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1、绪论1、微波的几种分析法：对于低于微波频率的无线电波，其波长远大于电系统的实际尺寸，可用集总参 数电路的理论进行分析，即为电路分析法；频率高于微波波段的光波、x射线、Y涉嫌等，其波长远小 于电系统的实际尺寸，甚至与分子、原子的尺寸相比拟，因此可以用电光理论进行分析，即为光学分析 法；而微波则用于其波长与电系统的实际尺寸相当，不能用普通电子学中电路的方法研究或用光的方法 直接去研究，而必须用场的观点去研究，即由麦克斯韦尔方程组出发，结合边界条件来研究系统内部的 结构，这就是场分析法。2、微波的特点：似光性：主要表现在反射性、直线传播性及集束性等几个方面穿透性：主要表现 在云、雾、雪等对微波传播的
2、影响较小宽频带特性：其携带信息的能力远远超过中短波及超短波热 效应特性：当微波电磁能量传送有耗物体的内部时，就会使物体的分子互相碰撞、摩擦，从而使物体发 热散射特性：当电磁波入射到某物体上时，会在除入射波方向外的其他方向上产生散射抗低频特性。 第一章均匀传输线理论1、微波传输线：是用以传输微波信息和能量的各种形式传输系统的总称，它的作用是引导电磁波沿一 定方向传输，因此又称为波导系统，其所引导的电磁波被称为导行波。一般将截面尺寸、形状、媒介分 布、材料及边界条件不变的导波系统称为规则导波系统，又称为均匀传输线。把导行波传播的方向称为 纵向，垂直于导波传播的方向称为横向。TEM波：无纵向电磁场分
3、量的电磁波称为横电磁波，即TEM波。2、微波传输线的分类：微波传输线大致可以分为三种类型，第一类是双导体传输线，它由两根或两根 以上平行导体构成，因其传输的电磁波是横电磁波或准TEM波，故又称TEM波传输线，主要包括平行 双线、同轴线、带状线和微带线；第二类是均匀填充介质的金属导波管，主要包括矩形导波、圆导波、 脊形导波和椭圆导波；第三类是介质传输线，因电磁波沿传输线表面传播，故称为表面波波导，主要包 括介质导波、镜像线和单根表面波传输线。3、微波传输线分析方法：对均匀传输线的分析方法通常有两种：场分析法：从麦克斯韦方程出发， 求出满足边界条件的波动解，得出传输线上电场和磁场的表达式，进而分析
4、传输特性等效电路法：从 传输线方程出发，求出满足边界条件的电压、电流波动方程的解，得出沿线等效电压、电流的表达式， 进而分析传输特性。4、 模式判断 当工作波长入小于某个模的截止波长时入c时B平方0此模可在波导中传输，故称为 传导模；当工作波长大于某个模的截止波长时B平方0，即此模在波导中国不能传输称为截止模。一个 模是否能在波导中传输取决于波导结构和工作频率，对相同的m和n，TEmn和TMmn模具有相同的截止波 长，故称为兼并模。第二章规则金属导波1、波导传输特性的主要参数有：相移常数、截止波数、相速、波导波长、群速、波阻抗及传输功率2、导行波：用以约束或引导电磁波能量沿一定方向传输的结构成
5、为导波结构，在其中传输的波称为导 行波3、导行波的分类：根据截至波数kc的不同可将导行波分为以下三种情况：k2=0,意味着该导行波既C无纵向电场，只有横向电场和磁场，故称为横电磁波，简称TEM波。k20,又可分为两种情况：TM C波（磁场纯横向波）和TE波（电场纯横向波）第三章微波集成传输线1、各种集成微波传输系统分为四大类：准TEM波传输线，主要包括微带传输线和共面波导等；非 TEM波传输线，主要包括槽线、鳍线等；开放式介质波导传输线，主要包括介质波导、镜像波导等； 半开放式介质波导。主要包括H型波导，G型波导等。2、微带传输线的分类：微带传输线的基本结构有两种形式：带状线和微带线，带状线是
6、由同轴线演化 而来的，带状线仍可理解为与同轴线一样的对称双道题传输线，主要传输的是TEM波；微带线是由沉积 在介质基片上的金属导体带和接地板构成的一个特殊传输系统。第四章微波元器件分类按其变换性质分为线性互易元件、非线性互易元件以及非线性器件，按连接 匹配元件分类分为终端负载元件、微波连接元件以及阻抗匹配元件。（线性互易只是对微波信号进行线性 变换而不改变频率特性满足互易定理，包括连接匹配元件，微波滤波器件及微波谐振器件等；线性互易 元件指铁氧器件，它额的散射矩阵不对称，但仍工作在线性区域，包括隔离器、环形器等；非线性器件 能引起频率的改变，从而实现放大、调制变频等，主要包括微波电子管、微波晶
7、体管、微波固态谐振器、 微波场效应管微波电真空器件。终端负载器件是连接在传输系统终端实现终端短路、匹配或标准失配等 元件；微波连接器件用以作用不同的两个微波系统按一定的要求连接起来，包括波导接头、衰减器、相 移器、及转换接头；阻抗匹配器件是用于调整传输系统与终端之间阻抗匹配器件，包括螺钉调配器、多 阶梯阻抗变换器及渐变型变换器。）第五章1、天线应具有以下功能：天线应能将导波能量尽可能多地转变成电磁波能量。这首先要求天线是一 个良好的电磁开放系统，其次要求天线与发射机或接收机匹配。天线应使电磁波尽可能集中于确定的 方向上，或对确定方向的来波最大限度地接收，即天线具有方向性天线应能发射或接收规定极
8、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2、 天线分类：按用途分为通信天线、广播电视天线、雷达天线按工作波长分为长波天线、中波天 线、短波天线、超短波天线和微波天线。按辐射的类型分为线天线和面天线。3、天线方向图：所谓天线方向图，是指在离天线一定距离外，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。4、极化的概念：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，圆 就称为圆极化，椭圆就称为椭圆极化
9、。第七章1、传输媒质对电波传播的影响：传输损耗（信道损耗）：电波在实际的媒质（信道）中传播时有损耗， 这种能量损耗可能是由于大气对点播的吸收或散射引起的，也可能是由于点播绕过球形地面或障碍物的 绕射而引起的；衰落现象：所谓衰落，一般是指信号电平随时间的随机起伏，根据衰落的原因分类， 可分为吸收型衰落和干涉型衰落；吸收型衰落主要是由于传输介质电参数的变化，是的信号在媒质中的 衰减发生相应的变化而引起的，这种原因引起的信号电平变化较慢，所以称为慢衰落；干涉型衰落主要 是由随即多径干涉现象引起的，这种起伏的周期很短，信号电平变化很快，故称为快衰落，在移动通信 信道中表现得更为明显；传输失真：包括振幅
10、失真和相位失真，产生失真的原因有两个：媒质的色散 效应，随即多径传输效应；色散效应是由于不同频率的无线电波在媒质中的传播速度有差别而引起的信 号失真，多径传输也会引起信号畸变，因为无线电波在传播时通过两个以上不同长度的路径到达接收点， 接收天线收到的信号是几个不同路径传来的电场强度之和。第八章线天线1、线天线：横向尺寸远小于纵向尺寸并小于波长的细长结构的天线称为线天线，对称振子天线是由两根 粗细和长度都相同的导线构成，中间为两个馈电端，这是一种结构简单应用广泛的基本线天线。2、列阵天线：为了加强天线的方向性，将若干辐射单元按某种方式排列所构成的系统称为天线阵，构成 天线阵的辐射单元称为天线元或
11、阵元。天线阵的辐射场是各天线元所产生的矢量叠加，只要各天线元上 的电流振幅和相位分布满足适当的关系，就可以得到所需要的辐射特性。3、智能天线：智能天线是由天线阵和智能算法构成，是数字信号处理技术与天线有机结合的产物;使用 智能天线的主要优点：具有较高的接受灵敏度使空分多址系统成为可能消除在上下链路中的干扰 抑制多径衰落效应，智能天线和自适应天线最大的不同之处在于信号加权与多路信号叠加的顺序。 第九章面天线1、面天线：又称口径天线，它所载的电流时沿天线体的金属表面分布，且面天线的口径尺寸远大于工作 波长，面天线常用在无线电频谱的高频端，特别是微波波段。2、旋转抛物面天线：是在通信、雷达和射电天文
12、等系统中广泛使用的一种天线，由两部分组成，一是抛 物线绕其焦轴旋转而成的抛物反射面，二是置于抛物面焦点处的馈源（也称照射器）。终端发射系数ri4951例1-1 一根特性阻抗为500、长度为0.1875m 的无耗均匀线，其工作频率为200MHz，终端接 有负载Zl=40+j30 Q，试求其输入阻抗解：工作频率f= 200MHz，故相移常数 B=2冗f/c= 4冗由于 Zl=40+j30 Q、Z0=50 Q、 z=l= 0.1875m ， 因而得输入阻抗 Z （心 U（z）二 ZZ1 +j和收）in（z）TM 0 Z + jZ tan（Pz） =100o /Q例1-2一根75Q均匀无耗传输线，终端
13、接有负 载Z = R + jX，欲使线上电压驻波比为3,则 负载的实部R和虚部X应满足什么关系：解：由驻波比 p =3, I r I二= 0.5l p + 1Z 一 ZI r i= = 0.51 Z + Z1 0将Z = R + jX，Z =75带入上式，得1 1 1 0（R -125）2 + X2 = 10021 1即实部R和虚部X应在圆心为（125，0），半径 为100的圆上，上半圆对应负载为感抗，而下半 圆的对应负载为容抗例2-1设某矩形波导的尺寸为a=8cm,b=4cm, 试求工作频率在3GHz时该波导能传输的模式。c解：由 f=3GHz 得九=10(cm)1,4肓-制联为Zu 50Q
14、的无劇恋脱，軌io黠魏为 e=2.25=l,骅韓R产10的ML当戶100MHz时,燃碾为4, 肄緞麻肮婶鱗刚統;9 lAlKMIi 0翰入飙扎 解：传输线上的波长九g （c/f讨扛 =2m 传输线的实际长度：1二九。/4 05m输入端反射系数：rin ri e -j2氏49/51输入阻抗为：Zin 2500 Q【2.3】 矩形波导戡;而尺寸h aX6=23 mmXlO mm*波导内允滿空气仃号源频率为 10 GHz试求 波导中可以传播的模式该模式的截止波长;1,相移常数卩 波导波 氏人及相速叫。解：信号波长：九c： f 3cm 30 mm九2a 46mm 九a 23mmcTE10cTE 20因
15、而波导中可以传输的模式为TE10，0 : k 2 + kc2 =158.8v w/ 0 =3.9*1O m/ sp九2n/0 =39.5mmg例4-2求如图所示二端口网络的辺矩阵和/矩 阵。而各模式的截止波长为九cTE10九CTE20九CT叫1二 2a = 16(cm) X=a =九=2b = 8(cm) 九cTE01二九 二二 7.15(cm) 九cTEnva 2 + b2此，在3GHz时只能传输丁己10模习题1-1解： 终端反射系数为R - Z100 - 501r = i0iR + Z100 + 503l 0因r (z)re 一j2 0z和 Z (z) Z 1 + r (z)m 0 1 - r ( z )输入阻抗分别为：r(0.2A) =HO.25A) =_ H0.5A)=VV解：由辺矩阵的定义:x22A兀uz77于是：bLZcZ + Zbi因此YLIz11 -+ (Z + - )Z-a b a b c-c-+ -a b
