知识梳理绪论微波、天线与电波传播是无线电技术的一个重要组成部分，它们三者研究的对象和目的有所不同。
微波主要研究如何引导电磁波在微波传输系统中的有效传输，它的特点是希望电磁波按一定要求沿微波传输系统无辐射的传输，对传输系统而言辐射是一种能量的损耗。
天线的任务则是将导行波变换为向空间定向辐射的电磁波，或将在空间传播的电磁波变为微波设备中的导行波，因此天线有两个基本作用：一个是有效地辐射或接收电磁波，另一个是把无线电波能量转换为导行波能量。
电波传播则是分析和研究电波在空间的传播方式和特点。
微波、天线与电波传输播三者的共同基础是电磁场理论，三者都是电磁场在不同边值条件下的应用。
第一章均匀传输线理论微波传输线是用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称, 它的作用是引导电磁波沿一定方向传输, 因此又称为导波系统, 其所导引的电磁波被称为导行波。
一般将截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统称为规则导波系统, 又称为均匀传输线。
把导行波传播的方向称为纵向, 垂直于导波传播的方向称为横向。
无纵向电磁场分量的电磁波称为横电磁波，即TEM波。
另外, 传输线本身的不连续性可以构成各种形式的微波无源元器件, 这些元器件和均匀传输线、有源元器件及天线一起构成微波系统。
1.1均匀无耗传输线的输入阻抗定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗两个特性：(1)λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Zin(z)=Zin(z+λ／2)；(2)λ／4变换性:Zin(z)-Zin(z+λ／4)=Z021.2均匀无耗传输线的三种传输状态(1) 行波状态：无反射的传输状态，匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗沿线电压和电流振幅不变电压和电流在任意点上同相；(2) 纯驻波状态：全反射状态，负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态；(3)行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数。
1.3传输线的三类匹配状态(1)负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。
(2)源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。
此时，信号源端无反射。
(3)共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Zin=Zg﹡时，负载能得到最大功率值。
共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。
1.4阻抗圆图的应用(1) 反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|ej(Φ1-2βz)=|Γ1|ejΦΦ1为终端反射系数的幅度，Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。
反射系数圆图中任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小。
(2) 阻抗原图（点、线、面、旋转方向）：在阻抗圆图的上半圆内的电抗x＞0呈感性，下半圆内的电抗x＜0呈容性。
实轴上的点代表纯电阻点，左半轴上的点为电压波节点，其上的刻度既代表rmin 又代表行波系数K，右半轴上的点为电压波腹点，其上的刻度既代表rmax又代表驻波比ρ。
|Γ|=1的圆图上的点代表纯电抗点。
实轴左端点为短路点，右端点为开路点，中心点处是匹配点。
在传输线上由负载向电源方向移动时，在圆图上应顺时针旋转，；反之，由电源向负载方向移动时，应逆时针旋转。
(3) 史密斯圆图：将上述的反射系数圆图、归一化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起，就构成了完整的阻抗圆图。
(4) 基本思想：特征参数归一（阻抗归一和电长度归一）；以系统不变量|Γ|作为史密斯圆图的基底；把阻抗（或导纳）、驻波比关系套覆在|Γ|圆上。
1.6回波损耗问题：(1) 定义为入射波功率与反射波功率之比（通常以分贝来表示），即Lr(z)=10lg(Pin／Pr) (dB)对于无耗传输线，ɑ=0，Lr与z无关，即Lr(z)=-20lg|Γ1| (dB)(2) 插入损耗：定义为入射波功率与传输功率之比(3)|Γ1|越大，则|Lr |越小； |Γ1|越小，则| Lin|越大。
1.7功率分配问题：(1)入射波功率、反射波功率和传输功率计算公式反映出了它们之间的分配关系。
(2)传输线的传输效率：η=负载吸收功率／始端传输功率。
(3)传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况。
第二章规则金属波导2.1导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无，可分为TE波、TM波和TEM波三种类型。
(1)TEM波：导行波既无纵向磁场有无纵向电场，只有横向电场和磁场，故称为横电磁波。
Ez=0而Hz=0；(2)TM波（E波）：只有纵向电场，又称磁场纯横向波。
Ez≠0而Hz=0；(3)TE波（H波）：只有纵向磁场，又称电场纯横向波。
Ez=0而Hz≠0；2.2矩形波导：将由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气的规则金属波导称为矩形波导。
（1) 纵向场分量Ez和Hz不能同时为零，不存在TEM波。
（2) TE波：横向的电波，纵向场只有磁场。
TE波的截止波数kc,矩形波导中可以存在无穷多种TE导模，用TEmn表示。
最低次波形为TE10，截止频率最低。
（3) TM波TM11模是矩形波导TM波的最低次模，其他均为高次模。
2.3圆波导：若将同轴线的内导体抽走，则在一定条件下，由外导体所包围的圆形空间也能传输电磁能量，这就是圆形波导。
应用：远距离通信、双极化馈线以及微波圆形谐振器等。
圆形波导也只能传输TE和TM波形。
2.4方圆波导转换器的作用圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似，因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导。
即构成方圆波导变换器。
激励波导的方法通常有三种（1）电激励（2）磁激励（3）电流激励第三章微波集成传输线3.1带状线：是由同轴线演化而来的，即将同轴线的外导体对半分开后，再将两半外导体向左右展平，并将内导体制成扁平带线。
主要传输的是TEM波。
可存在高次模。
用途：替代同轴线制作高性能的无源元件。
特点：宽频带、高Q值、高隔离度缺点：不宜做有源微波电路。
3.2微带线：是由双导体传输线演化而来的，即将无限薄的导体板垂直插入双导体中间，再将导体圆柱变换成导体带，并在导体带之间加入介质材料，从而构成了微带线。
微带线是半开放结构。
工作模式：准TEM波带状线和微带线的传输特性参量主要有：特性阻抗Z0、衰减常数ɑ、相速vp 和波导波长λg3.4分析光纤波导光纤又称为光导纤维，它是在圆形介质波导的基础上发展起来的导光传输系统。
如图，光纤的结构（1）光纤的分类石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤塑料包层玻璃芯光纤全塑料光纤（2）三种常见的光纤波导（3）光纤的传输特性参数主要有光纤的损耗和色散第四章微波网络基础微波网络是在分析场分布的基础上，用路的分析方法将微波元件等效为电抗或电阻元件，将实际的导波传输系统等效为传输线，从而将实际的微波系统简化为微波网络。
根据微波元件的工作特性综合出要求的微波网络，从而用一定的微波结构实现它，这就是微波网络的综合。
4.1单口网络当一段规则传输线端接其它微波元件时, 则在连接的端面引起不连续, 产生反射。
若将参考面T选在离不连续面较远的地方, 则在参考面T左侧的传输线上只存在主模的入射波和反射波, 可用等效传输线来表示, 而把参考面T以右部分作为一个微波网络, 把传输线作为该网络的输入端面, 这样就构成了单口网络, 如图4.2分析二端口网络的工作特性（1）阻抗矩阵与导纳矩阵（2）转移矩阵4.3了解多口网络的散射矩阵特性在信源匹配的条件下，总可以对驻波系数、反射系数及功率等进行测量，也即在与网络相连的各分支传输系统的端口参考面上入射波和反射波的相对大小和相对相位是可以测量的，而散射矩阵和传输矩阵就是建立在入射波、反射波的关系基础上的网络参数矩阵第五章微波元器件微波元器件品种繁多，而且随着技术的进步不断出现新的元器件，因此不能一一列出，本章主要从工程应用的角度出发，列举具有代表性的几组微波无源元器件。
短路负载5.1连接匹配元件终端负载元件匹配负载失配负载微波连接元件：波导接头、衰减器、相移器、转换接头螺钉调配器阻抗匹配元件阶梯阻抗变换器渐变型阻抗变换器5.2功率分配元件定向耦合器：它是一种具有定向传输特性的四端口元件，由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的。
功率分配器：将一路微波功率按一定比例分成n路输出功率元件称为功率分配器。
可分为等功率和不等功率分配器。
波导分支器：将微波能量从主波导中分路接出的元件称为波导分支器，常用的有E面T型分支、H面T型分支、匹配双T。
5.3微波谐振元件：在低频电路中，谐振回路是一种基本元件，它是由电感和电容串联或者并联而成，在振荡器中作为振荡回路，用以控制振荡器的频率；在放大器中用振荡回路；在带通或带阻滤波器中作为选频元件等。
5.4微波铁氧体元件：它是非互易性的器件，电阻率很高，最常用的有隔离器和环行器。
第六章天线辐射与接收的基本理论通信的目的是传递信息,根据传递信息的途径不同,可将通信系统大致分为两大类: 一类是在相互联系的网络中用各种传输线来传递信息,即所谓的有线通信,如电话、计算机局域网等有线通信系统;另一类是依靠电磁辐射通过无线电波来传递信息, 即所谓的无线通信, 如电视、广播、雷达、导航、卫星等无线通信6.1天线有以下功能：（1）天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量；（2）天线应使电磁波尽可能集中与确定的方向上；（3）天线应能发射或接收规定极化的电磁波；（4）天线应有足够的工作频带。
6.2电基本振子电基本振子是一段长度l远小于波长,电流I振幅均匀分布、相位相同的直线电流元,它是线天线的基本组成部分,任意线天线均可看成是由一系列电基本振子构成的。
6.3天线方向图及其有关参数所谓天线方向图，是指在离天线一定距离处,辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的曲线图,通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。
1)在地面上架设的线天线一般采用两个相互垂直的平面来表示其方向图（1）水平面（2）铅垂平面2) 超高频天线, 通常采用与场矢量相平行的两个平面来表示（1） E平面（2） H平面6.4天线的方向图参数（1）主瓣宽度（2）旁瓣电平（3）前后比（4）方向系数第七章电波传播概论根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，可将电波传播分为四种：（1）视距传播：指发射天线和接收天线处于相互能看见的视线距离内的传播方式；（2）天波传播：指自发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式；（3）地面波传播：无线电波沿地球表面传播的传播方式称为地面波传播，当天线低架于地面，且最大辐射方向沿地面时，这时主要是地面波传播；（4）不均匀媒质的散射传播：电波在低空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的“介质团”时就会发生散射，散射波的一部分到达接收天线处，这种传播方式称为不均匀媒质的散射传播。