微波与天线课本总结(优秀)

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微波技术与天线(第二版)总结

绪论

微波频段:300MHz-3000GHz

微波波长:0.1mm—1m (分米波,厘米波,毫米波,亚毫米波)

微波的特点:似光性,穿透性,宽频带特性,热效应特性,散射特性,抗低频干扰特性,视距传播特性,分布参数的不确定性,电磁兼容和电磁环境污染。

分析方法:场的分析方法,路的分析方法。(微波网络)

一、均匀传输线理论

1.1、均匀传输线方程及其解

1.1.1传输线的分类:双导体传输线,金属波导管,介质传输线。

分析方法: 场分析法,等效电路法。

1.1.2传输线的工作特性参数

(1)特性阻抗—传输线上行波的电压与电流的比值

对于均匀无耗传输线特性阻抗:

(2)传播常数γ

(3)相速υp —传输线上行波等相位面沿传输方向的传播速度

(4)传输线的波长

1.2、传输线阻抗与状态参量

1.2.1均匀无耗传输线三个重要的物理量

(1)输入阻抗—传输线上任意一点处的输入电压和输入电流之比值。

对无耗均匀传输线, 线上各点电压U(z)、电流I(z)与终端电压Ul 、终端电流的关系如下:

(2) 反射系数—传输线上任意一点处的反射波电压(或电流)与入射波电

压(或电流)之比。

(3) 电压驻波比—传输线上电压最大值与电压最小值之比。 1.3、无耗传输线的状态分析 1.3.1传输线的三种工作状态 (1)行波状态

沿线电压和电流振幅不变,驻波比等于1 电压和电流在任意点上都同相

传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗 (2)纯驻波状态 终端短路 终端开路

终端接纯电抗Z in= ±j X (3)行驻波状态

当微波传输线终端接任意复数阻抗负载时, 由信号源入射的电磁波功率一部分被终端负载吸收, 另一部分则被反射, 因此传输线上既有行波又有纯驻波, 构成混合波状态, 故称之为行驻波状态。 1.3.2无耗传输线两个重要的特性

(1)λ/4 阻抗变换性—无耗传输线上距离为λ/4的任意两点处输入阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方。

(2)λ/2 重复性—无耗传输线上距离为λ/2的任意两点处,电压、电流的大小(绝对值);输入阻抗;反射系数的值相等,具有λ/2 的周期性。

??

?

?

?+=+=)sin(j )cos()()sin(j )cos()(011011z Z U z I z I z Z I z U z U ββββ

1.4、传输线的传输功率、效率和损耗

1.5、阻抗匹配

分类:负载阻抗匹配Zl=Z0

信号源阻抗匹配Zg=Z0

共轭阻抗匹配Zin=Z g*

◆负载阻抗匹配—负载阻抗等于传输线的特性阻抗。此时传输线上只有从

信源到负载的入射波,而无反射波。

◆源阻抗匹配—电源的内阻等于传输线的特性阻抗。对匹配源来说,它给

传输线的入射功率是不随负载变化的,负载有反射时,反射回来的反射波被电源吸收。

◆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

入阻抗等于电源内阻的共轭值时,负载得到最大功率值:

阻抗匹配的方法: /4阻抗变换器法;支节调配器法

1.6、史密斯圆图及其应用

1.7、同轴线的特性阻抗

同轴线是一种典型的双导体传输系统, 它由内、外同轴的两导体柱构成。

二、规则金属波导

2.1、导波原理

2.1.1场分析方法

先由矢量齐次亥姆霍兹方程结合边界条件分离变量求解纵向场分量,然后由麦克斯韦方程组求解横向场分量。

2.1.2波的传输特性

描述波导传输特性的主要参数有:相移常数、截止波数、相速、波导波长、群速、波阻抗及传输功率。

导行波分类:TEM波、TM波、TE波、慢波

2.2、矩形波导

2.1.1矩形波导尺寸选择原则

(1)波导带宽问题:保证在给定频率范围内的电磁波在波导中都能以单一的模传播,其它高次模都应截止。

(2)波导功率容量问题:在传播所要求的功率时,波导不致于发生击穿。适当增加b可增加功率容量,故b应尽可能大一些。

(3)波导的衰减问题:通过波导后的信号功率不要损失太大。增大b也可使衰减变小,故b应尽可能大一些。

2.3、圆形波导

圆波导传输特性:波型指数,主模,模式兼并及三种常用模式特性

2.4、波导的激励和耦合

方法:电激励,磁激励,电流激励

总结:矩形波导和圆波导传输线内传输的主模及其截止波长和单模传输条件列表如下:

三、微波集成传输线

3.1、微带传输线

分类:带状线、微带线、耦合微带线

3.2、介质波导

波导专指各种形状的空心金属波导管和表面波波导(介质波导),前者将被传输的电磁波完全限制在金属管内,又称封闭波导;后者将引导的电磁波约束在波导结构的周围,又称开波导。

3.3光纤

3.3.1光纤分类

按组成材料可分为石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层玻璃芯光纤和全塑料光纤。其中,石英玻璃光纤损耗最小,最适合长距离、大容量通信。

按折射率分布形状可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。

按传输模式可分为多模光纤和单模光纤。

3.3.2光纤损耗

单模光纤在1.3μm和1.55μm波长附近损耗较低,且带宽较宽,适合用于远距离光纤通信。光纤的损耗影响了传输距离,而光纤的色散影响了传输带宽和通信容量。

四、微波网络基础

4.1等效传输线

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等集中元件网络,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。

网络分析: 借助于“路”的分析法,通过分析网络(微波元件)的外部特性,给出系统的一般传输特性。

等效传输线:建立在等效电压、等效电流、和等效特性阻抗基础上的传输线。

4.2单口网络

构成: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性,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,这样构成了单口网络。

4.3双端口网络的阻抗与转移矩阵

4.3.1双端口网络构成:任意具有两个端口的微波元件均可视之为双口网络。

4.3.2双端口微波网络的组合方式有:级联方式、串联方式和并联方式,描述双口网络的五个矩阵:

描述端口面电压、电流关系的阻抗矩阵,导纳矩阵,转移矩阵。

描述端口入射波和反射波归一化的电压、电流关系的散射矩阵,传输矩阵。 4.4散射矩阵与传输矩阵

散射矩阵的重要特性有两条:无耗网络幺正性和参考面移动散射参量具有幅值不变性。

六、天线辐射与接收的基本理论 6.1概论

无线电通信系统框图

6.2基本阵子的辐射 6.2.1电基本振子

电基本振子又称电流元或者电偶极子,它是指一段载有理想的高频电流的短导线,其长度l 远小于波长λ,其半径a 远小于l,同时这段导线沿线的电流I 处处等幅同相。用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线,因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。 6.3天线的电参数

(1)天线方向图及其有关参数

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。 (2)天线效率 (3)增益系数

增益系数是综合衡量天线能量转换和方向特性的参数, 它是方向系数与天线效率的乘积, 记为G, 即:G=D?ηA

(4)极化和交叉极化电平

极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。具体地说,就是在空间某一固定位置上,电场矢量的末端随时间变化所描绘的图形,如果是直线, 就称为线极化;如果是圆就称为圆极化。

(5)输入阻抗与驻波比

要使天线辐射效率高, 就必须使天线与馈线良好地匹配, 也就是天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗,才能使天线获得最大功率

(6)有效长度 有效长度是衡量天线辐射能力的一个重要指标。

6.4接收天线理论

接收天线主要考虑以下四个方面:

(1)天线接收的物理过程及收发互易性

(2)有效接收面积

(3)等效噪声温度

(4)接收天线的方向性

七、电波传播概论

7.1电波传播的基本概念

无线电波在自由空间的传播及传输媒质对电波传播的影响:

(1)传输损耗(信道损耗)

(2)衰落现象

(3)传输失真

(4)电波传播方向的变化

7.2几种不同的电波传播

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

(2)天波传播

(3)地面波传播

(4)不均匀媒质传播

概念解释:

(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。

八、线天线

常见线天线:

(1)对称振子天线

构成:对称振子天线由两根粗细和长度都相同的导线构成,中间为两个馈电端,是一种应用广泛且结构简单的基本线天线。

(2)阵列天线

(3)、直立振子天线:垂直于地面或导电平面架设的天线称为直立振子天线,它广泛地应用于长、中、短波及超短波波段。

水平振子天线

(4)、引向天线:又称八木天线,它由一个有源振子及若干个无源振子组成电视发射天线

(5)、移动通信基站天线:

特点:

①为尽可能避免地形、地物的阻挡,天线应架设在很高的地方,这就要求天线有足够的机械强度和稳定性

②为使用户在移动状态下使用方便,天线应采用垂直极化

③根据组网方式的不同,如果是顶点激励,采用扇形天线;如果是中心激励,

采用全向天线

④为了节省发射机功率,天线增益应尽可能的高

⑤为了提高天线的效率及宽带,天线与馈线应良好地匹配。

(6)、螺旋天线:将导线绕制成螺旋形线圈而构成的天线称为螺旋天线(7)、行波天线:如果天线上电流分布是行波,则此天线称为行波天线。它

是由导线末端接匹配负载来消除反射波而构成的。

(8)、宽频带天线:按工程上的习惯用法,若天线的阻抗、方向图等电特性

在一倍或几倍频程范围内无明显变化,就可称为宽频带天线。

(9)、缝隙天线:如果在同轴线、波导管或空腔谐振器的导体壁上开一条或

数条窄缝,可使电磁波通过缝隙向外空间辐射而形成一种天线,这种天线就

称为缝隙天线。

(10)、微带天线:特点:体积小、重量轻、低剖面,适合大规模生产。(11)、智能天线:使用智能天线技术的主要优点有:具有较高的接收灵敏度;

使空分多址系统(SDMA)成为可能;消除在上下链路中的干扰;抑制多径衰落

效应。

九、面天线

面天线是指具有初级馈源并由反射面形成次级辐射场的天线。前馈式抛物面天线,卡塞格伦式和格雷果里式双镜天线等均属面天线,主要应用于微波和毫米波波段。

微波五讲总结

一、波

1.1波

物质有粒子和波两种状态,波距离我们很近又很远,近由于我们自身耳朵接收声波,眼睛接收光波,远由于我们对波的归类很晚,距今只有两百年历史。

1.2电磁波

1.2.1电和磁

关于磁,磁早于电,由于地球本身就是一个大磁场,如中国的指南针的出现,英国的吉尔伯特(1544--1623)在1600年发表论磁和地磁。

关于电,富兰克林(1706--1790)发现正电和负电、电荷转移不能创生、电荷守恒,最伟大之处在于1752年他发现了天电与地电的统一。

1.2.2电磁

丹麦的哥本哈根大学教授奥斯特(1777--1851)发现电能产生磁,实现了电和磁的结合。

1.2.3电磁波

法拉第(1790—1867)提出了场和力线的概念,利用对称性思想,由奥斯特的电产生磁,提出磁也能产生电的想法,经过无数次的实验后,发现动磁能产生电。1864年,英国科学家麦克斯韦(1831—1879)在总结前人研究电磁现象的基础上,创立了麦克斯韦方程,建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在,推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年,德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。

1.3波特点和参数

波特点:可以脱离源、可以脱离媒质,否定中心力

波有三个参数:频率、振幅、相位

1.4微波

微波是指频率为300MHz~300GHz的电磁波,波长在1米(不含1米)到0.1厘米之间,与人结合比较紧密。

二、空间波

粒子和波是物质存在两种状态,对波而言,它是可以向前进,即随时间变,又随着地点变化。

2.1空间平面波

主要研究麦克斯韦的四个天才思想:

(1)麦克斯韦(1831—1879 1)认为研究规律必须先确定方程,于是导出了麦克斯韦方程,它有两种表达方式:

第一种是积分形式的麦克斯韦方程组:

另一种是微分形式的麦克斯韦方程组:

(2)波可以脱离源

麦克斯韦研究无源波,符合的方程为微分形式的麦克斯韦方程组

(3)空间的一维Ex不变性

2.2空间能流

坡印廷定理是根据麦克斯韦方程组(包含法拉第电磁感应定律及改进的安培定律等)推导出来的。

2.3界面

(1)介质界面:入射场+反射场=透射场

(2)理想导体界面:反射系数=—1

2.4空间特征量

(1)能流,是二次量

(2)波阻抗,是零次量

(3)速度,等于光速

(4)相位

三、导引波

导引波思想的提出——使波能完全按人类的意愿行走

3.1波的特点

随时间变化,随地点变化

(1)波是打圈圈的,这是由它的本质决定,因为波产生的根本原因是电磁双向转化,由数学上的复平面得出复球面的思想,运用到磁场线到磁圆圈的转化。

(2)波的速度Vp=c

(3)极化

按电场矢量轨迹的特点它可分为线极化、圆极化和椭圆极化三种。与接收有很重要的关系。

3.2广义传输线方程

3.3同轴线

同轴线是常见的信号传输线,中心的铜芯是传送高电平的,被绝缘材料包覆;绝缘材料外面是与铜芯共轴的筒状金属薄层,传输低电平,同时起到屏蔽作用。

特性阻抗,同轴电缆的主体是由内、外两导体构成的,对于导体中流动的电流存在着电阻与电感,对导体间的电压存在着电导与电容导与电容。

四、天线波

空间波、导引波都是无源波,麦克斯韦提出波可以脱离源独立运行。而天线波是有源的,讨论方法:

(1)双位法:矢量A和相位构成方法,。不同质的矛盾,要用不同质的方法加以解决,无源波时通过无缘波动方程来表示场,有源时用矢量位和标量位来表示场

(2)麦克斯韦方程组

由麦克斯韦方程组四大方程得出有源四大方程和无源四大方。

五、波网络

5.1网络思想

(1)端口思想—强调外部特性,而不强调内部机理

(2)能量思想—输入能量=网络的消耗能量+输出能量+反射能量

(3)相互作用思想—端口接触有相互作用,多端口构成复合系统

5.2平面波网络

5.3传输线网络

同轴线与平面波的区别

不同处:波阻抗不同

相同处:传播常数相同、速度相等

5.4 S网络

S网络又称散射网络,可以多端口。求解S参数用讯号流图法,在用讯号流图法要特别注意输入点,它有四个法则:

(1)串联支路相乘法则

(2)并联支路相加法则

(3)自闭环消除法则

(4)结点分裂法则

微波天线论文..

通信工程专业系统实验 RZ9905型 《微波与天线综合实验系统》 论文 学院:信息工程学院 专业:通信工程 组长:00 组员:0 00 通信工程教研室

摘要 在3G通信时代,微波通信系统建设成本低、建设速度快、部署灵活的优点将在3G网络建设中得以充分发挥,从而扩大微波天线在我国的应用范围,形成快速增长的国内市场需求。与此同时,随着无线通信技术PDH,SDH系统与wireless通讯的迅速发展,微波通信天线目前已经在电力、交通、铁路等行业的专用通信网中开始大量使用,微波天线应用范围愈加广泛。在这样的条件下,研究微波通信是非常重要。本次实验《微波与天线实验系统》就是研究微波发送、接收系统的工作原理。实验中对微波系统的每个组件进行测试,最后,完成了微波电视信号单向传输系统的调试。 关键字:微波通信微波天线组件系统

目录 第一部分绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------3 (一)背景介绍-----------------------------------------------------------------------------------3 (二)系统特点-------------------------------------------------------------------------------------3 (三)实验目的-------------------------------------------------------------------------------------3 (四)实验内容-------------------------------------------------------------------------------------3 (五)准备知识七管收音机组合电路原理----------------------------------------------------4 第二部分实验准备---------------------------------------------------------------------------------------------5 (一)微波测量仪器介绍---------------------------------------------------------------------------5 (二)系统所含组件原理---------------------------------------------------------------------------5 1 140MHZ 中频振荡器---------------------------------------------------------------------------6 2 微波锁相信号源---------------------------------------------------------------------------------6 3 变频器---------------------------------------------------------------------------------------------6 4 振荡器---------------------------------------------------------------------------------------------7 5 放大器---------------------------------------------------------------------------------------------8 6 滤波器---------------------------------------------------------------------------------------------8 7图像/数据中频调制器---------------------------------------------------------------------------9 第三部分微波系统测试----------------------------------------------------------------------------------------9 (一)微波发送系统-----------------------------------------------------------------------------------9 1原理图----------------------------------------------------------------------------------------------9 2原理简单介绍-------------------------------------------------------------------------------------9 3实验结果-------------------------------------------------------------------------------------------9 4实验分析------------------------------------------------------------------------------------------10 (二)微波接收系统-----------------------------------------------------------------------------------11 1原理图---------------------------------------------------------------------------------------------11 2原理简单介绍------------------------------------------------------------------------------------11 3实验结果------------------------------------------------------------------------------------------11 4实验分析------------------------------------------------------------------------------------------12 (三)微波电视信号单向传输系统-----------------------------------------------------------------12 1原理图---------------------------------------------------------------------------------------------12 2实验结果比较与分析---------------------------------------------------------------------------13 3有线电视与无线电视的主要区别-----------------------------------------------------------13 第四部分微波与天线的应用----------------------------------------------------------------------------------14 1 微波技术的应用与发展-----------------------------------------------------------------------15 2 天线技术的应用与发展-----------------------------------------------------------------------15 第五部分结束语-------------------------------------------------------------------------------------------------16

微波技术与天线课后题答案

1-1 解: f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> 此传输线为长线 1-2解: f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===?<< 此传输线为短线 1-3答: 当频率很高,传输线的长度与所传电磁波的波长相当时,低频时忽略 的各种现象与效应,通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻,电感,电容和漏电导表现出来,影响传输线上每一点的电磁波传播,故称其 为分布参数。用1111,,,R L C G 表示,分别称其为传输线单位长度的分布电阻,分布电感,分布电容和分布电导。 1-4 解: 特性阻抗 050Z ====Ω f=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cm B 1=ω C 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解: ∵ ()22j z j z i r U z U e U e ββ''-'=+ ()()220 1 j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'= - 将 22233 20,2,42 i r U V U V z πβλπλ'===?= 代入 3 32 2 3 4 20220218j j z U e e j j j V ππλ-'==+=-+=- ()34 1 2020.11200 z I j j j A λ'== --=- ()()()34 ,18cos 2j t e z u z t R U z e t V ωλπω'=??''??==- ????? ()()()34,0.11cos 2j t e z i z t R I z e t A ωλπω'=??''??==- ????? 1-6 解: ∵Z L =Z 0 ∴()()220j z i r U z U e U β''== ()()()2123 2 1 100j j z z U z e U z e πβ' ' -''== ()() ()() 6 1 1100,100cos 6j U z e V u z t t V ππω'=? ?=+ ?? ?

微波技术与天线考试复习重点(含答案)

微波技术与天线复习提纲(2011级) 一、思考题 1. 什么是微波?微波有什么特点? 答:微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段,频率范围从300MHZ 到3000GHZ , 波长从0.1mm 到1m ;微波的特点:似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、视距传播性、分布参数的不确定性、电磁兼容和电磁环境污染。 2. 试解释一下长线的物理概念,说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有 哪些?一般是采用哪些物理量来描述? 答:长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线; 以长线为基础的物理现象:传输线的反射和衰落; 主要描述的物理量有:输入阻抗、反射系数、传输系数和驻波系数。 3. 均匀传输线如何建立等效电路,等效电路中各个等效元件如何定义? 4. 均匀传输线方程通解的含义 5. 如何求得传输线方程的解? 6. 试解释传输线的工作特性参数(特性阻抗、传播常数、相速和波长) 答:传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0,传输常数错误!未找到引用源。,相速及波长。 1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值, 其表达式为0Z =它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关;2)传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数,其中,α和β分别称为 衰减常数和相移常数,其一般的表达式为γ=传输线上电压、电 流入射波(或反射波)的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速,即 p v ωβ= ;4)传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ 的关系2π λβ==。

7. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的,有何特点,并分析 三者之间的关系 答:输入阻抗:传输线上任一点的阻抗Z in 定义为该点的电压和电流之比,与导波系统的状态特性无关,10001tan ()tan in Z jZ z Z z Z Z jZ z ββ+=+ 反射系数:传输线上任意一点反射波电压与入射波电压的比值称为传输线在该点的反射系数,对于无耗传输线,它的表达式为2(2)10110 ()||j z j z Z Z z e Z Z βφβ---Γ==Γ+ 驻波比:传输线上波腹点电压振幅与波节点电压振幅的比值为电压驻波比,也称为驻波系数。 反射系数与输入阻抗的关系:当传输线的特性阻抗一定时,输入阻抗与反射系数一一对应,因此,输入阻抗可通过反射系数的测量来确定;当10Z Z =时,1Γ=0,此时传输线上任一点的反射系数都等于0,称之为负载匹配。 驻波比与反射系数的关系:111||1|| ρ+Γ=-Γ,驻波比的取值范围是1ρ≤<∞;当传输线上无反射时,驻波比为1,当传输线全反射时,驻波比趋于无穷大。显然,驻波比反映了传输线上驻波的程度,即驻波比越大,传输线的驻波就越严重。 8. 均匀传输线输入阻抗的特性,与哪些参数有关? 9. 均匀传输线反射系数的特性 10. 简述传输线的行波状态,驻波状态和行驻波状态。 11. 什么是行波状态,行波状态的特点 12. 什么是驻波状态,驻波状态的特性 13. 分析无耗传输线呈纯驻波状态时终端可接哪几种负载,各自对应的电压电流分 布 14. 介绍传输功率、回波损耗、插入损耗 15. 阻抗匹配的意义,阻抗匹配有哪三者类型,并说明这三种匹配如何实现?

微波技术与天线总结

相速Vp :电压、电流入射波(或反射波)的等相位面沿传输方向的传播速度,用Vp 表示。 波长λ:传输线上电压(或电流)波的相位相差2π的两观察点间的距离称为波长,记为λ。 反射系数Γ:传输线上任一点z 处的反射波电压(或电流)和入射波电压(或电流)的比值,记作Γu(z)(或Γi(z)),它和阻抗本身有周期=λ/2,|Γ|与ρ为系统不变量,|Γ|∈[0,1], ρ∈[1,∞)。 驻波系数ρ:传输线上波腹点电压与波节点电压之比,记为ρ。 沿z 向传播的导行波的相速定义为导波的等相位面向前移动的速度,记为Vp 。 群速Vg :指一群具有非常接近的角频率ω和相移常数β的波,在传输过程中表现出来的共同速度,这个速度代表能量的传播速度,用Vg 表示。 无纵向场分量,即Ez=Hz=0。只有横向电磁场分量,故称为横电磁模(TEM )。 有纵向场分量。a)Ez ≠0,Hz=0,为横磁模(TM )。只有电场才有纵向分量,故又称电模(E);b) Ez=0,Hz ≠0,为横电模(TE )。只有磁场才有纵向分量,故又称磁模(H);c)Ez ≠0,Hz ≠0,为混合模,TE 、TM 线性叠加。 电基本振子:无限小的线性电流单元,即长度L 远小于工作波长λ,线上电流振幅和相位处处相通。 对称振子:由两根粗细和长度都相同的导线构成,中间为两个反馈点。 全波振子:对称振子的臂长为2h=λ的振子。 半波振子:对称振子的臂长为2h=λ/i 的振子。 谐振fo :在导体中,电储能等于磁储能。 谐振波长:光波长整数倍的波长。 方向性系数D :表示天线向某一个方向集中辐射电磁波的程度,即天线在远区最大辐射方向上某点的平均辐射功率密度(Smax)av 与平均辐射功率相同的无方向性天线在同一点的平均辐射功率密度(So)av 之比(Pr 、R 相同)。 增益系数G :天线在远区最大辐射方向上某点的平均功率密度与平均输入功率相同的无方向性天线在同一点的平均功率密度之比(Pin 、R 相同)。 效率ηA :天线的平均功率Pr 与平均输入功率Pin 之比。 输入阻抗Zin :天线输入端(或传输线上任一点z 处)的复电压与复电流之比。 有效长度Lein :在保持实际天线最大辐射方向上场强不变的条件下,假设天线上电流为均匀分布时天线的有效长度,天线的有效长度越长,表明天线辐射能力越强。 电基本振子:近区场kr<<1,感应场,远区场kr>>1,辐射场。 品质因数Q :描述谐振系统选频特性优势和能量损耗度。 方向图:天线辐射的电磁波在固定距离上。 二元阵天线:两个形式和取向相同的天线单元沿直线坐标系的某一坐标轴排列。 p v ω β=πλβ= 2

《微波技术与天线》教学大纲

《微波技术与天线》教学大纲 一、课程概述 《微波技术与天线》是通信工程专业的选修课。内容包括微波传输理论、微波元器件、微波电路、微波天线设计方法及微波技术在通信电视、加热和雷达、遥感遥测等方面的应用。初步掌握一般微波设备的功能及其防护知识。先修课程为通信原理、概率论与数理统计、信号与系统、电磁场与电磁波 二、课程目标 本课程是高频电路的后继课程,要求学生首先巩固电磁场与电磁波和高频传输线的理论基础,然后再学习本课程的内容。本课程要求重点掌握如下几个方面的内容: 1、速调管、行波管、磁控管等三种典型电真空器件的工作原理。 2、掌握体效应二极管、雪崩二极管、变容二极管、阶跃恢复二极管、PIN二极管、微波场效应二极管等微波固体器件在结构、工作原理、应用场合等方面的异同。 3、掌握微波固体器件的混频、振荡、放大、倍频、控制、测量等电路的工作原理及典型应用电路。 4、掌握微波天线的分类、特性、设计原理和应用方法。 5、熟悉实用的微波元件和仪器。基本了解其性能和使用方法。 三、课程内容和教学要求 这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下: 知道——是指对这门学科的基本知识、基本理论的认知。 理解——是指运用已了解的基本原理说明、解释一些现象、进行简单的电路计算。 掌握——是指利用掌握的理论知识对一些较复杂的功能电路进行解释,说明其工作过程,估计电路的有关参数。 学会——是指在利用电子仪表和工具完成对某些功能电路的设计、组装、参数测量,并根据理论知识计算相关参数,理论与实训作比较。能识别操作中的一般差错。 教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。 本标准中打“*”号的内容可作为自学,教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。

微波原理与技术论文

摘要:微波技术的理论基础是经典的电磁场理论,其目标是解决微波应用工程中的实际问题。微波是一门理论与实践密切结合的一门知识,微波技术理论的出发点是麦克斯维方程组,通过解决微波在传输、处理过程中的遵循的原理,逐渐使微波技术发展成为一门很完整的学科,并在工程上有日新月异的应用。在加热技术上形成一种全新的观念,在通信方面给信息领域带来一场空前的革命。关键词:微波技术;微波加热;通信;电磁波;天线 Abstract The theoretical basis of microwave technique is the classical electromagnetic theory, the goal is to solve the practical problems in microwave engineering. Microwave is a knowledge of a close combination of theory and practice, the theoretical starting point of microwave technology is the Max equations, solved by microwave in transmission, processing process follow the principle, the development of microwave technology has become a very complete discipline, and change rapidly used in engineering. The formation of a new idea in the heating technology in communication, to the information industry brought an unprecedented revolution. 1.引言 随着科学技术的迅速发展和生产工艺的不断改进,微波技术已在许多工业生产领域得到应用。在国内,微波技术已应用于玻璃纤维、化工产品、保温材料、木材等的干燥,食品、医疗的灭菌、干燥和焙烤。并在医疗、环保、农业等领域也有所应用。微波技术的应用,提高了生产效率和产品质量,降低了能耗和环境污染,减轻了人的劳动强度,提高了生产效益。在国际上,许多工业发达国家都对微波的工业应用非常重视,把微波技术作为改进生产工艺和提高产品质量的重要手段。 2.微波的特性 一是似光性。微波波长非常小,当微波照射到某些物体上时,将产生显著的反射和折射,就和光线的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学相似,能像光线一样地直线传播和容易集中,即具有似光性。这样利用微波就可以获得方向性好、体积小的天线设备,用于接收地面上或宇宙空间中各种物体反射回来的微弱信号,从而确定该物体的方位和距离,这就是雷达导航技术的基础。 二是穿透性。微波照射于介质物体时,能深入该物体内部的特性称为穿透性。例如微波是射频波谱中惟一能穿透电离层的电磁波(光波除外)。因而成为人类外层空间的“宇宙窗口”;微波能穿透生物体,成为医学透热疗法的重要手段;

微波技术与天线复习知识要点

《微波技术与天线》复习知识要点 绪论 微波的定义: 微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段,它属于无线电波中波长最短的波段。 微波的频率范围:300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~ 0.1mm 微波的特点(要结合实际应用): 似光性,频率高(频带宽),穿透性(卫星通信),量子特性(微波波谱的分析) 第一章均匀传输线理论 均匀无耗传输线的输入阻抗(2个特性) 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注: 均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。 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Z in(z)=Z in(z+λ/2)

2、λ/4变换性:Zin(z)-Z in(z+λ/4)=Z 02 证明题: (作业题) 均匀无耗传输线的三种传输状态(要会判断)参数 |Γ|ρZ 1行波01 匹配驻波1∞ 短路、开路、纯 电抗行驻波 0<|Γ|<1 1<ρ<∞ 任意负载 能量电磁能量全部 被负载吸收电磁能量在原 地震荡 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 传输线的三类匹配状态(知道概念) 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。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。 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Z in=Z g﹡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。 传输线的阻抗匹配(λ/4阻抗变换)(P15和P17) 阻抗圆图的应用(*与实验结合)

微波与天线总结

对称阵子天线: 构成:有两根粗线和长度都相同的导线构成,中间为俩个馈电端 原理: 若电线上的电流分布已知,则由电基本阵子的辐射场沿整个导线的积分,便得到对称振子的辐射场。实际上,西振子天线可看成是开路传输线逐渐张开而成,而其电流分布与无耗开路传输线的完全一致,即按正弦驻波分布。 用途:对称振子分为半波对称振子和全波对称振子,半波对称振子广泛的应用于短波和超短波波段,它既可以作为独立天线使用,也可以作为天线阵的阵元,在微波波段还可以作为抛物面天线的馈源。 特点: 方向性比基本振子的方向性稍强一些,平均特性阻抗Z越低R和X随频率的变化越缓慢,其频率特性越好。所以,欲展开对称振子的工作频带,常利用加粗振子直径的方法。当h=λ/4n时,其输入阻抗是一个不大的纯电阻具有很好的频率特性,也有利于同馈线匹配,而在并联谐振点附近是一个高阻抗且输入阻抗随频率变化剧烈,特性阻抗不好。 阵列天线: 构成:将若干辐射单元按某种方式排列所构成的系统。构成天线阵地辐射单元,成为天线原或阵元 原理:天线的辐射场是各天线元所产生的矢量叠加,只要各天线元上的电流,振幅和相位分布满足适当的关系,就可以得到所需要的辐射特性 特点:天线阵的主瓣宽度和旁瓣电平是即相互依赖又相互对立的一对矛盾,天线阵方向图的主瓣宽度小,则旁瓣电平就高,反之,主瓣宽度大则旁瓣电平就低。均匀直线阵的主瓣很窄,但旁瓣数目多,电平高,二项式直线振的主瓣很宽旁瓣就消失了,旁瓣分散了天线的辐射能量,增加量接受的信噪比,但旁瓣又起到了压缩主瓣宽度的作用。 直立阵子天线: 构成:垂直于地面或导电平面架设的天线称为直立阵子天性 原理:单级天线可等效为一对对称振子,对称阵子可等效为一二元阵,但此时等效只是在地面或导体的上半空间成立。理想导电平面上的单级天线的辐射场可直接应用到自由空间对称振子的公式进行计算。 用途:广泛应用于长,中,短波及超短波段。 特点: 当h《λ时辐射电阻很低。单级天线效率也很低改善方法是提高辐射电阻降低损耗电阻。 水平振子天线: 构成: 水平振子天线又称双级天线,阵子的两臂由单根或多股铜线构成,为了避免在拉线上产生较大感应电流,拉线的长度应较小,臂和支架采用高频绝缘子隔开,天线与周围物体要保持适当距离,馈线采用600Ω的平行双导线。 原理:与直立天线的情况类似,无限大导电地面的影响可用水平阵子天线的镜像来代替,架设在理想导电地面上的水平振子天线的辐射场可以用该天线及其镜像所构成的二元阵来分析,但应注意该二元阵的天线元是同幅反相的。 用途:经常用于短波通信电视或其他无线电系统。 特点:架设和馈电方便,地面电导率的变化对水平振子天线的影响较直立天线小,工业干扰大多是垂直极化波,因此,用水平振子天线可以减少干扰对接收的影响。 引向天线: 构成:又称为八木天线,它由一个有源振子及若干个无源振子组成,在无源振子中较长的一个为反射器,其余为引向器 用途:广泛用于米波,分米波的通信、雷达、电视及其它天线电流 原理:引向天线实际上也是一个天线阵,与前述天线相比不同的是它是对其中一个振子馈电,

微波技术与天线论文

题目:简论微波谐振器件 姓名:陆昌佳学号20091120242 专业:通信工程 目录: 一、…………………………摘要 二、…………………………关键词 三、…………………………正文 1、微波元器件的简单介绍 2、微波元器件常见种类 3、矩形和圆柱形谐振腔基本参数的计算 4、参考书目

一、摘要:微波谐振器件是根据微波频率的特点从LC回路演变而来的,通过对微波谐振器件的研究,我们可以通过谐振器件各个参数更进一步的了解和认识其特点,从而更好的使用微波谐振器件、最大程度的发挥它在通信系统中的作用。以下我将对矩形谐振腔做简要计算分析,得到其谐振频率和品质因素f。和Q。,并将其和圆柱微波谐振腔的基本参数作比较,从而更进一步为通信事业服务. 二、关键词:谐振频率品质因素 三、微波元器件简单介绍: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; 在放大器中用作谐振回路; 在带通或带阻滤波器中作为选频元件等。在微波频率上, 也有上述功能的器件, 这就是微波谐振器件, 它的结构是根据微波频率的特点从LC回路演变而成的。微波谐振器一般有传输线型谐振器和非传输线谐振器两大类, 传输线型谐振器是一段由两端短路或开路的微波导行系统构成的, 如金属空腔谐振器、同轴线谐振器和微带谐振器等 四、常见谐振腔:

五、正文:谐振在通信系统中起着举足轻重的作用,以最简单的收音机为例,我们都知道收音机在接收电磁波信号时,只有谐收音机频率和空中的电磁波频率相等才能接收到音频信号即谐振。而谐振的直接决定因素在于谐振器件,对谐振器件的研究可从其基本参数谐振频率和品质因素入手。

《微波技术与天线》实验指导书

微波技术与天线实验指导书 南京工业大学信息科学与工程学院 通信工程系

目录 实验一微波测量系统的熟悉和调整.................. - 2 -实验二电压驻波比的测量......................... - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 .................... - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 ............. - 17 -

实验一 微波测量系统的熟悉和调整 一、实验目的 1. 熟悉波导测量线的使用方法; 2. 掌握校准晶体检波特性的方法; 3. 观测矩形波导终端的三种状态(短路、接任意负载、匹配)时,TE 10波的电场分量沿轴向方向上的分布。 二、实验原理 1. 传输线的三种状态 对于波导系统,电场基本解为ift rm ift r e E e a b r V E --== ) /ln(0 (1) 当终端接短路负载时,导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。 ift y ift y y e x a E e x a E E )sin( )sin( 00π π -=- 在x=a/2处 z E e e E E y ift ift y y βsin 2)(00-=+=+- 其模值为:z E E y y βsin 20= 最大值和最小值为: 2min 0max ==r r r E E E (2) 终端接任意负载时,导行波在终端部分被反射――行驻波状态。 ift y ift y y e x a E e x a E E )sin( )sin( ' 00π π +=- 在x=a/2处 z E e E E e E e E e E e E e E e E E y ift y y fit y fit y fit y ift y fit y fit y y βcos 2)()()('0 ' 0'0 '0'00'00+-=++-=+=----- 由此可见,行驻波由一行波与一驻波合成而得。其模值为:

微波技术与天线复习大纲

微波技术与天线复习大纲 绪论 一、基本概念 1、什么是微波,微波的波段如何划分? 答:微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段,频率围从300MHz到30 00GHz,波长从0.1mm到1m。 通常,微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。 2、微波有何特点及特性? 答:似光性;穿透性;宽频带特性;热效应性;散射性;抗低频干扰性;视距传播性;分布参数的不确定性;电磁兼容和电磁环境污染。 第一章均匀传输线理论 一、基本概念 1、什么是微波传输线(或导波系统)? 答:微波传输线(或导波系统)是用以传输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的方向传输,因此又称为导波系统,它所引导的电磁波称为导行波。 2、什么是均匀传输线,它是如何分类的? 答: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成为规则导波系统或均匀传输线。 可大致分为三种类型: (1)双导体传输线(或TEM波传输线);由两根或两根以上的平行导体构成,主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波,所以又称为TEM波传输线。 (2)波导:均匀填充介质的金属波导管,主要包括矩形波导,圆波导、脊形波导和椭圆波导等。 (3)介质传输线:因电磁波沿此类传输线表面传播,故又称为表面波波导,主要包括介质波导,镜像线和单根表面波传输线等。 二、计算题(一般是课后练习题) 1.1 设一特性阻抗为50Ω的均匀传输线终端接负载R1=100Ω,求负载反射系数。在负载0.2,0.25及0.5处的输入阻抗及反射系数分别为多少?

解:, ,, 由于,,故当分别为0.2,0.25及0.5时有: , 将上述所算得的反射系数带入求输入阻抗的公式则有 (化简略) 1.4 有一特性阻抗=50Ω的无耗均匀传输线,导体间的媒质参数= 2.25,=1,终接=1Ω的负载。当=100MHz时,其线长度为。试求: (1)传输线的实际长度。(2)负载终端反射系数。(3)输入端反射系数。(4)输入端阻抗。 解:先求波长,欲求波长应知道波的传播速度(一下简称为波速)。 波速 其中,分别是自由空间中电介质常数和磁导率常数,分别是相对电介质常数和相对磁导率常数,为光速。 ,,于是, (1)传输线的实际长度 (2)负载终端反射系数 (3)输入端反射系数 (4)输入端阻抗 1.11 设特性阻抗为=50Ω的无耗均匀传输线,终端接有负载阻抗Ω为复阻抗时,可以用一下方法实现阻抗变换器匹配:即在终端或在阻抗变换器前并接一段终端短路线,试分别求这两种情况下阻抗变换器的特性阻抗及短路线长度。 解:图(a)中的短路线的输入导纳为,, 由,可得到短路线的长度,此时终端等效为纯电阻,即。因此阻抗变换器的特性阻抗为。

射频与微波论文-射频与微波应用与发展综述

射频与微波技术应用与发展综述 班级: 姓名: 学号: 序号: 日期:

摘要: 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一,从雷达到广播电视、无线电通信,再 到微波炉,微波技术对社会发展和人们生活的进步产生着深远的影响。本文介绍了微波技 术的发展以及在各个领域中的应用,并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。Abstract: Microwave technology is one of the most important technology in the nearly century, from radar to broadcast TV, radio communication, microwave oven, microwave technology had a profound impact on society development and progress of people's lives .The paper introduced the development of microwave technology and it’s applications in various fields. It also discussed the future direction of microwave technology. 关键词:微波技术,微波电效应,污水处理 Keywords: Microwave technology, microwave electric effect, sewage treatment 微波是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz~300GHz范围之间的电磁波,因为 它的波长与长波、中波与短波相比来说,要“微小”得多,所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同于其他波段的重要特点,它自被人类发现以来,就不断地得到发展和应用。 19世纪末,人们已经知道了超高频的许多特性,赫兹用火花振荡得到了微波信号,并对其 进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信,他的实验仅证实了麦克斯韦 的一个预言──电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展,1936年4 月美国科学家SouthWorth用直径为12.5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远,波导 传输实验的成功激励了当时的研究者,因为它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以 在空心的金属管中传输,因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要,促进了微波技术的发展,而电磁波在波导中传输的成功,又提供了一个有效

最新微波技术与天线 考试重点复习归纳

第一章 1.均匀传输线(规则导波系统):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。 2.均匀传输线方程, 也称电报方程。 3.无色散波:对均匀无耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导行波的相速v p 与频率无关, 称为无色散波。色散特性:当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为色散特性。 1101 0010110 cos()sin()tan() ()tan()cos()sin() in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z j z Z ββββββ++==++ 2p v f πλβ===/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载 221021101()j z j z j z j z Z Z A e z e e Z Z A e ββββ----Γ===Γ+ 1 10 1110 j Z Z e Z Z φ-Γ= =Γ+ 终端反射系数 均匀无耗传输 线上, 任意点反射系数Γ(z)大小均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性 4. 00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ 111ρρ-Γ= + 1 111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波比 其倒数称为行波系数, 用K 表示 5.行波状态就是无反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。综上所述, 对无耗传输线的行波状态有以下结论: ① 沿线电压和电流振幅不变, 驻波比ρ=1; ② 电压和电流在任意点上都同相; ③ 传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗 6终端负载短路:负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e -j2β z 此时传输线上任意一点z 处的输入阻抗为 0()tan in Z Z jZ z β= ① 沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为无功功率, 即无能量传输; ② 在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最大且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点;在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最大且等于2|A 1|, 而电流为零, 称这些位置为电压波腹点。 ③ 传输线上各点阻抗为纯电抗, 在电压波节点处Z in =0, 相当于串联谐振, 在电压波腹点处|Z in |→∞, 相当于并联谐振, 在0<z <λ/4内, Z in =jX 相当于一个纯电感, 在λ/4<z <λ/2内, Z in =-jX 相当于一个纯电容,从终端起每隔λ/4阻抗性质就变换一次, 这种特性称为λ/4阻抗变换性。 短路线ls l 110arctan()2s X l Z λπ= 开路线loc 0cot() 2c oc X l arc Z λ π= 9.无耗传输线上距离为λ/4的任意两点处阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方, 这种特 性称之为λ/4阻抗变换性。 10.负载阻抗匹配的方法 基本方法:在负载与传输线之间接入一个匹配装置(或称匹配网络),使其输入阻抗等于传输线的特性阻抗Z 0. 对匹配网络的基本要求:简单易行、附加损耗小、频带宽、可调节以匹配可变的负载阻抗。 实现手段分类:串联λ/4阻抗变换器法、支节调配器法 (1)因此当传输线的特性阻抗 01 Z = 时, 输入端的输入阻抗Z in =Z 0, 从而实现了负载和传输 线间的阻抗匹配(2)串联

微波技术与天线

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)=Z02 1.2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|ejΦ

微波技术与天线复习题

微波技术与天线复习题 一、填空题 1微波与电磁波谱中介于(超短波)与(红外线)之间的波段,它属于无线电波中波长(最短)的波段,其频率范围从(300MHz)至(3000GHz),通常以将微波波段划分为(分米波)、(厘米波)、(毫米波)和(亚毫米波)四个分波段。 2对传输线场分析方法是从(麦克斯韦方程)出发,求满足(边界条件)的波动解,得出传输线上(电场)和(磁场)的表达式,进而分析(传输特性)。 3无耗传输线的状态有(行波状态)、(驻波状态)、(行、驻波状态)。 4在波导中产生各种形式的导行模称为波导的(激励),从波导中提取微波信息称为波导的(耦合),波导的激励与耦合的本质是电磁波的(辐射)和(接收),由于辐射和接收是(互易)的,因此激励与耦合具有相同的(场)结构。 5微波集成电路是(微波技术)、(半导体器件)、(集成电路)的结合。 6光纤损耗有(吸收损耗)、(散射损耗)、(其它损耗),光纤色散主要有(材料色散)、(波导色散)、(模间色散)。 7在微波网络中用(“路”)的分析方法只能得到元件的外部特性,但它可以给出系统的一般(传输特性),如功率传递、阻抗匹配等,而且这些结果可以通过(实际测量)的方法来验证。另外还可以根据

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。 8微波非线性元器件能引起(频率)的改变,从而实现(放大)、(调制)、(变频)等功能。 9电波传播的方式有(视路传播)、(天波传播)、(地面波传播)、(不均匀媒质传播)四种方式。 10面天线所载的电流是(沿天线体的金属表面分布),且面天线的口径尺寸远大于(工作波长),面天线常用在(微波波段)。 11对传输线场分析方法是从(麦克斯韦方程)出发,求满足(边界条件)的波动解,得出传输线上(电场)和(磁场)的表达式,进而分析(传输特性)。 12微波具有的主要特点是(似光性)、(穿透性)、(宽频带特性)、(热效应特性)、(散射特性)、(抗低频干扰特性)。 13对传输线等效电路分析方法是从(传输线方程)出发,求满足(边界条件)的电压、电流波动解,得出沿线(等效电压、电流)的表达式,进而分析(传输特性),这种方法实质上在一定条件下是(“化场为路”)的方法。 14传输线的三种匹配状态是(负载阻抗匹配)、(源阻抗匹配)、(共轭阻抗匹配)。 15波导的激励有(电激励)、(磁激励)、(电流激励)三种形式。

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