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微 波 测 量 陈 彦 E-mail:yanchen@uestc.edu.cn Tel802 主楼C2-216 主要内容(40学时) 1.微波技术基础 2.测量用信号源 微波信号产生 扫频信号源 合成信号发生器 3.微波频率测量 微波频率测量 信号频谱测量 4.微波功率测量 晶体管测量电平 量热式功率测量 微波功率计 误差分析 5.网络参数测量 矢量网络分析仪测量原理 网络分析仪误差分析 和处理 网络分析仪时域测量功能 主要参考书： 1.“微波测量” ，汤世贤，电子工业出版社，1990年再版 2.“微波测量”，董树义，电子工业出版社 3.“微波测量技术”，周清一，国防工业出版社 需要的基础知识: 电磁场与电磁波,电子测量，微波技术,微波工程等 微波技术基础 1.微波的特点以及应用 电磁波频段划分 微波：300MHz—3000GHz的电磁波 （波长：1m—0.1mm) 通常分为分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波。它处于超短波和红外光波之间 微波技术基础 微波技术基础 微波的基本特点 高频特性: 电子惯性、延时效应、趋肤效应、辐射效应等 短波特性：反射和折射显著（似光行）、分布参数 散射特性：波入射后在各个方向产生的散射 穿透性：能穿透高空电离层，天文观测窗口 量子特性：微波量子能量范围是 ---- 电子伏特，在低功率电平下，量子特性明显。 微波的应用 雷达: 军用雷达、气象雷达、导航雷达、汽车防撞雷达 通信：利用三个互120度的位于外层空间的同步卫星可进行全球的电视传播 科学研究手段：原子钟、射电天文观察、等离子体参量测量、精细频谱分析 微波遥感：散射计、辐射计、高度计和SAR等 微波能的应用：加热、医学、化学、生物学 微波技术基础 1. 微波的传输 传输线 微波的传输 微波传输特点 分布参数 长线：传输线的几何尺寸与传输的电磁波波长之比大于 等于0.05。 10cm长的X波段的波导是地道的长线,大约是波长 的3倍. 微波传输线 集总参数传输线： 传输线上电压、电流的幅度、相位与空间位置无关。传输线上的阻性、容性、感性特征集中在电阻、电容、电感上。 微波传输线 分布参数传输线： 传输线上的电压、电流既随时间变化，也随空间变化。传输线的阻性、容性、感性沿着传输线呈一定分布。 若传输线的分布参数沿线均匀分布，在称之为均匀传输线。 微波技术基础 2.均匀传输线上行波的传播特性 沿线电压、电流复振幅的表达式为： 微波传输参数 特征阻抗 对于双导线： 微波传输参数 同轴线： 微波传输参数 传播常数 微波传输参数 相速和相波长 相速：行波的等相位面运动的速度。 设z1、t1时行波的相位为： 此相位在t2时刻运动到z2处，则有： 行波相速为： 微波传输参数 相波长：行波在一个周期内，等相位面沿 传输方向移动的距离。 3. 传输线 1）. 利用传统“线理论”求解分布参数传输线问题等效电路 由基尔霍夫定律： 上述方程的解为： 2).均匀无耗传输线 传播常数（对于均匀无耗传输线有：R0=0, G0=0） 特性阻抗 输入阻抗 在输入端处的电压和电流为： 输入阻抗为： 已知终端负载 微波技术基础 4. 矩形波导传输线 1）. Maxwell方程与波动方程 Maxwell方程 微波技术基础 对于简谐场： 所以： 微波技术基础 边界条件： 两种理想介质介面： 理想良导体表面： 微波技术基础 波动方程 微波技术基础 Z向行波的波动方程 且： 微波技术基础 Z向传播常数为： 其中λc和fc分别为截止波长和截止频率。 微波技术基础 设波沿Z向传播，即: 则有各场分量之间的关系为： 微波技术基础 整理后有： 微波技术基础 横电波（TE波）： 微波技术基础 横磁波（TM波）： 微波技术基础 横电磁波（TEM波）： 要使电磁场各分量不全部为零，必需kc和fc为零，即任何频率下TEM波均能传播。此时： 微波技术基础 矩形波导： 微波技术基础 TE波解： 微波技术基础 TM波解： 微波技术基础 能在传播系统中独立存在的电磁场结构称为模式： 微波技术基础 a=7.2cm, b=3.4cm 波导中各模式的λc分布 微波技术基础 H10的场结构： 微波技术基础 H10的主要参量： 微