微波技術與天線復習大綱

緒論一、根本概念1、什么是微波，微波的波段如何劃分？300MHz0.1mm1m。2、微波有何特點及特性？播性；分布參數(shù)的不確定性；電磁兼容和電磁環(huán)境污染。第一章均勻傳輸線理論一、根本概念1、什么是微波傳輸線〔或?qū)Рㄏ到y(tǒng)〕？導的電磁波稱為導行波。2、什么是均勻傳輸線，它是如何分類的？波系統(tǒng)或均勻傳輸線。可大致分為三種類型：雙導體傳輸線〔或TEMTEMTEM導和橢圓波導等。要包括介質(zhì)波導，鏡像線和單根外表波傳輸線等。二、計算題〔一般是課后練習題〕設一特性阻抗為50ΩR1=100Ω，求負載反射系0.2，0.250.5，0.2，0.250.5，將上述所算得的反射系數(shù)帶入求輸入阻抗的公式則有〔化簡單〕接=1Ω=100MHz〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕輸入端阻抗?！惨幌潞喎Q為波速。波速對磁導率常數(shù)，為光速。傳輸線的實際長度負載終端反射系數(shù)輸入端反射系數(shù)輸入端阻抗設特性阻抗為=50ΩΩ終端短路線，試分別求這兩種狀況下阻抗變換器的特性阻抗及短路線長度。解：圖(a)中的短路線的輸入導納為，阻抗為。其次章規(guī)章金屬波導一、根本概念1、規(guī)章金屬波導是用什么方法來分析的？2、試寫出金屬波導內(nèi)部的電磁波滿足的矢量亥姆霍茲方程。答：其中3TEM答：假設內(nèi)部存在TEM由于空心金屬波導中不存在軸向〔即傳播方向的傳導電流，所以必要求有傳播方向的位移電流。由于位移電流為，這就要求在傳播方向有電場存在。明顯，這TEM〔即不存在傳播方向的電場也不存在傳播方向的磁場的定義相TEM二、計算題〔一般是課后練習題〕2.2矩形波導的橫截面尺寸為,,將自由空間波長為、和的信號接入此波導，能否傳輸？假設能，消滅哪些模式？解：當時信號能傳輸，矩形波導中各模式的截止波長，存在三種模式。第三章微波集成傳輸線一、根本概念1、什么是微波集成傳輸線？平面構(gòu)造的微波傳輸線，集成化的微波傳輸線稱為微波集成傳輸線。2、微波集成傳輸線具有何特點？1〕體積小、重量輕、性能好，全都性號，本錢低〔2〕過調(diào)整單一平面尺寸來掌握其傳輸特性。3、微波集成傳輸線可分哪幾類，各類主要有那些？1〕TEMTEM開放式介質(zhì)波導傳輸線，主要包括介質(zhì)波導、鏡像波導等；半開放式介質(zhì)波導，主要包括H形波導，G形波導。二、計算題〔一般是課后練習題〕關系？止波長為，其相速度和光速的關系為，帶內(nèi)波長與空間波長的關系為一根以聚四乙烯〔〕為填充介質(zhì)的帶狀線，,,，求此帶狀線的特性阻抗及其不消滅高次模的最高工作頻率。解：依據(jù)公式〔593-1-4〕TEM，3.7證明耦合系數(shù)與奇、偶特性阻抗存在以下關系：證明：由于，因此有點？〔圓形〕〔圓形〕介質(zhì)波導可實現(xiàn)單模傳輸。其優(yōu)點是：在很寬的頻帶和較大的直徑變化范圍內(nèi)，模的損耗較??；它可以直接由矩形波導的主模鼓勵，而不需要波形變換。，取，則NA。另外，第四章微波網(wǎng)絡根底一、根本概念1、什么是微波網(wǎng)絡？網(wǎng)絡。2、什么是網(wǎng)絡分析？輸特性，如功率傳遞、阻抗匹配等。3、什么是網(wǎng)絡綜合？實現(xiàn)。二、計算題〔一般是課后練習題〕4.2試求圖示網(wǎng)絡的[A]矩陣，并確定不引起附加反射的條件。934-2A，其中解：T2T11.5，試求該雙端口網(wǎng)絡的散射矩陣。解：設參考面T1處的反射系數(shù)為，其模值和相位為：由[S]參數(shù)的定義知，依據(jù)網(wǎng)絡無耗的性質(zhì)：試求如下圖并聯(lián)網(wǎng)絡的[S]矩陣。121依據(jù)入射波、反射波與電壓、電流的關系，經(jīng)變換得到：，第五章微波元器件一、根本概念1、什么是微波元件？部件，稱之為微波元件。2、微波元件可分哪些類，各類主要是那些？性元器件三大類。線性互易元器件只對微波信號進展線性變換而不轉(zhuǎn)變頻率特性并滿足互易振器件等。在線性區(qū)域，主要包括：隔離器、環(huán)形器等。電子管、微波晶體管、微波固態(tài)諧振器、微波場效應管及微波點真空器件等。二、計算題〔一般是課后練習題〕5.1有一矩形波導終端接匹配負載，在負載處插入一可調(diào)螺釘后，測得駐波比一化電納值。5.9證明如下圖微帶環(huán)形電橋的各端口接匹配負載時，各段的歸一化特性導納為。依據(jù)傳輸線四分之一波長的阻抗變換性：，信號從①到②與從①到④兩條支路并聯(lián)，①端口的輸入導納為即信號由③到②與③到④兩條支路并聯(lián)，同理。5.13長和無載品質(zhì)因數(shù)的值。解：諧振腔波長為：矩形諧振腔的外表阻抗為無載品質(zhì)因數(shù)為：5.15試說明如下圖雙Y答：設兩個環(huán)形器的連接端口為⑤，依據(jù)Y結(jié)環(huán)形器的工作原理，當信號從端口輸出，端口①、④隔離，從而形成了信號的環(huán)形。第六章天線輻射與接收的根本理論一、根本概念1、什么是天線？2、天線有哪些根本功能？1〕天線應能將導波能量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰俊＿@首先要求天線是天線應使電磁波盡可能集中于所需的方向上，或?qū)λ璺较虻膩聿ㄓ凶畲蟮慕邮?，即天線具有方向性〔3〕天線應能放射或接收規(guī)定極化的電磁波，即天線有〔4〕天線應有足夠的工作頻帶。3、天線可分哪幾類？〔1〕按用途的不同，可將天線分為通信天線、播送電視通信、雷達天線等?！?〕按輻射元的類型，可大致分為線天線和面天線。二、計算題〔一般是課后練習題〕第一旁瓣電平。第一旁瓣電平：沿軸放置的短振子，中心饋電，其電流分布為，式中，試求短振子的：①輻射電子；②方向系數(shù)；③有效長度〔歸于輸入電流。解：由于，所以短振子的電流可近似為短振子的輻射場為：輻射功率為：②方向系數(shù)為：③有效長度：第七章電波傳播概論一、根本概念什么是衰落？簡述引起衰落的緣由。答：所謂衰落〔Fading，一般是指信號電平隨時間的隨機起伏。依據(jù)引起衰落是由隨機多徑干預現(xiàn)象引起的。什么是傳輸失真？簡述引起失真的緣由。什么是視距傳播？簡述視距傳播的特點。答：所謂視距〔Horizon〕傳播是指放射天線和接收天線處于相互能看得見的視線。何謂天波傳播？簡述天波傳播的特點。的傳播方式，有時也稱電離層電波傳播，主要用于中短波通信。其特點是〔1〕對通信信號的頻率有影響〔2〕隨機多徑效應嚴峻、通信帶寬較窄〔3〕電離層對反射信號的頻率是有限的〔4〕〔5〕簡潔易行。第八章線天線一、根本概念1、什么是線天線？主要用在哪些系統(tǒng)中？泛用在通信、雷達等無線系統(tǒng)中。二、計算題〔一般是課后練習題〕P1618—6有兩個平行于并沿軸方向排列的半波振子，假設①；②時，試求其方向函數(shù)。解：半波振子的方向函數(shù)為向函數(shù)等于兩者的乘積時：令得面方向函數(shù)：令得面方向函數(shù)：時：令得面方向函數(shù)：令得面方向函數(shù)：五元二項式天線陣，其電流振幅比為1：4：6：4：1，各元間距為，①求此天線陣的方向函數(shù)；②計算其主瓣半功率波瓣寬度解：①五元二項式天線陣方向函數(shù)為：②2行的線極化平面波，試求其與振子細線垂直平面內(nèi)的有效接收面積。解：半波振子的方向系數(shù)D=1.64，與振子細線垂直平面內(nèi)的有效接收面積為設在相距1.5的兩個站之間進展通信，每站均以半波振子為天線，工作頻率為300MHz,假設一個站的放射功率為100 則另一個站的匹配負載中能得到多少功率？解：設匹配負載吸取的平均功率為，則接收天線的有效接收面積為其中為放射天線的功率流密度。所以而因而直立陣子的高度為，當工作波長，求它的有效高度以及歸于波腹電流的輻射電阻。解：歸于波腹電流的有效高度由于，用近似公式：8.16一個七元引向天線，反向器與有源陣子的間距為，各引向器等間距排列，且間距為，試估算其方向系數(shù)。解：在工程上，多元引向器的方向系數(shù)用下式估量：P1758—33第九章面天線一、根本概念1、什么是面天線，應用在什么波段？面天線，通常應用在無線電頻譜的高頻段，特別是微波波段。2、常用的面天線有哪些？答：常用的面天線主要有拋物面天線，卡塞格倫天線兩種。二、計算題〔一般是課后練習題〕9.2有一位于平面上的正方形口徑，工作波長為3cm, 波瓣寬度為，口徑場分布沿軸方向線極化，其表達式為。試求：① 面半功率波瓣寬度;② 面方向圖第一旁瓣點平；③口徑利用因數(shù)和天線的增益；和面的方向系數(shù)完全一樣，或者說方向圖完全一樣，固然半功率波瓣寬度也一樣，所以面半功率波瓣寬度為面方向圖第一旁瓣點平可以通過查教材P200圖9-7曲線得其方向圖由教材P200公式〔9—2—13〕得，即①平面的方向函數(shù)；②主瓣的半功率波瓣寬度；③第一個零點的位置；④第一旁瓣電平。解：由題可知口徑內(nèi)場的表達式為將其代入近區(qū)場：①平面的方向函數(shù)：②③第一零點就是同時滿足和，求的④第一旁瓣電平為-23dB。9—7徑利用因數(shù)。其輻射功率：則輻射場的最大值：其中，S=ab為矩形的面積。依據(jù)方向函數(shù)的定義：所以口徑利用系數(shù)設口徑直徑為2m的拋物面天線，其張角為，設饋源的方向函數(shù)為源，口徑利用因數(shù)、主瓣寬度及旁瓣電平如何變化。解：當，饋源的方向系數(shù)為此時方向系數(shù)因數(shù)方向系數(shù)為主瓣寬度因數(shù)越低，主瓣寬