微波技术与天线第9章课件PPT学习
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《微波技术与天线》课件
《微波技术与天线》PPT 课件
这个PPT课件将为您介绍微波技术与天线的基本概念和应用，从微波技术的 发展历程，到微波器件、微波天线、微波信号传输、微波测量技术、微波辐 射安全等多个方面进行深入讲解。
一、微波技术概述
微波技术的发展历程，基本特征以及在通信领域的应用。
二、微波器件
微波器件的分类
介绍不同类型的微波器件，如微波管、半导 体器件和微波集成电路。
微波天线的设计 与制造
提供设计和制造微 波天线的关键步骤 和技术。
四、微波信号传输
1 微波信号的特点
2 微波信号的传输方式
介绍微波信号的特点，如频率和传输距离。
讲述微波信号的不同传输方式，如无线和 光纤传输。
3 微波信号的功率损耗ຫໍສະໝຸດ 4 微波信号的干扰与抗干扰方法
解释微波信号传输中的功率损耗问题及其 影响。
半导体器件
讲述半导体器件在微波技术中的重要性和功 能。
微波管
深入解释微波管的工作原理和应用。
微波集成电路
介绍微波集成电路的设计和制造过程。
三、微波天线
微波天线的基本 原理
解释微波天线的工 作原理和其在通信 中的作用。
微波天线的分类
介绍不同类型的微 波天线，如方向性 天线和宽带天线。
微波天线的参数
讲述微波天线的常 见参数和它们的意 义。
提供微波信号干扰及其抗干扰方法的详细 信息。
五、微波测量技术
微波测量的基本 原理
介绍微波测量的基 本原理和常见应用。
微波频率计的工 作原理
解释微波频率计的 工作原理以及它在 微波测量中的作用。
微波功率计的工 作原理
深入讲解微波功率 计的工作原理和它 在微波测量中的应 用。
这个PPT课件将为您介绍微波技术与天线的基本概念和应用，从微波技术的 发展历程，到微波器件、微波天线、微波信号传输、微波测量技术、微波辐 射安全等多个方面进行深入讲解。
一、微波技术概述
微波技术的发展历程，基本特征以及在通信领域的应用。
二、微波器件
微波器件的分类
介绍不同类型的微波器件，如微波管、半导 体器件和微波集成电路。
微波天线的设计 与制造
提供设计和制造微 波天线的关键步骤 和技术。
四、微波信号传输
1 微波信号的特点
2 微波信号的传输方式
介绍微波信号的特点，如频率和传输距离。
讲述微波信号的不同传输方式，如无线和 光纤传输。
3 微波信号的功率损耗ຫໍສະໝຸດ 4 微波信号的干扰与抗干扰方法
解释微波信号传输中的功率损耗问题及其 影响。
半导体器件
讲述半导体器件在微波技术中的重要性和功 能。
微波管
深入解释微波管的工作原理和应用。
微波集成电路
介绍微波集成电路的设计和制造过程。
三、微波天线
微波天线的基本 原理
解释微波天线的工 作原理和其在通信 中的作用。
微波天线的分类
介绍不同类型的微 波天线，如方向性 天线和宽带天线。
微波天线的参数
讲述微波天线的常 见参数和它们的意 义。
提供微波信号干扰及其抗干扰方法的详细 信息。
五、微波测量技术
微波测量的基本 原理
介绍微波测量的基 本原理和常见应用。
微波频率计的工 作原理
解释微波频率计的 工作原理以及它在 微波测量中的作用。
微波功率计的工 作原理
深入讲解微波功率 计的工作原理和它 在微波测量中的应 用。
天线PPT课件(完整版)
近区场的性质：由于电场和磁场相差90度，故坡印 廷矢量的平均值等于零，这说明无电磁场能量辐射， 称为感应场。
远区场：当 kr 1 时称为远场区，电磁场主要由 kr 的低次幂项决定，故可略去 kr 的高次幂项，得
Er E
E
j
H
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4
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2 A k 2 A
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洛伦兹条件：
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1
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j
2 A k 2 A J
E jA jA j
in
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j
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kr 1
波阻抗：
Zw
E H
固有阻抗：
120 377
§1.2 电基本振子
远区场的性质：
（1）电场与磁场在空间相互垂直，它们均与r 成反 比。因等相位面为球面，故为球面电磁波。
（2）因在传播方向上电磁场的分量为零，故为横电 磁波，记为TEM波。
天线发展简史
二、1901, 马可尼（Guglielmo Marconi, 1874-1937，1909 年 诺贝尔物理学奖）
1901年马可尼成功实现横穿大西洋（英国—加拿大） 的无线电通信。位于英国（Poldhu, England）的发射天线 由50根斜拉导线组成，用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。 位于加拿大（Newfoundland, Canada）的接收天线是200米 长的导线，由风筝牵引。
远区场：当 kr 1 时称为远场区，电磁场主要由 kr 的低次幂项决定，故可略去 kr 的高次幂项，得
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§1.2 电基本振子
远区场的性质：
（1）电场与磁场在空间相互垂直，它们均与r 成反 比。因等相位面为球面，故为球面电磁波。
（2）因在传播方向上电磁场的分量为零，故为横电 磁波，记为TEM波。
天线发展简史
二、1901, 马可尼（Guglielmo Marconi, 1874-1937，1909 年 诺贝尔物理学奖）
1901年马可尼成功实现横穿大西洋（英国—加拿大） 的无线电通信。位于英国（Poldhu, England）的发射天线 由50根斜拉导线组成，用悬于60米高的木塔间的钢索支撑。 位于加拿大（Newfoundland, Canada）的接收天线是200米 长的导线，由风筝牵引。
微波技术与天线课件.ppt
多口元件
3、和差元件：
和差元件：它出来两路，①和②的和用S表示，①和 ②的差用D表示是。两端进去，“和”经过一个支路， “差”经过另外一个支路。在雷达里面比较常用。
多口元件
4、耦合元件：
耦合：①是主支路，它除了到下面一路外，还要 耦合到上面一个支路。
多口元件
复习双端口网络： 【性质】： 如果端口i和端口j对称，那么有Sii=Sjj 如果网络互易，则有Sij=Sji 如果网络无耗，则[S]+[S]=I
将上述矩阵展开后可分别得到两组方程，我们 称之为振幅条件和相位条件
一、三口网络的一般性质
2 2 2 |S | | S | | S | 1 1 1 1 2 1 3 2 2 2 | S | | S | | S | 1 1 2 2 2 2 3 2 2 2 | S | | S | | S | 1 3 2 3 3 3 1
一、三口网络的一般性质
2. 无耗非互易三口网络 无耗非互易网络：Sij≠Sji
［性质］无耗非互易三口网络的三个端口可以完全匹配。
典型的就是环形器 ,有两种典型的理想矩阵对应不同
的环行器：
一、三口网络的一般性质
一、三口网络的一般性质
【例 1】用环行器做为隔离器，这是由于环行器 可以做得非常小，而隔离器不行，因此通信中经 常采用环行器做为隔离器适用。 环形元件：由于 3 对外接匹配负载，因此对外只 有1,2两个口，如图，1到2传输，构成隔离器。
多口元件
Multi - Port Element
多于双端口的元件称为“多端口”。 上节课讲的S参数对于双端口很有效，它适用 于任何端口，没有传输与非传输之分，也没有哪 个端口传输之分。
微波与天线ppt课件名师教学资料
H j E
E jH
将它们用直角坐标展开, 并利用式（2 -1 -10）可得:
Ex
j kc2
(wu
H z y
Ez x
)
Ey
j kc2
(wu
Hz x
EZ y
)
Hx
j kc2
(
H Z x
w
Ez ) y
Hy
j kc2
(
纵向磁场可表达为: Hz(x, y, z)=Hoz(x, y)e -jβz
而Eoz(x, y), Hoz(x, y)满足以下方程:
2 t
Eoz
(
x,
y)
kc2
EOZ
(
x,
y)
0
2 t
H
oz
(
x,
y)
kc2 H OZ
(
x,
y)
0
式中, k2c=k2-β2为传输系统的本征值。 由麦克斯韦方程, 无源区电场和磁场应满足的方程为
速vp已不能很好地描述波的传播速度, 这时就要引入“群速” 的概念, 它表征了波能量的传播速度, 当kc为常数时, 导行波的 群速为
vg
d d
1
d / d
1
ur r
1 kc2 / k 2
3)
定义某个波型的横向电场和横向磁场之比为波阻抗, 即
z Et Ht
4)
由玻印亭定理, 波导中某个波型的传输功率P为:
1)
在确定的均匀媒质中, 波数k2=ω2με与电磁波的频率成正比, 相移常数β和k的关系式为
微带传输线《微波技术与天线》课件典型实例
微带传输线《微波技术与 天线》课件典型实例
• 微带传输线概述 • 微带传输线的分类 • 微带传输线的性能参数 • 微带传输线的应用实例 • 微带传输线的未来发展
01
微带传输线概述
定义与特点
定义
微带传输线是一种在介质基片上 制作的一维传输线结构，通常由 金属导带和接地板组成。
特点
具有较小的体积和重量，易于集 成到微波集成电路中，成本较低 ，适用于高频信号传输。
工作原理
电磁波在微带导带和接地板之间传播，通过导带和接地板之间的电容效应实现信号 的传输。
导带和接地板之间的电场主要集中在导带与接地板之间的狭缝中，磁场则主要集中 在导带附近。
随着频率的升高，电磁波的传播常数增大，导致相位速度减小，从而产生相位失真。
应用场景
01
02
03
微波集成电路
微带传输线广泛应用于微 波集成电路中，作为信号 传输线、元件间连接线等。
传播常数
总结词
传播常数是描述微带传输线中电磁波传播特性的参数，它由相位常数和衰减常数组成。
详细描述
传播常数是描述微带传输线中电磁波传播行为的参数，它由相位常数和衰减常数组成。 相位常数决定了电磁波在传输线中的相速度和相位移，而衰减常数则表示电磁波在传输 过程中的能量损失。传播常数是微带传输线设计中的关键参数，它影响着信号的传输距
离和信号质量。
损耗
总结词
损耗是微带传输线中信号能量损失的参数，主要包括 导体损耗、介质损耗和辐射损耗。
详细描述
损耗是微带传输线设计中必须考虑的重要参数。在信 号传输过程中，由于导体电阻、电介质损耗以及辐射 等因素，信号能量会逐渐损失。导体损耗主要是由于 传输线中导体的电阻引起的能量损失；介质损耗是由 于电介质材料的损耗引起的能量损失；而辐射损耗则 是由于传输线中电磁波向空间辐射引起的能量损失。 了解和减小这些损耗是提高微波传输系统性能的关键 。
• 微带传输线概述 • 微带传输线的分类 • 微带传输线的性能参数 • 微带传输线的应用实例 • 微带传输线的未来发展
01
微带传输线概述
定义与特点
定义
微带传输线是一种在介质基片上 制作的一维传输线结构，通常由 金属导带和接地板组成。
特点
具有较小的体积和重量，易于集 成到微波集成电路中，成本较低 ，适用于高频信号传输。
工作原理
电磁波在微带导带和接地板之间传播，通过导带和接地板之间的电容效应实现信号 的传输。
导带和接地板之间的电场主要集中在导带与接地板之间的狭缝中，磁场则主要集中 在导带附近。
随着频率的升高，电磁波的传播常数增大，导致相位速度减小，从而产生相位失真。
应用场景
01
02
03
微波集成电路
微带传输线广泛应用于微 波集成电路中，作为信号 传输线、元件间连接线等。
传播常数
总结词
传播常数是描述微带传输线中电磁波传播特性的参数，它由相位常数和衰减常数组成。
详细描述
传播常数是描述微带传输线中电磁波传播行为的参数，它由相位常数和衰减常数组成。 相位常数决定了电磁波在传输线中的相速度和相位移，而衰减常数则表示电磁波在传输 过程中的能量损失。传播常数是微带传输线设计中的关键参数，它影响着信号的传输距
离和信号质量。
损耗
总结词
损耗是微带传输线中信号能量损失的参数，主要包括 导体损耗、介质损耗和辐射损耗。
详细描述
损耗是微带传输线设计中必须考虑的重要参数。在信 号传输过程中，由于导体电阻、电介质损耗以及辐射 等因素，信号能量会逐渐损失。导体损耗主要是由于 传输线中导体的电阻引起的能量损失；介质损耗是由 于电介质材料的损耗引起的能量损失；而辐射损耗则 是由于传输线中电磁波向空间辐射引起的能量损失。 了解和减小这些损耗是提高微波传输系统性能的关键 。
微波技术与天线 微波元件PPT课件
2021/6/13
22
第22页/共69页
微波电抗性元件
• 微带元件的实现方法 • 预备知识 并联在传输线上的谐振回路 在传输线上并联一个或多个支节，这些支节等效于串联或并联谐振回路。
微带线中的串联电阻
2021/6/13
23
第23页/共69页
微波电抗性元件
• 微带元件的实现方法 • 串联电感和并联电容的实现原则I 微带线带条宽度变窄（特性阻抗增高），可等效成一个串联电感。 微带线带条宽度变宽（特性阻抗降低），可等效成一个并联电容。 注意 等效的前提是变窄或变宽的微带线长度<<工作波长，这样等效电感或电纳才能 与频率成线性关系。
l)
jZ0 tan(vp
l)
当λ/4 <l<λ/2时，输入阻抗为容性。
无论传输线的输入端是呈感性还是容性，其电抗与频率的 关系都是非线性的。
2021/6/13
低频时电感和电容的电抗与频率是成正比的。 二 者 之 间 区 别 的 主 要 原第2因9页就/共是69页微 波 传 输 线 为29分 布 参 数 元 件 ，
27
第27页/共69页
微波电抗性元件
• 微带元件的实现方法 • 并联电容的实现（方法I ） 图（a）中，带条宽度为W’较宽微带线段是特性阻抗为Z0’的低阻抗线段， Z0’ <<邻接微带线特性阻抗Z0：
其T型等效电l 路中的两l 个串联电感可略去l 不计，等效l 电路中只剩下一个并联电容。
BC
Z0'
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微波电抗性元件
• 波导元件的实现方法 • 电感膜片 电感膜片的相对并联电纳：
bL
BL Y0
微波与天线ppt课件
。
天线在雷达与导航中的应用
雷达天线
雷达是一种利用微波探测目标的电子设备。天线在雷达中起 到发射和接收信号的作用，通过分析反射回来的信号，可以 获得目标的位置、速度等信息。
卫星导航天线
卫星导航系统通过发射和接收微波信号，实现定位和导航。 天线在此过程中负责发射和接收信号，帮助用户获得位置信 息。
微波与天线在其他领域中的应用
微波与天线ppt课件
目录
CONTENTS
• 微波与天线概述 • 微波的基本理论 • 天线的基本原理 • 微波与天线的应用 • 微波与天线的未来发展
01
微波与天线概述
微波的定义与性质
微波是指频率在300 MHz到300 GHz之 间的电磁波。
它在通信、雷达、导 航、加热等领域得到 广泛应用。
微波具有波长在1米 到1毫米之间，以及 穿透性、反射性、折 射性等特点。
多天线技术
多天线技术是一种利用多个天线同时发送和接收信号的技术，可以显著提高无线通信系统的性能。未 来，多天线技术将在微波与天线领域发挥重要作用，实现更高的频谱效率和更稳定的传输。
MIMO技术
MIMO技术是一种利用多个天线同时发送和接收信号的技术，可以显著提高无线通信系统的性能。未 来，MIMO技术将成为微波与天线领域的重要研究方向，实现更高的频谱效率和更稳定的传输。
波动方程与麦克斯韦方程
波动方程
描述电磁波在空间中传播的基本 方程，包括电场强度E和磁场强度 H的波动特性。
麦克斯韦方程
一组描述电磁场变化和传播的方 程，包括高斯定理、安培定律、 法拉第定律和欧姆定律。
谐振腔与传输线理论
谐振腔
一种能够支持电磁振荡的封闭空间， 通常由金属壁构成，用于产生和储存 微波能量。
微波与天线PPT课件
天线的工作原理
总结词
天线的工作原理
详细描述
天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收。当天线受到电流激励时，会在其周围产生电磁场，形成电 磁波的辐射。反之，当天线接收到电磁波时，会在其导体上产生感应电流，从而将电磁波能量转换为 电信号。天线的方向性和增益与其形状、尺寸和工作频率等因素有关。
天线的参数与性能
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
方式、增益等。
06 总结与展望
微波与天线技术的总结
01
技术发展历程
微波与天线技术自20世纪初诞生以来，经历了从基础理论到实际应用的
发展过程。初期主要应用于军事领域，随着技术的不断进步，逐渐扩展
到通信、雷达、导航、探测等民用领域。
02
关键技术突破
在发展过程中，出现了许多关键技术突破，如超宽带天线、智能天线、
05 案例分析
案例一：卫星通信天线
总结词
卫星通信天线是微波与天线技术的重要应用之一，主要用于卫星信号的接收和 发射。
详细描述
卫星通信天线通常由反射器和馈源组成，其尺寸和形状根据所服务的卫星轨道 和频率范围而有所不同。为了实现高效的信号传输，卫星通信天线需要精确地 指向卫星，这通常通过自动控制系统来实现。
系统集成与小型化
未来微波与天线技术将更加注重系统集成和小型 化，以提高设备的整体性能和便携性。这需要突 破现有技术的限制，探索新的材料和工艺方法。
新材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型材料如碳纳米 管、二维材料等将在微波与天线技术中得到广泛 应用，为技术的发展带来新的机遇和挑战。
环境适应性需求
随着应用领域的不断扩展，微波与天线技术对环 境适应性提出了更高的要求。如何提高设备的抗 干扰能力、稳定性以及在复杂环境下的性能表现 ，将是未来发展的重要方向。
《微波与天线》课件
方向性和增益
根据通信距离和覆盖范围需要，选择合适的天 线方向性和增益。
尺寸和形状
根据波长和系统要求设计合适的天线尺寸和形 状。
材料和制造工艺
选择合适的材料和制造工艺，以满足天线的性 能要求。
常见的微波与天线技术
抛物面天线
通过抛物面反射原理实现高增益 和方向性。
贴片天线
常见于无线通信设备和移动通信 技术中的小型天线。
螺旋天线
通过螺旋结构实现极化控制和宽 带性能。
结语和总结
微波与天线是现代通信和科学技术的关键基础。掌握微波与天线的基本原理 和设计要点对实现高效通信和系统性能至关重要。
《微波与应用领域、原理、分类、设计要点、 常见技术，并总结总结结语。
什么是微波与天线
微波与天线是电磁波及其传输和接收技术的核心组成部分。微波是一种高频电磁波，天线是用于接收和发送电 磁波的装置。
微波与天线的应用领域
通信
微波与天线在无线电通信、卫星通信等领域中 发挥着重要作用。
3 天线特性
天线的特性如增益、方向 性和频率响应对微波系统 的性能起着关键作用。
微波与天线的分类
根据频率
• 射频（RF）微波 • 微波 • 毫米波
根据结构
• 常见天线 • 阵列天线 • 反射天线
根据功能
• 发射天线 • 接收天线 • 双工天线
微波与天线的设计要点
频率选择
根据应用需求选择合适的频率范围和带宽。
医疗
微波与天线被用于医学领域，如磁共振成像 （MRI）和肿瘤治疗。
雷达
微波与天线被广泛应用于雷达系统，用于探测 目标、测距和测速。
遥感
微波与天线被用于地球观测和航空航天领域中 的遥感技术。
根据通信距离和覆盖范围需要，选择合适的天 线方向性和增益。
尺寸和形状
根据波长和系统要求设计合适的天线尺寸和形 状。
材料和制造工艺
选择合适的材料和制造工艺，以满足天线的性 能要求。
常见的微波与天线技术
抛物面天线
通过抛物面反射原理实现高增益 和方向性。
贴片天线
常见于无线通信设备和移动通信 技术中的小型天线。
螺旋天线
通过螺旋结构实现极化控制和宽 带性能。
结语和总结
微波与天线是现代通信和科学技术的关键基础。掌握微波与天线的基本原理 和设计要点对实现高效通信和系统性能至关重要。
《微波与应用领域、原理、分类、设计要点、 常见技术，并总结总结结语。
什么是微波与天线
微波与天线是电磁波及其传输和接收技术的核心组成部分。微波是一种高频电磁波，天线是用于接收和发送电 磁波的装置。
微波与天线的应用领域
通信
微波与天线在无线电通信、卫星通信等领域中 发挥着重要作用。
3 天线特性
天线的特性如增益、方向 性和频率响应对微波系统 的性能起着关键作用。
微波与天线的分类
根据频率
• 射频（RF）微波 • 微波 • 毫米波
根据结构
• 常见天线 • 阵列天线 • 反射天线
根据功能
• 发射天线 • 接收天线 • 双工天线
微波与天线的设计要点
频率选择
根据应用需求选择合适的频率范围和带宽。
医疗
微波与天线被用于医学领域，如磁共振成像 （MRI）和肿瘤治疗。
雷达
微波与天线被广泛应用于雷达系统，用于探测 目标、测距和测速。
遥感
微波与天线被用于地球观测和航空航天领域中 的遥感技术。
微波技术与天线课件第章(“天线”相关文档)共43张
完成某些向波运道的动转接时、复接接与收分到接, 还的有频某些率波道会的信下号降可能。需要这再生就后继是续多传输卜, 故勒这一效类站应的设。备最可多以; 中继证站明是处,于线当路中飞间行不上目、下话
路的站, 可分为信码再生中继和非再生中继, 在 SDH系统中一般采用再生中继方式, 它可以去掉传输中引入的噪声、干扰和失真, 这也体现了
右面时, 使喇叭右侧的能量较大而左侧较小, 这时等效为主模TE10和高次 模TE20按图中相位关系叠加, 即右侧是两个模式分量的相加, 而左侧是两 个模式分量的相减; 当目标在喇叭中心线左面时, 激起的TE20模极性与 上述情形相反。于是只要设法从喇叭馈源中取出TE20模, 它的幅度随目
标偏离天线轴而增加, 相位取决于偏离方向而相差180°, 从而为单脉冲接收机
相控阵雷达实际上是阵列天线的一种应用, 它由为数众多的天线单 元组成的阵列, 在计算机的控制下对各天线单元的射频功率和相位进行 控制，从而实现波束的扫描。由前面阵列天线的原理可知：当馈送给 阵列天线单元的微波载波幅度与相位不同时, 就得到不同的天线阵列辐 射方向图, 当随着时间的变化连续不停地改变单元之间的相位时, 便能 使形成的波束在一定的空间范围内扫描。这就是称其为“相控阵雷达” 的原因。
从原理上讲利用天线波束尖端的最强方向指向目标从而测定目标的方 位是准确的，但由天线方向图可知，波束最强的方向附近，对方向性是很 不敏感的，这给测向带来了较大的误差，因此这种方法适合搜索雷达而不 适合跟踪雷达。
(3) 测速
由振荡源发射的电磁波以不变的光速c传播时, 如果接收者相对振荡
源是不动的, 那么它在单位时间内所收到的振荡数目与振荡源产生的相同;
1. 微波中继转接方式
按传输信号的形式，微波中继通信可分为模拟微波中继通信和数 字微波中继通信。按中继方式可分为基带转接、中频转接和微波转接 三种。 所谓基带转接，是在中继站首先将接收到载频为fI的微波信号经 混频变成中频信号, 然后经中放送到解调器, 解调还原出基带信号, 然后 又对发射机的载波进行调制, 并经微波功率放大后, 以载频fI′发射出去 。所谓中频转接，是指在中继站将接收到的载频为fI的微波信号经混 频变成中频信号, 然后经中放后直接上变频得到载频为fI′微波信号, 最
路的站, 可分为信码再生中继和非再生中继, 在 SDH系统中一般采用再生中继方式, 它可以去掉传输中引入的噪声、干扰和失真, 这也体现了
右面时, 使喇叭右侧的能量较大而左侧较小, 这时等效为主模TE10和高次 模TE20按图中相位关系叠加, 即右侧是两个模式分量的相加, 而左侧是两 个模式分量的相减; 当目标在喇叭中心线左面时, 激起的TE20模极性与 上述情形相反。于是只要设法从喇叭馈源中取出TE20模, 它的幅度随目
标偏离天线轴而增加, 相位取决于偏离方向而相差180°, 从而为单脉冲接收机
相控阵雷达实际上是阵列天线的一种应用, 它由为数众多的天线单 元组成的阵列, 在计算机的控制下对各天线单元的射频功率和相位进行 控制，从而实现波束的扫描。由前面阵列天线的原理可知：当馈送给 阵列天线单元的微波载波幅度与相位不同时, 就得到不同的天线阵列辐 射方向图, 当随着时间的变化连续不停地改变单元之间的相位时, 便能 使形成的波束在一定的空间范围内扫描。这就是称其为“相控阵雷达” 的原因。
从原理上讲利用天线波束尖端的最强方向指向目标从而测定目标的方 位是准确的，但由天线方向图可知，波束最强的方向附近，对方向性是很 不敏感的，这给测向带来了较大的误差，因此这种方法适合搜索雷达而不 适合跟踪雷达。
(3) 测速
由振荡源发射的电磁波以不变的光速c传播时, 如果接收者相对振荡
源是不动的, 那么它在单位时间内所收到的振荡数目与振荡源产生的相同;
1. 微波中继转接方式
按传输信号的形式，微波中继通信可分为模拟微波中继通信和数 字微波中继通信。按中继方式可分为基带转接、中频转接和微波转接 三种。 所谓基带转接，是在中继站首先将接收到载频为fI的微波信号经 混频变成中频信号, 然后经中放送到解调器, 解调还原出基带信号, 然后 又对发射机的载波进行调制, 并经微波功率放大后, 以载频fI′发射出去 。所谓中频转接，是指在中继站将接收到的载频为fI的微波信号经混 频变成中频信号, 然后经中放后直接上变频得到载频为fI′微波信号, 最
《天线技术》 PPT课件
2rl
25
H
E
0sI sine 2r
0sI sine 2r
jk jk r
r
小电流环电磁场的性质： ① 电场与磁场在空间相互垂直，均与r 成反比； ② 电场与磁场在时间上相差180度，平均坡印廷矢量 为实数，且沿r 方向，为横电磁波； ③ 电场与磁场的比值等于 120 ； ④ 具有方向性，在 90 度方向有最大辐射； ⑤场与环的面积成正比，与环的形状无关。
21
只有磁流和磁荷时限定形式的麦克斯韦方程：
(Em
Hm
)
Jm
H m
t
(Em )
t
H m m (Em ) 0
比较电流和电荷产生的场与磁流和磁荷产生的场所得
出的对偶关系为
He
Em ,
Ee
Hm,
J
Jm
,
m,
,
,
1
22
磁基本振子：一段长度远小于波长，其上磁流等幅同 相分布的细导线。
I
Im
E
E
H
Hm
Hm
Em
说明：磁荷与磁流是假想的，到目前为止，在自然界 中并没有发现磁荷与磁流的存在。
20
引入磁流、磁荷后 的麦克斯韦方程：
H
E
J
E
Jm
t
H
t
D
B m
只有电流和电荷时限定形式的麦克斯韦方程：
H e
Ee
J
Ee
t H e
t
Ee H e 0
2. 已知电基本振子长为1米，其中电流为 i 10 cos3.14 106t(A),
求 r 10Km, 300 处的平均功率流密度 Pav 。
天线越高越好吗？ 为什么？
25
H
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小电流环电磁场的性质： ① 电场与磁场在空间相互垂直，均与r 成反比； ② 电场与磁场在时间上相差180度，平均坡印廷矢量 为实数，且沿r 方向，为横电磁波； ③ 电场与磁场的比值等于 120 ； ④ 具有方向性，在 90 度方向有最大辐射； ⑤场与环的面积成正比，与环的形状无关。
21
只有磁流和磁荷时限定形式的麦克斯韦方程：
(Em
Hm
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比较电流和电荷产生的场与磁流和磁荷产生的场所得
出的对偶关系为
He
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Ee
Hm,
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,
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1
22
磁基本振子：一段长度远小于波长，其上磁流等幅同 相分布的细导线。
I
Im
E
E
H
Hm
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Em
说明：磁荷与磁流是假想的，到目前为止，在自然界 中并没有发现磁荷与磁流的存在。
20
引入磁流、磁荷后 的麦克斯韦方程：
H
E
J
E
Jm
t
H
t
D
B m
只有电流和电荷时限定形式的麦克斯韦方程：
H e
Ee
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t H e
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2. 已知电基本振子长为1米，其中电流为 i 10 cos3.14 106t(A),
求 r 10Km, 300 处的平均功率流密度 Pav 。
天线越高越好吗？ 为什么？
微波技术与天线26页PPT
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。—子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
微波天线习题课PPT学习教案
其中α为衰减常数,β为相移常数, 其一般表达式为： 结论：对于无耗传输线，
a j
(R jL)(G jC) 0, LC
第15页/共106页
3、相速υp与波长
传输线上的相速定义为电压、电流 入射波 （或反 射波） 的等相 位面沿 传播方 向的传 播速度, 用υp来表示
λ
传输线上的波长 λ与自由空间的波长 λ0有以下关系:
习题1.2 、1.14
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知识点(二)：传输线的工作特性参数
1、特性阻抗Z0 2、传播常数 γ
3、相速υp与波长 λ
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1、特性阻抗Z0
特性阻抗定义为传输线上入射波电压与 入射波 电流的 比值或 反射波 电压与 反射波 电流比 值的负 值，用Z0来表 示为：
它仅由自身的分布参数决定，而与 负载及 信号源 无关。
1
Rx Z0
Z01 Z0
第28页/共106页
2、 支 节 调 配 器法 （1）串联支节调配器法
在特性阻抗为Z0的传输线上，不匹配负 载的反 射系数 |为Γl|ejφl，驻波系数为ρ。所谓串联支节调配器法，就是 在离负 载阻抗 距离为l1（即 A点） 处串联 长度为l2 、特性 阻抗为 Z0的一 段传输 线，已 达到阻 抗匹配 的目的 ，如下 图所示 ：
习题1.7
知识点（三）： 回波损耗和插入损耗
1、回波损耗Lr 2、插入损耗Li
第19页/共106页
1、回波损耗
对于无耗传输线，回波损耗定义为 入射波 功率与 反射波 功率之 比, 表示为Lr
式中，Γl为负载反射系数。可见，回 波损耗 只取决 于反射 系数， 反射越 大，回 波损耗 越小。
Lr (z) 20lg Γl dB
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将式（9 -2 -3）代入式（9 -2 -2）, 并考虑到远区条件, 则式（9 -2 -2）简化
r≈R-(xS sinθcosφ+ySsinθsinφ) (9 -2 -4) 将上式代入式（9 -2 -1）得任意口径面在远处辐射场的一般表达式为
RM
j e jkR
R
1 cos
2
E e ds jk ( xs sin cos ys sin cos ) y s
第3页/共76页
z
r
n
dS
dx
O
Hx
Ey
y
dy
x
图 9 – 2 惠更斯元
第4页/共76页
Iyl=(Hx dx)dy=Hx dS IMxl=(Ey dy)dx=Ey dS
类似第6章沿z轴放置的电基本振子的辐射场， 可得沿y轴放置的电基本振子 辐射场为:
E
j
I yl 2r
e
jkr a
cossin
a
cos
第11页/共76页
1. S为矩形口径时辐射场的特性
设矩形口径的尺寸为D1×D2, 如图 9 -5 所示。下面讨论两种不同口径分布情形 下的辐射特性。
1) 口径场沿y
此时有
Ey=E0
(9 -2 -6)
将式（9 -2 -6）代入式（9 -2 -5）积分得E平面和H平面方向函数分别为
FE ( )
sin 2 2
9.2 平面口径的辐射
微波波段的无线电设备, 如抛物面天线及喇叭照射器, 它们的口径面S都是平 面, 所以讨论平面口径的辐射有普遍的实用意义。设平面口径面位于xOy平面上, 坐标原点到观察点M的距离为R, 面元dS到观察点M的距离为r, 如图 9 -4 所示。
将面元dS在两个主平面上的辐射场（式(9 -1 -8)）dE沿整个口径面积分, 即得 口面辐射场的一般表达式:
第 9章 面天线
9.1 惠更斯元的辐射
面天线的结构包括金属导体面S′、金属导体面的开口径S（即口径面）及由 S0=S′+S所构成的封闭曲面内的辐射源, 如图 9 - 1 所示。
由于在封闭面上有一部分是导体面S′, 所以其上的场为零, 这样使得面天线的辐 射问题简化为口径面S的辐射，即S0=S′+S→S, 设口径上的场分布ES, 根据惠更斯菲涅尔原理, 把口径面分割为许多面元 jkr
a
cos
sin
a
cos
同样可得沿x轴放置的磁基本振子的远区场表达式:
E
j
I
M x
l
2r
e jkr
a
sin
a cos
cos
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H
j
I
M x
l
2r
e jkr a
cos
sin
a
s in
将式（9 -1 -1）代入上两式, 可得惠更斯元的辐射场为
dE
j
EM
j
1 (1 cos ) 2R
s Eye jkrds
式中
r (x xs )2 ( y ys )2 (z zs )2
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z
M
R
r
S
O
○dS
x
y M′
图 9 –4 平面口径的辐射
第10页/共76页
场点M′的坐标也可用球坐标表示为 x=R sinθcosφ y=Rsinθ sinφ z=Rcosθ
第6页/共76页
在上式中令φ=90°得面元在E平面的辐射场:
dEH
j
Eyds e jkr (1 cos ) 2r
由于式（9 -1 -6）与（9 -1 -7）两等式右边在形式上相同, 故惠更斯元在E面 和H面的辐射场可统一为
dE j Eyds e jkr(1 cos ) 2r
因此, 惠更斯元的方向函数为
第1页/共76页
S′ S
●
源
图 9 – 1 面天线的原理
第2页/共76页
由面元上的场分布即可求出其相应的辐射场, 然后再在整个口径面上积分便可 求出整个口径的辐射场。下面先来分析惠更斯元的辐射场。
如同电基本振子和磁基本振子是分析线天线的基本辐射单元一样, 惠更斯元是 分析面天线的基本辐射单元。设平面口径上一个惠更斯元dS=dxdy, 若面元上的切向 电场为Ey, 切向磁场为Hx, 则根据等效原理, 面元上的磁场等效为沿y轴方向放置, 电 流大小为Hx dx的电基本振子; 而面元上的电场则等效为沿x轴方向放置, 磁流大小为 Ey dy的磁基本振子。因而惠更斯元可视为两正交的长度为dy、大小为Hxdx的电基本 振子与长度为dx、大小为Eydy的磁基本振子的组合, 如图 9 - 2 所示, 其中 为惠更斯 元dS的外法线矢量。它的电流矩和磁流矩分别为
第12页/共76页
M z
R
r
D1
O
y
dS
D2
x
图9-5 矩形口径的辐射
第13页/共76页
sin(kD2
sin )
2
1
cos
k
D2
sin
2
2
式中
FH ( )
sin 1
sin(kD1 sin
) 2
1
cos
kD1 sin 2
2
ψ1=kD1sinθcos ψ2=kD2 sinθcos
2
2
根据式（9 -2 -7）和(9 -2 -8）, 我们用MATLAB画出了E面和H面方向图, 如图
设ψ0.5表示半功率波瓣宽度, 即
sin 0.5 1
0.5
2
MATLAB 计算或查图 9 -7可得
Eyds
2r
e
jkr
a
sin ( Ey H x
cos ) a
cos (1 Ey H x
cos
)
对于平面波, 有Ey/Hx=η, 因此上式简化为
dE j Eyds e jkr(1 cos ) 2r
在研究天线方向性时, 通常是关心两个主平面的情况, 所以, 我们只介绍面元的 两个主平面的辐射。
F ( ) 1 (1 cos )
2
按上式可画出E面和H面的方向图如图 9 -3 所示。
第7页/共76页
1 2 0° 1 5 0° 180°
90° 1 0.8 0.6
0.4 0.2
6 0° 3 0° 0°
2 1 0°
330°
2 4 0°
270°
300°
图 9 –3 惠更斯元的方向图
第8页/共76页
9 -6 所示。
第14页/共76页
120° 150° 180°
90° 1 0.8 0.6
0.4 0.2
60 ° 30 °
0°
210° 240 ° 270 °
330 ° 300 °
图 9 –6 矩形口径场均匀分布时的方向图(D1=3λ, D2=2λ)
第15页/共76页
由图 9 -6 可见: 最大辐射方向在θ=0°方向上, 且当D 1/λ和D2/λ都较大时, 辐 射场的能量主要集中在z轴附近较小的θ角范围内。 因此在分析主瓣特性时可认为 (1+cosθ)/2≈1。 （1）
r≈R-(xS sinθcosφ+ySsinθsinφ) (9 -2 -4) 将上式代入式（9 -2 -1）得任意口径面在远处辐射场的一般表达式为
RM
j e jkR
R
1 cos
2
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z
r
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dS
dx
O
Hx
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y
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x
图 9 – 2 惠更斯元
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Iyl=(Hx dx)dy=Hx dS IMxl=(Ey dy)dx=Ey dS
类似第6章沿z轴放置的电基本振子的辐射场， 可得沿y轴放置的电基本振子 辐射场为:
E
j
I yl 2r
e
jkr a
cossin
a
cos
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1. S为矩形口径时辐射场的特性
设矩形口径的尺寸为D1×D2, 如图 9 -5 所示。下面讨论两种不同口径分布情形 下的辐射特性。
1) 口径场沿y
此时有
Ey=E0
(9 -2 -6)
将式（9 -2 -6）代入式（9 -2 -5）积分得E平面和H平面方向函数分别为
FE ( )
sin 2 2
9.2 平面口径的辐射
微波波段的无线电设备, 如抛物面天线及喇叭照射器, 它们的口径面S都是平 面, 所以讨论平面口径的辐射有普遍的实用意义。设平面口径面位于xOy平面上, 坐标原点到观察点M的距离为R, 面元dS到观察点M的距离为r, 如图 9 -4 所示。
将面元dS在两个主平面上的辐射场（式(9 -1 -8)）dE沿整个口径面积分, 即得 口面辐射场的一般表达式:
第 9章 面天线
9.1 惠更斯元的辐射
面天线的结构包括金属导体面S′、金属导体面的开口径S（即口径面）及由 S0=S′+S所构成的封闭曲面内的辐射源, 如图 9 - 1 所示。
由于在封闭面上有一部分是导体面S′, 所以其上的场为零, 这样使得面天线的辐 射问题简化为口径面S的辐射，即S0=S′+S→S, 设口径上的场分布ES, 根据惠更斯菲涅尔原理, 把口径面分割为许多面元 jkr
a
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同样可得沿x轴放置的磁基本振子的远区场表达式:
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H
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将式（9 -1 -1）代入上两式, 可得惠更斯元的辐射场为
dE
j
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j
1 (1 cos ) 2R
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式中
r (x xs )2 ( y ys )2 (z zs )2
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z
M
R
r
S
O
○dS
x
y M′
图 9 –4 平面口径的辐射
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场点M′的坐标也可用球坐标表示为 x=R sinθcosφ y=Rsinθ sinφ z=Rcosθ
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在上式中令φ=90°得面元在E平面的辐射场:
dEH
j
Eyds e jkr (1 cos ) 2r
由于式（9 -1 -6）与（9 -1 -7）两等式右边在形式上相同, 故惠更斯元在E面 和H面的辐射场可统一为
dE j Eyds e jkr(1 cos ) 2r
因此, 惠更斯元的方向函数为
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S′ S
●
源
图 9 – 1 面天线的原理
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由面元上的场分布即可求出其相应的辐射场, 然后再在整个口径面上积分便可 求出整个口径的辐射场。下面先来分析惠更斯元的辐射场。
如同电基本振子和磁基本振子是分析线天线的基本辐射单元一样, 惠更斯元是 分析面天线的基本辐射单元。设平面口径上一个惠更斯元dS=dxdy, 若面元上的切向 电场为Ey, 切向磁场为Hx, 则根据等效原理, 面元上的磁场等效为沿y轴方向放置, 电 流大小为Hx dx的电基本振子; 而面元上的电场则等效为沿x轴方向放置, 磁流大小为 Ey dy的磁基本振子。因而惠更斯元可视为两正交的长度为dy、大小为Hxdx的电基本 振子与长度为dx、大小为Eydy的磁基本振子的组合, 如图 9 - 2 所示, 其中 为惠更斯 元dS的外法线矢量。它的电流矩和磁流矩分别为
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M z
R
r
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O
y
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图9-5 矩形口径的辐射
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sin(kD2
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2
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cos
k
D2
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2
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式中
FH ( )
sin 1
sin(kD1 sin
) 2
1
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kD1 sin 2
2
ψ1=kD1sinθcos ψ2=kD2 sinθcos
2
2
根据式（9 -2 -7）和(9 -2 -8）, 我们用MATLAB画出了E面和H面方向图, 如图
设ψ0.5表示半功率波瓣宽度, 即
sin 0.5 1
0.5
2
MATLAB 计算或查图 9 -7可得
Eyds
2r
e
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sin ( Ey H x
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cos (1 Ey H x
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)
对于平面波, 有Ey/Hx=η, 因此上式简化为
dE j Eyds e jkr(1 cos ) 2r
在研究天线方向性时, 通常是关心两个主平面的情况, 所以, 我们只介绍面元的 两个主平面的辐射。
F ( ) 1 (1 cos )
2
按上式可画出E面和H面的方向图如图 9 -3 所示。
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1 2 0° 1 5 0° 180°
90° 1 0.8 0.6
0.4 0.2
6 0° 3 0° 0°
2 1 0°
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2 4 0°
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图 9 –3 惠更斯元的方向图
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120° 150° 180°
90° 1 0.8 0.6
0.4 0.2
60 ° 30 °
0°
210° 240 ° 270 °
330 ° 300 °
图 9 –6 矩形口径场均匀分布时的方向图(D1=3λ, D2=2λ)
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由图 9 -6 可见: 最大辐射方向在θ=0°方向上, 且当D 1/λ和D2/λ都较大时, 辐 射场的能量主要集中在z轴附近较小的θ角范围内。 因此在分析主瓣特性时可认为 (1+cosθ)/2≈1。 （1）