微波技术与天线复习知识要点

《微波技术与天线》复习知识要点

绪论

●微波得定义: 微波就是电磁波谱介于超短波与红外线之间得波段,它属于无线电波中波长

最短得波段。

●微波得频率范围:３０0MＨz~30０0ＧHｚ,其对应波长范围就是１m~0、1mm

●微波得特点(要结合实际应用) :似光性，频率高(频带宽),穿透性(卫星通信）,量子特性(微波

波谱得分析）

第一章均匀传输线理论

●均匀无耗传输线得输入阻抗(２个特性）

定义:传输线上任意一点ｚ处得输入电压与输入电流之比称为传输线得输入阻抗

注：均匀无耗传输线上任意一点得输入阻抗与观察点得位置、传输线得特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。

两个特性:

１、λ/2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处得阻抗相同Z in（z)= Ｚin(z+λ/2)

２、λ／4变换性: Z in(ｚ）－Zｉn（z＋λ／4)=Ｚ02

证明题:(作业题）

●均匀无耗传输线得三种传输状态( 要会判断 )

1.行波状态:无反射得传输状态

▪匹配负载:负载阻抗等于传输线得特性阻抗

▪沿线电压与电流振幅不变

▪电压与电流在任意点上同相

2.纯驻波状态:全反射状态

▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态

3.行驻波状态:传输线上任意点输入阻抗为复数

●传输线得三类匹配状态(知道概念)

▪负载阻抗匹配：就是负载阻抗等于传输线得特性阻抗得情形,此时只有从信源到负载得入射波,而无反射波。

▪源阻抗匹配:电源得内阻等于传输线得特性阻抗时,电源与传输线就是匹配得，这种电源称之为匹配电源。此时，信号源端无反射。

▪共轭阻抗匹配:对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上得输入阻抗为电源内阻抗得共轭值时，即当Z in=Z g﹡时,负载能得到最大功率值。

共轭匹配得目得就就是使负载得到最大功率。

●传输线得阻抗匹配（λ/4阻抗变换)(Ｐ15与P17)

●阻抗圆图得应用(*与实验结合）

史密斯圆图就是用来分析传输线匹配问题得有效方法。

1.反射系数圆图：Γ(ｚ)=|Γ1|e j(Φ1-２βｚ）= ｜Γ1｜e jΦ

Φ1为终端反射系数得幅度,Φ=Φ１-2βｚ就是ｚ处反射系数得幅角。反射系数圆图中任一点与圆心得连线得长度就就是与该点相应得传输线上某点处得反射系数得大小。

2.阻抗原图(点、线、面、旋转方向）:

➢在阻抗圆图得上半圆内得电抗x>０呈感性,下半圆内得电抗x<0呈容性。

➢实轴上得点代表纯电阻点，左半轴上得点为电压波节点,其上得刻度既代表r min又代表行波系数K,右半轴上得点为电压波腹点,其上得刻度既代表r max又代表驻波比ρ。

➢|Γ|=1得圆图上得点代表纯电抗点。

➢实轴左端点为短路点,右端点为开路点,中心点处就是匹配点。

➢在传输线上由负载向电源方向移动时,在圆图上应顺时针旋转,；反之,由电源向负载方向移动时,应逆时针旋转。

3.史密斯圆图：

将上述得反射系数圆图、归一化电阻圆图与归一化电抗圆图画在一起，就构成了完整得阻抗圆图。

4.基本思想：

➢特征参数归一(阻抗归一与电长度归一);

➢以系统不变量｜Γ|作为史密斯圆图得基底;

➢把阻抗(或导纳）、驻波比关系套覆在｜Γ｜圆上。

●回波损耗、功率分配等问题得分析

✓回波损耗问题：

1.定义为入射波功率与反射波功率之比(通常以分贝来表示),即

Lr(z)=10lg（Pｉｎ／Pｒ) (dB)

对于无耗传输线,ɑ＝0，Lｒ与ｚ无关,即

Lr(z)=-２0ｌｇ|Γ1| (dＢ）

2.插入损耗:定义为入射波功率与传输功率之比

3.|Γ1｜越大,则| Lｒ|越小；|Γ１|越小,则｜Lｉn|越大。

P21:有关回波损耗得例题(例1-４)

✓功率分配问题：

1.入射波功率、反射波功率与传输功率计算公式反映出了它们之间得分配关系。(P19）

2.传输线得传输效率:η=负载吸收功率/始端传输功率

3.传输效率取决于传输线得损耗与终端匹配情况

第二章规则金属波导

●导波系统中得电磁波按纵向场分量得有无，可分为TE波、TM波与ＴEＭ波三种类型。(知

道概念)

➢TEM波：导行波既无纵向磁场有无纵向电场,只有横向电场与磁场，故称为横电磁波。Ｅz ＝0而H z=0

➢TM波（E波)：只有纵向电场,又称磁场纯横向波。Ｅz≠０而Ｈz＝0

➢TＥ波(H波):只有纵向磁场,又称电场纯横向波。Ｅz=0而H z≠0

●导行条件:

k c＜k时,ｆ＞fｃ为导行波。

●矩形波导、圆波导主要模式得特点及应用

✧矩形波导:将由金属材料制成得、矩形截面得、内充空气得规则金属波导称为矩形波导。

1)纵向场分量E z与H z不能同时为零,不存在TEM波。

2)ＴE波：横向得电波,纵向场只有磁场。

➢TE波得截止波数kｃ，

➢矩形波导中可以存在无穷多种ＴE导模,用ＴE mｎ表示。

➢最低次波形为TE10,截止频率最低。

3)ＴM波

➢TM1１模就是矩形波导TM波得最低次模，其她均为高次模。

4)主模ＴE10得场分布及其工作特性

➢主模得定义:在导行波中截止波长最长(截止频率最低)得导行模

➢特点:场结构简单、稳定、频带宽与损耗小等。

✧圆波导:若将同轴线得内导体抽走,则在一定条件下,由外导体所包围得圆形空间也能传输电

磁能量,这就就是圆形波导。

➢应用：远距离通信、双极化馈线以及微波圆形谐振器等。

➢圆形波导也只能传输TＥ与TM波形。

➢主模ＴE11,截止波长最长,就是圆波导中得最低次模。圆波导中TE11模得场分布与矩形波导得TE1０模得场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导得横截面逐渐过渡变为圆波导。即构成方圆波导变换器。

➢圆对称TM01模：圆波导得第一个高次模,由于它具有圆对称性故不存在极化简并模。因此常作为雷达天线与馈线得旋转关节中得工作模式。

➢低损耗得TE01模：就是圆波导得高次模式,它与ＴM11模就是简并模。它就是圆对称模,故无极化简并。当传输功率一定时，随着频率升高,管壁得热损耗将单调下降。故其损耗相对于其她模式来说就是低得，故可将工作在此模式下得圆波导用于毫米波得远距离传输或制作高Q值得谐振腔。

●熟悉模式简并概念及其区别