微波技术与天线

微波：是电磁波中介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短〔频率最高〕的波段，其频率范围从300Mhz〔波长1m〕至3000GHz〔波长0.1m〕.微波的特性：1.2.3.宽频带4.5.6.抗低频干扰特性.与低频区分：趋肤效应，辐射效应，长线

电路是指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不一样。这说明分布参数电外，还是空间坐标的函数。工作波长相比较。进展分析。均匀传输线方程〔电报方程：效应，分布参数。微波传输线的三种类型:1.双导体传输线，

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

Ri(z,t)Li(z,t)，tGi(z,t)Cu(z,t)t2.3.介质传输线。集总参数,电路的所

传输线瞬时电压电流：u(z,t)Aezcos(tz)Aezcos(tz)有参数,

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

ezcos(tz)]Z 1 2RjLRjLGjC是瞬间传递的,这种抱负化的电路模型称为集总电路。

特性阻抗:Z 0R=G=0.)

无耗传输线这类电路所涉及电路元件的电磁过程 平行双导线(直径为d,间距为都集中在元件内部进展。用集总电路近似实际电路是有条件的，这个条件是实际电

D):Z0

120r

ln2Dd路的尺寸要远小于电路工作时的电磁波

同轴线〔内外导体半径a,b〕:Z 0

60lnbrar长。 相移常数：

2LCLC对于集总参数电路，由基尔霍夫定律唯

输入阻抗Z

Z Z tan(z)Z 1 0一地确定了电压电流。

in 0Z0

Z tan(z)1反射系数(z)Z1Z0ejzejz分布参数：

Z Z 11 0

Z Z 1

zmin

4

(2n1)2

〔n=0,1,2,…〕1 Z Z 11 0

R Z max 0输入阻抗与反射系数关系：Zin

Z 1(z)01(z)

/2重复性：输入阻抗和反射系数每隔任

1|11|1

|；||| 1

11

意/2处一样。/4阻抗变换性/4的两点处行波状态1，终0，传输线上各点阻抗等于传输线特性阻抗。驻波状态1z=[2n/4,(2n+1)/4]等效为纯电感，z=[〔2n-1〕/4,2n/4]等效为纯电容，/4短路线行驻波状态第一波节/腹点位置

输入阻抗的乘积等于特性阻抗的平方。阻抗匹配：负载阻抗匹配，源阻抗匹配，共轭阻抗匹配/4阻抗变换器法zmin

〔波节〕=/4z

max

〔波腹〕/4,负载为纯电阻z 〔波腹〕</4,负载为感性maxzmin

〔波节〕</4,负载为容性波腹点位置：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波节点位置： 假设是复阻抗，需在负载与变换器之间加一段传输线l1，使变换器的终端变成纯电阻Rx。串联支节调配器Z1Z0||ej1 Z Z 1 10 11||； Z1Z0||ej1 Z Z 1 10 1

111||11一组解：

lmin1

441|

|； l

arctan 11||1

max1

4 1

1 2 一组解：

l

arctan11

arctan 12

2 4 2 l l”l1 1 min1l arctan1

另一组解：2 2

l”arctan 1l l”1

lmax1

1 2 另一组解：

l arctan1l” arctan( 1)

2 4 2 1 2l

arctan

l l”1

lmin12 4 2l l”l1 1 max1

1

其次章波数：k 工作波长：2k2.并联调配器

k,,：2

2 1k 1k2c

1k2 1()2c：p

群速：g

ddk

cmn

m n( )2( )2a b截止波长：cTEmn

cTMmn

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

单口网络波阻抗：

(z)|1

|ej(2z)111k2ck2TM

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

I(z)

1[1(z)]AZATE10模场的分布：

Z

e(z)Z

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

in e1(z)归一化电流电压：aHxH10

sin(a

x)cos(tz)ZZY2ZZY

uU/

U

I/H Hz 10

cos(a

x)cos( t z)

双口网络E Ex

H 0y

阻抗矩阵[Z]:[U]=[Z][I]带状线b

互易网络：Z Z ;对称网络：Z Z12 21 11 22导纳矩阵[Y]：[I]=[Y][U]的接地板与中间宽度为w厚度为t的矩形

互易网络：Y12

Y ;对称网络：Y Y21 11 22截面导体组成。

[Z]矩阵和[Y]矩阵关系：[Y][Z]10：

转移矩阵[A]:U1[I[1

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

互易网络：AD-BC=1;对称网络：A=Dr相速度： rp

波导波长：

[A]矩阵级联：[A]=A1

][A2

][A3

]...[A]nrr

AZ B 1 g 0

in CZ D1微带线特性阻抗 1

LC相速度 1LC

in

(ACZ(ACZ

)Ze1 )Ze1

(BDZ )e1(BDZ )e10 Cp

p 散射矩阵[S]:

b S

S12][a1]波导波长： 1]

b S S a2 21 21 2g 0 r

S12

S ;对称网络：S S21 11 221的反射系数；S22:12的反射系数；

[S]([z][I])([z][I])1[z]([I][S])([I][S])1[S]与[y]关系：[S]([I][y])([I][y])1[z]([I][S])([I][S])1S12:121的反

传输矩阵[T]:a T T b[1][11

12][2]向传输系数；

b T1 21

T a21 2S21:212的正向传输系数；与[z]关系：

矩阵的级联：[T]=[T1

][T2

][T3

]...[T]n终端负载元件：短路活塞，劈形吸取片〔波导梯形吸取体〔同轴线，半圆形电阻〔微带线微波连接元件：法兰盘〔波导，衰减元件，相移元件。阻抗匹配元件：螺钉调配器，多阶梯阻抗变换器：定向耦合器，功率安排器，波导分支器将来自放射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置。天线的功能要求：

天线应能将导波能量尽可能多的转变为电磁波能量。天线应使电磁波尽可能集中在确定的方向上，或者对确定方向的来波最大限度的接收，即具有方向性。天线应能放射或接收规定极化的电磁波，即天线有适当的极化。天线应有足够的工作频带。一段长度远小于工作波长，I元。天线的电参数方向图，主瓣宽度，旁瓣电平，方向系数，天线效率，极化特性，频带宽度，输入阻抗。：线极化天线，圆极化天线，椭圆极化天线〔圆极化和椭圆极化可以分为左旋和右旋。接收天线的方向性要求：主瓣宽度尽可能窄，以抑制干扰旁瓣电平尽可能低。天线方向图最好能有一个或多个可掌握的零点，以便将零点对准干扰方向。视距传播：放射天线和接收天线处于相互能看的见得视线距离内的传播方式，用于超短波和微波波段。天波传播：自放射天线发出的电磁波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式，主要用于中波和短波波段。地面波传播：无线电波沿地球外表传播的方式，用于长波，中波，短波的低频段。散射传播〔不均匀媒质传播空对流层或高空电离层下缘遇到不均匀的介质团时就会发生散射，散射波得一局部到达接收天线。衰落现象由于传输媒质中电参数的变

化，使得信号在媒质中的衰减发生相应的变化而引起的衰落。如冰霜雨雾。由多径