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(bào)告 班 級(jí)：13-通信工程-升 姓 名：賈貝貝 學(xué) 號(hào)：1316351018 一課程總結(jié)緒論1. 微波及特點(diǎn)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(zhǎng)最短（即頻率最高）的波段，其頻率范圍從300MHz(波長(zhǎng)1m)至3000GHz(0.1mm).特點(diǎn)：（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(zhǎng)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(diǎn)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(diǎn)電壓振幅與波節(jié)點(diǎn)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(duì)于無耗傳輸線，負(fù)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(duì)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(diǎn)上都相同（3）傳輸線上各點(diǎn)阻抗均等于傳輸線特性阻抗10. 阻抗匹配: 分三種：負(fù)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(diǎn)的反射函數(shù)(z)可表達(dá)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(chǎng)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(chǎng)是時(shí)諧場(chǎng)2.結(jié)合電磁波理論分析規(guī)則波導(dǎo)的各個(gè)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(zhǎng)g。電磁波在波導(dǎo)中傳播, 其等相位面移動(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)。圓波導(dǎo)TEmn模、TMmn模的截止波數(shù)分別為： （2）簡(jiǎn)并模。在圓波導(dǎo)中有兩種簡(jiǎn)并模, 它們是E-H簡(jiǎn)并和極化簡(jiǎn)并7. 幾種常用模式（1）模TE11模（2）圓對(duì)稱TM01模TM01模是圓波導(dǎo)的第一個(gè)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(lì)方法激勵(lì)波導(dǎo)的方法通常有三種（1）電激勵(lì)（2）磁激勵(lì)（3）電流激勵(lì)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(zhǔn)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(duì)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(gè)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(chǎng)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(shí)際的導(dǎo)波傳輸系統(tǒng)等效為傳輸線，從而將實(shí)際的微波系統(tǒng)簡(jiǎn)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(shí)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(jìn)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(diǎn)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(shí)通常采用歸一化阻抗, 即將電路中各個(gè)阻抗用特性阻抗歸一, 與此同時(shí)電壓和電流也要?dú)w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(gè)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(duì)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(zhǎng)度l遠(yuǎn)小于波長(zhǎng), 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(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)（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(gè)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(chǎng)矢量的方向隨時(shí)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(chǎng)矢量的末端隨時(shí)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(duì)某一工作頻率設(shè)計(jì)的。當(dāng)工作頻率偏離設(shè)計(jì)頻率時(shí), 往往要引起天線各個(gè)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(zhǎng)度有效長(zhǎng)度是衡量天線輻射能力的又一個(gè)重要指標(biāo)。 10.天線理論接收天線主要考慮以下四個(gè)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(duì)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(duì)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(duì)電波的衰減大氣對(duì)電波的衰減主要來自兩個(gè)方面。一方面是云、霧

12、、 雨等小水滴對(duì)電波的熱吸收及水分子、氧分子對(duì)電波的諧振吸收。 另一方面是云、霧、雨等小水滴對(duì)電波的散射。4. 場(chǎng)分析在視距傳播中, 除了自發(fā)射天線直接到達(dá)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(dá)接收天線的反射波， 如圖 7-5 所示。因此接收天線處的場(chǎng)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(shí),當(dāng)?shù)孛娴碾妼?dǎo)率越小或電波頻率越高, 電場(chǎng)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(shí)用意義。在某些場(chǎng)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(shí)

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(hào)穩(wěn)定, 這是地面波傳播的突出優(yōu)點(diǎn)。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(yuǎn)小于縱向尺寸并小于波長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)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(qiáng)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(zhǎng)、中、短波及超短波波段。 3.水平振子天線：特點(diǎn)：水平振子天線架設(shè)和饋電方便 地面電導(dǎo)率的變化對(duì)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(duì)接收的影響4.引向天線：又稱八木天線，它由一個(gè)有源振子及若干個(gè)無源振子組成5電視發(fā)射天線：特點(diǎn)：頻率范圍寬 覆蓋面積大 在以零輻射方向?yàn)橹行牡囊欢ǖ牧Ⅲw角對(duì)的區(qū)域內(nèi)，電視信號(hào)變得十分微弱，因此零輻射方向的出現(xiàn)，對(duì)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(chǎng)平行于地面為了擴(kuò)大服務(wù)范圍，發(fā)射天線必須架在高達(dá)建筑物的頂端或?qū)Ｓ玫碾娨曀稀?.移動(dòng)通信基站天線：特點(diǎn)：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(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性 為使用戶在移動(dòng)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(diǎn)激勵(lì)，采用扇形天線；如果是中心激

15、勵(lì)，采用全向天線 為了節(jié)省發(fā)射機(jī)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(fù)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(diǎn)：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(diǎn)：（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(huì)通過對(duì)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(shí)。以前對(duì)于這些知識(shí)，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(shí)，填補(bǔ)了我這方面知識(shí)的空白。同時(shí)，許老師還給我們介紹了許多課外的知識(shí)，這些知識(shí)開闊了我的視野，自己對(duì)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(duì)微波的特點(diǎn)、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(shí)都有了很清楚