微波技術(shù)與天線 考試重點(diǎn)復(fù)習(xí)歸納

微波技術(shù)與天線考試重點(diǎn)復(fù)習(xí)歸納微波技術(shù)與天線考試重點(diǎn)復(fù)習(xí)歸納微波技術(shù)與天線考試重點(diǎn)復(fù)習(xí)歸納微波技術(shù)與天線考試重點(diǎn)復(fù)習(xí)歸納編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:第一章均勻傳輸線（規(guī)則導(dǎo)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(dǎo)波系統(tǒng)。均勻傳輸線方程，也稱電報(bào)方程。無色散波：對(duì)均勻無耗傳輸線,由于β與ω成線性關(guān)系,所以導(dǎo)行波的相速vp與頻率無關(guān),稱為無色散波。色散特性：當(dāng)傳輸線有損耗時(shí),β不再與ω成線性關(guān)系,使相速vp與頻率ω有關(guān),這就稱為色散特性。任意相距λ/2處的阻抗相同,稱為λ/2重復(fù)性z1終端負(fù)載終端反射系數(shù)均勻無耗傳輸線上,任意點(diǎn)反射系數(shù)Γ(z)大小均相等,沿線只有相位按周期變化,其周期為λ/2,即反射系數(shù)也具有λ/2重復(fù)性電壓駐波比其倒數(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(shí)反射系數(shù)Γl=0,負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗,即Zl=Z0,稱此時(shí)的負(fù)載為匹配負(fù)載。綜上所述,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ρ=1;②電壓和電流在任意點(diǎn)上都同相;③傳輸線上各點(diǎn)阻抗均等于傳輸線特性阻抗6終端負(fù)載短路：負(fù)載阻抗Zl=0,Γl=-1,ρ→∞,傳輸線上任意點(diǎn)z處的反射系數(shù)為Γ(z)=-e-j2βz此時(shí)傳輸線上任意一點(diǎn)z處的輸入阻抗為①沿線各點(diǎn)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=nλ/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(diǎn)；在z=(2n+1)λ/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(diǎn)。③傳輸線上各點(diǎn)阻抗為純電抗,在電壓波節(jié)點(diǎn)處Zin=0,相當(dāng)于串聯(lián)諧振,在電壓波腹點(diǎn)處|Zin|→∞,相當(dāng)于并聯(lián)諧振,在0＜z＜λ/4內(nèi),Zin=jX相當(dāng)于一個(gè)純電感,在λ/4＜z＜λ/2內(nèi),Zin=-jX相當(dāng)于一個(gè)純電容，從終端起每隔λ/4阻抗性質(zhì)就變換一次,這種特性稱為λ/4阻抗變換性。短路線lsl開路線loc9.無耗傳輸線上距離為λ／4的任意兩點(diǎn)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λ/4阻抗變換性。10.負(fù)載阻抗匹配的方法基本方法：在負(fù)載與傳輸線之間接入一個(gè)匹配裝置（或稱匹配網(wǎng)絡(luò)），使其輸入阻抗等于傳輸線的特性阻抗Z0.對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)的基本要求：簡(jiǎn)單易行、附加損耗小、頻帶寬、可調(diào)節(jié)以匹配可變的負(fù)載阻抗。實(shí)現(xiàn)手段分類：串聯(lián)λ/4阻抗變換器法、支節(jié)調(diào)配器法因此當(dāng)傳輸線的特性阻抗時(shí),輸入端的輸入阻抗Zin=Z0,從而實(shí)現(xiàn)了負(fù)載和傳輸線間的阻抗匹配(2)串聯(lián)若求出的長(zhǎng)度為負(fù)值，則加上λ/2取其正的結(jié)果并聯(lián)若求出的長(zhǎng)度為負(fù)值，則加上λ/2取其正的結(jié)果11.練習(xí)：設(shè)無耗傳輸線的特性阻抗為50Ω，工作頻率為300MHz,終端接有負(fù)載Zl=25+j75(Ω),試求串聯(lián)短路匹配支節(jié)離負(fù)載的距離L1及短路支節(jié)的長(zhǎng)度L2。第二章規(guī)則金屬波導(dǎo)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(zhǎng)的直波導(dǎo)。管壁材料一般由銅、鋁等金屬制成。規(guī)則金屬波導(dǎo)的特點(diǎn)，規(guī)則金屬波導(dǎo)僅有一個(gè)導(dǎo)體，不能傳播TEM導(dǎo)波；每種導(dǎo)模都具有相應(yīng)的截止波長(zhǎng)c（或fc），只有滿足條件c>（工作波長(zhǎng)）或fc<f才能傳輸。為傳輸系統(tǒng)的本征值當(dāng)β=0時(shí),意味著波導(dǎo)系統(tǒng)不再傳播,亦稱為截止,此時(shí)kc=k,故將kc稱為截止波數(shù)描述波導(dǎo)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(dǎo)波長(zhǎng)、群速、波阻抗及傳輸功率導(dǎo)行波的分類此時(shí)Ez=0和Hz=0TEM波將Ez≠0而Hz=0的波稱為磁場(chǎng)純橫向波,簡(jiǎn)稱TM波將Ez=0而Hz≠0的波稱為電場(chǎng)純橫向波,簡(jiǎn)稱TE波快波：TM波和TE波,其相速vp=ω/β＞c/均比無界媒質(zhì)空間中的速度要快,故稱之為快波TE10模特點(diǎn)：場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、頻帶寬和損耗小7.管壁電流：波導(dǎo)中傳輸微波信號(hào)時(shí)在金屬波導(dǎo)內(nèi)壁上產(chǎn)生的感應(yīng)電流研究波導(dǎo)管壁電流結(jié)構(gòu)的意義：波導(dǎo)損耗的計(jì)算需要知道波導(dǎo)管壁電流；實(shí)際應(yīng)用中，波導(dǎo)元件的連接及通過在波導(dǎo)壁上開槽或孔以做成特定用途的元件，此時(shí)接頭與槽孔的位置就不應(yīng)破壞波導(dǎo)管壁電流的通路，否則將嚴(yán)重破壞原波導(dǎo)內(nèi)的電磁場(chǎng)分布，引起輻射和反射，影響功率的有效傳輸；當(dāng)需要在波導(dǎo)壁上開槽做成縫隙天線時(shí)，開槽應(yīng)切斷管壁電流。矩形波導(dǎo)TE10模的管壁電流與管壁上的輻射性和非輻射性8.圓波導(dǎo)的主模：TE11模cTE11＝3.41a；cTM01＝2.61a；cTE01＝1.64a電場(chǎng)激勵(lì)：把激勵(lì)裝置放在波導(dǎo)中所需模式電場(chǎng)最強(qiáng)的位置，并使其產(chǎn)生的電場(chǎng)與所需模式電場(chǎng)一致磁場(chǎng)激勵(lì)把激勵(lì)裝置放在波導(dǎo)中所需模式磁場(chǎng)最強(qiáng)處、并使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)與所需模式磁場(chǎng)一致。電流激勵(lì)當(dāng)用饋電波導(dǎo)去激勵(lì)另一波導(dǎo)時(shí)，常采用孔激勵(lì)．由于波導(dǎo)開口處的輻射類似于電流元的輻射，故稱電流激勵(lì)。第六章用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線2.天線應(yīng)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?。這首先要求天線是一個(gè)良好的電磁開放系統(tǒng),其次要求天線與發(fā)射機(jī)或接收機(jī)匹配。②天線應(yīng)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(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)有足夠的工作頻帶新功能：對(duì)傳遞的信息進(jìn)行一定的加工和處理,如信號(hào)處理天線、單脈沖天線、自適應(yīng)天線和智能天線等。3.天線的分類：按用途：通信天線、廣播電視天線、雷達(dá)天線等;按工作波長(zhǎng)：長(zhǎng)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(yuǎn)小于波長(zhǎng)的金屬導(dǎo)線構(gòu)成;面天線由尺寸大于波長(zhǎng)的金屬或介質(zhì)面構(gòu)成的。電基本振子是一段長(zhǎng)度遠(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。電基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)①電基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)是一個(gè)沿著徑向向外傳播的橫電磁波,所以遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)又稱輻射場(chǎng);在不同的方向上,輻射強(qiáng)度是不相等的，說明電基本振子的輻射有方向性。6.場(chǎng)強(qiáng)振幅歸一化方向性函數(shù)主瓣寬度：半功率波瓣寬度：方向圖主瓣兩個(gè)半功率點(diǎn)之間的寬度,在場(chǎng)強(qiáng)方向圖中,等于最大場(chǎng)強(qiáng)的兩點(diǎn)之間的寬度;零功率波瓣寬度：頭兩個(gè)零點(diǎn)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(qiáng),而旁瓣電平小也并不意味著天線方向性必然好。輸入點(diǎn)電流實(shí)際天線的有效長(zhǎng)度收發(fā)互易性：同一天線作為發(fā)射和接收時(shí)的電參數(shù)相同接收天線的有效接收面積接收天線的方向性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(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn)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Friis傳輸公式:衰落現(xiàn)象衰落：指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)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(hào)在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的。慢衰落：由上述原因引起的信號(hào)電平的變化較慢,稱為慢衰落（圖7-1(a)）干涉型衰落：由隨機(jī)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(diǎn)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。快衰落：多徑干涉引起的信號(hào)起伏周期很短,信號(hào)電平變化很快視距傳播：指發(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?？捎糜诘孛嫱ㄐ拧⑿l(wèi)星通信以及雷達(dá)等第八章元因子：表示組成天線陣的單個(gè)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(duì)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(lì)電流的相對(duì)振幅和相位,與天線元本身的類型和尺寸無關(guān)。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。3.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/fmin≥10）基本不變化的天線。4.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(yù)定義的方向圖（2）、自適應(yīng)陣列天線采用高級(jí)信號(hào)處理算法從接收到的信號(hào)中分辨出期望信號(hào)、干擾信號(hào)以及它們的方向和相關(guān)性，并利用這些信息分別對(duì)期望信號(hào)和干擾信號(hào)加以增強(qiáng)和抑制。同時(shí)不斷地自適應(yīng)地形成新的波束實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤，始終保持使主瓣指向期望用戶，而將干擾信號(hào)置零。5.智能天線對(duì)移動(dòng)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(yuǎn)近效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)空時(shí)多用戶檢測(cè)3、減小電磁污染及相互干擾4、實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)定位，為越區(qū)切換提供可靠的依據(jù)