微波技术和天线 第四版 刘学观
电子信息工程专业主要课程简介
电子信息工程专业主要课程简介1G10125 电路分析学分：4.0 Circuit Analysis预修课程：高等数学，大学物理内容简介：本课程的任务主要是讨论线性、集中参数、非时变电路的基本理论与一般分析方法，使学生掌握电路分析的基本概念、基本原理和基本方法，提高分析电路的思维能力与计算能力，以便为学习后续课程奠定必要的基础。
推荐教材：《电路分析》，胡翔骏、黄金玉，高等教育出版社，2001年主要参考书：《电路》（第四版），邱关源，高等教育出版社，1999年，“九五”重点教材1G10447 信号与系统学分：4.0 Signal & System预修课程：电路分析、工程数学内容简介：信号与系统是通信和电子信息类专业的核心基础课，其中的概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、电路与系统等领域。
本课程中通过信号分解、连续系统时域分析、频域分析、复频域分析和离散系统时域分析、变换域分析方法的学习，培养思维能力，为后续课程打下必要的理论基础。
推荐教材：《信号与系统教程》，燕庆明，高等教育出版社，2004年主要参考书：《信号与系统》，郑君里，高等教育出版社，2000年1G10295模拟电子技术学分：4.0 Analog Electronic Technology预修课程：高等数学、电路分析内容简介：模拟电子技术是电子信息工程专业最主要的专业基础课之一，主要讲授晶体二极管、晶体三极管和场效应管的基本原理和工作特性，重点分析放大器的工作原理，使学生能充分理解基本放大器、多级放大器、负反馈放大器和低频功率放大器的交流和直流特性及其简单应用，并在其基础上了解集成运算放大器的结构，着重掌握集成运算放大器的各种应用。
对于直流稳压电源主要了解其组成和各部分功能及典型电路。
模拟集成电路应用主要讲解常用模拟集成电路，如NE555的各种应用。
推荐教材：《模拟电子技术》，邬国扬等编，西安电子科技大学出版社，2002年主要参考书：《电子技术基础模拟部分》（第四版），康华光等编，高等教育出版社，1999年1G10335数字电子技术学分：3.0 Digital Electronic Technology预修课程：高等数学、电路分析、模拟电子技术内容简介：数字电子技术是电子信息工程专业最主要的专业基础课之一，首先讲授逻辑代数和门电路，使学生掌握基本逻辑代数的运算和基本门电路组成结构。
微波技术与天线--刘学观-第3.2节
《微波技术与天线》
第三章 微波集成传输线之•介质波导
要使w=0同时满足（3-2a）或（3-2b），必须有J0(u)=0。
可见圆形介质波导的TE0n和TM0n模在截止时是简并的， 它们的截止频率均为：
fc0n
0nc 2a r 1
《微波技术与天线》
第三章 微波集成传输线之•介质波导
2.介质镜像线(dielectric image line)
对主模HE11来说，由于圆形介质波导的OO平面两侧场分布具有对 称性，因此可以在OO平面放置一金属导电板将不致影响其电磁场分 布，从而可以构成介质镜像线。
圆形介质 镜像线
矩形介质 镜像线
《微波技术与天线》
第三章 微波集成传输线之•介质波导
H形波导中传输的模式取决于介质条带的宽度和金属 平板的间距，合理地选择尺寸可使之工作于LSM模，此 时两金属板上无纵向电流，此模与金属波导的TE0n模有 类似的特性，并且可以通过与波传播方向相正交的方向 开槽来抑制其它模式，而不会对该模式有影响。在H形 波导中，其主模为LSE10e，其场结构完全类似于矩形金 属波导的TE10模，但它的截止频率为零，通过选择两金 属平板的间距可使边缘场衰减到最小，从而消除因辐射 而引起的衰减。
《微波技术与天线》
第三章 微波集成传输线之•介质波导
波导 (waveguide)
用来约束或引导电磁波的结构。通常，波导专指各种形状的空心金属 波导管和表面波波导(介质波导），前者将被传输的电磁波完全限制在 金属管内，又称封闭波导；后者将引导的电磁波约束在波导结构的周 围，又称开波导。 当无线电波频率提高到3000兆赫至 300吉赫的厘米波波段和毫米波波 段时，同轴线的使用受到限制而采用金属波导管或其他导波装置。波 导管的优点是导体损耗和介质损耗小；功率容量大；没有辐射损耗； 结构简单，易于制造。波导管内的电磁场可由麦克斯韦方程组结合波 导的边界条件求解，与普通传输线不同，波导管里不能传输 TEM模， 电磁波在传播中存在严重的色散现象，色散现象说明电磁波的传播速 度与频率有关。表面波波导的特征是在边界外有电磁场存在 。其传播 模式为表面波。
太原理工大学 微波课设 八木天线的仿真设计
本科课程设计报告课程名称：微波技术与天线设计项目：设计二：八木天线的仿真设计设计二、八木天线的仿真设计一、八木天线简介八木天线又称引向天线，是上个世纪二十年代，日本东北大学的八木秀次和宇田太郎两人发明的。
八木天线通常由一个有源振子、一个反射器及若干个引向器构成，反射器与引向器都是无源振子，所有振子都排列在一个平面内且相互平行。
它们的中点都固定在一根金属杆上，除了有源振子馈电点必须与金属杆绝缘外，无源振子则都与金属杆短路连接。
因为金属杆与各个振子垂直，所以金属杆上不感应电流，也不参与辐射。
引向器天线的最大辐射方向在垂直于各个振子且由有源振子指向引向器的方向，所以它是一种端射式天线阵。
均匀六元八木天线示意图如下：图1 六元八木天线示意图八木天线的优点是结构简单、馈电方便、重量轻、便于转动，并有一定的增益。
缺点是颇带窄，增益不够高，因此常排成阵列使用。
它在超短波和微波波段应用广泛。
图2 九单元数字电视八木天线二、八木天线工作原理有源振子被馈电后，向空间辐射电磁波，使无源振子中产生感应电流，从而也产生辐射。
改变无源振子的长度及其与有源振子之间的距离，无源振子上感应电流的幅度和相位也随之变化，从而影响有源振子的方向图。
若无源振子与有源振子之间的距离小于1/4波长，无源振子比有源振子短时，整个电磁波能量将在无源振子方向增强；无源振子比有源振子长时，将在无源振子方向减弱。
比有源振子稍长一点的称反射器，它在有源振子的一侧，起着削弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用；比有源振子略短的称引向器，它位于有源振子的另一侧，它能增强从这一侧方向发射出去的电波。
通常反射器的长度比有源振子长4~5%，而引向器可以有多个，第1~4个引向器的长度通常比有源振子顺序递减2~5%。
引向器的长度相同、间距相等的八木天线称为均匀引向八木天线，其特点是天线的主瓣窄，方向系数大，整个频带内增益均匀。
而当八木天线各个引向器的长度不同，间距亦不相等时叫做非均匀引向八木天线，其特点是天线的主瓣较宽，方向系数较少，工作频带内增益不均匀，但工作频带较宽。
微波技术与天线--刘学观-第3.1节剖析
数r来求w/h，微带线设计问题。 对于窄导带（也就是当Z0 >44–2r ），则
w hex8A p)(4e1xA p1
其中，
A Z 01 2 .1 r 9 1 9 2 rr 1 1 ln 2 1 rln 4
有效介电常数表达式为
er2 1 12A r r1 1 ln 21 rln 4 2
本节要点
带状线(strip line) 微带线(microstrip line) 耦合微带线(coupling microstrip line)
《微波技术与天线》
第三章 微波集成传输线之•微带传输线
1.带状线(strip line)
带状线的演化过程及结构
带状线又称三板线，它由 两块相距为b的接地板与 中间的宽度为W、厚度为 t的矩形截面导体构成， 接地板之间填充均匀介质
或空气
带状线是由同轴线演化而来的，即将同轴线的外导体对半分 开后，再将两半外导体向左右展平，并将内导体制成扁平带线。 从其电场分布结构可见其演化特性。显然带状线仍可理解为与同 轴线一样的对称双导体传输线，传输的主模是TEM模。也存在高 次TE和TM模。 传输特性参量主要有：特性阻抗、衰减常数、相速和波导波长。
带状线特性阻抗与w/b及t/b的关系曲线
w/b
w/b
可见：带状线特性阻抗随着w/b的增大而减小，而且 也随着t/b的增大而减小。
《微波技术与天线》
第三章 微波集成传输线之•微带传输线
(2) 衰减常数
带状线的损耗包括由中心导带和接地板导体引起的导体损耗、 两接地板间填充的介质损耗及辐射损耗。由于带状线接地板通常 比中心导带大得多，因此带状线的辐射损耗可忽略不计。所以带 状线的衰减主要由导体损耗和介质损耗引起，即：
微波技术与天线说课
《微波技术与天线》说稿1．课程的定位与目标1.1 课程定位《微波技术与天线》是通信技术专业的一门专业基础课。
通过本课程学习主要是使学生掌握微波技术及天线的基本理论和基本分析方法，为今后从事微波通信工程设计、通信天线制造以及测试、微波通信设备的研发制造与运行维护等工作打下了基础。
本课程以《电磁场与电磁波》、《高频技术》、《电路理论》、《电子测量》等课程为基础。
同时又是后续课程《移动通信》、《无线通信》以及《光纤通信》的专业基础课程。
1.2 课程目标《微波技术与天线》课程主要实现以下主要目标，即知识目标、技能目标和素质目标三方面。
掌握微波基本理论知识及分析方法；通信天线的基本理论；为后续课程奠定理论基础；掌握常用天线制作原理、测试方法；学会使用HFSS仿真软件对天线进行仿真设计和测试；掌握Network Stumbler信号检测软件检测无线信号。
具备良好的心理素质、语言表达能力。
2.课程设计理念与思路2.1课程基本理念以服务为宗旨，以就业为导向，以学生为主体，突出课程的职业性、实践性和开放性，紧跟微波天线产业需求、牢牢贴近一线服务，专业融入产业、规划服从岗位、教学贴近生产。
为学生以后从事微波通信相关领域工作打下基础。
2.2课程设计思路以培养学生分析问题、解决问题、强化学生实践动手能力为目的。
以微波通信、通信天线制造等领域的实际需求为依据。
以学生就业为导向。
遵循高职学生认知规律。
采用任务驱动方式教学，在教学过程中采用“教、学、做”一体化课程教学模式。
3．学生基础和智能特点分析《微波技术与天线》课程在大二第二学期开设，处于本阶段的学生具有以下特点：学生具备了学习《微波技术与天线》的专业基础知识，但更注重实际应用能力的提高。
学生对一些新知识、新理论以及与就业相关的应用技能兴趣浓厚。
4．课程内容的选取和教学组织安排。
目前，还市场上没有一本针对高职高专的微波与天线的相关教材。
本门课采用的是西安电子科技大学，刘学观主编的《微波技术与天线》，这本教材属于本科教材。
《微波技术与天线》习题答案
第一章1-1解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> ， 此传输线为长线。
1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===⨯<< ，此传输线为短线。
1-3答： 当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。
用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。
1-4 解： 特性阻抗050Z ====Ωf=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cmB 1=ωC 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r Uz U e U e ββ''-'=+()()2201j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'=- 将 2223320,2,42i r U V U V z πβλπλ'===⋅= 代入33223420220218j j z U eej j j Vππλ-'==+=-+=-()3412020.11200z I j j j A λ'==--=- ()()()34,18cos 2j te z uz t R U z e t V ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ ()()()34,0.11cos 2j te z i z t R I z e t A ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ 1-6 解： ∵Z L=Z 0∴()()220j z i r U z U e U β''==()()()212321100j j z z Uz e U z e πβ''-''==()()()()611100,100cos 6jU z e V u z t t V ππω'=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭1-7 解： 210.20.2130j L e ccmfπρρλ-Γ=-=-==Γ+==由 011L L L Z Z +Γ=-Γ 得 0110.2100150110.2L LL Z Z -Γ+===Ω+Γ- 由 ()()()22max0.20.2j z j z L z e e z πββ-'-''Γ=Γ==Γ= 得 max1max120,7.54z z cm λπβ''-===1-8 解： (a) ()(),1inin Z z z ''=∞Γ=(b) ()()0100,0in in Z z Z z ''==ΩΓ=(c) ()()00012200,3in in in in Z Z Z z Z z Z Z -''==ΩΓ==+(d) ()()02200,1/3inin Z z Z z ''==ΩΓ=1-9 解： 1 1.21.510.8ρ+Γ===-Γmax 0min 75,33Z Z Z Z ρρ==Ω==Ω1-10 解： min2min124z z cm λ''=-=min1120.2,0.514L z ρππβρλ-'Γ===⨯=+ min1min120.2j z z L e β'-'Γ=-=Γ∴ 2420.20.2j jLeeππ⨯-Γ=-=1-11 解： 短路线输入阻抗 0in Z jZ tg l β= 开路线输入阻抗 0in Z jZ ctg l β=-a) 00252063inZ jZ tgjZ tgj πλπλ=⨯=Ω b) 002252033in Z jZ tg jZ tg j πλπλ=⨯=-Ωc) 0173.23inZ jZ ctgj π=-=-Ωd) 02173.23in Z jZ ctg j π=-=Ω1-12 解： 29.7502050100740.6215010013oj L L L Z Z j j e Z Z j -++Γ=Γ====++1-13 解： 表1-41-17 解： 1350.7j Le Γ=1-18 解： minmax0.6U K U == min143.2o z β'= 用公式求 min1min100min1min111L j tg z K jtg z Z Z Z jtg z jKtg z ρββρββ''--==''-- 0.643.25042.8522.810.643.2oojtg j j tg -==-Ω-⨯ 用圆图求 ()42.522.5LZ j =-Ω短路分支线的接入位置 d=0.016λ时()0.516B =-最短分支线长度为 l=0.174λ()0.516B =-1-19 解： 302.6 1.4,0.3,0.30.16100LL lZ j Y j λ=-===+由圆图求得 0.360.48in Z j =+ 1824in Z j =+Ω1.01 1.31in Y j =- ()0.020.026in Y j S =-1-20 解： 12LY j =+ 0.5jB j =()()()()0.150.6 1.460.150.60.960.20.320.380.2 1.311.54in in in in Y j Y jB j Y j Z j λλλλ=-+=-=+=-∴ 6577inZ j =-Ω 1-21 解： 11 2.5 2.50.20.2L L Y j j Z ===+- 并联支节输入导纳 min 2.5B ctg l β=-=- min 0.061l λ=此时 1/2.5LZ '= 500/2.5200LZ '==Ω（纯电阻）变换段特性阻抗 0316Z '==Ω 1-22 解： 1/0.851.34308.66o o Larctg ϕ=-=-= 由 max120L z ϕβ'=-= 得 max10.43z λ'= 由 min12Lz ϕβπ''=-=- 得 min10.1804L z ϕπλλπ+'== 1-23 解： 原电路的等效电路为由 1inZ j '+= 得 1inZ j '=-向负载方向等效(沿等Γ图)0.25电长度得 1inin Z Z ''='则 ininY Z '''=由inin in Y Y j Z ''''''=+= 得 12in inY Z j j ''''=-=-由负载方向等效0.125电长度(沿等Γ图)得12LY j =+ 0.20.4L Z j =-1-24 答： 对导行传输模式的求解还可采用横向分量的辅助标位函数法。
微波技术与天线 刘学观 第5.4节
了解铁氧体器件的作用、工作原理。
《微波技术与天线》
第五章 微波元器件之•微波铁氧体器件
习题
5.1 5.3 5.6 5.8 5.10 5.11
《微波技术与天线》
《微波技术与天线》
第五章 微波元器件之•微波铁氧体器件
(d)谐振式隔离器的工作原理 在波导的位置x=x1处放置铁氧体片, 并加上y方向的恒定 磁场，恒定磁场Hi的大小与传输波的工作频率 满足：
0 H i
其中，0为铁氧体片的铁磁谐振频率，=2.8103/4 Hz/A/m为电子旋磁比 。 因此，在x=x1 处放置铁氧体片，对沿–z方向传输的正圆 波因满足圆极化磁场的铁磁谐振条件而被强烈吸收，而对 沿+z方向传输的负圆波几乎无衰减通过。 若在波导的对称位置x=x2=a–x1处放置铁氧体，则对沿+z 方向传输的波因满足圆极化磁场的铁磁谐振条件而会被强 烈吸收，对–z方向传输的波会几乎无衰减地通过。
第五章 微波元器件之•微波铁氧体器件
利用环行器可以构成前面讨论的单向器，只要在Y形结环行器的 端口③接上匹配吸收负载，端口①作为输入，端口②作为输出，如图 (a)所示，这样信号从端口①输入时，端口②有输出，当从端口②的反 射信号经环行器到达端口③被吸收，这样①②是导通的，而②① 是不通的，它完成了正向传输导通、反向传输隔离的单向器的任务。 利用两个Y形环行器还可以构成四端口的双Y结环行器，如图（b） 所示，单向环行规律是①②③④。
0 0 e j
e 器件
常用环行器是Y形结环行器，在中央圆盘的周边以互成120的角 连接三个导体形成环行器的三个端口，结构如图(a)所示。
实用时，铁氧体圆盘形成一个谐振腔，无偏置场时，此谐振腔有 着cos(或sin )分布的单一最低次谐振模式；当铁氧体加偏置场时， 此模式分成两个谐振频率稍有不同的谐振模式。选择环行器的工作频 率可使这两个模式在输出端口相互叠加，而在隔离端口则相互抵消。
微波技术和天线(第四版)刘学观 第1章
第一章均匀传输线理论第章传输1.1节均匀传输线方程及其解1.2节传输线的阻抗与状态参量1.3节无耗传输线的状态分析1.4节传输线的传输功率、效率与损耗1.5节阻抗匹配151.6节史密斯圆图及其应用1.7节同轴线的特性阻抗1.1 均匀传输线方程及其解 本节要点传输线分类均匀传输线等效及传输线方程传输线方程解及其分析传输线的特性参数1.微波传输线定义及分类微波传输线是用以传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称，它的作用是引导电磁波沿一定方向传输因此又称为导波系统 第一类是双导体传输线，它由二根或二根以上平行传输，因此又称为导波系统。
第类是双导体传输线由根或根以平行导体构成，因其传输的电磁波是横电磁波（TEM 波）或准TEM 波，故又称为TEM 波传输线，主要包括平行双线同轴线带状线和微带线等行双线、同轴线、带状线和微带线等。
第二类是均匀填充介质的金属波导管，因电磁波在管内传播，故称为波导，主要包括矩形波导、圆波导、脊形波导和椭圆波导等。
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，主要包括介质波导、镜像线和单根表面波传输线等。
2. 均匀传输线方程当高频电流通过传输线时，在传输线上有：导线将产生热耗，这表明导线具有分布电阻；在周围产生磁场，即导线存在分布电感；由于导线间绝缘不完善而存在漏电流，表明沿线各处有分布电导；两导线间存在电压，其间有电场，导线间存在分布电容。
这四个分布元件分别用单位长分布电阻、漏电导、电感和电容描述。
设传输线始端接信号源，终端接负载，坐标如图所示。
Δz其上任意微分小段等效为由电阻R Δz 、电感L Δz 、电容C Δz z +Δz z z 0和漏电导G Δz 组成的网络。
i (z +Δz ,t )i (z ,t )R ΔzL Δz u (z +Δz ,t )u (z ,t )G Δz C Δz设时刻t 在离传输线终端z 处的电压和电流分别为u (z,t ) 和i (z,t )，+z +z +z z +Δz而在位置z Δz 处的电压和电流分别为u (z Δz,t )和i (z Δz,t )。
2023年大学_微波技术与天线(王新稳著)课后答案下载
2023年微波技术与天线（王新稳著）课后答案下载2023年微波技术与天线（王新稳著）课后答案下载绪篇电磁场理论概要第1章电磁场与电磁波的基本概念和规律1.1 电磁场的四个基本矢量1.1.1 电场强度E1.1.2 高斯(Gauss)定律1.1.3 电通量密度D1.1.4 电位函数p1.1.5 磁通密度B1.1.6 磁场强度H1.1.7 磁力线及磁通连续性定理1.1.8 矢量磁位A1.2 电磁场的基本方程1.2.1 全电流定律：麦克斯韦第一方程1.2.2 法拉第一楞次(Faraday-Lenz)定律：麦克斯韦第二方程1.2.3 高斯定律：麦克斯韦第三方程1.2.4 磁通连续性原理：麦克斯韦第四方程1.2.5 电磁场基本方程组的微分形式1.2.6 不同时空条件下的麦克斯韦方程组1.3 电磁场的媒质边界条件1.3.1 电场的边界条件1.3.2 磁场的边界条件1.3.3 理想导体与介质界面上电磁场的边界条件1.3.4 镜像法1.4 电磁场的能量1.4.1 电场与磁场存储的能量1.4.2 坡印廷(Poyllfing)定理1.5 依据电磁场理论形成的电路概念1.5.1 电路是特定条件下对电磁场的简化表示1.5.2 由电磁场方程推导出的电路基本定律1.5.3 电路参量1.6 电磁波的产生——时变场源区域麦克斯韦方程的解 1.6.1 达朗贝尔(DAlembert)方程及其解1.6.2 电流元辐射的电磁波1.7 平面电磁波1.7.1 无源区域的时变电磁场方程1.7.2 理想介质中的均匀平面电磁波1.7.3 导电媒质中的均匀平面电磁波1.8 均匀平面电磁波在不同媒质界面的入射反射和折射 1.8.1 电磁波的极化1.8.2 均匀平面电磁波在不同媒质界面上的垂直入射 1.8.3 均匀平面电磁波在不同媒质界面上的斜入射__小结习题上篇微波传输线与微波元件第2章传输线的基本理论2.1 传输线方程及其解2.1.1 传输线的电路分布参量方程2.1.2 正弦时变条件下传输线方程的解2.1.3 对传输线方程解的讨论2.2 无耗均匀传输线的工作状态2.2.1 电压反射系数2.2.2 传输线的工作状态2.2.3 传输线工作状态的测定2.3 阻抗与导纳厕图及其应用2.3.1 传输线的匹配2.3.2 阻抗圆图的构成原理2.3.3 阻抗圆图上的特殊点和线及点的移动2.3.4 导纳圆图2.3.5 圆图的应用举例2.4 有损耗均匀传输线2.4.1 线上电压、电流、输入阻抗及电压反射系数的'分布特性 2.4.2 有损耗均匀传输线的传播常数2.4.3 有损耗均匀传输线的传输功率和效率__小结习题二第3章微波传输线3.1 平行双线与同轴线3.1.1 平行双线传输线3.1.2 同轴线3.2 微带传输线3.2.1 微带线的传输模式3.2.2 微带线的传输特性3.3 矩形截面金属波导3.3.1 矩形截面波导中场方程的求解3.3.2 对解式的讨论3.3.3 矩形截面波导中的TElo模3.3.4 矩形截面波导的使用3.4 圆截面金属波导3.4.1 圆截面波导中场方程的求解3.4.2 基本结论3.4.3 圆截面波导中的三个重要模式TE11、TM01与TE01 3.4.4 同轴线中的高次模3.5 光波导3.5.1 光纤的结构形式及导光机理3.5.2 单模光纤的标量近似分析__小结习题三第4章微波元件及微波网络理论概要4.1 连接元件4.1.1 波导抗流连接4.1.2 同轴线——波导转接器4.1.3 同轴线——微带线转接器4.1.4 波导——微带线转接器4.1.5 矩形截面波导——圆截面波导转接器4.2 波导分支接头……微波技术与天线（王新稳著）：内容简介本书是在作者三十多年教学及科研实践基础上编写而成的，系统讲述电磁场与电磁波、微波技术、天线的基本概念、理论、分析方法和基本技术。
微波技术和天线(第四版)刘学观 第6章
将B = ∇ × （ A A为磁矢位）代入上述第二式得 定义电标位φ ，因而有
E = −∇φ − ∂A ∂t
∂A ⎤ ⎡ ∇ × ⎢E + =0 ⎥ ∂t ⎦ ⎣
一旦求得位函数 旦求得位函数——磁矢位和电标位，即可求得时变电场和时变磁场。 磁矢位和电标位 即可求得时变电场和时变磁场 《微波技术与天线》
《微波技术与天线》
第六章 天线辐射与接收的基本理论之°概论
3. 天线的分类
如果按用途的不同，可将天线分为通信天线、广播 电视天线、雷达天线等； 如果按工作波长的不同 可将天线分为长波天线 如果按工作波长的不同，可将天线分为长波天线、 中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。 如果按辐射元的类型则天线大致可以分为两大类 如果按辐射元的类型则天线大致可以分为两大类： 线天线和面天线。
天线 波前
球面波
《微波技术与天线》
第六章 辐射与接收的基本理论之°基本振子的辐射
1.电基本振子的磁矢位
电基本振子：它是一段长度远小于波长（dl<<λ），电流 I振幅均匀分布、相位相同的直线电流元。 设电基本振子沿z轴放置其电流元为 a z Idl ′ = a z 式中 S为电流元的横截面积。 式中， 为电流元的横截面积 电基本振子的长度远小于波长，因此可取 r′=0 即 R≈r ， 所以 其磁矢位的表达式为 所以，其磁矢位的表达式为
第六章 天线辐射与接收的基本理论之°概论
第六章 天线辐射与接收的基本理论
随时间变化的电荷或电流激发出的电磁场，可以脱 离场源以电磁波的形式向远处传播出去而不再返回场 源，我们把这种现象称为电磁辐射。
本章内容
6.1 概论 6.2 基本振子的辐射 6.3 天线的电参数 6.4 接收天线理论
微波技术与天线习题答案
《微波技术与天线》习题答案章节 微波传输线理路1.1设一特性阻抗为Ω50的均匀传输线终端接负载Ω=1001R ，求负载反射系数1Γ，在离负载λ2.0，λ25.0及λ5.0处的输入阻抗及反射系数分别为多少解：1))(01011=+-=ΓZ Z Z Zπβλ8.02131)2.0(j z j e e --=Γ=Γ31)5.0(=Γλ （二分之一波长重复性）31)25.0(-=ΓλΩ-∠=++= 79.2343.29tan tan )2.0(10010ljZ Z ljZ Z Z Z in ββλΩ==25100/50)25.0(2λin Z （四分之一波长阻抗变换性）Ω=100)5.0(λin Z （二分之一波长重复性）求内外导体直径分别为和的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间填充介电常数25.2=r ε的介质，求其特性阻抗及MHz f 300=时的波长。
解：同轴线的特性阻抗abZ rln600ε= 则空气同轴线Ω==9.65ln 600abZ 当25.2=r ε时，Ω==9.43ln600abZ rε 当MHz f 300=时的波长：m f c rp 67.0==ελ题设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比ρ，第一个电压波节点离负载的距离为1m in l ，试证明此时的终端负载应为1min 1min 01tan tan 1l j l j Z Z βρβρ--⨯=证明：1min 1min 010)(1min 101min 010in tan l tan j 1/tan tan 1min 1min l j Z Z Z Z l j Z Z l j Z Z Z Z l in l βρβρρββ--⨯=∴=++⨯=由两式相等推导出：对于无耗传输线而言：）（传输线上的波长为：m fr2cg ==ελ因而，传输线的实际长度为：m l g5.04==λ终端反射系数为： 961.0514901011≈-=+-=ΓZ R Z R输入反射系数为： 961.0514921==Γ=Γ-lj in eβ 根据传输线的4λ的阻抗变换性，输入端的阻抗为：Ω==2500120R ZZ in试证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。
微波技术和天线 第四版 刘学观
为T1面开路时，端口2的输入阻抗
结论：[Z]矩阵中的各个阻抗参数必须使用开路法测量，故也称为 开路阻抗参数，而且参考面T选择不同，相应的阻抗参数也不同。
《微波技术与天线》
第四章 微波网络基础之•双口网络的阻抗和转移矩阵
[Z]矩阵的性质
互易网络(reciprocal network)
Z12 = Z 21
sin
πx
a
h10
(x)
=
−
E10 A1
由式（4-1）可推得： E120 Z e
Ze
πx
sin
Z TE10
a
ab = 1
A Z 2
1
TE10
2
《微波技术与天线》
A1 =
b 2
E10
(4-1-3)
第四章 微波网络基础之•等效传输线
于是唯一确定了矩形波导模的等效电压和等效电流，即：
U(z) =
b 2
E10e− jβz
第四章 微波网络基础之•引言
第四章 微波网络基础
前面我们介绍了多种规则传输系统，通过用场的分析法得到其传输
特性。然而在实际的微波应用系统中，除了有规则传输系统外，还包含
具有独立功能的各种微波元件如谐振元件、阻抗匹配元件、耦合元件等。
这些元件的边界形状与规则传输线不同，从而在传输系统中引入了不均
匀性。例如：
I (z) = A1 [1− Γ(z)]
Ze
Z
in
(
z
)
=
Z
e
1 1
+ −
Γ( Γ(
z) z)
[ ] [ ] P(z) = 1 Re U (z)I ∗(z) = A1 2 1− Γ(z) 2
《微波技术与天线》习题答案
ln b 43.9 a
当 f 300MHz 时的波长：
p
f
c r
0.67m
1.3 题
设特性阻抗为 Z0 的无耗传输线的驻波比 ，第一个电压波节点离负载的距离为
.
.
lmin1 ，试证明此时的终端负载应为
Z1
Z0
1 j j
t anlmin1 t anlmin1
证明：
对于无耗传输线而言：
Z in（lmin 1）
1.11
设特性阻抗为 Z0 50 的均匀无耗传输线,终端接有负载阻抗 Z1 100 j75 为复
阻抗时,可用以下方法实现λ/4 阻抗变换器匹配：即在终端或在λ/4 阻抗变换器前并接一段
终端短路线, 如题 1.11 图所示, 试分别求这两种情况下λ/4 阻抗变换器的特性阻抗 Z01 及短
路线长度 l。 （最简便的方式是:归一化后采用 Smith 圆图计算）
1 e j0.8 3
(0.5) 1 （二分之一波长重复性） 3
(0.25) 1 3
Zin (0.2 )
Z0
Z1 Z0
jZ0 jZ1
t an l t an l
29.43
2 3.7 9
Zin(0.25) 502 /100 25 （四分之一波长阻抗变换性）
Zin(0.5) 100
（二分之一波长重复性）
令并联短路线和负载并联后的输入阻抗为 Z 2 .
Z 2 =1/ Re[Y1] 156 则 Z 01 Z0Z2 =88.38
(2)
令 4
特性阻抗为 Z 01 ，并联短路线长为 l
Z in2 Z01
Z1 Z01 j t an Z01 Z1 j t an
4
微波技术与天线--刘学观-第10
了解微波遥感系统的工作原理。
《微波技术与天线》
第十章 微波应用系统之•射频识别系统
习题
10.1 10.2 10.4
《微波技术与天线》
《微波技术与天线》
第十章 微波应用系统之•射频识别系统
阅读器经定向耦合器再通过天线将功率为P1的电 磁波发送到自由空间，经空间传播到达应答器时接收 天线的功率为P'1 ，该功率一部分通过接收天线送入负 载转变为热能，另一部分则反向散射至自由空间，设 反向散射的功率为P2 ，再次通过自由空间衰减，到达 阅读器天线处的功率为P'2 ，经定向耦合器进入接收机， 接收机可以获得反向散射功率与发射功率的比值:
b P2 P1
《微波技术与天线》
第十章 微波应用系统之•射频识别系统
当一定发射功率、一定收发距离的前提下，比值的大 小取决于反向散射功率，而此功率取决于接收天线与负载 的匹配程度，当接收天线与负载几乎匹配时，几乎没有功 率被反向散射回去，而当天线开路或短路时，几乎全部功 率反射回去，特别当工作波长处于天线的谐振区时，反射 十分明显。
射频识别器的组成框图
它是利用无线电波将电子数据载体（即应答器）中的数 据非接触地与阅读器进行数据交换从而实现识别的系统。
《微波技术与天线》
第十章 微波应用系统之•射频识别系统
1. RFID的分类
RFID系统按数据量来分，可分为1比特系统和电子数据 载体系统 1比特系统－－只能识别“有响应”和“无响应”两种 状态，该系统虽然不能区分各个应答器，但由于系统简 单、可靠，被广泛应用于商场的防盗系统中；
低频段的应答器一般是无源的，应答器所需要的能量是由 阅读器通过耦合元件传递给应答器，因此一般情况下，该 类应答器和阅读器之间的有效距离是很近的，也称之为密 耦合；
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本章内容
天线所接收的功率为
λ2 2r
t
in
r G
G
P
P⋅
=
π
π4
4r
lg 10in P L =)
dB ()dB ()km (lg 20)MHz (lg 2045.32g r t r
bf G G r f P −−++=结论
若不考虑天线的因素，则自由空间的传输损耗，是球面波在传播的过程中，随着距离的增大能量自然扩散而引起的，它反映了球面波的扩散损耗。
《微波技术与天线》
该损耗与电磁波的工作频率也成正比，频率愈高传输损耗愈大。
）dB (lg 10lg 10lg 10bf A L P P P P P P L r
r r in r in b −=′−=′=前三项为自由空间损耗L bf ，A 为实际信道的损耗，不同的传播方式传播媒质信道的传输损耗是不同的《微波技术与天线》
同的传播方式、传播媒质，信道的传输损耗是不同的。
最大
时延τ
为
一般情况下，信号带宽不能超过，称之为容许带宽，即τ1Δ1
=τ
f
电波传
播方向
改变
边缘绕射
表面波爬行
本节内容
发天线高度分别为时相互能看见的距离为收、发天线高度分别为h 2 及h 1时相互能看见的距离，简称视距。
2. 视距公式修正
，随着高度的增大，逐渐减小趋近于1，即r n ε=r εL >>>321n n n 当电波在大气层中依次通过每个薄层界面时，射线都将产生偏折。
衰减
设收、发射天线高度分别为21E h 2 及h 1 ，间距为d ，
为直射波，为反射波。
1θ2θE E E E +=E 为：2
1θθ⎪⎪⎧=−r f E E kr j 01e )(θθ接收点的场强为⎪⎪⎩
⎨′′=′−r f RE E r k j 02e )(θθ其中式中，为反射点处反
ϕj e R R =射系数，为天线方向函数。
)(θf ⎧′=θθ
，此时路径因子为：⎟⎠⎞⎜⎝⎛=−=−λπd h h F d h h k 21/2j 2sin 2e 12
1此时路径因子为
本节要点
电离层概况
在电离层信道
中的传播
辐射形成的。
其电子密度与日照密切相关——白天大，晚间小，而且
晚间D层消失；电离层电子密度又层消失电离层电子密度又随四季发生变化。
除此之外，太阳
的骚动与黑子活动也对电离层电子
密度产生很大影响。
当电波入射到空气—电离层界面时，由于电离层折射率小于空气折射率，折射角大于入射角，层折射率小于空气折射率折射角大于入射角
射线要向下偏折。
当电波进入电离层后，由于
电子密度随高度的增加而逐渐减小，电波将连
续下折，直至到达某一高度处电波开始折回地
面。
可见，电离层对电波的“反射”实质上是电波在电离层中连续折射的结果。
sec 8.80θi N f =
和微波不能以天波传播的原因。
和微波不能以天波传播的原因
的电波反射回来的最小入射角min0θ
的电波不能被电离层“反射”回来，使得以发射天线为中心的定半径的区域内就不可能有使得以发射天线为中心的一定半径的区域内就不可能有天波到达，这就形成了天波的静区(shadow effect)。
max
opt 85.0f f =，电离层的D 层对电波的吸收是很严重层消失，致使天波信号增强，这正是晚上能接收到更多短波电台的原因。
通常将传导电流密度和位移电流密度的比值1>>的媒质称为导体，否则，则为电介质或半导体。
)/(ωεσ般均呈良导体性质对常见的地质，在中、长波波段一般均呈良导体性质。
沿地表面形成较小的电场水平分量
场水平分
大地是理想导体，则接收天线接收到的仍垂直极化波大地是非理想导电信道，垂直极化波的电场沿地面传播时，沿地表面
是垂直极化波。
形成较小的电场水平分量，致使波
第七章
接收天线发射天线
工程上，通常在满足远区条件下靠近发。