微波技术与天线复习提纲终极整理

1、微波技术与天线”课程复习提纲一、微波基本概念 21了解微波的基本概念： 频率、波长等 32了解微波的主要特性 3二、传输线基本理论 41了解传输线的特性参量 （反射系数、驻波比、驻波相位、输入阻抗、输入导纳等）传输线任一截面特性参量的计算，周期性与倒置性在解题中的应用。 42掌握传输线的工作状态与终端负载的关系，了解传输线的三种工作状态及相关特性参量的特点。 63熟悉圆图的基本特点（特殊点、线、半圆、圆）64掌握用圆图确定均匀无耗传输线任意截面的特性参量以及解决传输线的阻抗/导纳调配的问题。 6三、微波传输线 71熟练掌握三种主要微波传输线（ 矩形，圆柱形，同轴） 的模式的场分布及其特点，能作

2、出或判断传输线横截面的模式图。 72掌握各种传输线特性参量及其运用。83了解波导传输线的截止波长分布图及其应用。9四、微波网络参量 101了解散射参量 S 参量和转移参量 A 参量的基本概念 102了解 S 散射矩阵和 A 转移矩阵各参量的意义 103了解 S 参量和 A 参量的基本特性及应用 114掌握简单双端口网络 S 参量和 A 参量的确定 11五、微波谐振器 11 TOC o 1-5 h z 1了解微波谐振腔的基本概念及基本参数112了解三种同轴腔的结构和特点以及谐振波长的确定113掌握矩形腔和圆柱腔的特点及谐振波长的确定。124了解的环行腔的特点及谐振波长的确定。15六、微波元器件

3、17 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 1了解阻抗与连接分支元件的结构，特点及工作原理。17222了解波的激励与耦合的基本方法，熟练掌握激励和耦合元件的结构与工作原理。3了解微波铁氧体的三种主要效应（铁磁谐振、场移效应、法拉第旋转）及其相应器 件（隔离器、环行器）的结构和工作原理。 23七、天线 25 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 1理解、掌握天线的常用参量及计算25 HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 2了解常见天

4、线的基本类型，结构和特点27八、微波测量 （实验 ）29 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 1了解微波基本实验测量系统组成292了解微波基本参量的测量方法。 29附录 301作业 30、微波基本概念1 了解微波的基本概念： 频率、波长等微波常用单位：frequency : （ 频率单位 ） GHz / kMHz ，wavelength : （ 波长单位 ） M-mm常用微波段的划分分米波100-10cm300-3000 MHz厘米波10-1cm3000 M- 30 GHz毫米波10-1mm30-300 GHz亚毫米波1mm-0. 1mm300

5、-3000 GHz微波工程上的常用波段波段代号LSCXKuKQ标称波长 （cm）50/23105.53.221/250.82代号中心波长波长范围频率范围 （GHz）主要应用举例L23cm76. 9-19. 3cm1. 12-1.7工业上：空军医院，南方医院 医疗上：微波手术针，微波手术刀S10cm19. 3-7. 69cm2. 5-3. 95雷达，远程雷达，预警雷达C5. 5cm7. 69-4. 84cm3. 95-5. 85邮电部门间通，微波中继站X3. 2cm5. 77-2. 75cm8.2-12.4海空雷达 , 机载，舰载雷达 , 高校实验室 , 科研部门Q0. 82cm33.0-50高

6、分辨率雷达，宇宙通讯，2 了解微波的主要特性类光性可见光 -电磁波 - 直线传播，反射，侥射，折射等微波 电磁波 - 基本直线传播，较强的反射能力，较弱的侥射能力，直线传播，较强反射 定向、定位、现代大多数雷达均为微波雷达穿透性微波有几个特殊波段（ 8mm，3mm ）的电磁波不受高空大气游历层的反射，可穿透电离层 进出外层空间 宇宙窗口量子特性High Power Microwave / HPM（ 高功率微波 /射频，电磁，微波弹）宽频特性渡越时间效应与传播延时效应类声性热效应 Heat Efect非热效应二、传输线基本理论，传1 了解传输线的特性参量 （反射系数、驻波比、驻波相位、输入阻抗、

7、输入导纳等）输线任一截面特性参量的计算，周期性与倒置性在解题中的应用。反射系数定义：（同一横截面上）反射波电压与入射波电压之比 代号： （z）一般表示式：(z)U&U&U&2U&1 无耗传输线任一处反射系数与终端反射系数(z)(z)2Z(z)(0)U2U1驻波比 定义：电压最大值与电压最小值之比代号：驻波比与反射系数的关系U&maxU&min1 (0)1 (0)驻波比与反射系数的模有关驻波相位由 Umin 2 Zmin(Zn 1)242指出：第一个波节点 即 n=1 （不是 0）2 Zmin2 Zmin2/4 Zmin /输入阻抗 定义：参考面上的总电压与总电流之比 代号： ZinZin(z)

8、 反射系数与输入阻抗和导纳的关系ZinZ1c1(z)(z)得 (z) Zin Zc | (z) Yc Yin Zin Zc | Yc Yin终端反射系数与终端阻抗和导纳的关系：由(z)Zin Zc和Zin Z(0)ZinZc得(0)Z(0) Zc |Z(0) Zc |Yc = YcY(0)Y(0)输入阻抗的周期性（重复性）与倒置性（变换性）及其应用/Z 的重复性Z0 jZ ctg zZin ZcZc jZ 0tg z将z /2代入=Zc ZZc0 0cZ0/4 的倒置性将 z /4 代入Z0 jZ ctgZin Zc Zc jZ 0tg z输入导纳2 掌握传输线的工作状态与终端负载的关系， 了

9、解传输线的三种工作状态及相关特性参量 的特点。状态条件行波（无反射）Z0=ZC， =0， =1纯驻波（全反射）终端开路、短路，纯电抗（ jx ）， =1， =行驻波（部分反射）Z0=R+jx ，0|1，1 (i) +()(33式中5ZP表不荘波场沿腔反度 J位角及半径方向的分布规律为Jdg = 0的 第力个根值为几（A R） = 0的第”个根值。6. 5.1 TMoW谐推樓式Bl碱Vf TMell樓贰慈止沛忙入=Z. 0ZK = Um気= 2.405.由式（30）可得圆甘谐振JP TMHC楼式波任几 的计舞 公式为A.（TM0IM） = 2. 6 2R（32）由式（3Z可呢谄撿波艮与腔体长度尢

10、关这皋因为 P = C场沿轴向曲分布没有变化 Nt樓式的场分布如国 6 - H所示通过运算可求得圆柱眈TEu谐板模式的固有品 质因数Q.的什算公式为Q = y -（,共波形因散为Q 3 . 洛 .2 405為 2”（1 + 芋） 2r（I +亨）2.!R时，TEg祺式是El柱腔中的民低槓犬，它的单模丈的輕芾较寃酬波 导TEII塢的截止波长丸=3. 14WII = 1. 81.- 1.由式31）15到IS柱腔TEl）I谐按模 式的谐振波长入的计算公式为An(TE111)n处的大小由下式决定逋过单元直积（口）的厳迪垃（以护形截而为例）为d J SHdS .石则通过1&个环形栽Ifr的为=JX-?2

11、r囚此可求出等效电感L的衣示式为(45)将式（43）和式（4S）代人式（41和式（42便得到辿沱戡盍环形腔的谐宛频率和谐 扳波及的计算公式为：tiR边缘电容则计算(46)(4?)六、微波元器件1 了解阻抗与连接分支元件的结构，特点及工作原理一）阻抗变换与调配器件1）膜片：电容式，电感式2）谐振窗3）鞘钉：垂直对穿于波导宽边的金属圆棒4）螺钉5）单螺调配器6）阻抗渐变线：直线式，阶梯式，切比雪夫式，指数式7）短路器：普通式，簧片接触式，抗流式8）可变衰减器：平移式，插入式，旋转式九）匹配负载：小功率，中功率，大功率单螺调配器平移式插入式旋转式匹配负载（二）连接与分支 接头 平接头 抗流接头T 接

12、头双 -T 接头図八24 液导取T搖头7.6. I 普通双1接头图7-24晰示的四分支波导称为钿形波导的股T 接头它琵山E-T和Il-T接头介并而农以T平面 为公共对称而，冋时分出E 丁和H-T两个分支故 称双T。如果TE1.恢由端口（1人射，其余各絮口改接匹 月负桟时.WiJir8（4）无功率输出端口门）与（2） 4tt 端（】）与（3）之间的耦含显相等的们城口（2与 （3是等幅同相输出此时按头中的疑场分布弧田 7 25W）顷示即H-T的特性射参址仪Ui TEIa波由竭口 5）（E-丁）檢入时其余各堆口沟接匹配负载下世琳口（1）兀就 出信号而端2）和（3）有等幅反相的电取波输出即ItIn（4

13、）耦合到端门（2Tflf3） 中的电盛波大小柜零但相位差18忙。此时接头中的电场分巾如EI 725（b）所示。14)KNM ? -25 H-T捲咲（及E-T接头垠据结构的对秋性，散射娶战有S? = SlJH 5|4 S“因为E-T役头和HfT接头在与主波导违接处尺寸妄变必然会嗷起爲次根式和E 模反射波，货以Sn 0 SX O双T的塑黛虑用恳作凋Sd元件用若Tc（Osd）两支液导内放胃可関短辭话垂（3 蜩口按上匹血的负朝，可以匹明，对任恿负栽只要涮柠两个短路沽塞，总可以使UC2） 处于兀配状态。这沖调配?称为双I调配器、它对任意有耗负载约诃竭匹配，不合右匹配 盲区魔 T 接头2 了解波的激励与耦

14、合的基本方法， 熟练掌握激励和耦合元件的结构与工作原 理。激励：电激励，磁激励，电磁激励定向耦合器双孔型十字型波型变换器TEM-TE10 同轴 -波导型TE10-TE01 （矩形 -圆柱形）TE10-TM01 （矩形 -圆柱形）TE10-TE11 （矩形 -圆柱形）3 了解微波铁氧体的三种主要效应 （铁磁谐振、 场移效应、法拉第旋转） 及其相应器件（隔 离器、环行器）的结构和工作原理。铁磁谐振 场移效应：正反相波在磁化铁氧体作用下发生场形的显著变化P232法拉第旋转：极化面沿前进方向为轴而旋转的现象P229隔离器环形器点源无方向性天线的归一化方向性函数 F1七、天线1 理解、掌握天线的常用参量

15、及计算方向性图主瓣最大辐射方向两侧，场强为最大场强的 1 2 倍，即功率密度为最大辐射方向上功率密度之半的两点间的夹角，称为半功率点波瓣宽度，又称为 3dB 主瓣宽度，或称之主瓣 宽度。用 2 0.5或 2 0.5 来表示。在主瓣最大方向两侧，两个零辐射方向之间的夹角，称为零 点波瓣宽度宽度或称为零值主瓣宽度，用 2 0 表示。方向函数 FE,F , EEmax式中， E , 为天线在任意方向上的辐射场强，Emax 为天线在其最大辐射方向上的辐射场强。方向性系数 DEmaxE040 F2 ,sin d dE0 为无方向性天线的辐射场强。天线增益Emax220Pin0GGmaxPinPin0Em

16、ax E0 ,Pin Pin0P0PAA?PP0A?DPin 及 Pin0 分别为被研究天线和无方向性天线的输入功率天线极化天线的有效长度 P245L/2LeIAL/ 2I z dz式中， IA（或 Im）为输入点电流 （波腹点电流 ）， L 为真实长度。在实际天线直立于地面使用时， 通常用有效高度 he 代替 Le接收天线的最大功率 PPr maxE2 2D480 2接收天线的有效面积2D42 了解常见天线的基本类型，结构和特点（1）线状天线直立天线直立振子天线结构： 垂直于地面或导电平面架设的天线用途；广泛用于长、中、短及超短波段，运动中的电台，车辆、船特点：增益低，效率低提高效率： 提高

17、辐射电阻：顶部加容性负载，中底部加感性负载降低损耗电阻：天线地部加辐射状地网套筒天线用途； 广泛用于长、中、短及超短波段，运动中的电台，车辆、船特点： 第一谐振点 h=水平振子天线水平振子天线结构： 平行与地面或导体平面架设的天线特点： 架设，馈电方便用途： 主要用于短波天线，通信电视笼形天线 用途：广泛用于短波通信 特点：宽频行波天线V 形天线用途： 特别适合短波移动基站特点： 行波天线； 结构简单，架设方便，有较好的方向性，宽频特性； 终端吸收部分功率，效率不高 60-80菱形天线用途： 广泛由于中长距离的短波通信与广播，电视接收，超短波散射通信，固定台站 使用特点： 行波天线； 频带宽，

18、结构简单，维护方便，调整容易，增益大； 占地面大，每边要几个波长长；副辩多且较大；终端电阻吸收部分功率；效率不 高 60-70引向天线（八木 -宇田天线，鱼骨天线）结构： 一个激励器（有源半波振子） ，一个反射器，若干个引向器。用途： 广泛用于米波、分米波的通信、雷达、电视优点： 结构简单牢靠，馈电方便，易于制作，成本抵，有较好的方 向性，有较高的增益，风载小。频带较窄。螺旋天线用途：雷达天线，超短波手持通信机特点：圆极化，跟踪目标，电视广播天线正交振子天线结构： 由两正交放置的对称振子组成， 通常在水平面垂直放置。 单元振子通常为半波振子。原理： 两振子振幅相等，电流相位差 1/2 90 度

19、特点； 方向图类似于圆，在水平面无方向性。结构简单，频带窄，改进： 为提高天线增益，可采用多层天线蝙蝠翼天线结构： 由若干个平行的对称振子构成；对称振子分别接于A-A ，B-B，C-C，D-D ；中心A-A 平衡馈电，两翼竖杆成平行传输线原理： 短路线输入阻抗为感性，感抗从 D 往 A 逐渐增大；相应接入的对称振子的臂长从 D 到 A 逐渐减短，使输入电容增大； 与短路线的输入感抗互补，保证振子同相激励。用途： 调频广播，电视发射天线特点： 在水平方向有较强辐射面天线 角锥天线（喇叭天线） 特点： 结构简单，馈电方便，调整使用方便；频带较宽，功率容量大，增益高； 较小的副瓣，相当尖锐的主瓣 用

20、途：可作为独立天线，也可作为反射天线的馈电抛物面天线 结构；平行入射到反射面，汇聚焦点；焦点发出，平行发射。 用途： 微波中继，卫星地面站，射电天文，雷达 特点； 良好的辐射特性卡塞格伦天线 结构：双反射面 特点：多元，更好调节短焦距反射面代替长焦距反射 减少损耗和噪音 用途： 广泛用于卫星通信，中继通信，射电天文，单脉冲雷达等微带天线 特点：圆极化，尺寸小，重量轻，容易付于任何物体表面 输入阻抗八、微波测量 （实验 ）1 了解微波基本实验测量系统组成2 了解微波基本参量的测量方法。（频率、波长、波导波长、驻波比、驻波相位 ）附录1 作业第2章已知一均匀无耗传输线的特性阻抗ZC=75 ，终端接一 Z(0)=75+j75 的负载，求：终端的反射系数和线上驻波比求终端距第一波腹点和第一波节点的距离已知同轴线的特性阻抗 ZC =50 ，终端所接负载阻抗 Z(0)=50+j50 ,求距离终端 L=0.25 处的输入阻抗 Zin 和输入导纳。已知一测量线上测得的电压驻波比 =4 ，驻波第一个最小点位置(距离终端) Lmin =0.31 ， 传输线特性阻抗 ZC=50 ，求传输线的负载阻抗和导纳。一半波振子天线，其等效阻抗ZL=65+j30 ,与特性阻抗 ZC=300 的品行双线连接，为匹配可串联一个可调电容，求该电容的接入位置和电容数值。一无耗传输线特性阻抗 ZC=100 ，欲与输入阻抗为