微波技術(shù)與天線

微波：是電磁波中介于超短波與紅外線之間的波段，它屬于無線電波中波長最短〔頻率最高〕的波段，其頻率范圍從300Mhz〔波長1m〕至3000GHz〔波長0.1m〕.微波的特性：1.2.3.寬頻帶4.5.6.抗低頻干擾特性.與低頻區(qū)分：趨膚效應(yīng)，輻射效應(yīng)，長線

電路是指電路中同一瞬間相鄰兩點的電位和電流都不一樣。這說明分布參數(shù)電外，還是空間坐標的函數(shù)。工作波長相比較。進展分析。均勻傳輸線方程〔電報方程：效應(yīng)，分布參數(shù)。微波傳輸線的三種類型:1.雙導體傳輸線，

u(z,t)zi(z,t)z

Ri(z,t)Li(z,t)，tGi(z,t)Cu(z,t)t2.3.介質(zhì)傳輸線。集總參數(shù),電路的所

傳輸線瞬時電壓電流：u(z,t)Aezcos(tz)Aezcos(tz)有參數(shù),

1 2i(z,t) 1[Aezcos(tz)A

ezcos(tz)]Z 1 2RjLRjLGjC是瞬間傳遞的,這種抱負化的電路模型稱為集總電路。

特性阻抗:Z 0R=G=0.)

無耗傳輸線這類電路所涉及電路元件的電磁過程 平行雙導線(直徑為d,間距為都集中在元件內(nèi)部進展。用集總電路近似實際電路是有條件的，這個條件是實際電

D):Z0

120r

ln2Dd路的尺寸要遠小于電路工作時的電磁波

同軸線〔內(nèi)外導體半徑a,b〕:Z 0

60lnbrar長。 相移常數(shù)：

2LCLC對于集總參數(shù)電路，由基爾霍夫定律唯

輸入阻抗Z

Z Z tan(z)Z 1 0一地確定了電壓電流。

in 0Z0

Z tan(z)1反射系數(shù)(z)Z1Z0ejzejz分布參數(shù)：

Z Z 11 0

Z Z 1

zmin

4

(2n1)2

〔n=0,1,2,…〕1 Z Z 11 0

R Z max 0輸入阻抗與反射系數(shù)關(guān)系：Zin

Z 1(z)01(z)

/2重復(fù)性：輸入阻抗和反射系數(shù)每隔任

1|11|1

|；||| 1

11

意/2處一樣。/4阻抗變換性/4的兩點處行波狀態(tài)1，終0，傳輸線上各點阻抗等于傳輸線特性阻抗。駐波狀態(tài)1z=[2n/4,(2n+1)/4]等效為純電感，z=[〔2n-1〕/4,2n/4]等效為純電容，/4短路線行駐波狀態(tài)第一波節(jié)/腹點位置

輸入阻抗的乘積等于特性阻抗的平方。阻抗匹配：負載阻抗匹配，源阻抗匹配，共軛阻抗匹配/4阻抗變換器法zmin

〔波節(jié)〕=/4z

max

〔波腹〕/4,負載為純電阻z 〔波腹〕</4,負載為感性maxzmin

〔波節(jié)〕</4,負載為容性波腹點位置：zmax

4

n〔n=0,1,2,…〕2

RZ

tan(/4) Z2 Z Z 1 01

01R Zmax 0

in 01Z01

Rtan(/4) R1 1波節(jié)點位置： 假設(shè)是復(fù)阻抗，需在負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。串聯(lián)支節(jié)調(diào)配器Z1Z0||ej1 Z Z 1 10 11||； Z1Z0||ej1 Z Z 1 10 1

111||11一組解：

lmin1

441|

|； l

arctan 11||1

max1

4 1

1 2 一組解：

l

arctan11

arctan 12

2 4 2 l l”l1 1 min1l arctan1

另一組解：2 2

l”arctan 1l l”1

lmax1

1 2 另一組解：

l arctan1l” arctan( 1)

2 4 2 1 2l

arctan

l l”1

lmin12 4 2l l”l1 1 max1

1

其次章波數(shù)：k 工作波長：2k2.并聯(lián)調(diào)配器

k,,：2

2 1k 1k2c

1k2 1()2c：p

群速：g

ddk

cmn

m n( )2( )2a b截止波長：cTEmn

cTMmn

2 2 (ma(ma)2(nb)2cmn

單口網(wǎng)絡(luò)波阻抗：

(z)|1

|ej(2z)111k2ck2TM

U(z)A[1(z)]11111k2ck2TE

I(z)

1[1(z)]AZATE10模場的分布：

Z

e(z)Z

1(z) a E H sin( x)cos( t z )y 10 a 2

in e1(z)歸一化電流電壓：aHxH10

sin(a

x)cos(tz)ZZY2ZZY

uU/

U

I/H Hz 10

cos(a

x)cos( t z)

雙口網(wǎng)絡(luò)E Ex

H 0y

阻抗矩陣[Z]:[U]=[Z][I]帶狀線b

互易網(wǎng)絡(luò)：Z Z ;對稱網(wǎng)絡(luò)：Z Z12 21 11 22導納矩陣[Y]：[I]=[Y][U]的接地板與中間寬度為w厚度為t的矩形

互易網(wǎng)絡(luò)：Y12

Y ;對稱網(wǎng)絡(luò)：Y Y21 11 22截面導體組成。

[Z]矩陣和[Y]矩陣關(guān)系：[Y][Z]10：

轉(zhuǎn)移矩陣[A]:U1[I[1

A B U][ ][ 2]C D I2rbrbe0

互易網(wǎng)絡(luò)：AD-BC=1;對稱網(wǎng)絡(luò)：A=Dr相速度： rp

波導波長：

[A]矩陣級聯(lián)：[A]=A1

][A2

][A3

]...[A]nrr

AZ B 1 g 0

in CZ D1微帶線特性阻抗 1

LC相速度 1LC

in

(ACZ(ACZ

)Ze1 )Ze1

(BDZ )e1(BDZ )e10 Cp

p 散射矩陣[S]:

b S

S12][a1]波導波長： 1]

b S S a2 21 21 2g 0 r

S12

S ;對稱網(wǎng)絡(luò)：S S21 11 221的反射系數(shù)；S22:12的反射系數(shù)；

[S]([z][I])([z][I])1[z]([I][S])([I][S])1[S]與[y]關(guān)系：[S]([I][y])([I][y])1[z]([I][S])([I][S])1S12:121的反

傳輸矩陣[T]:a T T b[1][11

12][2]向傳輸系數(shù)；

b T1 21

T a21 2S21:212的正向傳輸系數(shù)；與[z]關(guān)系：

矩陣的級聯(lián)：[T]=[T1

][T2

][T3

]...[T]n終端負載元件：短路活塞，劈形吸取片〔波導梯形吸取體〔同軸線，半圓形電阻〔微帶線微波連接元件：法蘭盤〔波導，衰減元件，相移元件。阻抗匹配元件：螺釘調(diào)配器，多階梯阻抗變換器：定向耦合器，功率安排器，波導分支器將來自放射機的導波能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線電波，或者將無線電波轉(zhuǎn)換為導波能量，用來輻射和接收無線電波的裝置。天線的功能要求：

天線應(yīng)能將導波能量盡可能多的轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰俊Ｌ炀€應(yīng)使電磁波盡可能集中在確定的方向上，或者對確定方向的來波最大限度的接收，即具有方向性。天線應(yīng)能放射或接收規(guī)定極化的電磁波，即天線有適當?shù)臉O化。天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。一段長度遠小于工作波長，I元。天線的電參數(shù)方向圖，主瓣寬度，旁瓣電平，方向系數(shù)，天線效率，極化特性，頻帶寬度，輸入阻抗。：線極化天線，圓極化天線，橢圓極化天線〔圓極化和橢圓極化可以分為左旋和右旋。接收天線的方向性要求：主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾旁瓣電平盡可能低。天線方向圖最好能有一個或多個可掌握的零點，以便將零點對準干擾方向。視距傳播：放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。天波傳播：自放射天線發(fā)出的電磁波在高空被電離層反射后到達接收點的傳播方式，主要用于中波和短波波段。地面波傳播：無線電波沿地球外表傳播的方式，用于長波，中波，短波的低頻段。散射傳播〔不均勻媒質(zhì)傳播空對流層或高空電離層下緣遇到不均勻的介質(zhì)團時就會發(fā)生散射，散射波得一局部到達接收天線。衰落現(xiàn)象由于傳輸媒質(zhì)中電參數(shù)的變

化，使得信號在媒質(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