微波天线课程报告

《微波技术与天线》

课 程 考 查 报 告

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Ⅰ课程内容总结： 一、 均匀传输线理论 1.1 均匀传输线方程及其解

共有三个参量：1）均匀传输线方程2) 传播常数γ 3) 相速υp与波长 λ 1.2 传输线阻抗与状态参量 1. 输入阻抗

由上一节可知, 对无耗均匀传输线, 线上各点电压U(z)、 电流I(z)与终端电压Ul、终端电流Il的关系如下：

U(z)?U1cos(?z)?jI1Z0sin(?z)??U1?I(z)?I1cos(?z)?jsin(?z)?Z0? 2. 反射系数

定义传输线上任意一点z处的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）

U_(z)?U?(z)??之比为电压（或电流）反射系数, 即：?

I_(z)?Γi?I?(z)??Γu?3. 输入阻抗与反射系数的关系U(z)=U+(z)+U-(z)=A1e jβz［1+Γ(z)］

I(z)=I+(z)+I-(z) = e jβz［1-Γ(z)］

1. 行波状态

U(z)?U?(z)?A1ej?z??行波状态下传输线上的电压和电流： A1j?z?

I(z)?I?(z)?e?Z0?2. 纯驻波状态

纯驻波状态就是全反射状态, 也即终端反射系数|Γl|=1。 在此状态下, 由式（1- 2- 10），负载阻抗必须满足：

3. 行驻波状态

当微波传输线终端接任意复数阻抗负载时, 由信号源入射的电磁波功率一部分被终端负载吸收, 另一部分则被反射, 因此传输线上既有行波又有纯驻波, 构成混合波状态, 故称之为行驻波状态。 

Z1?Z0??1?1

Z1?Z01.4 传输线的传输功率、 效率和损耗 1.5 阻抗匹配

1) 分三种：负载阻抗匹配，源阻抗匹配，共轭阻抗匹配。 1.6 史密斯圆图及其应用

传输线上任意一点的反射函数Γ(z)可表达为 ：Γ?z??1.7 同轴线的特性阻抗

同轴线是一种典型的双导体传输系统, 它由内、 外同轴的两导体柱构成。 二、规则金属波导 2.1导波原理

1. 规则金属管内电磁波 2. 传输特性

1) 相移常数和截止波数： ??k2?kc2?k1?kc2/k2。2) 相速υp与波导波长λg。电磁波在波导中传播, 其等相位面移动速率称为相速, 于是有：

zin?z??1

zin?z??1?p?c/?r?r??1E??。3) 波阻抗。定义即：Z?t 。 ?k1?kc2/k2Ht1?kc2/k2P?11?Re?(E?H?)?dS?Re?(Et?Ht)?azdSSS22

1Z2?EtdS??|Ht|2dS?2ZS2S4) 传输功率:

2.2 矩形波导 1. 矩形波导中的场 2.矩形波导尺寸选择原则 2.3 圆形波导 1. 圆波导中的场

与矩形波导一样, 圆波导也只能传输TE和TM波型。 2. 圆波导的传输特性

1) 截止波长。圆波导TEmn模、TMmn模的截止波数分别为：

kcTEmn?kcTMmna?

?mn???a??mn?2) 简并模。在圆波导中有两种简并模, 它们是E-H简并和极化简并。 3. 几种常用模式

1) 主模TE11模2) 圆对称TM01模TM01模是圆波导的第一个高次模3) 低损耗的TE01模TE01模是圆波导的高次模式

2.4 波导的激励与耦合：1. 电激励2. 磁激励3. 电流激励 三、微波集成传输线 3.1 微带传输器

对微波集成传输元件的基本要求之一就是它必须具有平面型结构, 这样可以通过调整单一平面尺寸来控制其传输特性, 从而实现微波电路的集成化。共分三种： 1.微带线 2. 微带线3. 耦合微带线

3.2介质波导

介质波导可分为两大类：一类是开放式介质波导，主要包括圆形介质波导和介质镜像线等；另一类是半开放介质波导，主要包括H形波导、G形波导等。

3.3 光纤

光纤又名光导纤维, 它是在圆形介质波导的基础上发展起来的导光传输系统。光纤按组成材料可分为石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤、 塑料包层玻璃芯光纤和全塑料光纤。

四、微波网络基础 4.1 等效传输线

1.等效电压和等效电流2.模式等效传输线 4.2 单口网络 1.单口网络的传输特性

令参考面T处的电压反射系数为Γl, 由均匀传输线理论可知, 等效传输线

?(z)??1ej(?1?2?z)上任意点的反射系数为：

2. 归一化电压和电流

由于微波网络比较复杂, 因此在分析时通常采用归一化阻抗, 即将电路中各个阻抗用特性阻抗归一, 与此同时电压和电流也要归一。

4.3 双端口网络的阻抗与转移矩阵

在各种微波网络中, 双端口网络是最基本的, 任意具有两个端口的微波元

件均可视之为双端口网络。

下面介绍线性无源双端口网络各端口上电压和电流之间的关系。  1. 阻抗矩阵与导纳矩阵2. 转移矩阵

转移矩阵也称为［A］矩阵,它在研究网络级联特性时特别方便。 4 散射矩阵与传输矩阵

1. 散射矩阵2.传输矩阵3.散射参量与其它参量之间的相互转换4.S］参数测量4.5 多端口网络的散射矩阵

(1) 互易性质(2) 无耗性质(3) 对称性质 五、微波元器件 5.1 连接匹配元件

(1) 短路负载(2) 匹配负载(3) 失配负载 2. 微波连接元件

微波连接元件是二端口互易元件, 主要包括: 波导接头、 衰减器、相移器、转换接头。 

3. 阻抗匹配元件

(1) 螺钉调配器(2) 多阶梯阻抗变换器(3) 渐变型阻抗变换器 5.2 功率分配元器件 1. 定向耦合器

 1) 定向耦合器的性能指标

(1)耦合度(2)隔离度(3) 定向度 (4) 输入驻波比(5)工作带宽  2)波导双孔定向耦合器3)双分支定向耦合器4)平行耦合微带定向耦合器

2. 功率分配器

将一路微波功率按一定比例分成n路输出的功率元件称为功率分配器。按输出功率比例不同, 可分为等功率分配器和不等功率分配器。在结构上, 大功率往往采用同轴线而中小功率常采用微带线。

(1) 两路微带功率分配器

U1?Z11I1?Z12I2??

U2?Z21I1?Z22I2?

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