(完整word版)微波技術(shù)與天線(重點(diǎn))

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(wú)線電波中波長(zhǎng)最短（頻率最高）的波段，其頻率范圍從300Mhz（波長(zhǎng) 1m）至 3000GHz（波長(zhǎng)）.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(shuō)明分布參數(shù)電路中的 電壓和 電流除了 是時(shí)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(shí)際尺 寸能和 電路的工作波長(zhǎng)相比擬。微波的特性1.似光性 2.穿透性 3.寬頻帶特性4.熱效應(yīng)特性散射特性6.抗低頻干擾特性.對(duì)于分 布參數(shù) 電路由傳 輸線理 論對(duì)其進(jìn)行分析。與低頻區(qū)別：趨膚效應(yīng)，輻射效應(yīng)，長(zhǎng)線效應(yīng)，分布參數(shù)。u(z,t)i(z,t)， Ri(z,t)LGi(z,t)Czi

2、(z,t)tu(z,t)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)電路的所有參數(shù),的各個(gè)點(diǎn)上各個(gè)元件上各點(diǎn)之間的信號(hào)是瞬間傳遞的,這種理想化的電路模型稱為集總電路。zt傳輸線瞬時(shí)電壓電流：u(z,t) Ae cos( t z) A e cos( t z) z z121i(z,t) Ae t z) A e t z z zZ120R j L特性阻抗:(無(wú)耗傳輸線Z 0 G j CR=G=0.)這類電路所涉及電路元件的電磁過(guò)程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行。用集總電路近似實(shí)際電路是有條件的，這個(gè)條件是實(shí)際電路的尺寸要遠(yuǎn)小于電路工作時(shí)的電磁波長(zhǎng)。平 行 雙 導(dǎo) 線 ( 直 徑

3、 為 d, 間 距 為120 2DD):Z ln0dr60 bln同軸線（內(nèi)外導(dǎo)體半徑a,b:Z 0ar相移常數(shù)： LC 對(duì)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。ztan( )Z Z輸入阻抗：Z Z10Z Z z )001Z Z反射系數(shù)：(z) ejz e100jz分布參數(shù)：Z Z11（n=0,1,2,）Z Z (2 n終端反射系數(shù):z 1| |e 12100jmin1ZZ11R Z 01(z)1(z)輸入阻抗與反射系數(shù)關(guān)系Z Z重復(fù)性：輸入阻抗和反射系數(shù)每隔任/2in0| |11意 處相同。/2駐波比 ：；| 1| |11阻抗變換性 的兩點(diǎn)處/4/41. 行波狀態(tài)輸入阻抗的乘積

4、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，共軛阻抗匹配沿線電壓電流振幅不變，駐波比為 ，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(duì)值等于1z=2n ,(2n+1) 等效為純電感，/4/4z=2n-1） ,2n 等效為純電容，/4/4理想的開路線是在終端開口處接上路線短/43. 行駐波狀態(tài)第一波節(jié)/腹點(diǎn)位置1. /4阻抗變換器法（波節(jié)）= ， （波腹） ,負(fù)/4/4zzminmax（波腹） 負(fù)載為感性zmz（n=0,1,2,）n1z max2R Ztan(/4)Z2Z Z101101R Z tan(/4) RRin01Z0011波節(jié)點(diǎn)位置：若

5、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 。 11Z10| |；11l| |4min11Z Z 1| |ej1101一組解：ZZ101| |；11ll1| |max11一組解： 1l 4 21l1 l l l111 1另一組解：l 21l1 l l l111另一組解： 1l 4 21l1arctan() l l l111 l arctan2 4 1第二章l l l111波數(shù)：k 工作波長(zhǎng)：k 2.并聯(lián)調(diào)配器 11：k,k 11( )2k2k2cc相速度：群速 d dpgk (m)( )n截止波數(shù)：22abcmn截止波長(zhǎng)：2第三章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.單口網(wǎng)絡(luò)k(

6、m a) ( )cTEcTMc2n b2mnmncmn波阻抗：反射系數(shù)：(z) | |ej(2 )z 11Z 1kk222電壓：( ) ( U z Azc11AZ TE電流： ( ) ( I zz1Z1k k2ecTE10 模場(chǎng)的分布：1(z)1(z)輸入阻抗：Z (z)ZineaH sin( x)cos( t z )E 210ay歸一化電流電壓：aH sin( x)cos( t z )H 210axu U / Z U Y;i I Z I / Y2.雙口網(wǎng)絡(luò)H H cos( x)cos( t z )10azE E H 0 xzy阻抗矩陣Z:U=ZI互易網(wǎng)絡(luò)：;對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)：Z ZZ Z第三章 微波

7、集成傳輸線導(dǎo)納矩陣YI=YU1.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?；ヒ拙W(wǎng)絡(luò)： ;對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)：Y YY Y矩陣和矩陣關(guān)系：YZ1UA B UC D I轉(zhuǎn)移矩陣A: 12導(dǎo) 帶 厚 度 為 0 時(shí) 的 特 性 阻 抗 ：I12b互易網(wǎng)絡(luò)：AD-BC=1;對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)：A=DZ 0.4410be矩陣級(jí)聯(lián)：A=rA A A .A 相速度：波導(dǎo)波長(zhǎng) ：123n cpr B輸入阻抗：Z 1 D g0r12.微帶線(A Z B )(反射系數(shù)： 111(A )Z (B )e11111特性阻抗 ：相速度：Z bSSS a0 Cp散射矩陣S: 1112112S a1p

8、b2波導(dǎo)波長(zhǎng) ：212 g0r互易網(wǎng)絡(luò)：;對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)：S SS S表示端口 2 匹配時(shí)，端口 1 的反射系數(shù)；S(zI)(zI)1z(IS)(IS)1S與y關(guān)系：S22:表示端口 1 匹配時(shí)，端口 2 的反射系數(shù)；S(Iy)(Iy)1z(IS)(IS)1S12:表示端口 1 匹配時(shí)，端口 2 到 1 的反向傳輸系數(shù)；aT T b 傳輸矩陣T: 11112T T a2b121212矩陣的級(jí)聯(lián)：T=T T T .T 123nS21:表示端口 2 匹配時(shí)，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1.天線應(yīng)能將導(dǎo)波能量盡可能多的轉(zhuǎn)變?yōu)榻K端負(fù)載元件 ：電磁波能量。梯形 2.天線應(yīng)使

9、電磁波盡可能集中在確定的方 向上，或者對(duì)確定方向的來(lái)波最大限度的微波連接元件 ：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，阻抗匹配元件：螺釘調(diào)配器，多階梯阻抗 即天線有適當(dāng)?shù)臉O化。變換器 4.天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。功率分配元器件：定向耦合器，功率分配 電基本振子：一段長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)，器，波導(dǎo)分支器電流 I 元。第六章 天線輻射與接收基本理論天線的電參數(shù)天線：將來(lái)自發(fā)射機(jī)的導(dǎo)波能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)方向圖，主瓣寬度，旁瓣電平，方向系數(shù)，線電波，或者將無(wú)線電波轉(zhuǎn)換為導(dǎo)波能量， 天線效率，極化特性，頻帶寬度，輸入阻用來(lái)輻射和接收無(wú)線電波的裝置。抗。天線的功能要求：按極化形式分類：線極化

10、天線，圓極化天線，橢圓極化天線（圓極化和橢圓極化可化，使得信號(hào)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。由多徑干涉現(xiàn)象引起的衰落。傳輸失真接收天線的方向性要求：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(hào)失真。多徑傳輸：無(wú)線電波在傳播時(shí)回通過(guò)兩個(gè)以上不同長(zhǎng)度的路徑到達(dá)接收點(diǎn)，從而引起信號(hào)畸變。1.主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾2.旁瓣電平盡可能低。3.天線方向圖最好能有一個(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn)，以便將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向。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，用于超短波和微波波段。第七章 線天線對(duì)稱振子天線的輻射場(chǎng)hcos)cosh天波傳播：自發(fā)射天線發(fā)出的電磁波在高空被電離層反射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式，主要用于中波和短波波段。F)sin