(完整word版)微波技術(shù)與天線(重點(diǎn)).doc

1、微波：是電磁波中介于超短波與紅外線之間的波段，它屬于無線電波中波長最短（頻率最高）的波段，其頻率范圍從300Mhz（波長 1m）至 3000GHz（波長0.1m）.微波的特性 ：1.似光性 2.穿透性 3.寬頻帶特性 4.熱效應(yīng)特性 5.散射特性 6.抗低頻干擾特性 .與低頻區(qū)別 ：趨膚效應(yīng)，輻射效應(yīng)，長線效應(yīng)，分布參數(shù)。微波傳輸線的三種類型 :1.雙導(dǎo)體傳輸線，2.金屬波導(dǎo)管 3.介質(zhì)傳輸線。集總參數(shù) ：在一般的電路分析中 ,電路的所有參數(shù) ,如阻抗、容抗、感抗都集中于空間的各個點(diǎn)上 ,各個元件上 ,各點(diǎn)之間的信號是瞬間傳遞的 ,這種理想化的電路模型稱為集總電路。這類電路所涉及電路元件的電磁

2、過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行。用集總電路近似實際電路是有條件的，這個條件是實際電路的尺寸要遠(yuǎn)小于電路工作時的電磁波長。對于集總參數(shù)電路，由基爾霍夫定律唯一地確定了電壓電流。分布參數(shù)：電路是指電路中同一瞬間相鄰兩點(diǎn)的電位和電流都不相同。這說明分布參數(shù)電路中的 電壓和 電流除了 是時間 的函數(shù)外，還是空間坐標(biāo)的函數(shù)。分布參 數(shù)電路 的實際尺 寸能和 電路的工作波長相比擬。對于分 布參數(shù) 電路由傳 輸線理 論對其進(jìn)行分析。均勻傳輸線方程（電報方程） ：u( z, t )Ri (z,t )Li (z,t) ，zti( z, t)Gi ( z,t)Cu(z,t )zt傳輸線瞬時電壓電流：u(z,t )A1

3、ez cos( tz)A2ez cos( tz)i (z,t)1 A1e z cos( tz)A2ez cos( tz)Z 0特性阻抗: Z0Rj L ( 無耗 傳輸 線Gj CR=G=0.)平 行 雙 導(dǎo) 線 ( 直 徑 為d, 間 距 為D): Z0120 ln 2 Drd同軸線（內(nèi)外導(dǎo)體半徑60ba,b）: Z 0lnra相移常數(shù) ：LC2輸入阻抗 ： Z inZ1Z 0 tan( z)Z0 Z0Z1 tan( z)反射系數(shù) ： (z)Z1Z 0 e j z1e j zZ1Z0終端反射系數(shù) :1Z1Z0| 1| e j 1Z1Z 0輸入阻抗與反射系數(shù)關(guān)系 ：ZinZ 01( z)1( z

4、)駐波比：1|1|；| 1|11|111. 行波狀態(tài)沿線電壓電流振幅不變，駐波比為 1，終端反射系數(shù) 0，傳輸線上各點(diǎn)阻抗等于傳輸線特性阻抗。2. 駐波狀態(tài)終端反射系數(shù)絕對值等于1z=2n/ 4 ,(2n+1)/ 4 等效為純電感，z=（2n-1）/ 4 ,2n/ 4 等效為純電容，理想的開路線是在終端開口處接上/ 4 短路線3. 行駐波狀態(tài)第一波節(jié) /腹點(diǎn)位置zm in（波節(jié)） =/ 4 ， zm ax （波腹）/ 4 ,負(fù)載為純電阻zm ax （波腹） / 4 ,負(fù)載為感性zm in （波節(jié)） / 4,負(fù)載為容性波腹點(diǎn)位置：zmax1n（n=0,1,2,）42RmaxZ0zmin1(2n1

5、)（n=0,1,2, ）42RmaxZ0/ 2 重復(fù)性 ：輸入阻抗和反射系數(shù)每隔任意 /2處相同。/ 4 阻抗變換性 ：任意距離為 / 4 的兩點(diǎn)處輸入阻抗的乘積等于特性阻抗的平方。阻抗匹配：負(fù)載阻抗匹配，源阻抗匹配，共軛阻抗匹配1. / 4阻抗變換器法R1Z 01 tan(/ 4)Z 012ZinZ01 Z01R1 tan(/ 4)R1波節(jié)點(diǎn)位置：若是復(fù)阻抗，需在負(fù)載與變換器之間加一段傳輸線 l1，使變換器的終端變成純電阻Rx。2. 串聯(lián)支節(jié)調(diào)配器1Z1Z0| 1 | e j 1Z0Z11|1| ；l max 111|1|4一組解：l12arctan 1l 212arctanl1l1l ma

6、x 1另一組解：l1arctan(1 )2l 242arctan1l1 l1l max 12. 并聯(lián)調(diào)配器1Z1Z0| 1 | e j 1Z0Z11|1| ；lmin 111|1|44一組解：l1arctan 12l 2arctan 142l1 l 1l min 1另一組解：l1arctan12l 2arctan 142l1l 1l min 1第二章波數(shù)： k工作波長：2kk, , ： 2211k1 kc2 k 21 (c )2相速度： p群速： gdd截止波數(shù)： kcmn( m) 2( n ) 2ab截止波長：cTEmncTM mn22ckcmn( m a) 2( n b) 2波阻抗：ZTM

7、1 kc22k1ZTE21 kc2kTE10模場的分布：E ya H 10 sin( x) cos( tz)a2H xa H 10 sin( x) cos( tz)a2H zH 10 cos(x) cos( tz)aE xEzH y0第三章微波集成傳輸線1. 帶狀線 又稱三板線，它由兩塊相距為 b的接地板與中間寬度為w 厚度為 t 的矩形截面導(dǎo)體組成。導(dǎo)帶厚度為0時的特性阻抗：30bZ 00.441bre相速度 ： pcr波導(dǎo)波長 ：g0r2.微帶線特性阻抗 ：Z 011p C相速度： pLC波導(dǎo)波長 ： g0r第三章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1. 單口網(wǎng)絡(luò)反射系數(shù)： (z)| 1 | ej ( 2z)1電

8、壓： U ( z)A11(z)( )A1 1()電流： I zZ ez輸入阻抗：1(z)Zin ( z)Z e 1(z)歸一化電流電壓 ：uU /ZUY ;iIZI /Y2. 雙口網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣 Z :U=ZI互易網(wǎng)絡(luò)： Z12Z 21 ;對稱網(wǎng)絡(luò)： Z11Z 22導(dǎo)納矩陣 Y ：I=YU互易網(wǎng)絡(luò)： Y12Y21 ;對稱網(wǎng)絡(luò)：Y11Y22Z 矩陣和 Y 矩陣關(guān)系： YZ 1轉(zhuǎn)移矩陣 A : U 1 AB U2I1CD I 2互易網(wǎng)絡(luò)： AD-BC=1; 對稱網(wǎng)絡(luò)： A=DA 矩陣級聯(lián)： A= A1 A2 A3 . An 輸入阻抗： Z inAZ 1BCZ 1D反射系數(shù)： in( ACZ e1 )

9、Z1(BDZ e1 )( ACZ e1 )Z1(BDZ e1 )散射矩陣 S: b1 S11S12 a1 b2S21S21a2互易網(wǎng)絡(luò)： S12S21;對稱網(wǎng)絡(luò)： S11 S22S11:表示端口 2 匹配時，端口1 的反射系數(shù)；S22:表示端口 1 匹配時，端口2 的反射系數(shù)；S12:表示端口 1 匹配時，端口 2 到 1 的反向傳輸系數(shù)；S21:表示端口 2 匹配時，端口 1 到 2 的正向傳輸系數(shù)；S 與z 關(guān)系：第五章 微波元器件終端負(fù)載元件 ：短路活塞，劈形吸收片（波導(dǎo)） ，錐形/梯形吸收體（同軸線），半圓形電阻（微帶線）微波連接元件 ：法蘭盤（波導(dǎo)），衰減元件，相移元件。阻抗匹配元

10、件：螺釘調(diào)配器，多階梯阻抗變換器功率分配元器件 ：定向耦合器，功率分配器，波導(dǎo)分支器第六章天線輻射與接收基本理論天線： 將來自發(fā)射機(jī)的導(dǎo)波能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線電波，或者將無線電波轉(zhuǎn)換為導(dǎo)波能量，用來輻射和接收無線電波的裝置。天線的功能要求： S( z I )( zI)1 z(I S)( I S)1S 與y 關(guān)系： S(I y)( I y)1 z(I S)( I S)1傳輸矩陣 T: a1 T11T12 b2b1T21T21 a2T 矩陣的級聯(lián)： T= T1 T2 T3 . Tn 1.天線應(yīng)能將導(dǎo)波能量盡可能多的轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰俊?.天線應(yīng)使電磁波盡可能集中在確定的方向上，或者對確定方向的來波最大限度

11、的接收，即具有方向性。3.天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波，即天線有適當(dāng)?shù)臉O化。4.天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。電基本振子： 一段長度遠(yuǎn)小于工作波長，電流 I 振幅均勻分布，相位相同的直線電流元。天線的電參數(shù)方向圖，主瓣寬度，旁瓣電平，方向系數(shù)，天線效率，極化特性，頻帶寬度，輸入阻抗。按極化形式分類：線極化天線，圓極化天線，橢圓極化天線（圓極化和橢圓極化可以分為左旋和右旋）。接收天線的方向性要求：1.主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾化，使得信號在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的衰落。如冰霜雨霧。干涉型衰落： 由多徑干涉現(xiàn)象引起的衰落。傳輸失真色散效應(yīng)： 由于不同頻率的電磁波在媒質(zhì)中傳播的速度有差別而引起的信號失真。2.旁瓣電平盡可能低。多徑傳輸： 無線電波在傳播時回通過兩個3.天線方向圖最好能有一個或多個可控制以上不同長度的路徑到達(dá)接收點(diǎn)，從而引的零點(diǎn)，以便將零點(diǎn)對準(zhǔn)干擾方向。起信號畸變。第七章 地磁波傳播概論視距傳播 ：發(fā)射天線和接收天線處于相互能看的見得視線距離內(nèi)的傳播方式，用于第七章 線天線超短波和微波波段。對稱振子天線的輻射場天波傳播 ：自發(fā)射天線發(fā)出的電磁波在高cos( h cos ) cos hF ( )sin空被電離層反射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方2 / ，令上式等于 12式，主要用