[信息与通信]微波技术与天线第4章.ppt

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第4章微波收发技术--噪声和接收机灵敏度(本)

有耗二端口网络的噪声系数
• 我们将有耗二端口网络视为无源有耗器件，如衰减器、有耗传输线等 • 用损耗因子L来表示，GA=1/L
T FL T0
• 室温下 F=L
级联系统中的噪声系数(1)
G1,F1,Bn G2,F2,Bn
• (F1，G1)为第一级放大器的噪声系数和增益 • (F2，G2)为第二级放大器的噪声系数和增益 • F0为级联后的系统噪声系数
3. 根据调制方式和传输速率确定等效噪声带宽
fb B fb (1 ) log 2 M
4. 根据灵敏度的计算公式即可确定在某噪声系数下的收信门限电平
计算收信门限电平的例题(1)
• 某通信系统的调制方式为64QAM调制，经相干解调，BER与归一化信噪比的关系为
BER64 QAM 1Eb 7 erfc 24 7 N0
F0 3.94dB(2.48)
F0 2.04dB(1.67)
• 应合理地分配各级电路的噪声系数和增益 • 在一定条件下,系统的噪声系数只取决于系统的第1级电路的噪声系数
计算接收机的总噪声系数
IL=2dB
G=20dB NF=2dB
CL=7dB
G=30dB NF=6dB
主要内容
基本知识：微波工程常用单位和表示方法无线系统体系构架系统的非线性和补偿措施系统的噪声和噪声系数系统的灵敏度和动态范围微波收发系统的实现微波收发系统中的频率源技术设计实例
• 意义：信号通过二端口网络(放大器)后，由于器件本身产生噪声，使信噪比变坏，使信噪比下降的倍数就是该器件的噪声系数。
噪声系数的定义2
• 输出端的噪声可分为两部分 – 由进入系统的外部噪声造成的 NinGa – 系统的内部附加噪声 Na – Pn=Na+NinGa

阵列天线PPT课件

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35
N元非等幅均匀阵列
• 阵因子比较 • 二项式分布阵列 • 多尔夫-切比雪夫多项式阵列 • 泰勒分布阵列
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N元非等幅均匀阵列
• 阵因子比较 • 二项式分布阵列 • 多尔夫-切比雪夫多项式阵列 • 泰勒分布阵列
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阵因子
• 均匀幅值阵列具有最小的半功率波束宽度 • 二项式分布幅值阵列能够实现最小的副瓣电平 • 二项式分布幅值阵列单元间距小于半波长时，副瓣
.
N元等幅均匀线阵
求解最大值点：
阵列存在唯一的一个最大值点，即m=0 求解阵因子的3dB波束点：
.
线阵实例 1: 侧射阵
• 波束最大指向θ0=90°（线阵沿Z轴），当单元的波束最大指向和阵因子的最大波束指向均指向 θ0=90°时，便可达到最佳的侧射阵。 • 对于单元天线的波束指向要求，可以通过选择合适的辐射单元来满足要求 • 对于阵因子的波束指向要求，可以通过合理的调整阵列单元间的间距、每个单元的相位激励实现。
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N元非等幅均匀阵列
• 阵因子比较 • 二项式分布阵列 • 多尔夫-切比雪夫多项式泰勒线阵—线源激励计算
线源激励幅度的分布为
i1
Ii (p)12 Sn(m)com s()p m1
1
m0
Sn(m)＝(i1[m (i )1!(i)!]21m)!ii1112A2m (2i12)2 0mi
➢在每个天线单元的馈端以及电缆的公共馈端处各接入一个开关 ➢控制联动开关可使波束从边射移到45°方向
.
相控阵
➢ 每个阵列单元都有移相器和衰减器，所有馈电电缆都布置成等长度的组合结构
.
相控阵
➢端馈相控阵也需要逐个单元配有移相器和衰减器，由于在单元之间引入了递进的相位移，随着频率的变化，在额定的相位移之外，还需要附加相反的相位变化作为补偿

微波技术与天线第四版教学设计

微波技术与天线第四版教学设计一、教学目的本教学设计旨在让学生通过学习微波技术和天线的相关知识，掌握基本的微波射频系统分析和设计方法，了解天线的原理、设计和分析方法，培养学生对微波通信系统和天线应用技术的理解和运用能力。

二、教学内容1.微波技术：微波频段的信号和传输线特性、微波射频器件和电路、微波混频器和放大器、微波功率放大器和高频噪声等。

2.天线设计：天线的基本原理、天线参数和性能、各种天线的结构和特点、天线阵列的设计和优化、微带天线设计和应用、天线的电磁辐射和受辐射场。

3.微波通信系统：微波信号传输的基本原理、微波信号传输基本系统、光纤通信及其应用、卫星通信和无线通信等。

三、教学方法本教学通过理论讲解和实践操作相结合的方式进行，教学方法如下：1.讲授微波技术和天线设计的基本理论知识，包括微波频段的信号和传输线特性、微波射频器件和电路、天线的基本原理、天线参数和性能、各种天线的结构和特点等。

2.实验操作：利用实验室设备进行实际操作，包括对不同类型的天线进行测试、对微波信号传输系统进行分析和设计等，让学生能够亲身体验和掌握微波技术和天线设计的实际应用。

3.课题研究：在课程的最后一个阶段，学生将分成若干小组，开展自己的微波技术和天线设计课题研究，探索新的应用领域和解决实际问题，同时加强团队合作和实际应用能力。

四、考核方式本教学设计的考核方式主要包括两个方面：1.日常考核：包括平时作业、实验报告和课堂测试等，主要测试学生对微波技术和天线设计基本理论知识的掌握程度。

2.课题研究：根据学生完成的课题研究成果进行评估，主要评估学生的创新能力、团队合作能力和实际应用能力。

五、参考教材1.《微波技术与天线第四版》金良忠著电子工业出版社2.《微波射频技术》谷铭鸣著机械工业出版社3.《微波通信技术》蒋兴中著人民邮电出版社六、教学进度安排教学内容学时微波技术基础10微波射频器件和电路10教学内容学时微波混频器和放大器8微波功率放大器和高频噪声8天线的基本原理和参数10天线的结构和特点10天线阵列的设计和优化8微带天线的设计和应用8微波信号传输基本原理8光纤通信及其应用8卫星通信和无线通信8课题研究10七、教学反馈根据课程教学情况和学生反馈，适时进行调整和改进教学内容和教学方法，保证教学质量和教学效果。

第四章-RFID系统工作原理ppt课件

解码器
命令
数据
写数据读数据
物理接能量口（调
制解调器）
数据协议处理器标签驱动（射频单元）
应用程序接口（API）
空中接口（Air Interface）
图4-1 RFID系统结构
经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
通过电磁场对电子标签进行识别。因此，阅读器天线所形成的电磁场范围即为阅读器的可读区域。
2 电子标签
电子标签 (Electronic Tag) 也称为智能标签 (Smart Tag) ，是由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签，其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。电子标签是RFID系统中真正的数据载体。系统工作时，阅读器发出查询（能量）信号，标签（无源）在收到查询（能量）信号后将其一部分整流为直流电源供电子标签内的电路工作，一部分能量信号被电子标签内保存的数据信息调制后反射回阅读器。
中间件的主要任务和功能：
（1）阅读器协调控制
终端用户可以通过RFID中间件接口直接配置、监控以及发送指令给阅读器。一些RFID中间件开发商还提供了支持阅读器即插即用的功能，使终端用户新添加不同类型的阅读器时不需要增加额外的程序代码。
（2）数据过滤与处理
当标签信息传输发生错误或有冗余数据产生时，RFID中间件可以通过一定的算法纠正错误并过滤掉冗余数据。RFID中间件可以避免不同的阅读器读取同一电子标签的碰撞，确保了阅读准确性。
（3）数据路由与集成
RFID中间件能够决定采集到的数据传递给哪一个应用。RFID中间件可以与企业现有的企业资源计划（ERP）、客户关系管理（CRM）、仓储管理系统（WMS）等软件集成在一起，为它们提供数据的路由和集成，同时中间件可以保存数据，分批的给各个应用提交数据。

第4章抗干扰和衰落技术

LOGO
典型的智能天线系统示意图
接收/下行转换
A/D
y0 ( t ) y1 (t )ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制部分 w0 w1
接收/下行转换
A/D
∑
r (t )
产生误差信号自适应算法
解调
d (t )
接收/下行转换
A/D
y M 1 (t )
wM 1
天线阵列
波束成型网络
LOGO 智能天线技术也是3G中的一项非常重要的技术。智能天线包括两个重要组成部分：一是对来自移动台发射的多径电波方向进行入射角(DOA)估计，并进行空间滤波，抑制其他移动台的干扰；二是对基站发送信号进行波束形成，使基站发送信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其他移动台的干扰。 DOA是指无线电波到达天线阵列的方向。在每个天线阵元后端，有一个加权系数，所有的加权系数合在一起构成的向量即为阵列加权向量。阵列加权向量是与信号到达方向有关的一个向量，天线阵列各阵元的信号通过加权，可以调整天线的接收方向图，因此可以认为阵列加权向量是移动台位置的函数。
LOGO
时间分集
时间分集利用一个随机衰落信号，当取样点的时间间隔足够大时，两个样点间的衰落是统计上互不相关的特点，即时间上衰落统计特性上的差异来实现抗时间选择性衰落的功能。时间分集与空间分集相比较，优点是减少了接收天线及相应设备的数目，缺点是占用时隙资源增大了开销，降低了传输效率。
LOGO
内环和外环
LOGO
RAKE接收
RAKE接收不同于传统的空间、频率与时间分集技术，它是一种典型的利用信号统计与信号处理技术将分集的作用隐含在被传输的信号之中，因此又称它为隐分集或带内分集。作用：通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并在一起。由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。理论基础：当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可被看作是互不相关的。

微波技术与天线

知识梳理绪论微波、天线与电波传播是无线电技术的一个重要组成部分，它们三者研究的对象和目的有所不同。

微波主要研究如何引导电磁波在微波传输系统中的有效传输，它的特点是希望电磁波按一定要求沿微波传输系统无辐射的传输，对传输系统而言辐射是一种能量的损耗。

天线的任务则是将导行波变换为向空间定向辐射的电磁波，或将在空间传播的电磁波变为微波设备中的导行波，因此天线有两个基本作用：一个是有效地辐射或接收电磁波，另一个是把无线电波能量转换为导行波能量。

电波传播则是分析和研究电波在空间的传播方式和特点。

微波、天线与电波传输播三者的共同基础是电磁场理论，三者都是电磁场在不同边值条件下的应用。

第一章均匀传输线理论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, 其所导引的电磁波被称为导行波。

一般将截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均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。

无纵向电磁场分量的电磁波称为横电磁波，即TEM波。

另外, 传输线本身的不连续性可以构成各种形式的微波无源元器件, 这些元器件和均匀传输线、有源元器件及天线一起构成微波系统。

1.1均匀无耗传输线的输入阻抗定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗两个特性：(1)λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Zin(z)=Zin(z+λ／2)；(2)λ／4变换性:Zin(z)-Zin(z+λ／4)=Z021.2均匀无耗传输线的三种传输状态(1) 行波状态：无反射的传输状态，匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗沿线电压和电流振幅不变电压和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。

1.3传输线的三类匹配状态(1)负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。

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 )。

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第4章

第4章无源微波器件4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？答微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。

线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。

互易网络的概念使转移参量的1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。

4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。

解定义A 参量的线性关系为()()⎩⎨⎧-+=-+=221221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为⎩⎨⎧+=+=22212122121111I Z I Z U I Z I Z U⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=c d c c bc ad ca Z Z Z Z122211211Z 4.3从I S S =*T出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。

解由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。

三口网络的散射矩阵简化为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=112313231112131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =*T，即⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100010001*11*23*13*23*11*12*13*12*11112313231112131211S S S S S S S S S S S S S S S S S S 得1213212211=++S S S0*2313*1112*1211=++S S S S S S 0*1113*2312*1311=++S S S S S S 0*1123*2311*1312=++S S S S S S4.4二口网络的级联如图所示。

微波技术与天线第四版

微波技术与天线第四版一、某某—某某微波干线简介某某—某某微波系统是某某局防汛和日常工作中最重要的微波干线，也是海委直管大型水库某某水库对外唯一通信电路。

该系统于1995年由中日两国政府合作建设完成，站点包括某某、祝官屯、临清、馆陶、某某县、某某、某某、某某8个站（其中前三个站位于某某省，后5个站位于河北省），干线全长288公里。

以该干线为传输中枢，建立起了漳河、卫运河流域较为完善的防汛通信系统。

下图为该干线的地理位置图：该干线自建成使用以来，在某某局的防汛和日常工作中发挥着重要作用，尤其在“96.8”洪水中发挥了不可替代的作用，为抗洪救灾取得胜利提供了可靠保障，并得到部委的表扬。

事实证明，该干线已经成为某某局防汛抢险的神经线。

根据原信息产业部《关于调整1-30ghz数字微波接力通信系统容量系列及射频波道配置的通知》（信部无[20某某]705号）规定，该系统使用频段已收回另行分配，自20某某年1月1日起将失去干扰保护，并且不得对新业务台站产生干扰。

因此，某某局自20某某年12月起对该干线分期进行了改造。

改造后的微波工作频段为8g，容量为155m,某某—祝官屯—临清—馆陶—某某县4跳微波采用1+1设备配置，天线采用空间分集；某某县—某某—某某及某某—某某三跳微波由于资金限制，采用1+0配置，天线未采用空间分集。

系统建成投入使用后，运行基本稳定，更高的传输带宽为某某局的语音、数据、视频等各项业务的开展提供了极大的便利。

但根据几年来的实际运行效果来看，某某县—某某—某某及某某—某某三跳微波线路中断率明显较多，对某某水库、某某局及漳河上游管理局的专网通信有较大影响。

因此，有必要对这三跳微波电路的电波衰落情况进行调查，对引起电路中断的各种原因进行分析，以期找出相应的对策。

二、衰落的定义及分类微波在空间传输中将受到大气效应和地面效应的影响，导致接收机接收的电平随着时间的变化而不断起伏变化，这种现象就是衰落。

无线信道中电波的传播不是单一路径，而是直射波和许多路径来的众多反射波的合成。

微波与天线讲解

微波与天线结课报告学生姓名：班级：专业：指导老师：2015.11摘要：简述微波天线在通信中应用的广泛性和重要性在对第一菲涅尔区衰落因子和相对余隙等重要因素详细分析的基础上提出选择微波天线时应注意的问题并提出采用分集接收自适应均衡阻抗匹配和避雷保护等技术改善微波天线的性能进而提出微波天线选择的优化方案关键词：微波天线第一菲涅尔区衰落因子分集技术自适应均衡阻抗匹配Abstract: Description of breadth and importance of basic microwave antenna in communication applications in an important factor in the decline of the first Fresnel zone clearance and other factors and relatively detailed analysis of the proposed microwave antenna should be chosen attention to the problem and proposed use diversity receiver adaptive equalization impedance matching and lightning protection technology to improve the performance of the microwave antenna microwave antenna selection and then propose optimizationKey words: microwave antenna of the first Fresnel zone fading factor diversity adaptive equalization impedance matching在微波频段通过地面视距进行信息传播的时候，微波通信技术是一种重要的无线通信手段。

《微波技术与天线》第章-课件 (二)

《微波技术与天线》第章-课件 (二)
微波技术与天线是现代通信领域的重要组成部分，它涉及到无线通信、雷达、卫星通信等多个领域。

本文将从以下几个方面介绍微波技术与
天线的相关知识。

1. 微波技术的概念
微波技术是指在微波频段（1-300GHz）内进行电磁波传输、处理和控
制的技术。

它是一种高频电磁波技术，具有大带宽、高速率、低损耗
等优点。

微波技术广泛应用于通信、雷达、医疗、工业等领域。

2. 微波天线的分类
微波天线是指用于接收和发射微波信号的天线。

根据其结构和工作原理，可分为微带天线、槽天线、饼状天线、螺旋天线等多种类型。

不
同类型的微波天线适用于不同的应用场景，如微带天线适用于卫星通信、移动通信等领域，螺旋天线适用于雷达、导航等领域。

3. 微波器件的应用
微波器件是指用于微波信号处理和控制的电子器件。

常见的微波器件
包括微波放大器、微波滤波器、微波开关等。

这些器件广泛应用于通信、雷达、卫星通信等领域，对于保障国家安全和提高人们生活质量
具有重要意义。

4. 微波技术的发展趋势
随着信息技术的快速发展，微波技术也在不断创新和发展。

未来，微
波技术将更加注重集成化、智能化和高效化，发展出更加先进的微波器件和微波天线，为人们的生活和工作带来更多的便利和可能。

总的来说，微波技术与天线是现代通信领域的重要组成部分，它在通信、雷达、卫星通信等多个领域具有广泛应用。

未来，微波技术将继续创新和发展，为人们的生活和工作带来更多的便利和可能。

微波技术与天线考试重点复习归纳

微波技术与天线考试重点复习归纳第⼀章1.均匀传输线（规则导波系统）：截⾯尺⼨、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。

2.均匀传输线⽅程，也称电报⽅程。

3.⽆⾊散波：对均匀⽆耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导⾏波的相速v p 与频率⽆关, 称为⽆⾊散波。

⾊散特性：当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为⾊散特性。

11010010110cos()sin()tan()()tan()cos()sin()in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z jz Z ββββββ++==++02p rv fλπλβε===任意相距λ/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载221021101()j z j zj zj zZ Z A ez eeZ Z A eββββ----Γ===Γ+ 1101110j Z Z eZ Z φ-Γ==Γ+ 终端反射系数均匀⽆耗传输线上, 任意点反射系数Γ(z)⼤⼩均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性4.00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ111ρρ-Γ=+ 1111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波⽐其倒数称为⾏波系数, ⽤K 表⽰5.⾏波状态就是⽆反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。

综上所述, 对⽆耗传输线的⾏波状态有以下结论: ①沿线电压和电流振幅不变, 驻波⽐ρ=1;②电压和电流在任意点上都同相; ③传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗6终端负载短路：负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e-j2βz此时传输线上任意⼀点z 处的输⼊阻抗为0()tan in Z Z jZ zβ=①沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为⽆功功率, 即⽆能量传输; ②在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最⼤且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点；在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最⼤且等于2|A 1|, ⽽电流为零, 称这些位置为电压波腹点。