微波技术与天线知识点总结

微波技术与天线

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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，他们三者研究的对象和目的有所不同。微波主要研究如何导引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地传输，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向和特点。微波、天线与电波传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。

微波技术主要研究引导电磁波在微波传输系统中如何进行有效的传输，它希望电磁波按一定要求沿传输系统无辐射地传输。微波是电磁波中介于超短波了红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段，其频率范围从300MHz至3000GHz。微波具有似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗干扰特性。除了上述特性外，它还有以下特点：1、视距传播特性2、分布参数的不确定性3、电磁兼容与电磁环境污染。

天线是将微波导行波变成向空间定向辐射的电磁波，或将空间的电磁

微波的波长(或频率)范围 微波的主要特性 微波的发展和应用 微波的主要特性

渡越时间效应及传播延时效应 导波和导波系统

平行双线的辐射损耗将随着频率 f 的升高而急剧地升高 ——chap1

边界条件

光滑导体壁构成的导波系统中不可能存在慢波

横电磁波TEM只能存在于多导体导波系统中，如双线、同轴线等这类导波系统中

TE波和TM波可以独立存在于金属柱面波导、圆柱介质波导和无限宽的平板介质波导中 波(EH波或HE波)则存在于一般开波导和非均匀波导，这是由于单独的TE波或TM波不能满足复杂的边界条件，必须二者线性叠加方能有合适的解之故 TEM波只能存在于多导体构成的导波系统中

对于可传播TEM波的导波系统，为获取导波的传输特性，分析思路和具体方法是什么？ 导波的分类

TEM波的特性分析

TE波、TM波的特性分析 ——chap1 3

对于可传播TE或TM波的金属柱面波导，为获取导波的传输特性，分析思路和具体方法是什么？

在无耗导波系统中，传播波的电能时均值与磁能时均值彼此相等 模式正交性 ——chap1 5

导波系统

导波系统基本功能

传输线的结构和特点 其导波是TEM波或准TEM波

导波系统中电磁波在横方向上运动与在纵方向上的运动有何不

微波技术与天线复习大纲 绪论 一、基本概念

1、 什么是微波，微波的波段如何划分？

答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHz到3000GHz，波长从0.1mm到1m。

通常，微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。 2、微波有何特点及特性？

答：似光性；穿透性；宽频带特性；热效应性；散射性；抗低频干扰性；视距传播性；分布参数的不确定性；电磁兼容和电磁环境污染。

第一章 均匀传输线理论 一、基本概念

1、 什么是微波传输线（或导波系统）？

答：微波传输线（或导波系统）是用以传输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的方向传输，因此又称为导波系统，它所引导的电磁波称为导行波。

2、 什么是均匀传输线，它是如何分类的？

答：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成为规则导波系统或均匀传输线。 可大致分为三种类型：

（1）双导体传输线（或TEM波传输线）；由两根或两根以上的平行导体构成，主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波，所以又称为TEM波传输线。

（2）波导：均匀填充介质的金属波导管，主要包括矩形波导，圆波导、

1、证明?(z)?Zl?Z0?j2?z?的周期为。 e2Zl?Z0)Zl?Z0?j2?(z??Z?Z0?j2?z?j??2解：?(z+)? 由??=2? e?lee2Zl?Z0Zl?Z0?Z?Z0?j2?zZ?Z0?j2?z??(z+)?le(cos2??jsin2?)?le??(z) 得证

2Zl?Z0Zl?Z0

2、证明Zin(z)?Z0Zl?jZ0tan?z?的周期为。

2Z0?jZltan?zZl?jZ0tan?(z?)Zl?jZ0tan(?z?)?22解：Zin(z?)?Z0 由??=2? ?Z0???2Z0?jZltan?(z?)Z0?jZltan(?z?)22Z?jZ0tan(?z??)Z?jZ0tan?z?Zin(z?)?Z0l?Z0l?Zin(z) 得证

2Z0?jZltan(?z??)Z0?jZltan?z???

3、设一特性阻抗为50欧姆的均匀传输线终端接负载Rl?100?,求终端反射系数

?l。在离负载0.2?、0.25?、0.5?处的输入阻抗和反射系数分别为多少？ 解：?l=Zl?Z0100?501??

Zl?Z0100?503由公式?(z)??le?j2?z Zin(z)?Z01??(z) 将已知条件带

实 验 报 告

实验课程： 微波技术与天线实验 学生姓名： 学 号：

专业班级：

2013年 6 月 20 日

目录

实验一 微波测量系统的认识及功率测量

实验二 微波波导波长、频率的测量、分析和计算

实验三 微波驻波比、反射系数及阻抗特性测量、分析和计算

实验四 微波网络参数的测量、分析和计算

南昌大学实验报告

学生姓名： 学 号： 专业班级：

√验证□综合□设计□创新 实验日期： 2012.06.17 实验成绩： 实验类型：□

实验一 微波测量系统的认识及功率测量

一、实验目的 ：

（1） 熟悉基本微波测量仪器； （2） 了解各种常用微波元器件； （3） 学会功率的测量。 二、实验内容：

1、基本微波测量仪器

微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频工程中必备的测试

一、射频/微波技术及其基础

1、射频/微波技术的基础 ? 什么是微波技术

研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术，利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。

? 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论

2、射频/微波的基本特性

? 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性

射频频段为30 ～ 300MHz，微波频段为300MHz ～ 3000GHz，相对应波长为1m ～0.1mm，照射于介质物体时能深入到该物质的内部。根据量子理论，电磁辐射能量不是连续的，而是由一个个的“光量子”组成，单个量子的能量与其频率的关系为e = h·f

-15

式中,h = 4×10电子伏·秒 (eV·S) 成为普朗克常数

3、射频/微波技术在工程里的应用

? 无线通信的工作方式

1、单向通信方式

通信双方中的一方只能接收信号，另一方只能发送信号，不能互逆，收信方不能对

发信

一、射频/微波技术及其基础

1、射频/微波技术的基础 ? 什么是微波技术

研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术，利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。

? 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论

2、射频/微波的基本特性

? 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性

射频频段为30 ～ 300MHz，微波频段为300MHz ～ 3000GHz，相对应波长为1m ～0.1mm，照射于介质物体时能深入到该物质的内部。根据量子理论，电磁辐射能量不是连续的，而是由一个个的“光量子”组成，单个量子的能量与其频率的关系为e = h2f

-15

式中,h = 4310电子伏2秒 (eV2S) 成为普朗克常数

3、射频/微波技术在工程里的应用

? 无线通信的工作方式

1、单向通信方式

通信双方中的一方只能接收信号，另一方只能发送信号，不能互逆，收信方不能对

发信

微波技术与天线复习大纲 绪论 一、基本概念

1、 什么是微波，微波的波段如何划分？

答：微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，频率范围从300MHz到3000GHz，波长从0.1mm到1m。

通常，微波波段分为米波、厘米波毫米和亚毫米波四个波段。 2、微波有何特点及特性？

答：似光性；穿透性；宽频带特性；热效应性；散射性；抗低频干扰性；视距传播性；分布参数的不确定性；电磁兼容和电磁环境污染。

第一章 均匀传输线理论 一、基本概念

1、 什么是微波传输线（或导波系统）？

答：微波传输线（或导波系统）是用以传输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的方向传输，因此又称为导波系统，它所引导的电磁波称为导行波。

2、 什么是均匀传输线，它是如何分类的？

答：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成为规则导波系统或均匀传输线。 可大致分为三种类型：

（1）双导体传输线（或TEM波传输线）；由两根或两根以上的平行导体构成，主要包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。由于其上传输的电磁波是TEM波或准TEM波，所以又称为TEM波传输线。

（2）波导：均匀填充介质的金属波导管，主要包括矩形波导，圆波导、

微波技术与天线实验报告

专业： 班级： 姓名： 学号：

1

微波技术与天线实验

实验一: 利用matlab绘制电基本阵子E面方向图和空间立体方向图。 1、绘制电基本振子E平面方向图： 程序：sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);

fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)'; f=abs(sin(sita)); fmax=max(max(f)); a=linspace(0,2*pi); f=sin(a);

subplot(1,1,1),polar(a,abs(f)); title('电基本振子E平面');

图1-1电基本振子E平面

2、绘制电基本振子空间立体方向图: 程序：sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);

fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)'; f=abs(sin(sita)); fmax=max(max(f));

[x,y,z]=sph2cart(fai,pi/2-sita,f/fmax);

2

subplot(1,1,1),mesh(x,y,z);

axis([-1 1 -1 1 -1 1]);title('电基本振子空间主体

实 验 报 告

实验课程：学生姓名：学 号：专业班级：

微波技术与天线

2011年 6月3日

目 录

实验一 微波测量系统的认识及功率测量

实验二 微波波导波长、频率的测量、分析和计算

实验三 微波驻波比、反射系数及阻抗特性测量、分析和计算

实验四 微波网络参数的测量、分析和计算

实验一 微波测量系统的认识及功率测量

一、实验目的 ：

（1） 熟悉基本微波测量仪器； （2） 了解各种常用微波元器件； （3） 学会功率的测量。 二、实验内容：

1、基本微波测量仪器

微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频工程中必备的测试技术。它主要包括

微波信号特性测量和微波网络参数测量。

微波信号特性参量主要包括：微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等。微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如[S]参数）。

测量的方法有：点频测量、扫频测量和时域测量三大类。所谓点频测量是信号只能工作在单一频点逐一进行测量；扫频测量是在