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简明微波

授课教师:谢拥军教授李磊讲师

联系方式:leili@https://www.doczj.com/doc/7d2093795.html,

作业批改:大约每两周收一次作业,

请课代表按单双号按时收齐。

教材:《简明微波》梁昌洪等高等教育出版社参考书目:《微波工程(第三版)》POZAR 著

张肇仪周乐柱译电子工业出版社

《微波技术基础》廖承恩西电出版社

课程简介:

本讲内容

什么是“微波”?

Maxwell方程组的物理意义 波动的客观性和主观性

从波到路

微波特点

第1讲微波概念

Microwave Concept

对电磁场与微波专业,《微波技术》是一门最重要的基础课程。

IT技术:计算机技术、路技术、波技术。

学习本门课程要注意三结合:

数学与概念相结合;

理论与实践相结合;

方法与思想相结合。

第1章微波概念

Microwave Concept

究竟什么是微波?这是我们关心的首要问题。

微波是电磁波,是一段特殊频率的电磁波!

从现象看,如果把电磁波按频率波长(或波长)划分,则大致可以把300MHz—3000GHz,(对应空气中波长λ是1m-0.1mm)这一频段的电磁波称之为微波。纵观“左邻右舍”它处于超短波和红外光波之间。

红外光超短波

Note:只用一个波长λ不能确定是何种波。

f

=

注意到声波也有几cm的波长,这样就可构成声波与微波的相互作用,声表面波滤波器(SAW filter).

对于任何波,波长和频率与波速相关:

20Hz-20KHz 海豚音>2KHz

超音速,光速是相对论的极限速度

8.15 瑞士同源纠缠光子光子拆散18公里远两个接收站特殊探测器光子颜色量子信息传递速度>C 微波:micro wave 矛盾的两个方面

理论上,一切电磁波(包括光波)在宏观媒质中都服从Maxwell方程组。

Hertz电磁波试验,发射线圈电流通断产生电火花(振荡电偶极子),10几米远谐振电偶极子,感应线圈也产生电火花。证明了电磁波的存在。

理论与实践的矛盾主体->理论

Maxwell 在Hertz之前,一定有电磁波,以光速传播,不需要媒质,不需要以太。(全封闭空调列车,真空玻璃。)

一、Maxwell方程组的物理意义

理论大师牛顿:

1.力不是与V相关,而是与a相关

2.地上力与天上力统一,万有引力

小八卦

“我之所以能够看到更远,是因为我站在巨人的肩膀上的缘故”巨人:伽利略可怜的胡克引力平方反比定律。

Maxwell 詹姆斯.克拉克.麦克斯韦早慧10岁入爱丁堡14发表关于二次曲线论文16岁上爱丁堡大学48。与法拉第在电磁方向交流。“聪明数学电磁物理实质”法拉第:卖报纸火车印刷所大化学家David 寄信助手。天上掉下个Maxwell

于是,历史选择了Maxwell ,一批年青的学者总结出电磁运动规律,即Maxwell 方程组。同时,提出了Newton 力学所没有的崭新概念——场(Field 的概念)。

Maxwell 方程组中独立方程主要表现为前面二个,即一、Maxwell方程组的物理意义

????????=×?+=×? t

B E J t D H ????K K K K K

这里,首先让我们来探讨一下上面方程内含的哲学思想:

1. 这两个方程左边物理量为磁(或电),而右边物理量则为电(或磁)。这中间的等号(3步)深刻揭示了电与磁的相互转化,相互依赖,相互对立,共存于统一的电磁波中。正是由于电不断转换为磁,而磁又不断转成为电,才会发生能量交换和贮存。一、Maxwell方程组的物理意义

t

B E J t D H ????K K K K K ?=×?+=×?

值得指出:人类对于电磁的相互转化在认识上走了很多弯路。其中Faraday起到关键的作用。Oersted (奥斯特丹麦)首先发现电可转化为磁(即线圈等效为磁铁),而Faraday坚信磁也可以转化为电。但是无数次实验均以失败而告终。只是在10年无效工作后,沮丧的Faraday鬼使神差地把磁铁一拔,奇迹出现了,连接线圈的电流计指针出现了晃动。这一实验不仅证实了电磁转换,而且知道了只有动磁才能转换为电。

一、Maxwell方程组的物理意义

一、Maxwell方程组的物理意义

还需要提到:电磁转换为电磁波的出现提供了可能,但不一定是现实。例如电磁振荡也是典型的电磁转换。而没有引起波(Wave)。

作为力学类比,电磁转换犹如单摆问题中的动能与势能的转化。

电磁振荡

单摆

一、Maxwell方程组的物理意义

2. 进一步研究Maxwell方程两边的运算,从物理上看,运算反映一种作用(Action )。

方程的左边是空间的运算(旋度);方程的右边是时间的运算(导数),中间用等号连接。它深刻揭示了电(或磁)场任一地点的变化会转化成磁(或电)场时间的变化;反过来,场的时间变化也会转化成地点变化。正是这种空间和时间的相互变化构成了波动的外在形式。用通俗的一句话来说,即一个地点出现过的事物,过了一段时间又在另一地点出现了。t

B E J t D H ????K K K K K ?=×?+=×?

一、Maxwell方程组的物理意义

3. Maxwell方程还指出:电磁转化有一个重要条件,即频率ω。让我们写出单色波频域的Maxwell方程?×=+?×=??????K K K K K H j E J E j H

ωεωμ高的ω,才能确保电磁的有效转换(日光灯),直流情况没有转换。可以这样说,在高频时封闭电路才有可能变成开放电路。自然界不会把优点都集中在一个物体上。频率愈高,越难出功率,这也是一个有趣的矛盾。米波雷达P->KW,MW 。毫米波P->KW 激光超高功率激光

4. 在Maxwell方程中还存在另一对矛盾对抗,即

1方程右边两项,而2方程右边一项,这就构成了

Maxwell方程本质的不对称性。尽管为了找其对称性而一直在探索磁流的存在,但到目前为止始终未果。t D ??G J G 和构成一对矛盾,??ωεσK K K D t

J j E +=+()一、Maxwell方程组的物理意义

t B E J t D H ????K K K K K ?=×?+=×?

所以,也可以说是和之间的矛盾,这一对矛盾主要反映媒质情况。当称为导体,这种情况下波动性降为次要矛盾,其情况是波长缩短,波速减慢,且迅速衰减。波一进入导体会“短命夭折”,这一问题将在波导理论中作详尽讨论。波动性不仅与ω有关,还与媒质有关。σωε>>σωε0

z 波在导体中的衰减

一、Maxwell方程组的物理意义

微波炉,潜艇

微波技术基础(目录大纲)

课程详情: 微波技术基础(64讲)-西安电子科技大学梁昌洪等 国家级精品课程 “微波技术基础”简介 “微波技术基础”课程在西安电子科技大学是早已闻名的精品课程。60年代初在我校毕德显教授的有力指导和系统策划下,出现了蒋同泽的《长线》和吕海寰的《超高频技术》,这是全国最早的同类教材,对多所高校均有大的影响,只是当时军校的原因,没有正式出版。文革结束后,廖承恩编写的《微波技术基础》一直是国内多所高校引用和执教的教材。1988年梁昌洪的《计算微波》获全国优秀教材奖,同时实践的需要也希望把微波集成电路的进展,网络的统一思想,计算机的应用以及CAI的先进手段融入教学。90年代后期根据上述思想,推出了《简明微波》作为教学改革和课程发展的一次有益尝试。 目前的“微波技术基础”是电子信息专业微波方向学生的骨干课程,其讲授的内容涵盖了微波技术所涉及的各个方面的基础知识,信息量大。为该课程配套的电子工程学院实验中心微波实验室和国家电工电子基地条件优良,实验设备从传统微波实验的测量线到现代的网络分析仪一应俱全,并建设了微波技术虚拟实验室,学生可以在虚拟实验室中进行有效的工程实际经验的训练。 总的来说,西安电子科技大学的“微波技术基础”在长期教学实践和学科发展中,已经逐步形成了自身的特色。总结起来主要有: (1)现代性 在内容、方法讲述和实施等环节都要体现跟上时代的潮流。在内容选择上紧密结合通信等学科的发展,引入微波集成电路,光纤、开腔等实践需求的领域和内容;在方法上复频率法,统一传输线理论,特性阻抗的微扰理论等等,都是梁昌洪教授和同事们在教学科研结合上的创新体会;讲述和实施的CAI和虚拟实验使教材的现代性有所增色。 (2)简明性 本课程在简明扼要,通俗易懂上狠下功夫,使内容尽量集中于发展主线,脉络清晰,在教学上强调。 统一性传输线和波导的统一;圆波导和矩形波导的统一;网络理论对于微波技术基础的主线统一。 主题性在本课程执教过程中,大胆实施分讲制,每一讲都有一个主题,有一个“戏核”,每5-6讲为一个单元,每个单元都有一个脉络一个系统,整个课程有一条主线,即把网络方法和场论方法的有机结合。这样在教学中便于小结归纳,便于提纲挈领。 少而精在教材核课程设置中强调少而精,“少则深,多则惑”。把主要内容和方法反映上来,其余的让学生去发掘,创造。 (3)实践性 这是一门实际应用的工科课程。因此,强调理论联系实际,强调实验与虚拟实验相结合,强调学生的主观能动性和自身创新性。 客观地讲,本课程是当前国内外较好的课程之一,在具体的教学中获得了国内外同行和学生的好评。 微波技术基础(Fundamentals of Microwave Technology

西电射频大作业(精心整理)

射频大作业 基于PSpice仿真的振幅调制电路设计数字调制与解调的集成器件学习

目录 题目一:基于PSpice仿真的振幅调制电路设计与性能分析 一、实验设计要求 (3) 二、理论分析 1、问题的分析 (3) 2、差动放大器调幅的设计理论 (4) 2.1、单端输出差动放大器电路 2.2、双端输出差动放大器电路 2.3、单二极管振幅调制电路 2.4、平衡对消二极管调幅电路 三、PSpice仿真的振幅调制电路性能分析 (10) 1、单端输出差动放大器调幅电路设计图及仿真波形 2、双端输出差动放大器调幅电路设计图及仿真波形 3、单二极管振幅调制电路设计图及仿真波形 4、平衡对消二极管调幅电路设计图及仿真波形 四、实验总结 (16) 五、参考文献 题目二数字调制与解调的集成器件学习 一、实验设计要求 (17) 二、概述 (17) 三、引脚功能及组成原理 (18) 四、基本连接电路 (20) 五、参考文献 (21) 六、英文附录 (21)

题目一基于PSpice仿真的振幅调制电路设计 摘要 随着大规模集成电路的广泛发展,电子电路CAD及电子设计自动化(EDA)已成为电路分析和设计中不可缺少的工具。此次振幅调制电路仿真设计基于PSpice,利用其丰富的仿真元器件库和强大的行为建模工具,分别设计了差分对放大器和二极管振幅调制电路,由此对线性时变电路调幅有了更进一步的认识;同时,通过平衡对消技术分别衍生出双端输出的差分对放大器和双回路二极管振幅调制电路,消除了没用的频率分量,从而得到了更好的调幅效果。本文对比研究了单端输出和双端输出的差分对放大器调幅电路及单二极管和双回路二极管调幅电路,通过对比观察时域和频域波形图,可知平衡对消技术可以很好地减小失真。 关键词:PSpice 振幅调制差分对放大器二极管振幅调制电路平衡对消技术 一、实验设计要求 1.1 基本要求 参考教材《射频电路基础》第五章振幅调制与解调中有关差分对放大器调幅和二极管调幅的原理,选择元器件、调制信号和载波参数,完成PSpice电路设计、建模和仿真,实现振幅调制信号的输出和分析。 1.2 实践任务 (1) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率,通过理论计算分析,正确选择晶体管和其它元件;搭建单端输出的差分对放大器,实现载波作为差模输入电压,调制信号控制电流源情况下的振幅调制;调整二者振幅,实现基本无失真的线性时变电路调幅;观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (2) 参考例5.3.1,修改电路为双端输出,对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。 (3) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率,通过理论计算分析,正确选择二极管和其它元件;搭建单二极管振幅调制电路,实现载波作为大信号,调制信号为小信号情况下的振幅调制;调整二者振幅,实现基本无失真的线性时变电路调幅;观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (4) 参考例5.3.2,修改电路为双回路,对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。 1.3 写作报告 (1) 按论文形式撰写,包括摘要、正文和参考文献,等等。 (2) 正文包括振幅调制电路的设计原理、理论分析结果、实践任务中各阶段设计的电路、参数、波形和频谱,对观察记录的数据配以图像和表格,同时要有充分的文字做分析和对比,有规律性认识。 (3) 论文结构系统、完备、条理清晰、理论正确、数据翔实、分析完整。 1.4 相关提示 (1) 所有电路和信号参数需要各人自行决定,各人有不同的研究结果,锻炼学生的独立研究和实验分析能力。 (2) 为了提高仿真精度和减小调试难度,可以将调制信号和载波的频率设置得较低。 二、理论分析 1、问题的分析 根据题目的要求,差分对放大器和二极管振幅调制电路目的都是实现基本无

微波电子线路-西安电子科技大学1

微波电子线路 雷振亚李磊宁高利 课时46学时 1 绪论 ——微波电子系统介绍一、本课程在微波技术中的地位 名称与内容 微波技术与微波电子线路 有源与无源 信号产生、变换、控制 二、本课内容的重要性 1,本课的电路是决定微波及电子设备性能的关键 2,本课的内容是科学技术的难点和尖端 3,本课要求宽广的技术基础和先修课程 电磁场微波技术、电路理论与电子技术、半导体技术 三、微波电子系统的组成与应用

发射振荡、调制、放大、检示 接收放大、混频、本振、中放 应用: 1.无线通信系统 空间通信,远距离通信,无线对讲,蜂窝移动,个人通信系统,无线局域网,卫星通信,航空通信,航海通信,机车通信,业余无线电等 2.雷达系统 航空雷达,航海雷达,飞行器雷达,防撞雷达,气象雷达,成像雷达,警戒雷达,武器制导雷达,防盗雷达,警用雷达,高度表,距离表等 3.导航系统 微波着陆系统(MLS),GPS,无线信标,防撞系统,航空、航海自动驾驶等 4.遥感 地球监测,污染监测,森林、农田、鱼汛监测,矿藏、沙漠、海洋、水资源监测,风、雪、冰、凌监测,城市发展和规划等 5.射频识别 保安,防盗,入口控制,产品检查,身份识别,自动验票等 6.广播系统 调幅(AM),调频(FM)广播,电视(TV) 7.汽车和高速公路 自动避让,路面告警,障碍监测,路车通信,交通管理,速度测量,智能高速路。 8.传感器 潮湿度传感器,温度传感器,长度传感器,探地传感器,机器人传感器等。 9.电子战系统 间谍卫星,辐射信号监测,行军与阻击。 10.医学应用 磁共振成像,微波成像,微波理疗,加热催化,病房监管等 11.空间研究 射电望远镜,外层空间探测, 12.无线输电 空对空,地对空,空对地,地对地输送电能。 微波电子线路的这些应用各有侧重,又有共性。下面以通信和雷达为例介绍工作体制。 四、微波电子系统举例 通信基本结构

微波电子线路课后题答案

微波电子线路习题 (3-2) (1)分析:电路a 、b 线路相同,信号、本振等分加于二管,混频电流叠加输出,1D 、2D 两路长度差4 λ ,是典型的双管平衡混频器电路。但a 、b 两路本振、信号输入位置互换。在a 电路中,本振反相加于两管,信号同相加于两管,为本振反相型平衡混频器。B 电路则为信号反相型平衡混频器。 (2)电流成分 ①a 电路输出电流成分: t v u s s s ωcos 1= t v u s s s ωc o s 2= t v u l l l ωcos 1= ()πω-=t v u l l l c o s 2 ()t n g g t g l n n ωcos 2101∑ ∞ =+= ()t td n u f g l l l n ωωππ cos 21 20 1 / ?= ()()πω-+=∑ ∞=t n g g t g l n n cos 21 02 ()t td n u f g l l l n ωωπ π cos 21 20 2/? = ()111s u t g i = ()222s u t g i = *中频分量 1,0=-=n t s ωωω

()t v g i l s s ωω-=cos 101 ()[]()t v g t v g i l s s l s s ωωπωω--=+-=cos cos 1102 t v g i i i s 0102010cos 2ω=-= *和频分量 1,=+=+n t s ωωω ()t v g i l s s ωω+=+cos 11 ()[]()t v g t v g i l s s l s s ωωπωω+-=++=+cos cos 112 t v g i i i s ++++=-=ωcos 2121 *本振噪声 ()πωω-==t v u t v u nl nl n nl nl n cos ,cos 21 ()t v g i l nl nl n ωω-=cos 101 ()01102cos n l nl nl n i t v g i =---=πωπω 00=n i *外来镜频干扰s l s ωωω-=2/ ()[]t v g t v g i io s l s s i ωπωω cos cos / 1// 1/2-=+-= t v g i i i i s i i i 0/ 1/ 2/ 1/ cos 2ω=-= 不能抵消,二倍输出。 *镜频分量 2,2=-=n s l i ωωω ()t v g i s l s i ωω-=2cos 21 ()12222cos i s l s i i t v g i =--=ωπω 0=io i 镜频输出抵消,但流过输入回路,在源电阻上损耗能量。 *高次分量 n 奇数 两路相差πn 反相 输出叠加 n 偶数 两路相差πn 2 同相 输出抵消 ②b 电路输出电流成分: t v u s s s ωcos 1= ( )πω-=t v u s s s c o s 2 () t v g t v g i io s l s s i ωωωcos cos / 1//1/1=-=

西电随机信号分析大作业

随机信号分析大作业 学院:电子工程学院 班级:021151 学号:02115037 姓名:隋伟哲

第一题:设有随机信号X(t)=5cos(t+a),其中相位a是在区间(0,2π)上均匀分布的随机变量,使用Matlab编程产生其三个样本函数。 解: 源程序如下: clc;clear; C=2*pi*rand(1,3);%在[0,2π]产生均匀分布的相位角 t=1:.1:80; y1=5*cos(t+C(1)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 y2=5*cos(t+C(2)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 y3=5*cos(t+C(3)); %将产生的随机相位角逐一代入随机过程中 plot(t,y1,'r-'); hold on; plot(t,y2,'g--'); hold on; plot(t,y3,'k-'); xlabel('t');ylabel('X(t)'); grid on;axis([0 30 -8 8]); title('随机相位的三条样本曲线'); 产生的三条样本曲线:

第二题:利用Matlab程序设计一正弦型信号加高斯白噪声的复合信号。(1)分析复合信号的功率谱密度、幅度分布特性; (2)分析复合信号通过RC积分电路后的功率谱密度和相应的幅度分布特性; (3)分析复合信号通过理想低通系统后的功率谱密度和相应的幅度分布特性。 解:设定正选信号的频率为10HZ,抽样频率为100HZ x=sin(2*pi*fc*t)

(1)正弦函数加上高斯白噪声: y=awgn(x,10) y 的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到: Y(jw)=fft(y) y 的功率谱密度: G(w)=Y(jw).*conj(Y(jw)/length(Y(jw))) 随机序列自相关函数的无偏估计公式为: 1 01()()()N m xx n R m x n x n m N m --==+-∑ 01m N ≤≤- (2)复合信号 y 通过RC 积分电路后得到信号y2 通过卷积计算可以得到y2 即:y2= conv2(y,b*pi^-b*t) y2的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到: Y2(jw)=fft(y2) y2的功率谱密度: G2(w)=Y2(jw).*conj(Y2(jw)/length(Y2(jw))) (3)复合信号 y 通过理想滤波器电路后得到信号y3 通过卷积计算可以得到y3 即:y3=conv2(y,sin(10*t)/(pi*t)) y3的幅度分布特性可以通过傅里叶变换得到: Y3(jw)=fft(y3) y3的功率谱密度: G3(w)=Y3(jw).*conj(Y3(jw)/length(Y3(jw)))

西电数字信号处理大作业

第二章 2.25 已知线性时不变系统的差分方程为 若系统的输入序列x(x)={1,2,3,4,2,1}编写利用递推法计算系统零状态响应的MATLAB程序,并计算出结果。 代码及运行结果: >> A=[1,-0.5]; >> B=[1,0,2]; >> n=0:5; >> xn=[1,2,3,4,2,1]; >> zx=[0,0,0];zy=0; >> zi=filtic(B,A,zy,zx); >> yn=filter(B,A,xn,zi); >> figure(1) >> stem(n,yn,'.'); >> grid on;

2.28图所示系统是由四个子系统T1、T2、T3和T4组成的,分别用单位脉冲响应或差分方程描述为 T1: 其他 T2: 其他 T3: T4: 编写计算整个系统的单位脉冲响应h(n),0≤n≤99的MATLAB程序,并计算结果。 代码及结果如下: >> a=0.25;b=0.5;c=0.25; >> ys=0; >> xn=[1,zeros(1,99)]; >> B=[a,b,c]; >> A=1; >> xi=filtic(B,A,ys); >> yn1=filter(B,A,xn,xi); >> h1=[1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32]; >> h2=[1,1,1,1,1,1]; >> h3=conv(h1,h2); >> h31=[h3,zeros(1,89)]; >> yn2=yn1+h31; >> D=[1,1];C=[1,-0.9,0.81]; >> xi2=filtic(D,C,yn2,xi); >> xi2=filtic(D,C,ys); >> yn=filter(D,C,yn2,xi); >> n=0:99; >> figure(1) >> stem(n,yn,'.'); >> title('单位脉冲响应'); >> xlabel('n');ylabel('yn');

西电数据结构大作业

题目:数据结构上机报告学院:电子工程学院 专业:信息对抗技术 学生姓名:甘佳霖 学号:14020310092

西安电子科技大学 数据结构课程实验报告实验名称线性表 电子工程学院 1402031 班Array姓名甘佳霖学号 14020310092 同作者 实验日期 2017 年 3 月 18 日

实验一线性表 一、实验目的 1.熟悉线性表的顺序和链式存储结构 2.掌握线性表的基本运算 3.能够利用线性表的基本运算完成线性表应用的运算 二、实验要求 1.设有一个线性表E={e1, e2, … , e n-1, e n},设计一个算法,将线性表逆置,即使元素排列次序颠倒过来,成为逆线性表E’={ e n, e n-1 , … , e2 , e1 },要求逆线性表占用原线性表空间,并且用顺序表和单链表两种方法表示,分别用两个程序来完成。 2.已知由不具有头结点的单链表表示的线性表中,含有三类字符的数据元素(字母、数字和其他字符),试编写算法构造三个以循环链表表示的线性表,使每个表中只含有同一类的字符,且利用原表中的结点空间,头结点可另辟空间。 三、设计思路 1.顺序表做逆置操作时将对应的首尾元素位置交换,单链表的指针end指向链表的末尾,指针start指向链表头结点,指针s用来找到指向end节点的节点,将指向链表末尾和头结点的存储内容交换,然后头结点指针指向下一节点,s指针从start节点开始遍历寻找指向end 指针的节点,并将end指针赋值为s指针,就完成了单链表的逆置,可以看出单链表和顺序表都可以完成线性表的逆置。 2.分解单链表的实现思路是首先新建3个循环链表,然后顺序遍历单链表,ASCII码判断链表中的元素属于哪一类元素,然后将这个元素添加到对应的循环链表中,从而实现分解单链表的功能。 四、运行结果 1.单链表逆置:

西电信号大作业(歌曲人声消除)

信号与系统课程实践报告

1 内容与要求 通过信号分析的方法设计一个软件或者一个仿真程序,程序的主要功能是完成对歌曲中演唱者语音的消除。试分析软件的基本设计思路、基本原理,并通过MA TLAB 程序设计语言完成设计。更进一步地,从理论和实用的角度改善软件性能的方法和措施。 2 思路与方案 歌曲的伴奏左右声道相同,人声不同。所以通过左右声道不同处理信号,然后通过频率分析做带阻滤波滤除主要人声信号。 3 成果及展示代码:clear;clc; 文本文档林.wav'); ts=1/fs;

t=0:1/fs:N/fs; Nfft=N; df=fs/Nfft; fk=(-Nfft/2:Nfft/2-1)*df; a1=1;a2=-1;b1=1;b2=-1;%分离左声道和右声道SoundLeft=X(:,1); SoundRight=X(:,2);%对左声道和右声道进行快速傅里叶变换 SoundLeft_f=ts*fftshift(fft(SoundLeft,N)); SoundRight_f=ts*fftshift(fft(SoundRight,N));% 显示左右声道幅度变化figure(1) subplot(411) plot(t,SoundLeft); subplot(412) plot(t,SoundRight);%显示左右声道频率变化 subplot(413) f_range=[-5000,5000,0,0.1]; plot(fk,SoundLeft_f); axis(f_range); subplot(414) plot(fk,SoundRight_f); axis(f_range); NewLeft=a1*SoundLeft+a2*SoundRight; NewRight=b1*SoundLeft+b2*SoundRight; Sound(:,1)=NewLeft; Sound(:,2)=NewRight; Sound_Left_f=ts*fftshift(fft(NewLeft,N)); Sound_Right_f=ts*fftshift(fft(NewRight,N)); figure(2) subplot(411) plot(t,NewLeft); subplot(412) plot(t,NewRight); f_range=[-5000,5000,0,0.1]; subplot(413) plot(fk,Sound_Left_f); axis(f_range); subplot(414) plot(fk,Sound_Right_f); axis(f_range); BP=fir1(300,[800,2200]/(fs/2));% 根据左右声道差异进行滤波【800,2200】Hz CutDown=filter(BP,1,Sound); Sound_Final=Sound-0.6*abs(CutDown); Sound_Final_f=ts*fftshift(fft(Sound_Final,N)); figure(3)

西安电子科技大学微波技术基础07期末考试考题

西安电子科技大学 考试时间 120 分钟 试 题(A ) 1.考试形式:闭 卷; 2.本试卷共 五 大题,满分100分。 班级 学号 姓名 任课教师 一、简答题(每题3分,共45分) 1、 传输线解为z j z j e U e U U ββ21+=-,上面公式中哪个表示+z 方向传输波?哪个表示-z 方向传输波?为什么? 2、 若传输线接容性负载(L L L jX R Z +=,0

第2页 共4页 5、矩形波导和圆波导的方圆转换中各自的工作模式是什么? 6、带线宽度W ,上下板距离b ,当W 增大时,带线特性阻抗如何变化?为什么? 7、 微带或者带线的开口端是否相当于开路端?为什么?如果不是,如何等效? 8、 一段矩形波导,尺寸b a ?, TE 10模的散射矩阵如下,写出其传输TE 20模时的散射矩阵。 []?? ? ???=--00θ θj j e e s 9、 金属圆波导的模式TE mnp 和TM mnp ,下标m, n, p 各自代表什么含义? 10、 写出如图双口网络的输入反射系数in Γ的表达式。 11、 环行器的端口定义和散射矩阵如下,该环行器环行方向是顺时针还是逆时针? 12、 说明下图E 面T 的工作特点 13、 写出如图理想两端口隔离器的S 矩阵

微波电子线路大作业(3)讲诉

微波电子线路大作业(3) 班级: 姓名: 学号:

一、微波二极管负阻振荡器 由砷化镓材料制成的体效应二极管呈现负阻效应的物理基础是能带结构的电子转移效应,而产生负阻效应的原理则是由于高场畴的形成。 典型的Gunn 二极管的结构如图所示.铜底座(接铜螺纹)提供一条外加散热器的低阻热通道,螺纹端拧在散热器上,它是接到直流电源的负极,陶瓷圆环起绝缘作用,它把正负极隔开。 若将耿氐二极管装在谐振腔的适当位置上,只要在它的两端加上适当的直流电压,就可以在谐振腔内产生微波振荡.这就构成了微波负阻振荡器。由于谐振腔相当于集总电路的000L R L --并联谐振电路,它与耿氐二极管组合起来就形成了如图3-12(a)的等效电路,其中图(a)的左侧表示Gunn 二极管等效电路。d C 和d R -是有源区参数,Cd 是Gunn 管电荷区域的电容参数,d R -是在电场超过阈值后所呈现的负阻特性,C 、L 是管壳及引线所呈现的分布参数;图(a)右侧表示谐振腔等效电路。 二极管具有负阻-Rd ,而负载则是正电阻R0,由于-Rd 与R0并联,它的电阻为 00R R R R R d d t += 所以进一步简化后就变成如图(b)所示的等效电路。当直流电源刚接通时,如工作点选择恰当且能满足Rd>R0的条件,则Rt 为负值。在这种情况下,噪声足以触发振荡,使振幅随时间而增长。但是,管阻-Rd 是非线性的,随着振幅的

增大|-Rd|的数值逐渐减小。当|-Rd|=R0时,从式不难看出,Rt=∞。这就相当并联电阻Rt开路,变成Lt与Ct所组成的无损耗回路,因此产生等幅振荡。谐振腔的作用是一方面可以调谐振荡波形使其接近正弦,另一方面把高频电磁能量收集在腔内,并通过耦合把高频能量送到负载上。X波段波导耿氏振荡器的结构 如图 耿氏二极管横装在矩形波导中,并且由调节短路活塞改变腔的大小进行频率调谐。振荡频率与腔体的长度有关,它的长度大体等于半个波导波长整数倍,腔体的长度是指从Gunn管的安装柱面到可调短路面之间的距离。目前,国产X波段耿氏二极管的技术参数为:工作频率为10GHz左右,工作电压为10V,工作电流为0.2-0.6A,输出功率为0.03-0.1W,最大耐压为14V。 二、微波晶体管振荡器 产生振荡电流的电路叫做振荡电路。振荡电路主要有正弦波振荡器和函数发生器如脉冲发生器等.正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广,可以从一赫芝以下到几百兆赫芝以上;输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦;输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 正弦波振荡器必须包含这样几个组成部分: 1.放大部分,振荡器的核心,将直流电源提供的能量转换成交流信号能量;补充振荡过程中的能量损耗,以获得连续的等幅正弦波; 2.选频部分,从信号中选出所需的频率 3.正反馈电路,将选出来的所需频率的信号送回到输入端放大;

CAD天线设计 大作业——西电

天线CAD大作业 班级:021114 学号:02111362 姓名:

八木—宇田天线 基本要求: 工作频带2.4-2.5GHz,带内增益≥11.0dBi,VSWR≤2:1,考虑平衡—不平衡馈电问题。总结设计思路和过程,给出具体的天线结构参数和仿真结果,如VSWR、方向图等。(80分) 拓展要求: 检索文献,学习并理解展宽八木-宇田天线带宽的方法,尝试将工作频带扩至2.3-2.69GHz,总结设计经验。(20分) 原理: 八木-宇田天线是由一个有源振子(一般用折合振子)、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。 单个半波振子在子午面上有两个最大辐射方向,而在赤道面上为均匀辐射。为了提高增益和获得单向辐射,可在半波振子的前后平行放置引向器和反射器。一个由两个对称振子平行排列的二元天线阵,只要适当调整它们之间的距离和激励电流的关系,就可使它们共同产生的辐射在两振子中心连线的某一方向增强,而在相反方向减弱甚至完全抵消。假定其中一个振子为主振子,另一为附加振子,当附加振子的作用是将主振子的最大辐射方向引到自己的方向时,这一附加振子称为引向器,反之称为反射器。附加振子可以是有源的,也可以是无源的。八木-宇田天线的引向器和反射器都是无源的,统称为寄生振子。寄生振子上的电流大小和相位决定于振子的间距和寄生振子的电抗,后者可通过改变它的长度或串入一可变电抗加以调整。欲使寄生振子成为引向器,它的输入阻抗应为容性,长度应小于半波长。反之,反射器的输入阻抗应为感性,长度应大于半波长。有源振子的长度通常取其第一个谐振长度,约0.48λ,反射器与有源振子之间的距离约为0.15~0.25λ,引向器与有源振子之间的距离约为0.1~0.35λ。反射器一般只需要一个,因为它后面的场强已经很弱,再增加反射器作用也不大,而增加引向器的数目,天线的轴向长度亦随之增加,可以提高天线的增益、减小主瓣宽度。元数很多的长八木天线实质上是一个端射式表面波行波天线。 设计分析: 八木天线设计参量主要包括:反射振子长度,有源振子长度,引向振子长度,反射阵子与有源振子间距,引向振子与有源振子间距,引向振子间距。参看经验公式,初步确定各项参数如下: 反射振子长度:0.55*λ有源振子长度:0.47*λ 引向振子长度:0.44*λ(各个引向振子等长)反射阵子与有源振子间距:0.2*λ 引向振子与有源振子间距:0.16*λ引向振子1和2间距:0.25*λ 引向振子2和3间距:0.35*λ引向振子3和4间距:0.32*λ 引向振子4和5间距:0.33*λ引向振子5和6间距:0.42*λ 引向振子6和7间距:0.43*λ 即N=9的八木天线,将数据带入Matlab程序验证,结果如下:

西电书目(10年的,仅供参考)

学科、专业考试科目书名作者出版单位281 二外日语《标准日本语》(初级上下、中 级上) 中日合编人民教育出版社 282 二外俄语《新编大学俄语基础教程》应云天高等教育出版社 《大学俄语练习题汇编》张玉丽西电科大出版社 283 二外德语《德语速成》(上下册)肖佩玲外语教学与研究出版社284 二外法语《简明法语教程》(上下册)孙辉商务出版社 811 信号与系统、通信原理《信号与线性系统分析》(三版)吴大正高等教育出版社 《现代通信原理与技术》张辉西电科大出版社 821 信号、电路与系统《信号与线性系统分析》(四版)吴大正高等教育出版社 《电路》(四版)邱关源高等教育出版社 822 电磁场与微波技术《电磁场与电磁波基础》路宏敏科学出版社 《微波技术基础》廖承恩西电科大出版社 《天线原理》魏文元国防工业出版社 823 自动控制理论基础《自动控制理论》邹伯敏机械工业出版社 841 机械原理《机械原理》(六版)孙桓等编著高等教育出版社 842 理论力学《理论力学》(六版)哈工大编高等教育出版社 843 自动控制原理《自动控制原理》吴麒编等清华大学出版社 844 信号与系统《信号与线性系统分析》(三版)管致中等编著高等教育出版社 《信号与线性系统分析》(四版)吴大正高等教育出版社 851 物理光学与应用光学《物理光学与应用光学》石顺祥等西电科大出版社 852 量子力学《量子力学教程》周世勋高等教育出版社 861 经济学《西方经济学》(三版、微观和 宏观部分)高鸿业主编中国人民大学出版社 2004 862 运筹学与管理学原理《运筹学》(二版、前六章)清华编写组清华大学出版社 《管理学》(二版)周三多高等教育出版社 2005 863 管理综合《管理经济学》(四版)吴德庆等中国人民大学出版社 《管理学》(二版)周三多主编高等教育出版社2005 864 管理信息系统与数据库《管理信息系统》黄梯云高等教育出版社 《数据库系统概论》萨师煊高等教育出版社 871 高等代数《高等代数》(二版)北京大学高等教育出版社 872 普通物理《大学物理学》张三慧清华大学出版社 《普通物理》程守洙高等教育出版社 873 物理化学《物理化学》(四版、不含结构 化学)天大物化教研 室 高等教育出版社 881 艺术学概论《艺术学概论》彭吉象北京大学出版社 883 科学社会主义原理《科学社会主义理论与实践》高放中国人民大学出版社

微波电子线路大作业(1)

微波电子线路大作业 姓名:袁宁 班级:020914 学号:02091400

一、肖特基势垒二极管 利用金属与半导体接触形成肖特基势垒构成的微波二极管称为肖特基势垒二极管。这种器件对外主要呈现非线性电阻特性,是构成微波混频器、检波器和微波开关等的核心元件。 一般地,肖特基势垒二极管的伏安特性可以表示为 (1) 如图是肖特基势垒二极管的伏安特性曲线 假定二极管两端的电压由两部分构成:直流偏压和交流信号(t)=cos, 即(2)

代入式(1),求得时变电流为 (3) 定义二极管的时变电导g(t)为 根据式(1)得 对式(3)进行傅里叶级数展开: i(t)= 交流偏压的基波电流幅度I1=I L: I n=2I S exp(αU dc)J1(αU L) 根据贝塞尔函数的大宗量近似式,当αU L较大时,有 I dc I L 二极管对交流信号所呈现的电导为 G L= 交流偏压一定时,G L随I dc的增大而增大,借助于U dc来调节I dc 可以改变G L的值,使交流信号得到匹配。 二.变容二极管 PN结的结电容(主要是势垒电容)随着外加电压的改变而改变,

利用这一特性可以构成变容二极管(简称为变容管)。变容管作为非线性可变电抗器件,可以构成参量放大器、参量变频器、参量倍频器(谐波发生器)、可变衰减或调制器等。 结电容可以表示为以下普遍形式:m j j U C U C ] 1[) 0()(Φ = — 式中:m 称为结电容非线性系数,取决于半导体中参杂浓度的分布状态。 给变容管加上直流负偏压dc U 和交流信号(泵浦电压) t U t u p p p ωcos )(=,即 t U U t u p p ωcos )(dc += 由上式得时变电容为 m cos p 1) (]cos 1[) 0()() —(— t U C t U U C t C p dc j m p p dc j j ωω=Φ += 式中:m dc j dc j U C U C ] 1[)0()(Φ =—,dc U U p p —Φ= 其中:)(dc j U C 为直流工作点dc U 处的结电容;p 为相对泵浦电压幅度(简称相对泵幅),表明泵浦激励的强度。P=1时,为满泵工作状态;p<1时,为欠泵工作状态;p>1时,为过泵工作状态。典型的工作状态是p<1且接近于1的欠泵激励状态,不会出现电流及相应的电流散粒噪声。 三.阶越恢复二极管 阶跃恢复二极管(SRD )可以看做一种特殊的变容管,简称阶跃

西电天线CAD大作业

天线CAD大作业 姓名: 班级: 学号:

微带天线 一设计基本要求 工作频带1.1-1.2GHz,带内增益≥4.0dBi,VSWR≤2:1。微波基板介电常数为6.0,厚度H≤5mm,线极化。总结设计思路和过程,给出具体的天线结构参数和仿真结果,如VSWR、方向图等。 二设计思路 本设计方法采用微带线馈电,微带线馈电方式又称侧馈,它用与微带辐射贴片集成在一起的微带传输线进行馈电。它可以中心馈电,也可以偏心馈电,如下图,馈电点的位置取决于激励哪种模式。对于微带传输线的馈电方式,当微带天线的尺寸确定以后,可以用以下方法进行阻抗匹配:先将中心馈电天线辐射贴片同50欧姆一起光刻,测量输入阻抗并设计出阻抗匹配变换器,然后在天线辐射贴片与馈线之间接入该阻抗匹配器,重新做成天线。 如果矩形贴片的场沿着某边有变化,那么输入阻抗也会

随之变化。因此,改变馈电点的位置是活得阻抗匹配的简单方法。 三设计步骤 1 参数计算 由公式计算辐射贴片的宽度W,计算结果为69.72mm,再由 公式 可以计算出L0为107.64mm 初始的仿真数据如下: 2 建立模型

主视图 俯视图 3 初步仿真结果 S11曲线: 由图可见,很明显谐振频率不在1.1到1.2GHZ。故上述指

标需要进一步优化。 4 参数优化 a 对贴片长度变量L0的优化 由理论分析可知,矩形微带天线谐振频率主要由辐射贴片的长度决定,谐振频率随着贴片长度的缩短而变大。故设置优化扫描项,对L0进行扫描优化,如图所示: 可见,当L0=105.5mm时,天线谐振在了1.15GHz。 b 对四分之一波长阻抗转换器的宽度变量W1优化 使用参数扫描分析功能分析四分之一波长阻抗传器的阻抗阻抗变化对天线性能的影响,以获得天线的最佳匹配性能。如图所示:

我国现用微波分波段代号

我国现用微波分波段代号* (摘自《微波技术基础》,西电,廖承恩著) 波段代 号标称波长 (cm) 频率波长 (cm) 波长范围(cm) L221-230-15 S102-415-7.5 C54-87.5-3.75 X38-12 3.75-2.5 Ku212-18 2.5-1.67 K 1.2518-27 1.67-1.11 Ka0.827-40 1.11-0.75 U0.640-600.75-0.5 V0.460-800.5-0.375 W0.380-1000.375-0.3我国的频率划分方法: 名称符 号 频率 波 段 波长 传播 特性 主要用途 甚低频V L F 3-30 KHz 超 长 波 1KKm -100 Km 空间 波为 主 海岸潜艇通信;远距离通信;超远距离导航 低频L F 30-3 00KH z 长 波 10Km -1Km 地波 为主 越洋通信;中距离通信;地下岩层通信;远 距离导航 中频M F 0.3- 3MHz 中 波 1Km- 100m 地波 与天 船用通信;业余无线电通信;移动通信;中 距离导航

波 高频H F 3-30 MHz 短 波 100m -10m 天波 与地 波 远距离短波通信;国际定点通信甚 高频V H F 30-3 00MH z 米 波 10m- 1m 空间 波 电离层散射(30-60MHz);流星余迹通信;人 造电离层通信(30-144MHz);对空间飞行体 通信;移动通信 超高频U H F 0.3- 3GHz 分 米 波 1m-0 .1m 空间 波 小容量微波中继通信;(352-420MHz);对流 层散射通信(700-10000MHz);中容量微波通 信(1700-2400MHz) 特高频S H F 3-30 GHz 厘 米 波 10cm -1cm 空间 波 大容量微波中继通信(3600-4200MHz);大容 量微波中继通信(5850-8500MHz);数字通信; 卫星通信;国际海事卫星通信 (1500-1600MHz) 极高频E H F 30-3 00GH z 毫 米 波 10mm -1mm 空间 波 在入大气层时的通信;波导通信 雷达波段(radar frequency band) 雷达波段(radar frequency band)雷达发射电波的频率范围。其度量单位是赫兹(Hz)或周/秒(C/S)。大多数雷达工作在超短波及微波波段,其频率范围在30~300000MHz,相应波长为10m至1mm,包括甚高频(VHF)、特高频(UHF)、超高频(SHF)、极高频(EHF)4个波段。 名称甚低频低频中频高频甚高频超高 频 特高频极高频

微波电子线路大作业

微波电子线路大作业 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】

微波电子线路大作业 姓名:哦呵呵 学号: 肖特基势垒二极管是利用金属与半导体接触形成肖特基势垒而构成的一种微波二极管,它对外主要体现出非线性电阻特性,是构成微波阻性混频器、检波器、低噪声参量放大 器、限幅器和微波开关等的核心元件。 1、结构:肖特基势垒二极管有两种管芯结构:点接触型和面接触型。 2、工作原理: 肖特基势垒二极管工作的关键区域是金属和N 型半导体结形成的肖特基势垒区域,是金属和N 型半导体形成的肖特基势垒结区域。 在金属和N 型半导体中都存在导电载流子—电子。它们的能级不同,逸出功也不同。当金属和N 型半导体相结时,电子流从半导体一侧向金属一侧扩散,同时也存在金属中的少数能量大的电子跳跃到半导体中,称为热电子。显然,扩散运动占据明显优势,于是界面上金属中形成电子堆积,在半导体中出现带正电的耗尽层。在界面上形成由半导体指向金属的内建电场,它是阻止电子向金属一侧扩散的,而对热电子发射则没有影响。随着扩散过程的继续,内建电场增强,扩散运动削弱。于是在某一耗尽层厚度下,扩散和热电子发射处于平衡状态。宏观上耗尽层稳定,两边的电子数也稳定。界面上就形成一个对半导体一侧电子的稳定高度势垒 G W eN D D S 22 =φ,D N 是N 半导体的参杂浓度,D W 厚度存在于金属—半导体界面由扩散运动形成的势垒成为肖 特基势垒,耗尽层和电子堆积区域成为金属—半导体结。 3、伏安特性: 利用金属与半导体接触形成肖特基势垒构成的微波二极管称为肖特基势垒二极管。这种器件对外主要呈现非线性电阻特性,是构成微波混频器、检波器和微波开关等的核心元件。 一般地,肖特基势垒二极管的伏安特性可以表示为 两种肖特基势垒二极管结构 欧姆接触

西电简明微波大作业1

班级:021113 学号:02111283 02111258 姓名:范亚男刘源 指导老师:李磊

史密斯圆图在RF匹配中的应用 摘要:在处理RF系统的实际应用问题时,总会遇到一些非常困难的工作,对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。一般情况下,需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。在高频端,寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。频率在数十兆赫兹以上时,理论计算和仿真已经远远不能满足要求,为了得到适当的最终结果,还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计工具。并用作图法设计了一个频率为60MHz的匹配网络。 关键词:史密斯圆图;阻抗匹配;最大传输功率 一、史密斯圆图 史密斯圆图是由很多圆周交织在一起的一个图。正确的使用它,可以在不作任何计算的前提下得到一个表面上看非常复杂的系统的匹配阻抗,唯一需要作的就是沿着圆周线读取并跟踪数据。 图1.阻抗和史密斯圆图基础 史密斯圆图是反射系数(以符号表示)的极座标图。反射系数可以反映负载的特性(如导纳、增益、跨导),在处理RF频率的问题时,L更加有用。反射系数定义为反射波电压与入射波电压之比,负载反射信号的强度取决于信号源阻抗与负载阻抗的失配程度。反射系数的表达式定义为:

图2圆周上的点表示具有相同实部的阻抗。例如,R=1的圆,以(0.5,0)为圆心,半径为0.5。它包含了代表反射零点的原点(0,0)(负载与特性阻抗相匹配)。以(0,0)为圆心、半径为1的圆代表负载短路。负载开路时,圆退化为一个点(以1,0为圆心,半径为零)。与此对应的是最大的反射系数1,即所有的入射波都被反射回来。 在作史密斯圆图时,有一些需要注意的问题。下面是最重要的几个方面: ①所有的圆周只有一个相同的,唯一的交点(1,0)。 ②代表0、也就是没有电阻(r=0)的圆是最大的圆。 ③无限大的电阻对应的圆退化为一个点(1,0) ④实际中没有负的电阻,如果出现负阻值,有可能产生振荡。 ⑤选择一个对应于新电阻值的圆周就等于选择了一个新的电阻。 二、求解等效阻抗 当解决同时存在串联和并联元件的混合电路时,可以使用同一个史密斯圆图,在需要进行从z到y或从y到z的转换时将图形旋转。 考虑图3所示网络(其中的元件以Z o=50进行了归一化)。串联电抗(x)对电感元件而言为正数,对电容元件而言为负数。而电纳(b)对电容元件而言为正数,对电感元件而言为负数。 图3.一个多元件电路 这个电路需要进行简化(见图4)。 使用电容电感器件进行阻抗匹配,在史密斯图上的可以遵循下面四个规则: 1、沿着恒电阻圆顺时针走表示增加串联电感; 2、沿着恒电阻圆逆时针走表示增加串联电容; 3、沿着恒电导圆顺时针走表示增加并联电容; 4、沿着恒电导圆逆时针走表示增加并联电感

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