微波技術與天線課程報告

2022-06-13 04:03:04 字數 4698 閱讀 4699

姓名:學號:專業班級:

指導老師:許焱平

第一章:均勻傳輸線理論

1、均勻傳輸線方程及其解

共有三個參量:1)均勻傳輸線方程2) 傳播常數γ 3) 相速υp與波長 λ

2、傳輸線阻抗與狀態參量

1. 輸入阻抗

由上一節可知, 對無耗均勻傳輸線, 線上各點電壓u(z)、 電流i(z)與終端電壓ul、終端電流il的關係如下:

2. 反射係數

定義傳輸線上任意一點z處的反射波電壓(或電流)與入射波電壓(或電流)之比為電壓(或電流)反射係數

3. 輸入阻抗與反射係數的關係u(z)=u+(z)+u-(z)=a1e jβz[1+γ(zi(z)=i+(z)+i-(z) = e jβz[1-γ(z)]

3、無耗傳輸線的狀態分析

1. 行波狀態

行波狀態下傳輸線上的電壓和電流

2. 純駐波狀態

純駐波狀態就是全反射狀態, 也即終端反射係數|γl|=1。

3. 行駐波狀態

當微波傳輸線終端接任意複數阻抗負載時, 由訊號源入射的電磁波功率一部分被終端負載吸收, 另一部分則被反射, 因此傳輸線上既有行波又有純駐波, 構成混合波狀態, 故稱之為行駐波狀態。

4、傳輸線的傳輸功率、 效率和損耗

5、阻抗匹配

1) 分三種:負載阻抗匹配,源阻抗匹配,共軛阻抗匹配。

6、史密斯圓圖及其應用

傳輸線上任意一點的反射函式γ(z)可表達為 :

7、 同軸線的特性阻抗

同軸線是一種典型的雙導體傳輸系統, 它由內、 外同軸的兩導體柱構成。

第二章:規則金屬導波

1、分析規則波導傳輸系統中的電磁場問題

(1)波導管內填充的介質是均勻、線性、各向同性的

(2)波導管內無自由電荷和傳導電流的存在

(3)波導管內的場是時諧場

2、結合電磁波理論分析規則波導的各個量

3、研究規則波導的一般特性:傳輸特性及工作特性

4、討論矩形金屬波導和圓形金屬波導的傳輸特性和場結構

(1)矩形波導:通常將由金屬材料製成的、矩形截面的、內充空氣的規則金屬波導稱為矩形波導

(2)圓形波導:若將同軸線的內導體抽走,則在一定條件下,由外導體所包圍的圓形空間也能傳輸電磁能量,這就是圓形波導。

5、了解波導的耦合和激勵方法

激勵波導的方法通常有三種(1)電激勵(2)磁激勵(3)電流激勵

第三章:微波整合傳輸線

1、微帶傳輸器對微波整合傳輸元件的基本要求之一就是它必須具有平面型結構, 這樣可以通過調整單一平面尺寸來控制其傳輸特性, 從而實現微波電路的整合化。共分三種: 1.

帶狀線 2. 微帶線3. 耦合微帶線

2、介質波導介質波導可分為兩大類:一是開放式介質波導,主要有圓形介質波導和介質映象線等;二是半開放介質波導,主要包括h、g形波導等。

3、光纖 (1)單模光纖和多模光纖 (2)三種常見的光纖波導

(3)光纖的傳輸特性 1)光纖的損耗 2)光纖的色散特性

第四章:微波網路基礎

1、單口網路

(1)單口網路的傳輸特性令參考面t處的電壓反射係數為γl, 由均勻傳輸線理論可知, 等效傳輸線上任意點的反射係數為:

(2) 歸一化電壓和電流由於微波網路比較複雜, 因此在分析時通常採用歸一化阻抗, 即將電路中各個阻抗用特性阻抗歸一, 與此同時電壓和電流也要歸一。

2、雙埠網路的阻抗與轉移矩陣

線性無源雙埠網路各埠上電壓和電流之間的關係。

(1)阻抗矩陣與導納矩陣

(2) 轉移矩陣轉移矩陣也稱為[a]矩陣,它在研究網路級聯特性時特別方便。

3、散射矩陣與傳輸矩陣

(1)散射參量與其它參量之間的相互轉換(2)引數測量

第五章:微波元器件

1.連線匹配元件短路負載

終端負載元件匹配負載

失配負載

微波連線元件:波導接頭、衰減器、相移器、轉換接頭

螺釘調配器

阻抗匹配元件階梯阻抗變換器

漸變型阻抗變換器

2.功率分配元件定向耦合器:它是一種具有定向傳輸特性的四埠元件,由耦合裝置聯絡在一起的兩對傳輸系統構成的。

功率分配器:將一路微波功率按一定比例分成n路輸出功率元件稱為功率分配器。可分為等功率和不等功率分配器。

波導分支器:將微波能量從主波導中分路接出的元件稱為波導分支器,常用的有e面t型分支、h面t型分支、匹配雙t。

3、微波諧振元件:在低頻電路中,諧振迴路是一種基本元件,它是由電感和電容串聯或者併聯而成,在振盪器中作為振盪迴路,用以控制振盪器的頻率;在放大器中用振盪迴路;在帶通或帶阻濾波器中作為選頻元件等。

4、微波鐵氧體元件:它是非互易性的器件,電阻率很高,最常用的有隔離器和環行器。

第六章:天線輻射與接收的基本理論

1、天線的電引數

(1)天線方向圖及其有關引數

天線方向圖是指在離天線一定距離處, 輻射場的相對場強(歸一化模值)隨方向變化的曲線圖, 通常採用通過天線最大輻射方向上的兩個相互垂直的平面方向圖來表示。

(2) 天線效率

(3) 增益係數

增益係數是綜合衡量天線能量轉換和方向特性的引數, 它是方向係數與天線效率的乘積, 記為g, 即: g=d·ηa

(4) 極化和交叉極化電平

極化特性是指天線在最大輻射方向上電場向量的方向隨時間變化的規律。具體地說,就是在空間某一固定位置上,電場向量的末端隨時間變化所描繪的圖形,如果是直線, 就稱為線極化;如果是圓就稱為圓極化。

(5) 輸入阻抗與駐波比

要使天線輻射效率高, 就必須使天線與饋線良好地匹配, 也就是天線的輸入阻抗等於傳輸線的特性阻抗,才能使天線獲得最大功率

(6) 有效長度有效長度是衡量天線輻射能力的乙個重要指標。

2、接收天線理論

接收天線主要考慮以下四個方面:1. 天線接收的物理過程及收發互易性2. 有效接收面積3. 等效雜訊溫度4. 接收天線的方向性

第七章電波傳播概論

1、了解無線電波在自由空間的傳播及傳輸媒質對電波傳播的影響:①傳輸損耗(通道損耗)②衰落現象 ③傳輸失真 ④電波傳播方向的變化

2、根據媒質及不同媒質分界面對電波傳播產生的主要影響,可將電波傳播分為四種:(1)視距傳播(2)天波傳播(3)地面波傳播(4)不均勻媒質傳播

(1)視距傳播:指發射天線和接收天線處於相互能看見的視線距離內的傳播方式

(2)天波傳播:指自發射天線發出的電波在高空被電離層反射後到達接收點的傳播方式

(3)地面波傳播:無線電波沿地球表面傳播的傳播方式稱為地面波傳播,當天線低架於地面,且最大輻射方向沿地面時,這時主要是地面波傳播。

(4)不均勻媒質的散射傳播:電波在低空對流層或高空電離層下緣遇到不均勻的「介質團」時就會發生散射,散射波的一部分到達接收天線處,這種傳播方式稱為不均勻媒質的散射傳播

第八章線天線

1、認識對稱振子天線

2、陣列天線

3、直立振子天線:垂直於地面或導電平面架設的天線稱為直立振子天線,它廣泛地應用於長、中、短波及超短波波段

水平振子天線

4、引向天線:又稱八木天線,它由乙個有源振子及若干個無源振子組成

電視發射天線

5、移動通訊基站天線:

特點:①為盡可能避免地形、地物的阻擋,天線應架設在很高的地方,這就要求天線有足夠的機械強度和穩定性

②為使使用者在移動狀態下使用方便,天線應採用垂直極化

③根據組網方式的不同,如果是頂點激勵,採用扇形天線;如果是中心激勵,採用全向天線

④為了節省發射機功率,天線增益應盡可能的高

⑤為了提高天線的效率及寬頻,天線與饋線應良好地匹配。

6、螺旋天線:將導線繞製成螺旋形線圈而構成的天線稱為螺旋天線

7、行波天線:如果天線上電流分布是行波,則此天線稱為行波天線。它是由導線末端接匹配負載來消除反射波而構成的。

8、寬頻帶天線:按工程上的習慣用法,若天線的阻抗、方向圖等電特性在一倍或幾倍頻程範圍內無明顯變化,就可稱為寬頻帶天線。

9、縫隙天線:如果在同軸線、波導管或空腔諧振器的導體壁上開一條或數條窄縫,可使電磁波通過縫隙向外空間輻射而形成一種天線,這種天線就稱為縫隙天線。

10、微帶天線:特點:體積小、重量輕、低剖面,適合大規模生產。

11、智慧型天線:使用智慧型天線技術的主要優點有:具有較高的接收靈敏度;使空分多址系統(sdma)成為可能;消除在上下鏈路中的干擾;抑制多徑衰落效應。

參考文獻:

劉學觀郭輝萍 《微波技術與天線》

廖承恩 《微波技術基礎》

魏文元 《天線原理》

心得體會

許老師從上學期就開始帶我們的電磁波與電磁場的課程,到這學期的微波與天線,這麼長時間以來,老師對我們的學習和對行業的認識都提供了很大的幫助。電與磁一直以來都是我比較頭疼的內容,以前也一直沒學好,總感覺這方面的知識很難系統的串聯起來,不過從許老師開始帶我們這方面課程開始,我感覺這些知識變得不再那麼難學了,雖說沒有學得多好吧,最起碼不再是迷迷糊糊的了,知識框架初步建立起來,這對我以後的學習幫助應該很大的。

通過《微波技術與天線》的學習,我了解到了許多這方面的知識,填補了我這方面知識的空白。同時,許老師還給我們介紹了許多課外的知識,這些知識開闊了我的視野,自己對所學專業也更加的清楚了。

通過對這門課程的學習,我了解到了關於均勻傳輸線理論、規則金屬波導、微波整合傳輸線、微波網路基礎、微波元器件、天線輻射與接收理論、電波傳播概論、線天線的基本知識。以前對於這些知識,聽著都十分的熟悉,但是不知道是什麼,也沒法給出合理的解釋,不過,經過學習,我已經明白是怎麼回事了。現在,我對微波的特點、傳輸條件、傳輸原理、網路基礎以及微波技術的發展及應用前景等一系列知識都有了很清楚的認識,至少大面上都知道,同時,我還學到了許多任務程應用,這對於自己走出校門,參加工作有很多的幫助。

微波技術天線課程實驗指導書

實驗一微波傳送系統電路組成及介紹 一 實驗目的 1 了解射頻前端發射器的基本結構與主要設計引數。2 利用實驗模組的實際測量了解射頻前端發射器的特性。二 原理分析 微波電視傳輸系統是一套短距離 點對點的微波電視傳送和接收系統,它將現場攝得的電視 音訊訊號以微波方式傳送,再向電視中心站或有線電視站傳送。...

微波技術與天線考試試卷 A

河南理工大學萬方科技學院2009 2010學年第一學期微波技術與天線考試試卷 a 考試型別 閉卷 一 填空 1 充有介質的無耗同軸傳輸線,其內 外導體直徑分別為,傳輸線上的特性阻抗。同軸線的單位分布電容和單位分布電感分別 2 匹配負載中的吸收片平行地放置在波導中電場最處,在電場作用下吸收片強烈吸收微...

微波技術與天線課後題答案

1 1 解 f 9375mhz,此傳輸線為長線 1 2解 f 150khz,此傳輸線為 1 3答 當頻率很高,傳輸線的長度與所傳電磁波的波長相當時,低頻時忽略的各種現象與效應,通過沿導體線分布在每一點的損耗電阻,電感,電容和漏電導表現出來,影響傳輸線上每一點的電磁波傳播,故稱其為分布引數。用表示,分...