第6章 微波网络基础
微波网络的分类 （1）线性网络和非线性网络 构成网络的内部介质是否为线性介质。 （2）可逆网络与非可逆网络 构成网络的内部介质是否为各向同性介质。 （3）无耗网络与有耗网络 构成网络的内部介质是否为有耗介质。
（4）对称网络与非对称网络 构成网络的内部介质、元件是具有对称性（类型、个数、型 号均对称）
第6章 微波网络基础
第6章 微波网络基础
6.1 引言 6.2 波导传输线与双线传输线的等效 6.3 微波元件等效为微波网络的原理 6.4 二端口微波网络参量 6.5 基本电路单元的参量矩阵 6.6 微波网络的工作特性参量
第6章 微波网络基础
6.1 引 言
微波网络理论：将电磁场理论与低频电路理论相结合，用 于分析微波系统的方法。
第6章 微波网络基础
2. 处理方法：求同存异
长线
波导
相位常数：
相位常数： =
=
特性阻抗：Z0
特性阻抗：ZTE10
e
=
b a
1 ( )2
传输功率：P(z)= 1 U I* 2
传输功率：
2a
P(z)= abEy2m 1 ( )2
沿线电流、电压：U(z)、I(z)
480
2a
沿线电流、电压：？？？
假定有一个如图6-3-1所示，由良导体围成具有n个端口 的微波结，T1，T2，…， Tn为各个端口的参考面，作一个 封闭的曲面S包围此微波结，曲面在端口处与参考面重合。 在参考面处只存在主模场，不存在高次模场。
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图6-3-1 n端口微波结
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参考面的选取原则： （1）参考面垂直传输线的纵向（即电磁波的传播方向） （2）参考面尽可能原理非均匀局域（不均匀区域的反射、 叠加会产生高次模） 微波元件即可等效为微波网络。
3. 波导的模式电压、模式电流
(2)求UMS(z)、 IMS (z)
由 TE10模式：
Hx (x, y, z)
π jH x0 sin( a
x)e j z
H
z
(x,
y,
z)
Hz0
cos(
π a
x)e j
z
Ey
(x,
y,
z)
-
jEy0
sin( π a
x)e j z
Hy (x, y, z) Ex (x, y, z) Ez (x, y, z) 0
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6.2 波导传输线与双线传输线的等效
1. 波导与长线
波导
长线
相位常数： =
特性阻抗：Z0
传输功率：P(z)= 1 U I* 2
相位常数： =
特性阻抗：ZTE10
e
=
b a
传输功率：
1 ( )2
2a
P(z)= abEy2m 1 ( )2
480
2a
沿线电流、压：U(z)、I(z) 沿线电流、电压：？？？
重要关系式：
U Ui +Ur I =Ii +Ir
Ui Ui Z0 Ii =Ii Z0
，
Ur Ur
Z0
Ir =Ir Z0
Ui =Ii ， Ur = - Ir
Zin
Zin Z0
U I
=
1+(z) 1 (z)
= Ur = Ur Ui Ui
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5. 微波网络各端口传输线为单模传输线
第6章 微波网络基础
3. 波导的模式电压、模式电流
(1)建模原则 原则一：UMS(z)正比于横向电场 IMS (z)正比于横向磁场
原则二：UMS (z) IMS (z)
=ZTE10
e
=
b a
原则三：
1 ( )2
2a
1 2
U
MS
I
* MS
P(z)= abEy2m
480
1 ( )2
2a
第6章 微波网络基础
微波网络参数是在微波传输线中只存在单一传输模式下 确定的。例如，对矩形波导，是指TE10模；对微带线，是指 准TEM模；对同轴线与带状线，是指TEM模。
当微波传输线中存在多模传输时，一般按其模式等效为 一个多端口网络，如一个有n个传输模的单端口元件将等效 成一个n端口网络，一个有n个传输模的二端口元件应等效为 2n端口网络，其网络参数仍按各个传输模式分别确定。
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(2)求UMS(z)、 IMS (z)
UMS (z)
b
Ey (x, y, z) dy
0
0
-
b
jEym
sin(
π a
x)e j
z
dy
jbEym
e j（z x= a ） 2
a
IMS (z)= Hx (x, y, z) dx 0
a 0
jH xm
sin(
π a
x)e j
微波系统组成 负载2
接收机
微波滤 波器
微波分配 器、分
支、接头
负载1
监控中心
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微波系统组成 （1）均匀部分 ----微波传输线： 双导体传输线/金属波波导传输线 （2）非均匀部分 ----微波元件：微波的分支、接头、谐振器、滤波器等
低频电路网络理论：
对于复杂电路的外特性（U、I ）的研究，可将该复杂电
但正如我们在第5章知道，微波网络端口的等效模式电 压、电流却存在着不确定性（与具体模式m、n有关），这 是由于选取传输线等效特性阻抗不同的缘故。故此，在端口 处的传输线一定要有相应的等效特性阻抗，并加以注明。
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6.3 微波元件等效为微波网络的原理
等效依据：把微波系统中的不均匀性(称为微波结)等效 为网络是交变电磁场中的能量守恒定律。
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导波系统
Z e1
e1
Z e2
e2
. . .
Z eN
eN
图2 多模传输时等效为一个多端口网络
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6. 各端口传输线有相应的等效特性阻抗
为了用网络理论分析微波系统，应将系统中的不均匀区 域等效为网络，均匀传输线等效为平行双线。
在微波网络中，通过网络端口的能量是由端口横截面 上的横向电场和横向磁场唯一确定的。
路等效为一个网络进行研究，不影响电路系统的整体功 能。
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微波网络理论的关键：
（1）波导等效为双线（U、I），
（2）微波元件(不均匀区)等效为微波网络， 网络的外特性可用一组网络参量来表示，如图6-1-1所示， 这就如同低频网络那样。
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图6-1-1 不连续性等效为网络
z
dx=j 2a π
H xm
e j z
(3)验证原则二、原则三 UMS (z) == b
IMS (z) 2 a
1(
)2
ZTE10 e
2a
1 2 U MS
I
* MS
=
4
abEy2m
480
1 ( )2 P(z)
2a
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4、归一化模式电压、模式电流
UMS UMS Z0 IMS =IMS Z0