微波技術(shù)與天線復(fù)習(xí)提綱終極整理(共28頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上“微波技術(shù)與天線”課程復(fù)習(xí)提綱一、微波基本概念1 了解微波的基本概念：頻率、波長(zhǎng)等微波常用單位： frequency : (頻率單位) GHz / kMHz ，wavelength : (波長(zhǎng)單位) M - mm常用微波段的劃分分米波100-10cm300-3000 MHz厘米波10-1cm3000 M - 30 GHz毫米波10-1mm30-300 GHz亞毫米波1mm-0.1mm300-3000 GHz微波工程上的常用波段波段代號(hào)LSCXKuKQ標(biāo)稱波長(zhǎng)(cm)50/23105.53.221/250.82代號(hào)中心波長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍頻率范圍(GHz)主要應(yīng)用舉例L23cm

2、76.9-19.3cm1.12-1.7工業(yè)上：空軍醫(yī)院，南方醫(yī)院醫(yī)療上：微波手術(shù)針，微波手術(shù)刀S10cm19.3-7.69cm2.5-3.95雷達(dá)，遠(yuǎn)程雷達(dá)，預(yù)警雷達(dá)C5.5cm7.69-4.84cm3.95-5.85郵電部門間通，微波中繼站X3.2cm5.77-2.75cm8.2-12.4?？绽走_(dá),機(jī)載，艦載雷達(dá),高校實(shí)驗(yàn)室,科研部門Q0.82cm33.0-50高分辨率雷達(dá)，宇宙通訊，2 了解微波的主要特性類光性可見光-電磁波-直線傳播，反射，僥射，折射等微波-電磁波-基本直線傳播，較強(qiáng)的反射能力，較弱的僥射能力， 直線傳播，較強(qiáng)反射 定向、定位、現(xiàn)代大多數(shù)雷達(dá)均為微波雷達(dá)穿透性微波有幾個(gè)特

3、殊波段（8mm，3mm）的電磁波不受高空大氣游歷層的反射，可穿透電離層進(jìn)出外層空間-宇宙窗口量子特性High Power Microwave / HPM ( 高功率微波/射頻，電磁，微波彈）寬頻特性渡越時(shí)間效應(yīng)與傳播延時(shí)效應(yīng)類聲性熱效應(yīng) Heat Efect非熱效應(yīng)二、傳輸線基本理論1 了解傳輸線的特性參量（反射系數(shù)、駐波比、駐波相位、輸入阻抗、輸入導(dǎo)納等），傳輸線任一截面特性參量的計(jì)算，周期性與倒置性在解題中的應(yīng)用。反射系數(shù) 定義：（同一橫截面上）反射波電壓與入射波電壓之比 代號(hào)：一般表示式： 無耗傳輸線任一處反射系數(shù)與終端反射系數(shù)駐波比 定義：電壓最大值與電壓最小值之比 代號(hào)： 駐波比與反

4、射系數(shù)的關(guān)系 駐波比與反射系數(shù)的模有關(guān)駐波相位由指出：第一個(gè)波節(jié)點(diǎn) 即n=1 （不是0）輸入阻抗 定義：參考面上的總電壓與總電流之比 代號(hào)：ZinZin(z) 反射系數(shù)與輸入阻抗和導(dǎo)納的關(guān)系由 得 終端反射系數(shù)與終端阻抗和導(dǎo)納的關(guān)系：由 和 得 = 輸入阻抗的周期性（重復(fù)性）與倒置性（變換性）及其應(yīng)用的重復(fù)性 將代入 =的倒置性 將代入輸入導(dǎo)納2 掌握傳輸線的工作狀態(tài)與終端負(fù)載的關(guān)系，了解傳輸線的三種工作狀態(tài)及相關(guān)特性參量的特點(diǎn)。狀態(tài)條件行波（無反射）Z0=ZC，=0，=1純駐波（全反射）終端開路、短路，純電抗（jx），=1，=行駐波（部分反射）Z0=R+jx，0<|<1，1<

5、;<3 熟悉圓圖的基本特點(diǎn)（特殊點(diǎn)、線、半圓、圓）特殊點(diǎn)：開路點(diǎn)(B點(diǎn))短路點(diǎn)（A點(diǎn)）負(fù)載方向匹配點(diǎn)（O點(diǎn)）特殊線: 純電阻線 （AB線）電壓波腹線（OA線）電壓波節(jié)線 (OB線)特殊半圓: 感性半圓（上半圓）容性半圓（下半圓）波源方向特殊圓: 可調(diào)匹配圓 (過O點(diǎn)的圓)純電抗圓 (外圓)4 掌握用圓圖確定均勻無耗傳輸線任意截面的特性參量以及解決傳輸線的阻抗/導(dǎo)納調(diào)配的問題。附錄課后題三、微波傳輸線1 熟練掌握三種主要微波傳輸線（矩形，圓柱形，同軸）的模式的場(chǎng)分布及其特點(diǎn)，能作出或判斷傳輸線橫截面的模式圖。TE01TE10TE11TE21TE22矩形圓柱形TM01TM10TM11TM21

6、TM22矩形圓柱形：除10,20，n個(gè)凹和m個(gè)凹：橫向n個(gè)圓，縱向m個(gè)圓：m為圓周方向變化（整數(shù)），n為徑向方向變化（半駐波，圓心向外）2 掌握各種傳輸線特性參量及其運(yùn)用。 截止波長(zhǎng)矩形波導(dǎo)：m,n代表工作模式，TEmn，TMmn ，a,b代表波導(dǎo)模截面尺寸圓形波導(dǎo)： （對(duì)TMmn模） （對(duì)TEmn模） 波導(dǎo)波長(zhǎng)/相波長(zhǎng) 相速度Vp=才能傳輸 原因：視在速度 不同模式不同，不同 群速度vg（vg：信號(hào)或能量沿于軸方向傳輸速度） 三種波長(zhǎng)（與波源模式，波導(dǎo) 波源模式波導(dǎo)尺寸xxcxg 3 了解波導(dǎo)傳輸線的截止波長(zhǎng)分布圖及其應(yīng)用。TEM截止波長(zhǎng)無限長(zhǎng)，TE，TM截止波長(zhǎng)有限，讓輸入電磁波波長(zhǎng)大于T

7、E、TM截止波長(zhǎng)最長(zhǎng)的即可只激發(fā)TEM。其中：TE11截止波長(zhǎng)最長(zhǎng)，因此只須單模傳輸條件四、微波網(wǎng)絡(luò)參量1 了解散射參量S參量和轉(zhuǎn)移參量A參量的基本概念S: 歸一化入射波和歸一化發(fā)射波間的關(guān)系A(chǔ):以網(wǎng)絡(luò)輸出端口的電壓和電流作為自變量，而用其輸入端口的電壓和電流作為因變量2 了解S散射矩陣和A轉(zhuǎn)移矩陣各參量的意義a1b1a2b2二端口微波網(wǎng)絡(luò)S11S22S21S12S: A: 3 了解S參量和A參量的基本特性及應(yīng)用S:A: 4 掌握簡(jiǎn)單雙端口網(wǎng)絡(luò)S參量和A參量的確定附錄課后題五、微波諧振器1 了解微波諧振腔的基本概念及基本參數(shù)概念：微波諧振腔相當(dāng)于低頻集中參數(shù)的LC振蕩回路，具有儲(chǔ)能和選頻特性。

8、基本參數(shù)：諧振波長(zhǎng)：場(chǎng)解相位（均勻介質(zhì)）等效電納總參數(shù)2 了解三種同軸腔的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)以及諧振波長(zhǎng)的確定封閉面半波損耗波速無損耗3 掌握矩形腔和圓柱腔的特點(diǎn)及諧振波長(zhǎng)的確定。4 了解的環(huán)行腔的特點(diǎn)及諧振波長(zhǎng)的確定。六、微波元器件1 了解阻抗與連接分支元件的結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)及工作原理。（一）阻抗變換與調(diào)配器件（1）膜片：電容式，電感式（2）諧振窗（3）鞘釘：垂直對(duì)穿于波導(dǎo)寬邊的金屬圓棒（4）螺釘（5）單螺調(diào)配器（6）阻抗?jié)u變線：直線式，階梯式，切比雪夫式，指數(shù)式（7）短路器：普通式，簧片接觸式，抗流式（8）可變衰減器：平移式，插入式，旋轉(zhuǎn)式（九）匹配負(fù)載：小功率，中功率，大功率單螺調(diào)配器插入式平移式 旋

9、轉(zhuǎn)式匹配負(fù)載（二）連接與分支接頭平接頭抗流接頭彎頭E-面彎頭H-面彎頭扭波導(dǎo)T接頭雙-T接頭魔T接頭2 了解波的激勵(lì)與耦合的基本方法，熟練掌握激勵(lì)和耦合元件的結(jié)構(gòu)與工作原理。激勵(lì)：電激勵(lì)，磁激勵(lì)，電磁激勵(lì)定向耦合器雙孔型十字型波型變換器TEM-TE10同軸-波導(dǎo)型TE10-TE11（矩形-圓柱形）TE10-TE01（矩形-圓柱形）TE10-TM01（矩形-圓柱形）3 了解微波鐵氧體的三種主要效應(yīng)（鐵磁諧振、場(chǎng)移效應(yīng)、法拉第旋轉(zhuǎn)）及其相應(yīng)器件（隔離器、環(huán)行器）的結(jié)構(gòu)和工作原理。鐵磁諧振場(chǎng)移效應(yīng)：正反相波在磁化鐵氧體作用下發(fā)生場(chǎng)形的顯著變化 P232法拉第旋轉(zhuǎn)：極化面沿前進(jìn)方向?yàn)檩S而旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象 P

10、229隔離器環(huán)形器七、天線1 理解、掌握天線的常用參量及計(jì)算方向性圖主瓣最大輻射方向兩側(cè)，場(chǎng)強(qiáng)為最大場(chǎng)強(qiáng)的倍，即功率密度為最大輻射方向上功率密度之半的兩點(diǎn)間的夾角，稱為半功率點(diǎn)波瓣寬度，又稱為3dB主瓣寬度，或稱之主瓣寬度。用來表示。在主瓣最大方向兩側(cè)，兩個(gè)零輻射方向之間的夾角，稱為零點(diǎn)波瓣寬度寬度或稱為零值主瓣寬度，用表示。方向函數(shù)F式中，為天線在任意方向上的輻射場(chǎng)強(qiáng)，為天線在其最大輻射方向上的輻射場(chǎng)強(qiáng)。點(diǎn)源無方向性天線的歸一化方向性函數(shù)方向性系數(shù)D為無方向性天線的輻射場(chǎng)強(qiáng)。天線增益G及分別為被研究天線和無方向性天線的輸入功率天線極化天線的有效長(zhǎng)度P245式中，IA(或Im)為輸入點(diǎn)電流(波

11、腹點(diǎn)電流)，L為真實(shí)長(zhǎng)度。在實(shí)際天線直立于地面使用時(shí)，通常用有效高度he代替Le接收天線的最大功率P接收天線的有效面積。2 了解常見天線的基本類型，結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)（1）線狀天線直立天線直立振子天線結(jié)構(gòu)： 垂直于地面或?qū)щ娖矫婕茉O(shè)的天線用途； 廣泛用于長(zhǎng)、中、短及超短波段，運(yùn)動(dòng)中的電臺(tái)，車輛、船特點(diǎn)： 增益低，效率低提高效率： 提高輻射電阻：頂部加容性負(fù)載，中底部加感性負(fù)載降低損耗電阻：天線地部加輻射狀地網(wǎng)套筒天線用途； 廣泛用于長(zhǎng)、中、短及超短波段，運(yùn)動(dòng)中的電臺(tái)，車輛、船特點(diǎn)： 第一諧振點(diǎn) h=水平振子天線水平振子天線結(jié)構(gòu)： 平行與地面或?qū)w平面架設(shè)的天線特點(diǎn)： 架設(shè)，饋電方便用途： 主要用于短波

12、天線，通信電視籠形天線用途：廣泛用于短波通信特點(diǎn)：寬頻行波天線 V形天線用途： 特別適合短波移動(dòng)基站特點(diǎn)： 行波天線；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，架設(shè)方便，有較好的方向性，寬頻特性； 終端吸收部分功率，效率不高60-80菱形天線用途： 廣泛由于中長(zhǎng)距離的短波通信與廣播，電視接收，超短波散射通信，固定臺(tái)站 使用特點(diǎn)： 行波天線；頻帶寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，調(diào)整容易，增益大；占地面大，每邊要幾個(gè)波長(zhǎng)長(zhǎng)；副辯多且較大；終端電阻吸收部分功率；效率不高 60-70引向天線（八木-宇田天線，魚骨天線）結(jié)構(gòu)： 一個(gè)激勵(lì)器（有源半波振子），一個(gè)反射器，若干個(gè)引向器。用途： 廣泛用于米波、分米波的通信、雷達(dá)、電視優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

13、牢靠，饋電方便，易于制作，成本抵，有較好的方向性，有較高的增益，風(fēng)載小。頻帶較窄。螺旋天線用途： 雷達(dá)天線，超短波手持通信機(jī)特點(diǎn)： 圓極化，跟蹤目標(biāo)，電視廣播天線 正交振子天線結(jié)構(gòu)： 由兩正交放置的對(duì)稱振子組成，通常在水平面垂直放置。單元振子通常為半波振子。原理： 兩振子振幅相等，電流相位差1/2 90度特點(diǎn)； 方向圖類似于圓，在水平面無方向性。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻帶窄，改進(jìn)： 為提高天線增益，可采用多層天線蝙蝠翼天線結(jié)構(gòu)： 由若干個(gè)平行的對(duì)稱振子構(gòu)成；對(duì)稱振子分別接于A-A，B-B，C-C，D-D；中心A-A平衡饋電，兩翼豎桿成平行傳輸線原理： 短路線輸入阻抗為感性，感抗從D往A逐漸增大； 相應(yīng)接入

14、的對(duì)稱振子的臂長(zhǎng)從D到A逐漸減短，使輸入電容增大； 與短路線的輸入感抗互補(bǔ)，保證振子同相激勵(lì)。用途： 調(diào)頻廣播，電視發(fā)射天線特點(diǎn)： 在水平方向有較強(qiáng)輻射面天線角錐天線（喇叭天線）特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，饋電方便，調(diào)整使用方便； 頻帶較寬，功率容量大，增益高； 較小的副瓣，相當(dāng)尖銳的主瓣 用途：可作為獨(dú)立天線，也可作為反射天線的饋電拋物面天線結(jié)構(gòu)；平行入射到反射面，匯聚焦點(diǎn)；焦點(diǎn)發(fā)出，平行發(fā)射。用途： 微波中繼，衛(wèi)星地面站，射電天文，雷達(dá)特點(diǎn)； 良好的輻射特性卡塞格倫天線結(jié)構(gòu)：雙反射面特點(diǎn)：多元，更好調(diào)節(jié) 短焦距反射面代替長(zhǎng)焦距反射 減少損耗和噪音用途： 廣泛用于衛(wèi)星通信，中繼通信，射電天文，單脈沖雷

15、達(dá)等微帶天線特點(diǎn)：圓極化，尺寸小，重量輕，容易付于任何物體表面 輸入阻抗八、微波測(cè)量(實(shí)驗(yàn))1 了解微波基本實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)組成2 了解微波基本參量的測(cè)量方法。(頻率、波長(zhǎng)、波導(dǎo)波長(zhǎng)、駐波比、駐波相位)附錄1 作業(yè)第2章已知一均勻無耗傳輸線的特性阻抗ZC=75，終端接一Z(0)=75+j75的負(fù)載，求： 終端的反射系數(shù)和線上駐波比 求終端距第一波腹點(diǎn)和第一波節(jié)點(diǎn)的距離已知同軸線的特性阻抗ZC=50，終端所接負(fù)載阻抗Z(0)=50+j50,求距離終端L=0.25處的輸入阻抗Zin和輸入導(dǎo)納。已知一測(cè)量線上測(cè)得的電壓駐波比=4，駐波第一個(gè)最小點(diǎn)位置（距離終端）Lmin=0.31，傳輸線特性阻抗ZC=5

16、0，求傳輸線的負(fù)載阻抗和導(dǎo)納。一半波振子天線，其等效阻抗ZL=65+j30,與特性阻抗ZC=300的品行雙線連接，為匹配可串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電容，求該電容的接入位置和電容數(shù)值。一無耗傳輸線特性阻抗ZC=100，欲與輸入阻抗為ZL=300+j100的天線相匹配，現(xiàn)采用并聯(lián)終端短路線調(diào)匹配，求單支線的接入位置及單支線長(zhǎng)度。一條特性阻抗ZC=50的均勻無耗傳輸線，其終端接一輸入阻抗Zin=50+j50的負(fù)載,試求： 傳輸線終端的反射系數(shù)，傳輸線上的駐波比 求距離終端0.25處的輸入阻抗和導(dǎo)納第3章畫圖：、同軸線外導(dǎo)體內(nèi)徑D=5.6d，內(nèi)導(dǎo)體直徑d=10mm，問： x、c波段電磁波信號(hào)能否在此同軸線上傳輸 x、c波段信號(hào)能否在此線上單模傳輸 單模傳輸是的最短波長(zhǎng)是多少第4章j50-j25ZC=50求下列電路的S參量S11,S22一網(wǎng)絡(luò)的S矩陣，試求 判斷該網(wǎng)絡(luò)是否互易？是否對(duì)稱？是否無耗？8.568.56141.8 求3dB網(wǎng)絡(luò)的S參量。ZC=50求一段均勻無耗傳輸線的A