函数的零点自测题(整理)

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1、 微波技微波技术术与天与天线线 课课程程报报告告姓姓 名：名： 杨杨 占占 生生学号：学号：310809020425专业专业班班级级：通信：通信 0804- 1 -摘要微波是电磁波中介于超短波了红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段，其频率范围从 300MHz 至 3000GHz。微波具有似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗干扰特性。除了上述特性外，它还有以下特点：1、视距传播特性 2、分布参数的不确定性 3、电磁兼容与电磁环境污染。微波天线与电波传播是无线电技术的一个重要组成部分，微波主要研究如何引导电磁波在微波传输系统中有效传输，天线的任务则是把无线电波能量转换为

2、导行波能量。本课程我们主要学习了均匀传输线理论、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。通过学习，我了解到了微波的特点、传输原理、传输条件、网络基础以及微波技术的发展及应用前景等一系列的知识，受益匪浅。关关键键字：微波字：微波 天天线线 无无线电线电技技术术 - 2 -目录摘要1目录2一、均匀传输线理论3二、规则金属波导4三、微波集成传输线5 四、微波网络基础5五、微波元器件6六、天线辐射与接收的基本理论7七、电波传播概论8八、线天线9心得体会11- 3 -本课程我们共学习了八章，主要学习了均匀传输线理论、规则金属波导、微波集成传输线、

3、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。一、一、均匀传输线理论均匀传输线理论1.1 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 1.2 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, 即： )()_()()_(iuzIzIzUzU3. 输入阻抗与反射系数的关系 U(z)=U+(z)+U-(z)=A

4、1e jz1+(z) I(z)=I+(z)+I-(z) = e jz1-(z)1. 行波状态行波状态下传输线上的电压和电流： zj01zj 1e)()(e)()(ZAzIzIAzUzU2. 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。 在此状态下, 由)sin(j)cos()()sin(j)cos()(01 1011zZUzIzIzZIzUzU- 4 -式（1- 2- 10） ，负载阻抗必须满足： 11 0101 ZZZZ3. 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

5、波, 构成混合波状态, 故称之为行驻波状态。 1.4 传输线的传输功率、 效率和损耗1.5 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。 1.6 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 ： 11in zzzzzin1.7 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。二、规则金属波导二、规则金属波导2.1 导波原理1. 规则金属管内电磁波2. 传输特性1) 相移常数和截止波数： 。2) 相速p 与波22 c2 c2/1kkkkk导波长g。电磁波在波导中传播, 其等相位面移动速率称为相速, 于是有： 。3) 波阻抗。定

6、义即： 。 4) 22 c22 cp/1/11kkckkkrr tt HEZ 传输功率: StStSzttSSHZSEZdSaHESHEPd|2d21)(Re21d)(Re21222.2 矩形波导1. 矩形波导中的场- 5 -2.矩形波导尺寸选择原则 2.3 圆形波导 1. 圆波导中的场 与矩形波导一样, 圆波导也只能传输 TE 和 TM 波型。 2. 圆波导的传输特性 1) 截止波长。圆波导 TEmn 模、TMmn 模的截止波数分别为： akakmn mnmn mn cTMcTE2) 简并模。在圆波导中有两种简并模, 它们是 E-H 简并和极化简并。 3. 几种常用模式 1) 主模 TE11

7、 模 2) 圆对称 TM01 模 TM01 模是圆波导的第一个高次模 3) 低 损耗的 TE01 模 TE01 模是圆波导的高次模式 2.4 波导的激励与耦合：1. 电激励 2. 磁激励 3. 电流激励 三、微波集成传输线三、微波集成传输线 3.1 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.微带线 2. 微带线 3. 耦合微带线 3.2 介质波导 介质波导可分为两大类：一类是开放式介质波导，主要包括圆形介质波导 和介质镜像线等；另一类是半开放介质波导，主要包括 H 形波导

8、、G 形波导等。3.3 光纤 光纤又名光导纤维, 它是在圆形介质波导的基础上发展起来的导光传输系 统。光纤按组成材料可分为石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤、 塑料包层玻璃芯 光纤和全塑料光纤。 四、微波网络基础四、微波网络基础 4.1 等效传输线 1.等效电压和等效电流 2.模式等效传输线 4.2 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。 4.3 双端口网络的阻

9、抗与转移矩阵 在各种微波网络中, 双端口网络是最基本的, 任意具有两个端口的微波元 件均可视之为双端口网络。 下面介绍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 22212122121111 IZIZUIZIZU1(2) 1( )jzze - 6 -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。 4 散射矩阵与传输矩阵 1. 散射矩阵 2.传输矩阵 3.散射参量与其它参量之间的相互转换 4.S参 数测量 4.5 多端口网络的散射矩阵 (1) 互易性质(2) 无耗性质(3) 对称性质 五、微波元器件五、微波元器件 5.1 连接匹配元件(1)

10、 短路负载(2) 匹配负载(3) 失配负载 2. 微波连接元件 微波连接元件是二端口互易元件, 主要包括: 波导接头、 衰减器、相移器、 转换接头。 3. 阻抗匹配元件(1) 螺钉调配器(2) 多阶梯阻抗变换器(3) 渐变型阻抗变换器 5.2 功率分配元器件1. 定向耦合器 1) 定向耦合器的性能指标(1)耦合度(2)隔离度(3) 定向度 (4) 输入驻波比(5)工作带宽 2)波导双孔定向耦合器 3)双分支定向耦合器 4)平行耦合微带定向耦合 器 2. 功率分配器 将一路微波功率按一定比例分成 n 路输出的功率元件称为功率分配器。按 输出功率比例不同, 可分为等功率分配器和不等功率分配器。在结

11、构上, 大功 率往往采用同轴线而中小功率常采用微带线。(1) 两路微带功率分配器 端口“”无反射; 端口“、”输出电压相等且同相; 端口“、”输出功率比值为任意指定值(2) 微带环形电桥微带环形电桥是在波导环形电桥基础上发展起来的一种功率分配元件。 3. 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, 它是微波功率分 配器件的一种, 常用的波导分支器有 E 面 T 型分支、H 面 T 型分支和匹配双 T。 (1) E-T 分支(2)H-T 分支(3) 匹配双 T 5. 3 微波谐振器件 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并联 而成, 在振荡器中作为

12、振荡回路，用以控制振荡器的频率; 在放大器中用作谐 振回路; 在带通或带阻滤波器中作为选频元件等。 5.4 微波铁氧体器件- 7 -1. 隔离器 1) 谐振式隔离器 2) 场移式隔离器 3) 隔离器的性能指标 2. 铁氧体环行器 一个理想的环行器必须具备以下的条件:输入端口完全匹配, 无反射;输入 端口到输出端口全通, 无损耗; 输入端口与隔离器间无传输。 于是环行器的散射参数应满足: 010231231133221332211SSSSSSSSS六、天线辐射与接收的基本理论六、天线辐射与接收的基本理论 6.1 概论 通信的目的是传递信息, 根据传递信息的途径不同, 可将通信系统大致分 为两大类

13、:有线通信,无线通信。 6.2 基本振子的辐射 1. 电基本振子 电基本振子是一段长度 l 远小于波长, 电流 I 振幅均匀分布、 相位相同的 直线电流元, 它是线天线的基本组成部分, 任意线天线均可看成是由一系列电 基本振子构成的。 2. 磁基本振子的场 引入这种假想的磁荷和磁流的概念, 将一部分原来由电荷和电流产生的电 磁场用能够产生同样电磁场的磁荷和磁流来取代,即将“电源”换成等效“磁源” , 可以大大简化计算工作。 6.3 天线的电参数 1. 天线方向图及其有关参数 所谓天线方向图， 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

14、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 天线效率定义为天线辐射功率与输入功率之比, 记为A， 即1iPPP PPA3. 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=DA4. 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;如果是椭圆就称为椭圆 极化。 5. 频带宽度(Frequency Band Width) 天线的电参数都与频率有关, 也就

15、是说, 上述电参数都是针对某一工作频 率设计的。当工作频率偏离设计频率时, 往往要引起天线各个参数的变化, 6. 输入阻抗与驻波比(Input Impedance and Standing Wave Ratio)- 8 -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 7. 有效长度 有效长度是衡量天线辐射能力的又一个重要指标。 6.4 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 七、电波传播概论七、电波传播概论 7.1 电波传播的基本概念 1. 无线电波在自由空间的传播 2. 传输媒质对电波传播的影响