微波电路设计。
0.0电磁微波设计基础。
射频/微波的主要特性：⑴波长短、沿直线传播，具有与几何光学相似的特性，故射频/微波可用于雷达测距。⑵具有穿透性，当射频/微波照射物体表面时能深入该物体内部的特点，故射频/微波是微波加热、遥感技术、医学热疗、等离子体诊断的最要手段。
⑶具有非电离性，射频/微波的量子能量还不足够大，与物质作用时虽能改变物质分子的运动状态但不能改变其内部结构，故射频/微波是探索物质内部结构的重要手段。⑷射频/微波的频带宽，射频/微波的频率范围：300mhz~3000ghz，对应波长为1m~0.
1mm的电磁波，故射频/微波是通信良好的频率资源。
0.1射频/微波设计的基本特点。
射频/微波电路和一般电路一样，基本构成有电阻、电容、电感、传输线和金属导线。
金属导线：对于低频电路而言，导线的意义是良导体，其电阻、电容、电感等寄生参数可以忽略不计，但对于高频情况就必须要考虑这种分布参数的影响。当交变电流频率较高时，金属导线表现最为明显的是趋肤效应。
趋肤效应就是由于交变电流形成交变磁场，该交变磁场感生电场的电流密度与原始电流正好相反，这种效应在导体中心位置变现最强，频率越高电流分布越局限于导体表面，这就是趋肤效应。工程上，定义趋肤深度为电磁波的幅值衰减为导体表面的1/e（或0.368）时电磁波所传播的距离，即(传播常数)，记作，导体每平方米的表面电阻和表面电抗为，该式在时成立，则有表面阻抗。
在工程设计中，无需严格计算金属导线的电阻、电感和电容值，但必须理解这些概念并合理利用或加以回避，以保证整个电路的工作性能。
电阻：常用电阻类型有：高密度介质合成电阻、绕线电阻、薄膜片电阻。在射频/微波电路中最常采用的是薄膜片电阻，封装为表面贴片元件(smd).
一般电阻的分布参数等效模型为：
其中，为等效模拟电荷分离效应电容，为等效引线电容，l为等效引线电感。如果绕线电阻的话，还要把绕线电感考虑进去。
电容：一般可以分为片状电容和电解电容两大类，在射频/微波电路中多采用片状电容。
片状电容分布参数等效模型为：
其中，l为引线电感，为引线导体损耗电阻，介质损耗电阻。
电感：一般都是由线圈构成。高频电感的的等效电路为：
其中，为绕线电阻，为旁路寄生电容。
微波设计电路的主要参数及分析方法。
射频/微波工程所要解决的核心问题有三大方面：频率、阻抗和功率。这三个指标既相互独立又相互影响，只有处理好三者的关系才能实现设计目标。
微波信号频率电路有以下几种：信号发生器、频率变换器、频率选择电路。微波功率电路主要有衰减器、放大器、功分器、耦合器。阻抗参数所涉及的电路有阻抗变换器、阻抗匹配器、天线。
微波传输线的种类繁多，但对传输线的一般要求是：宽频带、低衰减的单模传输电磁波。
1.1场的基本规律。为方便起见，引入矢量微分算符，拉普拉斯算符。
高斯(或散度)定理： 意义：矢量场的散度在体积v上的体积分等于在限定该体积的闭合面上的面积分。
斯托科斯定理：，意义：矢量场的旋度在曲面s上的面积分等于在限定曲面的闭合曲线c上的线积分。
矢量场的旋度有一个重要的性质：
格林恒等式：，式中为闭合面s外法向导数。
格林恒等式的意义：知其中一个场的分布求另一个场的分布。
亥姆霍兹定理：在有限的区域v内，任一矢量场由它的散度、旋度和边界条件唯一确定，且可表示为。
其中。亥姆霍兹定理意义：矢量场可以用一个标量函数的梯度和一个矢量函数的旋度之和来表示，标量函数由矢量场的散度和在边界s上的法向分量完全确定，矢量函数由矢量场的旋度和在边界s上的切向分量完全确定。
库仑定律： ，设检验电荷为，定义电场强度。
微分形式的欧姆定律：,微分形式的焦耳定律。
安培力定律：回路作用力为。
毕奥-萨伐尔定律：定义磁感应强度
洛伦兹力定律：或。
电介质中的高斯定理：引入电位移矢量，普遍适用的高斯定理可表述为以下形式。
法拉第电磁感应定律：设场源有两种电荷磁场和变化的磁场，合成电场，由于是无旋场，有。
电荷守恒与电流连续性方程：
电介质中的安培环路定理：引入磁场强度和位移电流密度，普遍适用的安培环路定理可表述为，式中为不导电空间的运流电流，它与传导电流不能同时存在。
麦克斯韦方程组。
全电流定律。
法拉第电磁感应定律。
磁通连续性原理。
电荷守恒原理。
物质对电磁场的响应可分为极化、磁化和传导三种现象，媒质的本构关系：, 其中，：介电常数，：磁导率，：电导率。
弛豫时间： ，用于度量导电媒质达到静电平衡的快慢程度。当时，媒质内的电荷密度降至不足初始值的1%，通常认为5倍弛豫时间后导体达到静电平衡。
1.2电磁场的边界条件及边值问题的求解。
电磁场边界条件的定义：把电磁场矢量在不同媒质分界面上各自满足的关系称为电磁场的边界条件。
的边界条件：或
的边界条件：或。
的边界条件： 或。
的边界条件：或。
注： 两种特殊情况：若媒质为理想导体：，；若媒质为理想介质：
边值问题的求解方法。
镜像法：其基本思想是在所研究的场域外，用一些虚设的镜像电荷等效代替导体表面的感应电荷或介质面上的极化电荷，并且该假设电荷由边界条件确定。
分离变量法：其基本思想是把待求位函数进行变量分离，将原偏微分方程分解为几个常微分方程来求解。
有限差分法：其基本思想是将场域划分成网格，用网格节点的差分方程近似代替场域内的偏微分方程求解。
1.3静态电磁场。
定义电位函数，，电位函数的泊松方程为。
的边界条件。
定义磁矢位函数， ,并引入库伦规范，此时可被唯一确定，磁矢位函数的泊松方程为。
的边界条件。
静电场的应用：电偏转和电聚焦、静电打印复印机、静电除尘、静电屏蔽、接触式静电电压表等等。恒定磁场的应用：
磁记录、磁屏蔽、霍尔效应、回旋加速器、质谱仪、磁聚焦和等离子的磁约束等等。
1.4时变电磁场。
无源场区的波动方程为，引入洛伦兹条件，此时可得到唯一的和，在洛伦兹条件下将波动方程简化，得到达朗贝尔方程。
电磁能量守恒定律(坡印廷定理)：
引入电场能流密度和磁场能流密度，有。
由上式可见，具有能量的性质，所以定义电磁能流密度或坡印廷矢量。
唯一性定理：在以闭合面s为边界的有界区域v内，如果给定t=0时刻的电场强度和磁场强度的初始值，并且在t≥0时，给定边界s上电场强度的切向分量或磁场强度的切向分量，那么，在t>0时，区域v内的电磁场由麦克斯韦方程组惟一地确定。
时变电磁场的应用：变压器和电子回旋加速器。
1.5正弦电磁场。
正弦电磁场的复数表示：设。
有损媒质的复数表示：当电介质同时存在电极化损耗和欧姆损耗时，定义等效复介电常数(复电容率)：，电介质损耗角正切：定义等效复磁导率：，磁介质损耗角正切：
正弦电磁场中的坡印廷定理：，定义电磁复功率密，平均磁能密度(平均磁损耗),平均电能密度(平均介电损耗)，平均焦耳热损耗。
亥姆霍兹方程：对于正弦电磁场，将、，代入波动方程可得到亥姆霍兹方程为。
式中，记，洛伦兹条件变为，达朗贝尔方程变为。
2.1平面电磁波的传播。
一、平面电磁波在理想介质中的传播。
均匀平面波的定义：均匀平面波是指电磁波的场矢量只沿着它的传播方向变化，与波传播方向垂直的无限大平面内，电场强度和磁场强度的方向、振幅和相位都保持不变。
解亥姆霍兹方程，可得均匀平面波在理想介质中的传播特点：①电场、磁场、传播方向三者相互垂直②波阻抗为实数，电场和磁场振幅不变且同相位。③电磁波的相速与频率无关，电场能流密度等于磁场能流密度。
电磁波的极化：电场随时间变化的现象。
直线极化波：的矢端轨迹是一条直线。
圆极化波：的矢端轨迹是一个圆。
任一线极化波、圆极化波、椭圆极化波都可以分解为两个正交的线极化波，一个线极化波可以分解为两个振幅相等但旋向相反的圆极化波，一个椭圆极化波可以分解为两个旋向相反但振幅不等的圆极化波。
二、平面电磁波在各向同性导电媒质中的传播。
设，、满足关系引入以下参数。
传播常数，电场磁场振幅呈指数衰减。
本征阻抗或波阻抗，在自由空间中有=377.在理想介质中波阻抗为实数，电场与磁场同相位；在均匀导电媒质中波阻抗为复数，电场与磁场不同相位，平均磁场能流密度大于平均电场能流密度。
相速度，同一媒质不同频率的电磁波相速不同称为色散。
群速度显然，存在三种情况：
三、平面电磁波在各向异性介质中的传播。
当外加恒定磁场，将出现两个相速不同的圆极化波，使合成波的极化面不断旋转，产生法拉第旋转效应。当外加恒定磁场，合成波为直线极化波，没有法拉第旋转效应。
四、均匀平面波的反射和透射。
一) 界面上的垂直入射情况。
导电媒质-导电媒质分界面，由麦克斯韦方程组和边界条件可求得： 定义反射系数，透射系数，之间的关系：，一般情况下均为复数，这表明在分界面上，反射波、透射波与入射波之间存在相位差。
理想介质-理想导体分界面：理想介质，，理想导体，，可得。此时合成波在空间不发生移动，只是在原来的位置振动，故称为驻波，不发生能量传输()，且有。
f-p谐振腔：在任一电场波节点(即零值点)插入完全导电板不影响驻波波形，f-p腔的设计就基于这一原理，f-p腔两完全导电板间距可表示为。
理想介质-理想介质分界面：,，均为实数， >0,反射波电场与入射波电场同相位， <0, 反射波电场与入射波电场的相位差为，即存在半波损失。
多层介质分界面：
媒质1与媒质2界面：,将媒质2和媒质3用一种等效媒质代替，等效阻抗即。
媒质2与媒质3界面：
四分之一波长匹配层：在两种不同媒质之间插入一层厚度为四分之一波长、本征阻抗为的媒质，即取媒质2的厚度，， 若再取，则有，在媒质1与媒质2界面上，，可以消除媒质1表面上的反射，实现两种不同媒质间的无反射阻抗匹配。
半波长介质窗：设媒质1和媒质3是相同的媒质，即，若取媒质2的厚度，则有，，，由，所以，即，这表明电磁波可以无损耗地通过厚度的媒质层。
二)界面上的斜入射情况。
1.反射定律与折射定律。
2.反射系数与透射系数(即菲涅耳公式)
垂直极化波的菲涅耳公式：电场只有分量，磁场只有，
平行极化波的菲涅耳公式：磁场只有分量，电场只有，3.全反射与全透射：对于常见的非磁性媒质，，则，.
全反射：设电磁波从光密媒质射向光疏媒质，当时，，，透射波平行于分界面传播，这种现象称为全反射。使的入射角记作，，若，可得到，也会发生全反射。
当时都不为0，也就是说在发生全反射的同时，媒质2中仍然存在透射波，这种全反射时的透射波主要存在于分界面附近，故称为表面波。
微波单片集成电路作业
1.请用数学解析求解模拟频率调制fm占用的带宽？设基带信号，载波为，在调频系统中。令调频信号。将其展开为傅里叶级数，其系数为 第一类贝塞尔函数 当调制信号是频率为的信号时，其调频信号含所有的频率分量，带宽应为无穷 但n取最大值时，幅度很小可忽略 2.请求解出数字调制中的ask，psk，fsk三种调制...
集成参考电路复习
第一章。什么是集成电路 集成电路 ic 是指用半导体工艺，或薄膜 厚膜工艺把电路元器件以相互不可分离的状态制作在半导体或绝缘体基片上，然后封装在一个管壳内，构成一个完整的 具有一定功能的电路。集成电路分类 1.按工艺分 半导体ic 膜ic 薄 厚膜ic 混合ic 2.按功能分 数字ic 能够完成数字...
电路作业参考解答
电路分析基础 作业参考解答。第一章 p26 31 1 5 试求题1 5图中各电路中电压源 电流源及电阻的功率 须说明是吸收还是发出 a 解 标注电压如图 a 所示。由有。故电压源的功率为。发出 电流源的功率为。吸收 电阻的功率为。吸收 b 解 标注电流如图 b 所示。由欧姆定律及有。故电压源的功率为...