微波技術(shù)與天線考試重點復習歸納

第一章均勻傳輸線(規(guī)則導波系統(tǒng))：截面尺寸、形狀、媒質(zhì)分布、材料及邊界條件均不變的導波系統(tǒng)。均勻傳輸線方程，也稱電報方程。無色散波：對均勻無耗傳輸線，由于8與④成線性關系，所以導行波的相速vp與頻率無關，稱為無色散波。色散特性：當傳輸線有損耗時，8不再與3成線性關系，使相速vp與頻率①有關,這就稱為色散特性。Ucos(。z)+jlZsin(。z) Z+jZtan(。z),2兀v人人=――=—P=._0—Pfr任意相距入/2,2兀v人人=――=—P=._0—Pfr任意相距入/2處的阻抗“ /1COS(Pz)+j號sin(Pz) 0Z0+jZt抑z)0相同，稱為人/2重復性z1終端負載=/、Ae-j=/、Ae-jPzZ-Zr(z)= = be-j2pzAejpz Z+Z=re-j2Pz1r=卒4=|r隊1Z]+Z0 1終端反射系數(shù)均勻無耗傳輸線上，任意點反射系數(shù)r(z)大小均相等，沿線只有相位按周期變化其周期為入/2,即反射系數(shù)也具有入/2重復性1+IUI/U』=些1-IUI/IUJ電壓駐r(z)=ZJz^z(z)=空=zd|「|=H4. Zn(z)+Z0 n I(1+IUI/U』=些1-IUI/IUJ電壓駐波比其倒數(shù)稱為行波系數(shù)，用K表示行波狀態(tài)就是無反射的傳輸狀態(tài)，此時反射系數(shù)ri=0,負載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，即Zl=Z0,稱此時的負載為匹配負載。綜上所述，對無耗傳輸線的行波狀態(tài)有以下結(jié)論：①沿線電壓和電流振幅不變，駐波比p=1;②電壓和電流在任意點上都同相；③傳輸線上各點阻抗均等于傳輸線特性阻抗6終端負載短路：負載阻抗Zl=0,r=-1,P-8,傳輸線上任意點z處的反射系數(shù)為r(z)=-e-j2&1 1Z(Z)=ZtanP7此時傳輸線上任意一點z處的輸入阻抗為n()j0Pz沿線各點電壓和電流振幅按余弦變化，電壓和電流相位差90°,功率為無功功率，即無能量傳輸；②在z=n入/2(n=0,1,2,…)處電壓為零，電流的振幅值最大且等于2|A1|/Z0,稱這些位置為電壓波節(jié)點；在z=(2n+1)入/4(n=0,1,2,…)處電壓的振幅值最大且等于2|A1|,而電流為零,稱這些位置為電壓波腹點。③傳輸線上各點阻抗為純電抗，在電壓波節(jié)點處Zin=0,相當于串聯(lián)諧振，在電壓波腹點處|Zin|—8,相當于并聯(lián)諧振，在0VzV入/4內(nèi),Zin=jX相當于一個純電感,在入/4VzV入/2內(nèi)，Zin=-jX相當于一個純電容，從終端起每隔入/4阻抗性質(zhì)就變換一次，這種特性稱為入/4阻抗變換性。7人，/X、 7人，/X、l=—arctan(—) l=—arccot(—-)短路線0" 2兀 Z0 開路線loc" 2兀 Z0無耗傳輸線上距離為入/4的任意兩點處阻抗的乘積均等于傳輸線特性阻抗的平方,這種特性稱之為入/4阻抗變換性。負載阻抗匹配的方法基本方法：在負載與傳輸線之間接入一個匹配裝置(或稱匹配網(wǎng)絡)，使其輸入阻抗等于傳輸線的特性阻抗Z0.對匹配網(wǎng)絡的基本要求：簡單易行、附加損耗小、頻帶寬、可調(diào)節(jié)以匹配可變的負載阻抗。實現(xiàn)手段分類：串聯(lián)入/4阻抗變換器法、支節(jié)調(diào)配器法(1)因此當傳輸線的特性阻抗 九="。R 時，輸入端的輸入阻抗Zin=Z0,從而實現(xiàn)了負載和傳輸線間的阻抗匹配(2)串聯(lián)

短路支節(jié)：偵=—-arctg

入2兀l -1開路支節(jié)：董短路支節(jié)：偵=—-arctg

入2兀l -1開路支節(jié)：董=2^arctgk]k0/kr卜s-1=——arctg2兀1——arctg2兀若求出的長度為負值，則加上入/2取其正短路支節(jié):?開路支節(jié):?的結(jié)果并聯(lián)-1'Y)1 ,'Y)—arctg2兀kBJ=況arctgkB)1 ,s'B'-1,'b'——arctgs=——arctgT-2兀kY0>2兀Y若求出的長度為負值，則加上入/2取其正的結(jié)果練習：設無耗傳輸線的特性阻抗為50Q,工作頻率為300MHz,終端接有負載4=25+j75（Q）,試求串聯(lián)短路匹配支節(jié)離負載的距離L1及短路支節(jié)的長度L2。第二章規(guī)則金屬波導的特征：沿軸線方向，橫截面形狀、尺寸及填充媒質(zhì)的電參數(shù)和分布狀態(tài)均不變化的無限長的直波導。管壁材料一般由銅、鋁等金屬制成。規(guī)則金屬波導的特點，規(guī)則金屬波導僅有一個導體，不能傳播TEM導波；每種導模都具有相應的截止波長°（或fc），只有滿足條件/（工作波長）或fc<f才能傳輸。如=k2-^2為傳輸系統(tǒng)的本征值當8=0時，意味著波導系統(tǒng)不再傳播，亦稱為截止，此時kc=k,故將kc稱為截止波數(shù)描述波導傳輸特性的主要參數(shù)有：相移常數(shù)、截止波數(shù)、相速、波導波長、群速、波阻抗及傳輸功率X =k =^-= - =kCTmn CTMn￡響'(W0)2+(n/B)2 C5.導行波的分類k尸°，即匕=0此時Ez=0和Hz=0TEM波桿>0將Ez尹0而Hz=0的波稱為磁場純橫向波，簡稱TM波將Ez=0X =k =^-= - =kCTmn CTMn￡響'(W0)2+(n/B)2 CTE10模特點：場結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、頻帶寬和損耗小7.管壁電流：波導中傳輸微波信號時在金屬波導內(nèi)壁上產(chǎn)生的感應電流研究波導管壁電流結(jié)構(gòu)的意義：波導損耗的計算需要知道波導管壁電流；實際應用中，波導元件的連接及通過在波導壁上開槽或孔以做成特定用途的元件，此時接頭與槽孔的位置就不應破壞波導管壁電流的通路，否則將嚴重破壞原波導內(nèi)的電磁場分布，引起輻射和反射，影響功率的有效傳輸；當需要在波導壁上開槽做成縫隙天線時，開槽應切斷管壁電流。矩形波導TE1。模的管壁電流與管壁上的輻射性和非輻射性8.圓波導的主模：TE11模 cTE11=3.41a； cTM01=2.61a； cTE01=1?64a電場激勵：把激勵裝置放在波導中所需模式電場最強的位置，并使其產(chǎn)生的電場與所需模式電場一致磁場激勵把激勵裝置放在波導中所需模式磁場最強處、并使其產(chǎn)生的磁場與所需模式磁場一致。電流激勵當用饋電波導去激勵另一波導時，常采用孔激勵.由于波導開口處的輻射類似于電流元的輻射，故稱電流激勵。第六章用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線天線應有以下功能①天線應能將導波能量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰?。這首先要求天線是一個良好的電磁開放系統(tǒng)，其次要求天線與發(fā)射機或接收機匹配。②天線應使電磁波盡可能集中于確定的方向上，或?qū)Υ_定方向的來波最大限度的接收，即天線具有方向性。

③天線應能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波，即天線有適當?shù)臉O化。 ④天線應有足夠的工作頻帶新功能：對傳遞的信息進行一定的加工和處理，如信號處理天線、單脈沖天線、自適應天線和智能天線等。天線的分類：按用途：通信天線、廣播電視天線、雷達天線等；按工作波長：長波天線、中波天線、短波天線、超短波天線和微波天線等；按輻射元的類型：線天線和面天線。所謂線天線由半徑遠小于波長的金屬導線構(gòu)成；面天線由尺寸大于波長的金屬或介質(zhì)面構(gòu)成的。電基本振子是一段長度遠小于波長，電流I振幅均勻分布、相位相同的直線電流元，它是線天線的基本組成部分，任意線天線均可看成是由一系列電基本振子構(gòu)成。5..60兀.60兀II=J~TTsin0e-Jkr電基本振子的遠區(qū)場中2以 ①電基本振子的遠區(qū)場是一個沿著徑向向外傳播的橫電磁波，所以遠區(qū)場又稱輻射場;在不同的方向上，輻射強度是不相等的，說明電基本振子的輻射有方向性。F（0,巾）=1心?6.場強振幅歸一化方向性函數(shù) 1E（0，。）|max主瓣寬度：半功率波瓣寬度：方向圖主瓣兩個半功率點之間的寬度，在場強方向圖中，等于最大場強的1/42 兩點之間的寬度;零功率波瓣寬度：頭兩個零點之間的角寬第一旁瓣電平的高低，在某種意義上反映了天線方向性的好壞。如旁瓣電平較低的天線并不表明集束能力強，而旁瓣電平小也并不意味著天線方向性必然好。13L=—jI(Z)dzD=廣j2D=廣j2”j”\F（0,甲）|2sin0d0d甲0 0收發(fā)互易性：同一天線作為發(fā)射和接收時的電參數(shù)相同人2輸入點電流實際天線的有效長度0A=-3——3 e j2兀"\F（0,中）|2sin0d0d?接收天線的有效接收面積 oo1 1接收天線的方向性①主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾②旁瓣電平盡可能低③天線方向圖中最好能有一個或多個可控制的零點第七章電波傳播方式：視距傳播；天波傳播；地面波傳播；不均勻媒質(zhì)傳播PS=1Re（ExH*）=|EJ2Friis傳輸公式：S=J02 240兀04nr23.衰落現(xiàn)象衰落：指信號電平隨時間的隨機起伏。分類：吸收型衰落和干涉型衰落。吸收型衰落：主要是由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化，使得信號在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應的變化而引起的。慢衰落：由上述原因引起的信號電平的變化較慢，稱為慢衰落（圖7-1（a））干涉型衰落：由隨機多徑干涉現(xiàn)象引起的。在某些傳輸方式中，由于收、發(fā)兩點間存在若干條傳播路徑，典型的如天波傳播、不均勻媒質(zhì)傳播等?？焖ヂ洌憾鄰礁缮嬉鸬男盘柶鸱芷诤芏蹋盘栯娖阶兓芸煲暰鄠鞑ィ褐赴l(fā)射天線和接收天線處于相互能看見的視線距離內(nèi)的傳播方式。可用于地面通信、衛(wèi)星通信以及雷達等第八章元因子：表示組成天線陣的單個輻射元的方向圖函數(shù)，其值僅取決于天線元本身的類型和尺寸。體現(xiàn)了天線元的方向性對天線陣方向性的影響。陣因子：表示各向同性元所組成的天線陣的方向性，其值取決于天線陣的排列方式及其天線元上激勵電流的相對振幅和相位，與天線元本身的類型和尺寸無關。方向圖乘積定理：在各天線元為相似元的條件下，天線陣的方向圖函數(shù)是單元因子與陣因子之積。寬頻帶天線：阻抗、方向圖等電特性在一倍頻程（fmax/fmin=2）或幾倍頻程范圍內(nèi)無明顯變化的天線；非頻變天線：阻抗、方向圖等電特性在更大頻程范圍內(nèi)（如fmax/fminN10）基本不變化的天線。智能天線分類（1）、切換波束天線：具有有限數(shù)目的、固定的、預定義的方向圖（2）自適應陣列天線采用高級信號處理算法從接收到的信號中分辨出期望信號、干擾信號以及它們的方向和相關性，并利用這些信息分別對期望信號和干擾信號加以增強和抑制。同時不斷地自適應地形成新的波束實現(xiàn)動態(tài)跟蹤，始終保持使主瓣指向期望用戶，而將干擾信號置零。智能天線對移動通信系統(tǒng)的性能改善：1、提高頻譜利用效率，增大系統(tǒng)容量2、克服遠近效應，實現(xiàn)空時多用戶檢測3、減小電磁污染及相互干擾4、實現(xiàn)移動臺定位，為越區(qū)切換提供可靠的依據(jù)5、增強系統(tǒng)的安全性6、降低無線基站的成本[I.M]均力M丘佐輸線的特性阻抗為典d值我陽抗Q= Q.T.作波K 試沒汁暗聯(lián)支節(jié)匹廈器的位置和丘度*解終案反射系散駐波比=】+|一|申聯(lián)支W的位置f1 I JjI——<irctan—■—/—2,5cm審聯(lián)宣節(jié)的於度，[例6-4]一長度為2h（h<<入）中心饋電的短振子，其電流分布為：10）=研一~h）,其中I。為輸入電流，也等于波腹電流Im試求：短振子的輻射場（電場、磁場）；輻射電阻及方向系數(shù)；有效長度。解：此短振子可以看成是由一系列電基本振子沿z軸排列組成。Z軸上電基本振子的輻射場

由于輻身寸坯為遠區(qū).Oa—點5由于輻身寸坯為遠區(qū).Oa—點5■oTOC\o"1-5"\h\zA 疽一獨 V艮|Jr>>h,因幣內(nèi)作-F歹U史O O〃一MCQS□ O1 .=——廣.廣明以五@=y30^