微波技術(shù)與天線課程總結(jié)

1、微 波 技 術(shù) 與 天 線課程考查報告 班 級：13-通信工程-升 姓 名：賈貝貝 學(xué) 號：1316351018 一課程總結(jié)緒論1. 微波及特點微波是電磁波譜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（即頻率最高）的波段，其頻率范圍從300MHz(波長1m)至3000GHz(0.1mm).特點：（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）抗低頻干擾特性第一章 均勻傳輸線理論 1.均勻傳輸線方程 主要是基爾霍夫定律的應(yīng)用2微波傳輸線大致可分為三種類型 雙導(dǎo)體傳輸線均勻填充介質(zhì)的金屬波導(dǎo)管介質(zhì)傳輸線如圖，各種微波傳輸線3.傳輸線的工作特性參數(shù)（

2、1） 特性阻抗（2） 傳播常數(shù)（3） 相速與波長4.輸入阻抗 Zin(z)=U(z)Iz 5.反射系數(shù)：定義傳輸線上任意一點Z處的反射波電壓（或電流）與入射波電壓（或電流）之比為電壓（或電流）反射系數(shù). ：6.輸入阻抗與反射系數(shù)的關(guān)系U(z)=U+(z)+U-(z)=A1e jz1+(z) I(z)=I+(z)+I-(z) = e jz1-(z) 7.駐波比（VSWR）：傳輸線上波腹點電壓振幅與波節(jié)點電壓振幅之比為電壓駐波比，用表示 =|U|maxUmin8. 分析無耗傳輸線的特性 ：對于無耗傳輸線，負載阻抗不同則波的反射也不同；反射波不同則合成波不同；合成波不同意味著傳輸線有不同的工作狀態(tài)。

3、歸納起來，無耗傳輸線有三種不同的工作狀態(tài)（1）行波狀態(tài)(無反射的傳輸狀態(tài))（2）純駐波狀態(tài)（全反射狀態(tài)）（3）行駐波狀態(tài)（混合波狀態(tài)）9.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=1（2）電壓和電流在任意點上都相同（3）傳輸線上各點阻抗均等于傳輸線特性阻抗10. 阻抗匹配: 分三種：負載阻抗匹配，源阻抗匹配，共軛阻抗匹配。11史密斯圓圖及其應(yīng)用傳輸線上任意一點的反射函數(shù)(z)可表達為 ：12. 同軸線的特性阻抗同軸線是一種典型的雙導(dǎo)體傳輸系統(tǒng), 它由內(nèi)、 外同軸的兩導(dǎo)體柱構(gòu)成第二章 規(guī)則金屬波導(dǎo)1.分析規(guī)則波導(dǎo)傳輸系統(tǒng)中的電磁場問題，我們做如下假設(shè)：（1）波導(dǎo)管內(nèi)

4、填充的介質(zhì)是均勻、線性、各向同性的（2）波導(dǎo)管內(nèi)無自由電荷和傳導(dǎo)電流的存在（3）波導(dǎo)管內(nèi)的場是時諧場2.結(jié)合電磁波理論分析規(guī)則波導(dǎo)的各個量3. 傳輸特性（1）數(shù)和截止波數(shù)： （2）相速p與波導(dǎo)波長g。電磁波在波導(dǎo)中傳播, 其等相位面移動速率稱為相速, 于是有： （3） 波阻抗定義即：（4）傳輸功率: 4.討論矩形金屬波導(dǎo)和圓形金屬波導(dǎo)的傳輸特性和場結(jié)構(gòu) （1）矩形波導(dǎo)：通常將由金屬材料制成的、矩形截面的、內(nèi)充空氣的規(guī)則金屬波導(dǎo)稱為矩形波導(dǎo)，如圖（2）圓形波導(dǎo)：若將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體抽走，則在一定條件下，由外導(dǎo)體所包圍的圓形空間也能傳輸電磁能量，這就是圓形波導(dǎo)。5. 圓波導(dǎo)中的場與矩形波導(dǎo)一樣, 圓

5、波導(dǎo)也只能傳輸TE和TM波型6. 圓波導(dǎo)的傳輸特性（1）截止波長。圓波導(dǎo)TEmn模、TMmn模的截止波數(shù)分別為： （2）簡并模。在圓波導(dǎo)中有兩種簡并模, 它們是E-H簡并和極化簡并7. 幾種常用模式（1）模TE11模（2）圓對稱TM01模TM01模是圓波導(dǎo)的第一個高次模（3）低損耗的TE01模TE01模是圓波導(dǎo)的高次模式、8. 了解波導(dǎo)的耦合和激勵方法激勵波導(dǎo)的方法通常有三種（1）電激勵（2）磁激勵（3）電流激勵第三章 微波集成傳輸線1. 各種集成微波傳輸系統(tǒng)，可分為四大類： （1）準TEM波傳輸線，主要包括微帶傳輸線和共面波導(dǎo)等 （2）非TEM波傳輸線，主要包括槽線、鰭線等（3）開放式介質(zhì)波

6、導(dǎo)傳輸線，主要包括介質(zhì)波導(dǎo)、鏡像波導(dǎo)等（4）半開放式介質(zhì)波導(dǎo)，主要包括H形波導(dǎo)、G形波導(dǎo)等2. 討論帶狀線、微帶線及耦合微帶線的傳輸特性 微帶傳輸線的基本結(jié)構(gòu)有兩種形式：（1）帶狀線是由同軸線演化而來的，即將同軸線的外導(dǎo)體對半分開后，再將兩半外導(dǎo)體向左右展平，并將內(nèi)導(dǎo)體制成扁平帶線。（2）微帶線是由沉積在介質(zhì)基片上的金屬導(dǎo)體帶和接地板構(gòu)成的一個特殊傳輸系統(tǒng)。3. 介質(zhì)波導(dǎo)介質(zhì)波導(dǎo)可分為兩大類：一類是開放式介質(zhì)波導(dǎo)，主要包括圓形介質(zhì)波導(dǎo)和介質(zhì)鏡像線等；另一類是半開放介質(zhì)波導(dǎo)，主要包括H形波導(dǎo)、G形波導(dǎo)等.4.光纖光纖又名光導(dǎo)纖維, 它是在圓形介質(zhì)波導(dǎo)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的導(dǎo)光傳輸系統(tǒng)。光纖按組成材料

7、可分為石英玻璃光纖、多組分玻璃光纖、 塑料包層玻璃芯光纖和全塑料光纖。如圖，光纖的結(jié)構(gòu)（1）光纖的分類 石英玻璃光纖、 多組分玻璃光纖 塑料包層玻璃芯光纖 全塑料光纖（2）三種常見的光纖波導(dǎo)（3）傳輸特性參數(shù)主要有光纖的損耗和色散第四章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.微波網(wǎng)絡(luò)是在分析場分布的基礎(chǔ)上，用路的分析方法將微波元件等效為電抗或電阻元件，將實際的導(dǎo)波傳輸系統(tǒng)等效為傳輸線，從而將實際的微波系統(tǒng)簡化為微波網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)微波元件的工作特性綜合出要求的微波網(wǎng)絡(luò)，從而用一定的微波結(jié)構(gòu)實現(xiàn)它，這就是微波網(wǎng)絡(luò)的綜合。2.從導(dǎo)波傳輸系統(tǒng)的等效電壓、等效電流出發(fā)引入等效傳輸線，進而導(dǎo)出線性網(wǎng)絡(luò)的各種矩陣參量：（1）串聯(lián)阻抗

8、（2）并聯(lián)導(dǎo)納（3）理想變壓器（4）短截線3. 單口網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性令參考面T處的電壓反射系數(shù)為l, 由均勻傳輸線理論可知, 等效傳輸線上任意點的反射系數(shù)為：4. 歸一化電壓和電流由于微波網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜, 因此在分析時通常采用歸一化阻抗, 即將電路中各個阻抗用特性阻抗歸一, 與此同時電壓和電流也要歸一。5. 雙端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗與轉(zhuǎn)移矩陣在各種微波網(wǎng)絡(luò)中, 雙端口網(wǎng)絡(luò)是最基本的, 任意具有兩個端口的微波元件均可視之為雙端口網(wǎng)絡(luò)6. 散射矩陣與傳輸矩陣（1）散射矩陣（2）傳輸矩陣（3）散射參量與其它參量之間的相互轉(zhuǎn)換7. 多端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣的性質(zhì)(1) 互易性質(zhì)(2) 無耗性質(zhì)(3) 對稱性質(zhì)第六章

9、天線輻射與接收的基本理論1.天線有以下功能：（1）天線應(yīng)能將導(dǎo)波能量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰浚?）天線應(yīng)使電磁波盡可能集中與確定的方向上（3）天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波（4）天線應(yīng)有足夠的工作頻帶2. 電基本振子電基本振子是一段長度l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)成的。3. 天線方向圖及其有關(guān)參數(shù)所謂天線方向圖， 是指在離天線一定距離處, 輻射場的相對場強（歸一化模值）隨方向變化的曲線圖, 通常采用通過天線最大輻射方向上的兩個相互垂直的平面方向圖來表示。4. 天線效率天線效率定義為天線輻

10、射功率與輸入功率之比, 記為A， 即5. 增益系數(shù)增益系數(shù)是綜合衡量天線能量轉(zhuǎn)換和方向特性的參數(shù), 它是方向系數(shù)與天線效率的乘積, 記為G, 即： G=D·A6. 極化和交叉極化電平極化特性是指天線在最大輻射方向上電場矢量的方向隨時間變化的規(guī)律。具體地說,就是在空間某一固定位置上,電場矢量的末端隨時間變化所描繪的圖形,如果是直線, 就稱為線極化;如果是圓就稱為圓極化;如果是橢圓就稱為橢圓極化。7頻帶寬度天線的電參數(shù)都與頻率有關(guān), 也就是說, 上述電參數(shù)都是針對某一工作頻率設(shè)計的。當(dāng)工作頻率偏離設(shè)計頻率時, 往往要引起天線各個參數(shù)的變化,8.入阻抗與駐波比要使天線輻射效率高, 就必須使

11、天線與饋線良好地匹配, 也就是天線的輸入阻抗等于傳輸線的特性阻抗,才能使天線獲得最大功率9.有效長度有效長度是衡量天線輻射能力的又一個重要指標(biāo)。 10.天線理論接收天線主要考慮以下四個方面：（1）接收的物理過程及收發(fā)互易性（2）接收面積（3）噪聲溫度（4）天線的方向性第七章 電波傳播概論1. 根據(jù)媒質(zhì)及不同媒質(zhì)分界面對電波傳播產(chǎn)生的主要影響，可將電波傳播分為四種：（1）視距傳播（2）天波傳播（3）地面波傳播（4）不均勻媒質(zhì)傳播2. 傳輸媒質(zhì)對電波傳播的影響(1) 傳輸損耗(2) 衰落現(xiàn)象(3)傳輸失真(4)電波傳播方向的變化3. 大氣對電波的衰減大氣對電波的衰減主要來自兩個方面。一方面是云、霧

12、、 雨等小水滴對電波的熱吸收及水分子、氧分子對電波的諧振吸收。 另一方面是云、霧、雨等小水滴對電波的散射。4. 場分析在視距傳播中, 除了自發(fā)射天線直接到達接收天線的直射波外, 還存在從發(fā)射天線經(jīng)由地面反射到達接收天線的反射波， 如圖 7-5 所示。因此接收天線處的場是直射波與反射波的疊加。5. 地面波傳播 垂直極化波沿非理想導(dǎo)電地面?zhèn)鞑r,當(dāng)?shù)孛娴碾妼?dǎo)率越小或電波頻率越高, 電場縱向分量 Ez1越大, 說明傳播損耗越大。 地面波的波前傾斜現(xiàn)象在接收地面上的無線電波中具有實用意義。在某些場合, 由于受到條件的限制, 也可以采用低架水平天線接收。 地面波由于地表面的電性能及地貌、 地物等并不隨時

13、間很快地變化, 并且基本上不受氣候條件的影響, 因此信號穩(wěn)定, 這是地面波傳播的突出優(yōu)點。6. 不均勻媒質(zhì)的散射傳播除了上述三種基本傳輸方式外, 還有散射波傳播。第八章 線天線 1.天線橫向尺寸遠小于縱向尺寸并小于波長的細長結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線2.分析天線陣的方向性：為了加強天線的方向性，將若干輻射單元按某種方式排列所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為天線陣 3.直立振子天線：垂直于地面或?qū)щ娖矫婕茉O(shè)的天線稱為直立振子天線，它廣泛地應(yīng)用于長、中、短波及超短波波段。 3.水平振子天線：特點：水平振子天線架設(shè)和饋電方便 地面電導(dǎo)率的變化對水平振子天線的影響較直立天線小 工業(yè)干擾大多是垂直極化波，因此用水平振子天線可減

14、小干擾對接收的影響4.引向天線：又稱八木天線，它由一個有源振子及若干個無源振子組成5電視發(fā)射天線：特點：頻率范圍寬 覆蓋面積大 在以零輻射方向為中心的一定的立體角對的區(qū)域內(nèi)，電視信號變得十分微弱，因此零輻射方向的出現(xiàn)，對電視廣播來說是不好的 由于工業(yè)干擾大多是垂直極化波，即天線及其輻射電場平行于地面為了擴大服務(wù)范圍，發(fā)射天線必須架在高達建筑物的頂端或?qū)Ｓ玫碾娨曀稀?.移動通信基站天線：特點：為盡可能避免地形、地物的阻擋，天線應(yīng)架設(shè)在很高的地方，這就要求天線有足夠的機械強度和穩(wěn)定性 為使用戶在移動狀態(tài)下使用方便，天線應(yīng)采用垂直極化 根據(jù)組網(wǎng)方式的不同，如果是頂點激勵，采用扇形天線；如果是中心激

15、勵，采用全向天線 為了節(jié)省發(fā)射機功率，天線增益應(yīng)盡可能的高 為了提高天線的效率及寬帶，天線與饋線應(yīng)良好地匹配。7.螺旋天線：將導(dǎo)線繞制成螺旋形線圈而構(gòu)成的天線稱為螺旋天線 8.行波天線：如果天線上電流分布是行波，則此天線稱為行波天線。它是由導(dǎo)線末端接匹配負載來消除反射波而構(gòu)成的。 9.寬頻帶天線：按工程上的習(xí)慣用法，若天線的阻抗、方向圖等電特性在一倍或幾倍頻程范圍內(nèi)無明顯變化，就可稱為寬頻帶天線。 10.縫隙天線：如果在同軸線、波導(dǎo)管或空腔諧振器的導(dǎo)體壁上開一條或數(shù)條窄縫，可使電磁波通過縫隙向外空間輻射而形成一種天線，這種天線就稱為縫隙天線。 11.微帶天線：特點：體積小、重量輕、低剖面，適合

16、大規(guī)模生產(chǎn)。 12.智能天線：優(yōu)點：（1）具有較高的接收靈敏度（2）使空分多址系統(tǒng)稱為可能 （3）消除在上下鏈路中的干擾 （4）抑制多徑衰落效應(yīng)二.心得體會通過對該課程的學(xué)習(xí)，我了解到了均勻傳輸線理論、規(guī)則金屬波導(dǎo)、微波集成傳輸線、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、微波元器件、天線輻射與接收理論、電波傳播概論、線天線的基本知識。以前對于這些知識，聽著都十分的熟悉，但是不知道是什么，也沒法給出合理的解釋，不過，經(jīng)過學(xué)習(xí)，我已經(jīng)明白是怎么回事了。通過微波技術(shù)與天線的學(xué)習(xí)，我了解到了許多這方面的知識，填補了我這方面知識的空白。同時，許老師還給我們介紹了許多課外的知識，這些知識開闊了我的視野，自己對所學(xué)專業(yè)也更加的清楚了。非常感謝許老師現(xiàn)在，我對微波的特點、傳輸條件、傳輸原理、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)以及微波技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景等一系列知識都有了很清楚