微波技术与天线课程报告.docx

微波技术与天线课程报告 姓 名： 学 号： 专业班级： 指导老师：许 焱 平第一章：均匀传输线理论1、均匀传输线方程及其解共有三个参量：1）均匀传输线方程2) 传播常数 3) 相速p与波长 2、传输线阻抗与状态参量1. 输入阻抗由上一节可知, 对无耗均匀传输线, 线上各点电压U(z)、 电流I(z)与终端电压Ul、终端电流Il的关系如下： 2. 反射系数定义传输线上任意一点z处的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）之比为电压（或电流）反射系数3. 输入阻抗与反射系数的关系U(z)=U+(z)+U-(z)=A1e jz1+(z) I(z)=I+(z)+I-(z) = e jz1-(z)3、无耗传输线的状态分析 1. 行波状态行波状态下传输线上的电压和电流 2. 纯驻波状态 纯驻波状态就是全反射状态, 也即终端反射系数|l|=1。 3. 行驻波状态 当微波传输线终端接任意复数阻抗负载时, 由信号源入射的电磁波功率一部分被终端负载吸收, 另一部分则被反射, 因此传输线上既有行波又有纯驻波, 构成混合波状态, 故称之为行驻波状态。 4、传输线的传输功率、 效率和损耗5、阻抗匹配 1) 分三种：负载阻抗匹配，源阻抗匹配，共轭阻抗匹配。 6、史密斯圆图及其应用 传输线上任意一点的反射函数(z)可表达为 ：7、 同轴线的特性阻抗 同轴线是一种典型的双导体传输系统, 它由内、 外同轴的两导体柱构成。第二章：规则金属导波1、分析规则波导传输系统中的电磁场问题（1）波导管内填充的介质是均匀、线性、各向同性的（2）波导管内无自由电荷和传导电流的存在（3）波导管内的场是时谐场2、结合电磁波理论分析规则波导的各个量3、研究规则波导的一般特性：传输特性及工作特性4、讨论矩形金属波导和圆形金属波导的传输特性和场结构 （1）矩形波导：通常将由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气的规则金属波导称为矩形波导 （2）圆形波导：若将同轴线的内导体抽走，则在一定条件下，由外导体所包围的圆形空间也能传输电磁能量，这就是圆形波导。5、了解波导的耦合和激励方法 激励波导的方法通常有三种（1）电激励（2）磁激励（3）电流激励第三章：微波集成传输线1、微带传输器 对微波集成传输元件的基本要求之一就是它必须具有平面型结构, 这样可以通过调整单一平面尺寸来控制其传输特性, 从而实现微波电路的集成化。共分三种： 1.带状线 2. 微带线3. 耦合微带线2、介质波导 介质波导可分为两大类：一是开放式介质波导，主要有圆形介质波导和介质镜像线等；二是半开放介质波导，主要包括H、G形波导等。3、光纤 (1)单模光纤和多模光纤 （2）三种常见的光纤波导(3)光纤的传输特性 1)光纤的损耗 2）光纤的色散特性第四章：微波网络基础1、单口网络（1）单口网络的传输特性令参考面T处的电压反射系数为l, 由均匀传输线理论可知, 等效传输线上任意点的反射系数为：（2） 归一化电压和电流由于微波网络比较复杂, 因此在分析时通常采用归一化阻抗, 即将电路中各个阻抗用特性阻抗归一, 与此同时电压和电流也要归一。 2、双端口网络的阻抗与转移矩阵线性无源双端口网络各端口上电压和电流之间的关系。 （1）阻抗矩阵与导纳矩阵（2） 转移矩阵转移矩阵也称为A矩阵,它在研究网络级联特性时特别方便。3、散射矩阵与传输矩阵（1）散射参量与其它参量之间的相互转换（2）参数测量第五章：微波元器件1.连接匹配元件 短路负载 终端负载元件 匹配负载 失配负载微波连接元件：波导接头、衰减器、相移器、转换接头 螺钉调配器阻抗匹配元件 阶梯阻抗变换器 渐变型阻抗变换器2.功率分配元件 定向耦合器：它是一种具有定向传输特性的四端口元件，由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的。 功率分配器：将一路微波功率按一定比例分成n路输出 功率元件称为功率分配器。可分为等功率和不等功率分配器。波导分支器：将微波能量从主波导中分路接出的元件称为波导分支器，常用的有E面T型分支、H面T型分支、匹配双T。3、微波谐振元件：在低频电路中，谐振回路是一种基本元件，它是由电感和电容串联或者并联而成，在振荡器中作为振荡回路，用以控制振荡器的频率；在放大器中用振荡回路；在带通或带阻滤波器中作为选频元件等。4、微波铁氧体元件：它是非互易性的器件，电阻率很高，最常用的有隔离器和环行器。第六章：天线辐射与接收的基本理论1、天线的电参数（1）天线方向图及其有关参数天线方向图是指在离天线一定距离处, 辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的曲线图, 通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。 （2） 天线效率（3） 增益系数增益系数是综合衡量天线能量转换和方向特性的参数, 它是方向系数与天线效率的乘积, 记为G, 即： G=DA（4） 极化和交叉极化电平极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。具体地说,就是在空间某一固定位置上,电场矢量的末端随时间变化所描绘的图形,如果是直线, 就称为线极化;如果是圆就称为圆极化。（5） 输入阻抗与驻波比要使天线辐射效率高, 就必须使天线与馈线良好地匹配, 也就是天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗,才能使天线获得最大功率（6） 有效长度有效长度是衡量天线辐射能力的一个重要指标。 2、接收天线理论接收天线主要考虑以下四个方面：1. 天线接收的物理过程及收发互易性2. 有效接收面积3. 等效噪声温度4. 接收天线的方向性第七章 电波传播概论1、了解无线电波在自由空间的传播及传输媒质对电波传播的影响：传输损耗（信道损耗）衰落现象 传输失真 电波传播方向的变化2、根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，可将电波传播分为四种：（1）视距传播（2）天波传播（3）地面波传播（4）不均匀媒质传播（1）视距传播：指发射天线和接收天线处于相互能看见的视线距离内的传播方式（2）天波传播：指自发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式 （3）地面波传播：无线电波沿地球表面传播的传播方式称为地面波传播，当天线低架于地面，且最大辐射方向沿地面时，这时主要是地面波传播。 （4）不均匀媒质的散射传播：电波在低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，散射波的一部分到达接收天线处，这种传播方式称为不均匀媒质的散射传播第八章 线天线1、认识对称振子天线2、阵列天线3、直立振子天线：垂直于地面或导电平面架设的天线称为直立振子天线，它广泛地应用于长、中、短波及超短波波段。 水平振子天线4、引向天线：又称八木天线，它由一个有源振子及若干个无源振子组成 电视发射天线5、移动通信基站天线：特点：为尽可能避免地形、地物的阻挡，天线应架设在很高的地方，这就要求天线有足够的机械强度和稳定性 为使用户在移动状态下使用方便，天线应采用垂直极化 根据组网方式的不同，如果是顶点激励，采用扇形天线；如果是中心激励，采用全向天线 为了节省发射机功率，天线增益应尽可能的高 为了提高天线的效率及宽带，天线与馈线应良好地匹配。6、螺旋天线：将导线绕制成螺旋形线圈而构成的天线称为螺旋天线 7、行波天线：如果天线上电流分布是行波，则此天线称为行波天线。它是由导线末端接匹配负载来消除反射波而构成的。 8、宽频带天线：按工程上的习惯用法，若天线的阻抗、方向图等电特性在一倍或几倍频程范围内无明显变化，就可称为宽频带天线。 9、缝隙天线：如果在同轴线、波导管或空腔谐振器的导体壁上开一条或数条窄缝，可使电磁波通过缝隙向外空间辐射而形成一种天线，这种天线就称为缝隙天线。 10、微带天线：特点：体积小、重量轻、低剖面，适合大规模生产。 11、智能天线：使用智能天线技术的主要优点有:具有较高的接收灵敏度;使空分多址系统（SDMA）成为可能;消除在上下链路中的干扰;抑制多径衰落效应。 参考文献:刘学观 郭辉萍 微波技术与天线 廖承恩 微波技术基础魏文元 天线原理心得体会许老师从上学期就开始带我们的电磁波与电磁场的课程，到这学期的微波与天线，这么长时间以来，老师对我们的学习和对行业的认识都提供了很大的帮助。电与磁一直以来都是我比较头疼的内容，以前也一直没学好，总感觉这方面的知识很难系统的串联起来，不过从许老师开始带我们这方面课程开始，我感觉这些知识变得不再那么难学了，虽说没有学得多好吧，最起码不再是迷迷糊糊的了，知识框架初步建立起来，这对我以后的学习帮助应该很大的。通过微波技术与天线的学习，我了解到了许多这方面的知识，填补了我这方面知识的空白。同时，许老师还给我们介绍了许多课外的知识，这些知识开阔了我的视野，自己对所学专业也更加的清楚了。通过对这门课程的学习，我了解到了关于均匀传输线理论、规则金属波导、微波集成传输线、微波网络基础、微波元器件、天线辐射与接收理论、电波传播概论、线天线的基本知识。以前对于这些知识，听着都十分的熟悉，但是不知道是什么，也没法给出合理的解释，不过，经过学习，我已经明白是怎么回事了。现在，我对微波的特点、传输条件、传输原理、网络基础以及微波技术的发展及应用前景等一系列知识都有了很清楚的认识，至少大面上都知道，同时，我还学到了许多工程应用，这对于自己走出校门，参加工作有很多的帮助。在讲解课本知识的同时，许老师还给我们讲了许多课外的关于通信方面的知识，联通3G、WIFI技术、通信资格认证等,还有关于小灵通的退市一些和我们平时生