微波技术与天线复习要点：传输线理论与计算

“微波技术与天线复习大纲” 微波技术是电子信息领域中的一个重要分支，主要研究的是频率在300MHz至3000GHz范围内的电磁波——微波。这一频段的波长介于超短波与红外线之间，从0.1mm到1m不等。微波具有独特的性质，包括似光性（直线传播）、穿透性（能穿透某些物质）、宽频带特性（适合大带宽通信）、热效应性（可用于加热）、散射性（在大气中受到散射）、抗低频干扰性、视距传播性（受地球曲率限制）以及分布参数的不确定性（与长度和几何形状有关）。同时，微波的应用也需要注意电磁兼容性和电磁环境污染问题。 在微波技术中，传输线理论是基础之一。传输线用于引导电磁波沿特定方向传输，常见的传输线类型包括： 1. 双导体传输线（TEM波传输线）：如平行双线、同轴线、带状线和微带线。它们能传输TEM波或准TEM波，其中同轴线是最常见的一种，具有良好的屏蔽性能和较低的损耗。 2. 波导：由金属管内填充介质构成，如矩形波导、圆波导、脊形波导和椭圆波导，适用于高频大功率传输。 3. 介质传输线：这类传输线利用表面波进行传输，如介质波导、镜像线和单根表面波传输线，常用于微波集成电路。 在微波传输线的设计与分析中，常常涉及计算题，例如计算负载反射系数、输入阻抗、反射系数和输入端阻抗等。例如，一条特性阻抗为50Ω的无耗均匀传输线，如果终端负载为100Ω，其反射系数可通过公式计算。如果已知负载在不同位置的反射系数，可以进一步求得相应位置的输入阻抗。在另一例中，当传输线终端接有特定阻抗的负载时，可以通过计算波长、波速和相位关系来确定实际线长度、终端反射系数、输入端反射系数以及输入端阻抗。 在微波工程中，理解并掌握这些基础知识至关重要，因为它们是设计和分析微波系统、天线以及无线通信系统的基础。天线作为微波能量与空间交互的接口，其设计与选择直接影响到系统的性能，如辐射效率、增益、极化方向、工作频段等。因此，微波技术与天线的学习不仅涵盖了电磁波的基本性质，还包括传输线理论、天线理论以及射频系统的设计等内容。