guī)律,分析電磁波沿線的各種傳輸特性;另一種是“路”的分析方法,即將傳輸線作為分布參數(shù)電路處理,用克?;舴蚨山鬏斁€方程,求得線上電壓和電流的時(shí)空變化規(guī)律,分析電壓和電流的各種傳輸特性。
二:傳輸線理論知識(shí)要點(diǎn):
ô 主要研究了均勻傳輸線的一般理論傳輸線的計(jì)算方法等問題。傳輸線理論本質(zhì)上屬于以為分布參數(shù)電路理論。 傳輸線即可以作為傳輸媒介,也可以用來制作各種類型的器件,如諧振電路、濾波器、阻抗匹配電路、脈沖形成網(wǎng)絡(luò)等等,求解此類問題可以采用電路分布理論推導(dǎo)方式,也可采用史密斯圓圖方法,簡(jiǎn)便的得出問題的答案。
關(guān)鍵概念:傳輸線、基本方程、傳波常數(shù)、分布參數(shù)阻抗、反射系數(shù)、駐波系數(shù)、無耗工作狀態(tài)(特例)、有耗工作狀態(tài)、電壓駐波比、史密斯圓圖(工具)、阻抗匹配
1. 傳輸線可用來傳輸電磁信號(hào)能量和構(gòu)成各種微波元器件。微波傳輸線是一種分布參數(shù)電路,線上的電壓和電流是時(shí)間和空間位置的二元函數(shù),它們沿線的變化規(guī)律可由傳輸線方程來描述。傳輸線方程是傳輸線理論中的基本方程。
2. 根據(jù)基爾霍夫定律,均勻無耗傳輸線方程為
3. 終端接的不同性質(zhì)的負(fù)載,均勻無耗傳輸線有三種工作狀態(tài):
(1) 當(dāng)時(shí),傳輸線工作于行波狀態(tài)。線上只有入射波存在,電壓電流振幅不變,相位沿傳播方向滯后;沿線的阻抗均等于特性阻抗;電磁能量全部被負(fù)載吸收。
(2) 當(dāng)、∞和時(shí),傳輸線工作于駐波狀態(tài)。線上入射波和反射波的振幅相等,駐波的波腹為入射波的兩倍,波節(jié)為零;電壓波腹點(diǎn)的阻抗為無限大,電壓波節(jié)點(diǎn)的阻抗為零,沿線其余各點(diǎn)的阻抗均為純電抗;沒有電磁能量的傳輸,只有電磁能量的交換。
(3) 當(dāng)時(shí),傳輸線工作于行駐波狀態(tài)。行駐波的波腹小于兩倍入射波,波節(jié)不為零;電壓波腹點(diǎn)的阻抗為最大的純電阻,電壓波節(jié)點(diǎn)的阻抗為最小的純電阻;電磁能量一部分被負(fù)載吸收,另一部分被負(fù)載反射回去。
4. 表征傳輸線上反射波的大小的參量有反射系數(shù),駐波比和行波系數(shù)K。它們之間的關(guān)系為
;
其數(shù)值大小和工作狀態(tài)的關(guān)系如下表所示。
5. 傳輸線阻抗匹配方法常用<阻抗變換器和分支匹配器(單分支、雙分支和三分支)。
三:規(guī)則金屬波導(dǎo)知識(shí)要點(diǎn) :
以矩形金屬波導(dǎo)的求解為引線,探討了場(chǎng)解的基本規(guī)律,介紹了相關(guān)的公式及概念。隨后給出了圓形波導(dǎo)、同軸線等結(jié)構(gòu),進(jìn)行了類比討論,最后探討了波導(dǎo)中激勵(lì)模式的產(chǎn)生及分析基礎(chǔ)。主要討論了矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、同軸線、其中矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)和同軸線易采用場(chǎng)解法來分析其場(chǎng)分布和傳輸特性。
關(guān)鍵概念:,麥克斯韋方程、規(guī)則波導(dǎo)、矩形波導(dǎo)、圓形波導(dǎo)、同軸線、TE模、TM模、傳輸與截止、主模、波導(dǎo)正規(guī)模、波導(dǎo)的激勵(lì)
1.微波傳輸線是引導(dǎo)電磁波沿一定方向傳輸?shù)南到y(tǒng),故又稱作導(dǎo)波系統(tǒng)。被傳輸?shù)碾姶挪ㄓ址Q作導(dǎo)行波。導(dǎo)行波一方面要滿足麥克斯韋方程,另一方面又要滿足導(dǎo)體或介質(zhì)的邊界條件;也就是說,麥克斯韋方程和邊界條件決定了導(dǎo)行波在導(dǎo)波系統(tǒng)中的電磁場(chǎng)分布規(guī)律和傳播特性。
麥克斯韋方程(微分形式):
E=電場(chǎng)強(qiáng)度,表示電場(chǎng)對(duì)帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生作用的能力。
H=磁場(chǎng)強(qiáng)度,表示磁場(chǎng)對(duì)電流或磁質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生作用的能力。
B=磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁通密度),表示單位時(shí)間內(nèi)通過單位長(zhǎng)度的磁力線的量。
D=電通密度(電位移),表示單位面積上位移穿過的束縛電荷量。
J=電流密度,表示單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的電量,J=I/S,描述電流在空間分布的狀態(tài)。
ρ=電荷密度,表示單位空間上的電荷量,描述電荷在空間分布的狀態(tài)。
麥克斯韋方程是電磁運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律,它的解有無窮多個(gè),要從這無限多個(gè)解中選出滿足具體問題的解,常用電磁場(chǎng)的有限條件和邊界條件。
A,有限條件
對(duì)于連續(xù)介質(zhì),電磁場(chǎng)在空間處處有限,在無窮遠(yuǎn)處電磁場(chǎng)為零。
B,邊界條件
對(duì)于不連續(xù)介質(zhì),根據(jù)電磁場(chǎng)理論,在介質(zhì)分界面上必須滿足:
1) 當(dāng)介質(zhì)表面均為無耗媒質(zhì)(σ1=σ2=0)時(shí),ρS=JS=0,邊界條件為
Ht1=Ht2
Et1=Et2
Bn1=Bn2
Dn1=Dn2
2) 當(dāng)介質(zhì)表面為理想導(dǎo)體表面與無耗介質(zhì)表面時(shí),E2=0、B2=0、H2=0,邊界條件為
Ht1=JS
Et1=Et2=0
Bn1=Bn2=0
Dn1=ρS
;
2.導(dǎo)波系統(tǒng)中的電磁波按縱向場(chǎng)分量的有無,可分為TE波、TM波和TEM波三種類型。前兩種是色散波,一般只在金屬波導(dǎo)管中傳輸;后一種是非色散波,一般在雙導(dǎo)體系統(tǒng)中傳輸。只有當(dāng)電磁波的波長(zhǎng)或頻率滿足條件或時(shí),才能在導(dǎo)波系統(tǒng)中傳輸,否則被截止。
fc=截止頻率,與波導(dǎo)尺寸有關(guān)。
3. 導(dǎo)波系統(tǒng)中場(chǎng)結(jié)構(gòu)必須滿足下列規(guī)則:
a) 電力線一定與磁力線相互垂直,兩者與傳播方向滿足右手螺旋法則;
b) 在導(dǎo)波系統(tǒng)的金屬壁上只有電場(chǎng)的法向分量和磁場(chǎng)的切向分量;
c) 電力線一定是封閉曲線。
各類傳輸線內(nèi)傳輸?shù)闹髂<捌浣刂共ㄩL(zhǎng)和單模傳輸條件列表如下:
TE10模在矩形波導(dǎo)中的電場(chǎng)結(jié)構(gòu) |
TE10模在矩形波導(dǎo)中的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu) |
TE10模在矩形波導(dǎo)中的電磁場(chǎng)立體結(jié)構(gòu) |
四:微波諧振腔知識(shí)要點(diǎn):ô
主要研究了常用微波諧振腔的特性以及其設(shè)計(jì)方法,包括傳輸線形諧振器、金屬波導(dǎo)諧振腔等內(nèi)容
關(guān)鍵概念: 諧振模式、諧振頻率、品質(zhì)因素、復(fù)諧振系數(shù)、阻尼引資、傳輸線諧振器、波導(dǎo)諧振腔、耦合系數(shù)、諧振腔的圍繞。
核心內(nèi)容有:微波諧振器概述,微波諧振器的基本特性與參數(shù),集總串聯(lián)/并聯(lián)RLC諧振電路的基本特性,論微波諧振器的激勵(lì)與諧振腔的微擾。
1. 定向耦合器是一個(gè)四端口的網(wǎng)絡(luò)元件,它具有定向傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。它的主要指標(biāo)是耦合度和隔離度(或方向性)。定向耦合器的種類很多,本章僅討論了波導(dǎo)雙孔耦合的定向耦合器,平行耦合線定向耦合器,分支定向耦合器。對(duì)于波導(dǎo)孔耦合的定向耦合器一般采用耦合波理論進(jìn)行分析;對(duì)于后幾種定向耦合器,由于它們結(jié)構(gòu)上都具有對(duì)稱平面,故易采用奇、偶模參量法進(jìn)行分析。無論是哪一種定向耦合器,至少有兩種以上的耦合波相互干涉,才能產(chǎn)生定向性。參加干涉的耦合波個(gè)數(shù)愈多愈能改善定向耦合器定向性的頻率特性,從而增寬頻帶。另外還介紹了兩種常用微波元件:微帶功分器和波導(dǎo)匹配雙T (魔T),它們也可看成是一類定向耦合器。
2. 微波諧振器是一種儲(chǔ)能和選頻元件,其作用相當(dāng)于低頻電路中的諧振回路。主要討論了諧振器的分析方法、基本參量、基本特性及其等效電路。
3. 微波諧振器與低頻集中參數(shù)LC諧振回路的外特性是相同的,因此可以用等效電路來分析,尤其帶有耦合裝置的諧振器更適宜用等效電路法進(jìn)行分析。
4. 對(duì)于傳輸線型諧振器的場(chǎng)分布的分析,采用使原有傳輸線的場(chǎng)分布滿足兩端面的邊界條件,即可得到由該傳輸線組成的諧振器中的場(chǎng)分布。諧振器中的場(chǎng)分布是呈駐波分布的。
5. 各種形式傳輸線,只要滿足諧振條件都可用來構(gòu)成諧振器。對(duì)于由兩端短路或開路的傳輸線構(gòu)成的諧振器,其諧振條件為l = nl0/2;對(duì)于由一端短路,另一端開路的傳輸線構(gòu)成的諧振器,其諧振條件為l = (2n-1)l0/4;對(duì)于由一端短路,另一端為容性電納負(fù)載的傳輸線構(gòu)成的諧振器,其諧振條件為
。式中為構(gòu)成諧振器的傳輸線中電磁波的相波長(zhǎng)。
6. 矩形諧振腔中的主模為TE101。圓柱諧振腔中,當(dāng)l<2.1R時(shí), 主模為TM010,當(dāng)l>2.1R時(shí), 主模為TE111。同軸諧振腔中主模為TEM模。圓柱諧振腔中TE011諧振模具有很高的Q值,可用作自動(dòng)頻率微調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)腔、高頻率穩(wěn)定度的諧振腔和高精度波長(zhǎng)計(jì)的工作模式。
7. 有耦合的諧振腔用場(chǎng)解法難以得到工程設(shè)計(jì)所需結(jié)果,故常采用網(wǎng)絡(luò)分析方法,即將有耦合的諧振腔分成耦合結(jié)構(gòu)和諧振腔兩個(gè)部分,然后分別找出它們各自的等效電路。
8. 場(chǎng)移效應(yīng):在矩形波導(dǎo)中的圓極化波位置,放入合適的橫向磁化強(qiáng)度的鐵氧體后,則原有矩形波導(dǎo)中TE10模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生位移,這種效應(yīng)稱為場(chǎng)移效應(yīng)。利用此特性做成的隔離器稱為場(chǎng)移式隔離器。
9. 隔離器是一種鐵氧體的非互易元件,它是單向傳輸元件,即對(duì)正向波可以無衰減地通過,而對(duì)反向波產(chǎn)生很大的衰減。這種元件在微波系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。
五:微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn):ô
主要研究微波電路的等效電路方法,即微波網(wǎng)絡(luò)方法。這種方法將微波集成電路的各端口等效為一對(duì)雙絞線系統(tǒng)(分布參數(shù)),將不連續(xù)性等效為集中參數(shù),由此可以得到完整的等效微波網(wǎng)絡(luò)電路,隨后探討了不同類型的矩陣表示方法及其轉(zhuǎn)換技術(shù)。
關(guān)鍵概念: 微波網(wǎng)絡(luò)、阻抗矩陣、導(dǎo)納矩陣、散射矩陣、幺正性、ABCD矩陣、傳輸線散射矩陣。
1. 微波系統(tǒng)包括均勻傳輸線和微波元件兩大部分。均勻傳輸線可等效為平行雙線;微波元件可等效為網(wǎng)絡(luò)。然后利用微波網(wǎng)絡(luò)理論,可對(duì)任何一個(gè)復(fù)雜微波系統(tǒng)進(jìn)行研究。
2. 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)外接傳輸線的路數(shù),來定義微波網(wǎng)絡(luò)端口的個(gè)數(shù)。微波網(wǎng)絡(luò)按端口個(gè)數(shù)一般分為:二端口網(wǎng)絡(luò)和多端口網(wǎng)絡(luò)(如三端口網(wǎng)絡(luò)、四端口網(wǎng)絡(luò)等)。本章以二端口網(wǎng)絡(luò)為重點(diǎn),介紹了二端口網(wǎng)絡(luò)的五種網(wǎng)絡(luò)參量:阻抗參量、導(dǎo)納參量、轉(zhuǎn)移參量、散射參量和傳輸參量,以及基本電路單元的網(wǎng)絡(luò)參量。
3. 二端口網(wǎng)絡(luò)參量的性質(zhì)有
4. 二端口微波網(wǎng)絡(luò)的組合方式有:級(jí)聯(lián)方式、串聯(lián)方式和并聯(lián)方式,可分別用轉(zhuǎn)移矩陣、阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣來分析;二端口網(wǎng)絡(luò)參考面的移動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)參量的影響,可利用轉(zhuǎn)移矩陣和散射矩陣來分析。
5. 可逆無耗二端口網(wǎng)絡(luò)的基本特性有:S參量只有三個(gè)獨(dú)立參量,它們的相互關(guān)系為:;若網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)端口匹配,另一個(gè)端口一定自動(dòng)匹配,即若(
;若網(wǎng)絡(luò)完全匹配,則網(wǎng)絡(luò)一定完全傳輸,即若,則。
一般情況下,微波元、器件通??捎眉袇?shù)和分布參數(shù)元件組成的等效電路表示,或用它們的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)表示(一般講,一個(gè)n端口元件可用一個(gè)n端口網(wǎng)絡(luò)表示)。這些等效電路元件或網(wǎng)絡(luò)在按電路拓?fù)溥B接組成電路時(shí),其端點(diǎn)的連接點(diǎn)便形成節(jié)點(diǎn)。待定導(dǎo)納矩陣法就是利用上述元件或網(wǎng)絡(luò)的待定導(dǎo)納矩陣建立整個(gè)電路導(dǎo)納矩陣并借以分析電路的方法。轉(zhuǎn)移矩陣法是目前微波電路機(jī)輔分析中應(yīng)用最廣的一種方法,它非常適合二端口電路的分析。其步驟為:先建立電路中各元件的轉(zhuǎn)移矩陣,然后根據(jù)電路中各元件的連接方式,利用矩陣運(yùn)算法則,求出整個(gè)電路的轉(zhuǎn)移矩陣,最后根據(jù)公式求出電路的各種外特性參數(shù)。散射矩陣法是微波電路機(jī)輔分析中特有的一種分析方法。由于在微波頻段,保持恒定的功率輸出和匹配終端條件相對(duì)比較容易,故微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測(cè)量一般都測(cè)其S參數(shù),因而基于S參數(shù)的散射矩陣法,在直接分析微波電路時(shí)顯得非常便利。因此,散射矩陣法也是微波電路機(jī)輔分析中的一種重要方法。
六:微波測(cè)量知識(shí)要點(diǎn):
主要介紹了微波測(cè)量方面的基本理論、概念、方法與技能。研究電磁場(chǎng)與微波技術(shù)學(xué)科中常用參數(shù)的測(cè)量方法。網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)主要是:?jiǎn)慰诰W(wǎng)絡(luò)的駐波比,輸入阻抗和反射系數(shù);雙口網(wǎng)絡(luò)的插入駐波比、阻抗(或?qū)Ъ{)和散射等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換,以及網(wǎng)絡(luò)特性的分項(xiàng)測(cè)量——衰減和相位移。信號(hào)特性參數(shù)主要是微波功率、頻率與波長(zhǎng)。學(xué)會(huì)測(cè)量這些參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)的組成、測(cè)量方法的原理和適用場(chǎng)合、誤差來源,及某些測(cè)量方法的誤差分析。
關(guān)鍵概念:測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)試參量、微波波長(zhǎng)與頻率、相移、衰減、駐波系數(shù)。
測(cè)量線法測(cè)量駐波比時(shí)所用各種測(cè)量方法的原理和適用場(chǎng)合,及測(cè)量線法測(cè)量輸入阻抗、反射系數(shù)與3點(diǎn)法測(cè)量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的原理。了解測(cè)量線的近期發(fā)展情況及與微機(jī)結(jié)合的動(dòng)態(tài)。了解測(cè)量線的誤差來源?;痉瓷溆?jì)測(cè)量|r|的工作原理及其誤差分析、調(diào)配反射計(jì)工作原理及其調(diào)配不完善的誤差分析方法。
1:波長(zhǎng)測(cè)量與頻率測(cè)量是等價(jià)的。波長(zhǎng)測(cè)量是長(zhǎng)度測(cè)量,用波長(zhǎng)計(jì)。波長(zhǎng)計(jì)的連接方式有通過式和吸收式。頻率測(cè)量是時(shí)間測(cè)量,用微波數(shù)字式頻率計(jì)。振幅與功率有關(guān),測(cè)量方法如下表:
2:相移測(cè)量法:
3:衰減測(cè)量的方法與應(yīng)用:
4:駐波系數(shù)的測(cè)量:
駐波測(cè)量是微波基本測(cè)量之一。駐波測(cè)量的任務(wù)在于測(cè)定駐波分布,駐波最大點(diǎn)和最小點(diǎn)的振幅以確定駐波系數(shù),測(cè)量最小點(diǎn)的位置確定波導(dǎo)波長(zhǎng)。駐波最小點(diǎn)用交叉讀書法確定。波導(dǎo)波長(zhǎng)為相鄰兩個(gè)最小點(diǎn)的距離的2倍。
卓越的研發(fā)能力,優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量,完善的配套服務(wù),贏得廣大客戶一致好評(píng),同時(shí)公司歡迎新老客戶及業(yè)內(nèi)人士前來洽談,交流互惠信息,為微波通信、雷達(dá)、天線、EMC測(cè)試、信息安全等行業(yè)發(fā)展共同努力。