电波期末复习

一、简答题

微波技术中心天馈处：射频与微波

线天线：半径远小于波长的导线构成的天线，如：对称天线、圆环天线和螺旋天线

面天线：指用尺寸大于波长的金属或介质而构成的面状天线。 如喇叭天线、抛物面天线 E 电场强度 伏特/米 H 磁场强度 安培/米

D 电位移 库仑/米2 B 磁感应强度（磁通量密度） 特斯拉

特性阻抗Z0，在自由空间近似值为377Ω(120π)，在微波系统中常用值为50 Ω 反射系数：

对于开路线（ZL→∞），我们得出来反射系数为1

对于短路线（ZL =0），

我们得出来反射系数为-1

对于匹配负载（ZL = Z0 ），我们得出来反射系数为0

最佳功率传输需要传输线和源阻抗共轭复数匹配：g in Z =Z

微波：毫米波：波长1~10 mm ，频率：300~ 30 GHz

厘米波：波长1~10 cm ，频率：30~3 GHz

分米波：波长10~1 00 cm ，频率：3000 ~300 MH z

几种主要的电波传播方式：1地波传播2空间波(视距传播)3天波传播4散射传播5外层空间传播

天线的散射参量：0.9GHz 时S11为-0.0173-0.0648j ，取模为0.0671（-23.5dB ） ； 0.8GHz 时S11为-0.5352-0.2771j ，取模为0.6027（-4.4dB ）

()111011log 20dB S S ⨯=1011≤≤S

电波驻波比VSWR=11111

1S S -+∞≤≤VSWR 1

电流元近场特点：1.E θ和Er 与静电场问题中电偶极子的电场 相似。H φ和恒定电流元的磁场相似。 因此，近区又称为似稳区，近区场称为 似稳场。 2.场随距离r 的增大而迅速减小。 3. 电场滞后于磁场 ，因而波印廷矢量 是虚数，每周平均辐射的功率 为零，近区场也称为感应场。（能量没 有辐射出去，只是在电场和磁场以及场 和源之间交换）

远区场特点：1.仅有E θ和H φ两个分量，两者在时间上同相， 在空间上互相垂直，并与r 矢径方向垂直。 坡印亭矢量 是纯实数， 方向为r 矢径方向。 —辐射场。 2.E θ和H φ两个分量均与 1/r 成正比，这是由 扩散引起的。3.当距离增加时，场强减少得比较缓慢， 因而可以传播到离发射天线很远的地方。 电基本振子的辐射功率：1.当电基本振子上电流增大时，其辐射功率增大 2.当电基本振子的电长度增大时，其辐射功率增大

磁基本振子的辐射功率：1.当磁基本振子上电流增大时，其辐射功率增大 2.当磁基本振子圆环半径的电长度增大时，其辐射功率增大

工作频带宽度:不同频宽的选择 根据天线的特性来选择不同的频宽。

1）对于几何尺寸远大于波长的天线或天线阵一般 选择方向性频宽 主瓣宽度，副瓣电平，主瓣偏离程度，增益变化 等。

2）对于一些比较简单的线天线，当电尺寸较小时， 最常见的限制因素是阻抗特

性 ，选择阻抗频宽 输入阻抗，辐射效率。

最大接收功率：接收天线的负载阻抗与天线输入阻抗共轭匹配时

极化失配因子；∂=2cos υ

线极化天线不能接收到与之相垂直的正交 极化分量，υ=0；

圆极化天线不能接收到与之旋向相反的圆 极化分量，υ=0；

线极化天线接收圆极化波υ=1/2;

圆极化天线接收线极化波υ=1/2； 额定噪声功率：()W B kT R u P n 02

4==- 单极子天线：

长波通信稳定，但天电干扰很强，且天线非常庞大，所 以在一般通信中只起辅助作用，但在对潜通信、远洋导 航中，长波起主要作用。

中波主要用于语言广播，也用于通信和导航。如各机场 和飞机航线上都装有中波导航台，由于工作频率（约 150~750kHz ）低，对应的波长（约2000~400m ）长，垂 直接地谐振长度为（500-100）m ，而实际上天线高度不 超过30m 。所以天线电长度小，导致辐射电阻小，辐射 能力很弱。

对称振子——对称天线，双极天线，偶极天线。

方向函数与方向性系数

最常用的为半波对称振子:1f 90,4/max 0===时，θλι

()0

5.0782sin 2≈⎪⎭⎫ ⎝⎛=θθθπθCOS COS F

输入阻抗：a 越大，0w -

越低，Rin 和Xin 随l/λ变化越平缓。 所以增大a ，可加大天线的工作频带

半波振子与全波振子比较： 其输入阻抗受a 的影响较小， 随频率变化较缓慢，频带较宽。

平衡-不平衡变换内置双频巴伦天线

为解决上述问题，需要在天线的输入端接入 平衡与不平衡变换器，又称巴伦（balun ）， 简称平衡器。

无限大理想导电地面对天线性能的影响 ：镜像电流

一般直线阵：相位相同的等间距线阵式，αn=0， zn =nd 方向 性系数为()[]()∑∑∑-=-=-=--⎪

⎭⎫ ⎝⎛=10102

10sin N m N P P M N K k kd p m kd p m A A A D

若间距 d=n λ/2，n∈Z，则有方向性系数()

2

10210∑∑-=-=⎪

⎭⎫ ⎝

⎛=N n n N n n A A D 若幅度均匀，即A1 =A2 =A3=……=An，则可得D=N 。

线性相位渐变等间距线阵：定义：ψ=kdcos θ+α ——相邻单元在观察点的相位差

通用方向函数的特点:ψ=kdcos θ+α

均匀激励等间距线阵，1.ψ=0时，f a (ψ)最大

归一化方向性函数：()()()

2/sin 2/sin ϕϕϕN N F a = 2.半功率波瓣宽度: 1.对于不同的扫描角θ0，当线阵长度固定时，随着主瓣由边射向端射方向扫描，主瓣展宽 2.对于某个最大辐射方向，当阵的电长度Nd/λ越大时，其半功率波瓣宽度越小

常用的直线阵： 边射阵（Broadside ） 普通端射阵(End fire) 相控阵 对于边射阵，为使栅瓣 不进入可见空间 应有：d <λ或d <(N-1)λ/N

普通端射阵:间距d 的选择:若d=λ/2，将有两个相同的波瓣。为了得到单 一的笔形波瓣应减小间距使之小于半波长 。

相控阵:间距d 的选择:为使栅瓣的最大值不进入可见空间 必须使： ()πθθϕπ2cos cos 2-0<-=

+<

对于五元端射阵，在不出现栅瓣的情况下，端射阵的方向性要比边射阵的强。 引向天线:又称为八木天线(Yagi antenna, Yagi-Uda antenna)， 由一个半波有源振子，一个反射振子（反射器），若干个 引向振子（引向器）组成。 最大辐射方向：边射或端射？

八木天线为端射天线结构:一个半波有源振子（又称为主振子） 一个反射振子（稍长于半波长） 若干个引向振子（稍短于半波长）

有源振子的选择 半波振子 八木天线为驻波天线，因而其工作频带窄。其结 构参数较多，调整较为麻烦，但其结构简单、牢 固、造价低、方向性强、体积小。因此八木天线 广泛应用于米波及分米波的通信、雷达、电视及 其他无线电系统中。

环天线：环周长为一个波长是最常用的情况，此时 k0a=1，a 为环的半径，设环上电流为正弦 分布。

理想缝隙天线：其最大辐射方向为垂直于缝隙轴线的平面。因此 理想缝隙的E 面为垂直于缝隙轴线和导电面的平面， H 面为通过缝隙轴线并且垂直于导电面的平面。

通常称理想缝隙与和它对偶的电对称振子为互补天线。理想缝隙天线的方向图与对称振子的相比，由于它们的源一个是磁流一个是电流，相互对偶， 它们在空间的场分布也具有对偶关系，因此两者场的极化方向不同，H 面和E 面互换。 天线的输入阻抗Zin 和它的互补结 构天线的输入阻抗Zin 互补满足关系：Zin ²Zin 互补=2n /4， η为媒质的波阻抗，自由空间为120π。