微波 天线课设.

课程设计报告

实验名称：微波技术与天线

实验题目：①三角形贴片天线设计

②魔T的设计

实验地点：跨越机房

专业班级：电信

学号：200

学生姓名：

指导教师：

2013年6月20号

三角形贴片天线设计

一、微带天线相关背景和三角形贴片天线相关机理：

1、微带天线的发展：

自从 20 世纪 70 年代中期微带天线理论得到大的发展以来，由于微带天线体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于与目标共形等优点而深受人们亲睐，在移动通信（GSM）、卫星通信、全球卫星定位系统（GPS）等领域得到广泛的应用。

2、微带天线的辐射机理：

微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线。它利用微带线或同轴线等馈线馈电（本课设中用到），在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，属于电小天线的一类。如下图（a）（b）：

3、本次课设研究内容“三角形微带贴片天线”介绍:

在不同形状的微带贴片天线中，矩形和圆形是主要的。三角形微带贴片天线与矩形微带天线具有类似的场结构和谐振频率，可是相对贴片面积则小的多，实际应用中可以满足天线贴片小型化等某些特殊的性能要求。无源等边三角形天线首先由Helszajn and James和Bahl and Bhartia用腔模理论来分析。然后由Keuster and Chang 用几何光学理论来分析。而实验研究则由Dahele and Lee提出。

4、三角形微带贴片天线中使用的馈电技术——同轴线馈电：

同轴线馈电就是将同轴插座安装在印刷电路板的背面，而同轴线内导体接在天线导体上。其简化处理是略去磁流的作用，并用中心位于圆柱中心轴的电流片来等效电流柱。一种更严格的处理，是把接地板上的同轴开口作为TEM 波的激励源，而把圆柱探针的效应按边界条件来处理。对指定的模，同轴馈电点的位置可由经验去找，以便产生较好的匹配。由工作于主模的矩形微带天线的场结构可知，沿长度方向谐振输入电阻从侧馈时的最大值到中心时变为零，即

，式中为侧馈时的输入电阻，是背馈点离侧

馈边的距离，于是通过实验方法可以方便地在某一个处实现与50Ω馈电线的匹配，无需附加阻抗变换器。用同轴线馈电的优点是：1.馈点可选在贴片内任何所需

的位置，便于匹配；2.同轴电缆置于天线接地平面下方，避免了对天线辐射的影响。缺点是结构不便于集成，制作麻烦。

下表是各种馈电方式的比较，可见同轴馈电的阻抗匹配容易，带宽也较宽。

5、微带天线分析方法：

目前国际上主流的高频电磁场仿真软件有德国CST 公司的MicroWaveStudio（微波工作室）、美国Ansoft 公司的HFSS（高频电磁场仿真，也即本次课设所使用的软件）、Agilent 公司的ADS(Advanced DesignSysytem)以及Zeland 公司的IE3D 等软件。借助于这些商用软件，理论上任何复杂形状的天线都可以比较准确地分析和模拟，从而大大加快了微带天线技术的发展和应用。

二、三角形贴片天线设计过程和各特性的理论值计算公式:

下面将基于腔模理论，导出同轴馈电时等边三角形微带天线的输入阻抗。等边三角形微带贴片的几何形状和坐标系如下图所示

其中，

三、三角形贴片天线尺寸确定及HFSS仿真:

三角形天线设计的各个尺寸参数：

接地板GroundPlane：90mm*90mm，介质基片Substrate:45mm*45mm*5mm，,材料Rogers R04003;贴片天线Patch:半径R为18.3mm;探针Pin半径0.5mm*高5mm,材料Pec，中心点（0,5,0）；空气框Air160mm*160mm*70mm；馈电点距Patch中心9.5mm处。

经过反复调整，最终的三角形不是一个等边三角形，而是一个边长分别为39.36mm、39.36mm、34.00mm的等腰三角形。用式2.10

(m=1,n=0)计算得到天线的谐振频率约为2.44GHz。根据指导书步骤完成工程如下：

四、保存并求解工程，绘制以下各个图形并分析仿真结果：

1、反射系数S11曲线（即回波损耗与频率的关系曲线）：

分析：图中最低点对应谐振点，此时频率为谐振频率2.46GHZ,也是工作频率，此时回损为-40.48dB ，符合设计要求。图中在回波损耗为-10.00dB处对应曲线频率为2.50GHZ和2.43GHZ，所以带宽近似为2.50-2.43=0.07GHZ=70MHZ。

2、阻抗特性曲线

分析：如图中所标注，在谐振频率2.45GHZ处天线阻抗实部为61.22，虚部为3.27，

近乎纯阻，即实现阻抗匹配。

3、天线归一化输入阻抗（Smith圆图）

分析：频率在2GHZ-3GHZ内变化时，天线的归一化电抗值始终小于2.00，而且在将近一半频率范围内, 天线的归一化电抗值始终小于0.50,所以天线基本实现阻抗匹配。

4、2D辐射远场方向图

分析：由图可看出天线的最大辐射方向在0°，且辐射角度有点宽，但是不影响正常使用。

5、3D图中的增益

五、课程设计总结：

刚开始听老师说八木天线比较有挑战性，便决定选它做，不过在宿舍画好之后，运行了五六个小时后出来的反射系数图完全错误，如下图：

本来以为只是天线上一些小尺寸的错误，便仔细查找并更改天线上的错误，越改越乱，每次更改都得运行好久，最后还是不对。请同学帮忙查错误也无果，去机房之后边让电脑继续运行，边另外做三角形贴片天线，回到宿舍继续运行八木天线，出来的依然有错误，遂放弃。

三角形贴片天线的尺寸同样需要通过观察反射系数图的情况反复修改调整，还好计算机所需计算时间较短，调整起来比较容易。不过在网上查找资料上费了比较多时间，很多文献对这一部分知识都只是“点到则止”，需要自己阅读分析好几份材料才能得出结论，也算是一个很有意思的学习过程。

总的来说，这次课设是我大学里做过的最费时间也最有意义的课设。自己查找资料，解决参数问题也是大学生应该掌握的技能，所以这是一次很好的体验。也希望以后其它课设可以有类似要求，而不是做一些“复制、粘贴”的手工活。

六、参考文献：

《微波技术与天线（第二版）》刘学观郭辉萍

《微波技术与天线课程设计指导书第二版》刘建霞李鸿鹰《WCDMA系统小型、宽带微带天线的设计与研制》孙瑜

《短路针加载三角形微带贴片天线的研究》

栾秀珍李永红李春庚林斌王百锁

《微带天线理论与应用》钟顺时

《一种圆极化正三角形微带贴片天线的设计与仿真》周帆

魔T的设计

一、微波元器件概述：

无论在那个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件。微波系统也有各种无源、有源元器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换，是微波系统的重要组成部分。微波元器件按照性质可分为线性互易元器件、线性非互易元器件以及线性元器件三类。其中线性互易元器件只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性，并满足互易定理，主要包括各种微波连接匹配元件、功率分配元器件、微波滤波器件及微波谐振器件等。

功率分配元器件可以将一路微波功率按比例分成几路，主要包括：定向耦合器、功率分配器及各种微波分支器。

二、波导分支器简介：

将微波能量从主波导中分路接出的元件成为波导分支器，它是微波功率分配器件的一种，常用的波导分支器有E面T型分支、H面T型分支和匹配双T。

E-T分支： E面T型分支器是在主波导宽边面上的分支，其轴线平行于主波导的10

T E模的电场方向。E-T分支相当于分支波导与主波导串联。

H-T分支：是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导10

T E模的磁场方向。H-T分支相当于并联于主波导的分支线。

匹配双T：将E-T分支和H-T分支合并，并在接头内加匹配以消除各路的反射，则构成匹配双Ｔ，也称为魔T。

三、魔T原理：

魔T是波导分支器的一种，是一种功率分配器元件。E面T分支、H-T分支也是波导分支器。

E面T分支是在主波导宽面上的分支，其轴线平行于主波导的TE10模的电场方向。

H-T分支是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导的TE10模的磁场方向。

将E--T分支和H--T分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成匹配双T,如右图所示,它有以下特征:

1.四个端口完全匹配.

2.端口“①、②”对称，即有

3.当端口“③”输入，端口“①、②”有等辐同相波输出，端口“④”隔离。

4.当端口“④”输入，端口“①、②”有等辐反相波输出。端口“③”隔离。

5.当端口“①或②”输入时，端口“③、④”等分输出而对应端口“②”或“①”隔离。

6.当端口“①、②”同时加入信号时，端口“③”输出两信号相量和的1/倍，端口“④”输出两信号差的1/倍。端口“③”称为魔T的H臂或和臂，端口“④”称为魔T的E臂或差臂。

魔T具有对口隔离，邻口3DB摔减及完全匹配的关系。

由个散射参数可得魔T的[S]矩阵为

四、仿真结果与分析：

1、在HFSS软件中，建立新的工程。并设置模型单位为mm和模型的默认材料为真空。按照指导书上步骤创建魔T如下图：

2、绘制其S参数，如下图：

分析：s(p1,p1) 是端口P1的自反射,在—10DB以下，由于端口匹配，所以自反射系数应该很小，但并不为零。

s(p1,p2)，s(p1,p4)两线重合，这是因为在差支路进入时，p2、p4口输出等幅反向波，又因为存在3DB衰减，所以也不为零。

s(p1,p3)口，魔T存在对口隔离的特性，但是和差两路的信号很难消到零，本次设计的魔T在-55到-72之间。

3、其场分布图

分析：实验过程中由动态图可看出在P4口输入的情况下，P3口处已经看不到有波输出，即实现了对口隔离，而在P1、P2口有等辐反相波输出，与理论一致。

实验过程中，我们也尝试了用从其他端口输入，同样可以得到和理论一样的结果。

五、实验总结：

本次课设内容相对天线设计较简单，主要是通过直观的动态图来验证微波器件的工作特性。显然，HFSS仿真对我们学习微波起到了很大的作用，特别是它的动态图，一下子就能让人理解“对口隔离”这个概念。

不过实验中也出现了一些小障碍，主要原因是自己对软件操作不熟悉，经过网上查资料，与同学讨论，最都问题都得到解决。自己回到宿舍还尝试了做其它器件的仿真。

总的来说，本次课设相当有趣，希望以后的课设题目也可以有同样的效果。

六、参考文献：

《微波技术与天线（第二版）》刘学观郭辉萍

《微波技术与天线课程设计指导书第二版》刘建霞李鸿鹰

最新《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第2章

第2章 微波传输线 2.1什么是长线？如何区分长线和短线？举例说明。 答 长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将1.0>l 的传输线视为长线，将 1.0

微波技术与天线总结

相速Vp :电压、电流入射波(或反射波)的等相位面沿传输方向的传播速度,用Vp 表示。 波长λ:传输线上电压(或电流)波的相位相差2π的两观察点间的距离称为波长,记为λ。 反射系数Γ:传输线上任一点z 处的反射波电压(或电流)和入射波电压(或电流)的比值,记作Γu(z)(或Γi(z)),它和阻抗本身有周期=λ/2,|Γ|与ρ为系统不变量,|Γ|∈[0,1], ρ∈[1,∞)。 驻波系数ρ:传输线上波腹点电压与波节点电压之比,记为ρ。 沿z 向传播的导行波的相速定义为导波的等相位面向前移动的速度,记为Vp 。 群速Vg :指一群具有非常接近的角频率ω和相移常数β的波,在传输过程中表现出来的共同速度,这个速度代表能量的传播速度,用Vg 表示。 无纵向场分量,即Ez=Hz=0。只有横向电磁场分量,故称为横电磁模(TEM )。 有纵向场分量。a)Ez ≠0,Hz=0,为横磁模(TM )。只有电场才有纵向分量,故又称电模(E);b) Ez=0,Hz ≠0,为横电模(TE )。只有磁场才有纵向分量,故又称磁模(H);c)Ez ≠0,Hz ≠0,为混合模,TE 、TM 线性叠加。 电基本振子:无限小的线性电流单元,即长度L 远小于工作波长λ,线上电流振幅和相位处处相通。 对称振子:由两根粗细和长度都相同的导线构成,中间为两个反馈点。 全波振子:对称振子的臂长为2h=λ的振子。 半波振子:对称振子的臂长为2h=λ/i 的振子。 谐振fo :在导体中，电储能等于磁储能。 谐振波长:光波长整数倍的波长。 方向性系数D :表示天线向某一个方向集中辐射电磁波的程度,即天线在远区最大辐射方向上某点的平均辐射功率密度(Smax)av 与平均辐射功率相同的无方向性天线在同一点的平均辐射功率密度(So)av 之比(Pr 、R 相同)。 增益系数G :天线在远区最大辐射方向上某点的平均功率密度与平均输入功率相同的无方向性天线在同一点的平均功率密度之比(Pin 、R 相同)。 效率ηA :天线的平均功率Pr 与平均输入功率Pin 之比。 输入阻抗Zin :天线输入端(或传输线上任一点z 处)的复电压与复电流之比。 有效长度Lein :在保持实际天线最大辐射方向上场强不变的条件下,假设天线上电流为均匀分布时天线的有效长度,天线的有效长度越长，表明天线辐射能力越强。 电基本振子:近区场kr<<1，感应场，远区场kr>>1，辐射场。 品质因数Q :描述谐振系统选频特性优势和能量损耗度。 方向图:天线辐射的电磁波在固定距离上。 二元阵天线:两个形式和取向相同的天线单元沿直线坐标系的某一坐标轴排列。 p v ω β=πλβ= 2

微波天线论文..

通信工程专业系统实验 RZ9905型 《微波与天线综合实验系统》 论文 学院：信息工程学院 专业：通信工程 组长：00 组员：0 00 通信工程教研室

摘要 在3G通信时代，微波通信系统建设成本低、建设速度快、部署灵活的优点将在3G网络建设中得以充分发挥，从而扩大微波天线在我国的应用范围，形成快速增长的国内市场需求。与此同时，随着无线通信技术PDH，SDH系统与wireless通讯的迅速发展，微波通信天线目前已经在电力、交通、铁路等行业的专用通信网中开始大量使用，微波天线应用范围愈加广泛。在这样的条件下，研究微波通信是非常重要。本次实验《微波与天线实验系统》就是研究微波发送、接收系统的工作原理。实验中对微波系统的每个组件进行测试，最后，完成了微波电视信号单向传输系统的调试。 关键字：微波通信微波天线组件系统

目录 第一部分绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------3 （一）背景介绍-----------------------------------------------------------------------------------3 （二）系统特点-------------------------------------------------------------------------------------3 （三）实验目的-------------------------------------------------------------------------------------3 （四）实验内容-------------------------------------------------------------------------------------3 （五）准备知识七管收音机组合电路原理----------------------------------------------------4 第二部分实验准备---------------------------------------------------------------------------------------------5 （一）微波测量仪器介绍---------------------------------------------------------------------------5 （二）系统所含组件原理---------------------------------------------------------------------------5 1 140MHZ 中频振荡器---------------------------------------------------------------------------6 2 微波锁相信号源---------------------------------------------------------------------------------6 3 变频器---------------------------------------------------------------------------------------------6 4 振荡器---------------------------------------------------------------------------------------------7 5 放大器---------------------------------------------------------------------------------------------8 6 滤波器---------------------------------------------------------------------------------------------8 7图像/数据中频调制器---------------------------------------------------------------------------9 第三部分微波系统测试----------------------------------------------------------------------------------------9 （一）微波发送系统-----------------------------------------------------------------------------------9 1原理图----------------------------------------------------------------------------------------------9 2原理简单介绍-------------------------------------------------------------------------------------9 3实验结果-------------------------------------------------------------------------------------------9 4实验分析------------------------------------------------------------------------------------------10 （二）微波接收系统-----------------------------------------------------------------------------------11 1原理图---------------------------------------------------------------------------------------------11 2原理简单介绍------------------------------------------------------------------------------------11 3实验结果------------------------------------------------------------------------------------------11 4实验分析------------------------------------------------------------------------------------------12 （三）微波电视信号单向传输系统-----------------------------------------------------------------12 1原理图---------------------------------------------------------------------------------------------12 2实验结果比较与分析---------------------------------------------------------------------------13 3有线电视与无线电视的主要区别-----------------------------------------------------------13 第四部分微波与天线的应用----------------------------------------------------------------------------------14 1 微波技术的应用与发展-----------------------------------------------------------------------15 2 天线技术的应用与发展-----------------------------------------------------------------------15 第五部分结束语-------------------------------------------------------------------------------------------------16

实用文档之微波技术与天线课后题答案

1-1 实用文档之"解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> " 此传输线为长线 1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===?<< 此传输线为短线 1-3答： 当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低 频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线 上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。 1-4 解： 特性阻抗 050Z ====Ω f=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cm B 1=ω C 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r U z U e U e ββ''-'=+ ()()220 1 j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'= - 将 22233 20,2,42 i r U V U V z πβλπλ'===?= 代入 3 32 2 3 4 20220218j j z U e e j j j V ππλ-'==+=-+=- ()34 1 2020.11200 z I j j j A λ'== --=- ()()()34 ,18cos 2j t e z u z t R U z e t V ωλπω'=??''??==- ????? ()()()34,0.11cos 2j t e z i z t R I z e t A ωλπω'=??''??==- ????? 1-6 解： ∵Z L =Z 0 ∴()()220j z i r U z U e U β''==

微波技术与天线复习提纲终极整理

“微波技术与天线”课程复习提纲 一、微波基本概念..............................................错误!未定义书签。 1．了解微波的基本概念：频率、波长等..................错误!未定义书签。 2．了解微波的主要特性................................错误!未定义书签。 二、传输线基本理论............................................错误!未定义书签。 1．了解传输线的特性参量（反射系数、驻波比、驻波相位、输入阻抗、输入导纳等），传输线任一截面特性参量的计算，周期性与倒置性在解题中的应用。错误!未定义书签。 2．掌握传输线的工作状态与终端负载的关系，了解传输线的三种工作状态及相关特性参量的特点。........................................错误!未定义书签。 3．熟悉圆图的基本特点（特殊点、线、半圆、圆）........错误!未定义书签。 4．掌握用圆图确定均匀无耗传输线任意截面的特性参量以及解决传输线的阻抗/导纳调配的问题。.........................................错误!未定义书签。 三、微波传输线................................................错误!未定义书签。 1．熟练掌握三种主要微波传输线（矩形，圆柱形，同轴）的模式的场分布及其特点，能作出或判断传输线横截面的模式图。..................错误!未定义书签。 2．掌握各种传输线特性参量及其运用。..................错误!未定义书签。 3．了解波导传输线的截止波长分布图及其应用。..........错误!未定义书签。 四、微波网络参量..............................................错误!未定义书签。 1．了解散射参量S参量和转移参量A参量的基本概念......错误!未定义书签。 2．了解S散射矩阵和A转移矩阵各参量的意义............错误!未定义书签。 3．了解S参量和A参量的基本特性及应用................错误!未定义书签。

微波原理与技术论文

摘要：微波技术的理论基础是经典的电磁场理论，其目标是解决微波应用工程中的实际问题。微波是一门理论与实践密切结合的一门知识，微波技术理论的出发点是麦克斯维方程组，通过解决微波在传输、处理过程中的遵循的原理，逐渐使微波技术发展成为一门很完整的学科，并在工程上有日新月异的应用。在加热技术上形成一种全新的观念，在通信方面给信息领域带来一场空前的革命。关键词：微波技术；微波加热；通信；电磁波；天线 Abstract The theoretical basis of microwave technique is the classical electromagnetic theory, the goal is to solve the practical problems in microwave engineering. Microwave is a knowledge of a close combination of theory and practice, the theoretical starting point of microwave technology is the Max equations, solved by microwave in transmission, processing process follow the principle, the development of microwave technology has become a very complete discipline, and change rapidly used in engineering. The formation of a new idea in the heating technology in communication, to the information industry brought an unprecedented revolution. 1.引言 随着科学技术的迅速发展和生产工艺的不断改进，微波技术已在许多工业生产领域得到应用。在国内，微波技术已应用于玻璃纤维、化工产品、保温材料、木材等的干燥，食品、医疗的灭菌、干燥和焙烤。并在医疗、环保、农业等领域也有所应用。微波技术的应用，提高了生产效率和产品质量，降低了能耗和环境污染，减轻了人的劳动强度，提高了生产效益。在国际上，许多工业发达国家都对微波的工业应用非常重视，把微波技术作为改进生产工艺和提高产品质量的重要手段。 2．微波的特性 一是似光性。微波波长非常小，当微波照射到某些物体上时，将产生显著的反射和折射，就和光线的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学相似，能像光线一样地直线传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就可以获得方向性好、体积小的天线设备，用于接收地面上或宇宙空间中各种物体反射回来的微弱信号，从而确定该物体的方位和距离，这就是雷达导航技术的基础。 二是穿透性。微波照射于介质物体时，能深入该物体内部的特性称为穿透性。例如微波是射频波谱中惟一能穿透电离层的电磁波（光波除外）。因而成为人类外层空间的“宇宙窗口”；微波能穿透生物体，成为医学透热疗法的重要手段；

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 定义Z 参量的线性关系为 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 由无耗性，I S S =* T ，即 得 4.4二口网络的级联如图所示。写出参考面T 1、T 2之间的组合网络的A 参量。（参考面T 1处即组合网络的端口1，参考面T 2处即组合网络的端口2） 解 []? ? ? ? ??=1j 011B A ???? ? ?????-???? ?? +-+-=θθθθθθθθsin cos cos sin sin 11j sin j sin cos 00000BZ BZ B Z B Z BZ （l βθ=） 4.5微波电路如图所示。已知四口网络的S 矩阵是 其端口2、3直接接终端反射系数为2Γ、3Γ的负载，求以端口1、4为端口的二口网络 题4.4图 题4.5图

微波技术与天线论文

题目:简论微波谐振器件 姓名:陆昌佳学号20091120242 专业:通信工程 目录： 一、…………………………摘要 二、…………………………关键词 三、…………………………正文 1、微波元器件的简单介绍 2、微波元器件常见种类 3、矩形和圆柱形谐振腔基本参数的计算 4、参考书目

一、摘要：微波谐振器件是根据微波频率的特点从LC回路演变而来的,通过对微波谐振器件的研究,我们可以通过谐振器件各个参数更进一步的了解和认识其特点，从而更好的使用微波谐振器件、最大程度的发挥它在通信系统中的作用。以下我将对矩形谐振腔做简要计算分析，得到其谐振频率和品质因素f。和Q。，并将其和圆柱微波谐振腔的基本参数作比较，从而更进一步为通信事业服务. 二、关键词：谐振频率品质因素 三、微波元器件简单介绍：在低频电路中, 谐振回路是一种基本元 件, 它是由电感和电容串联或并联而成, 在振荡器中作为振荡回路，用以控制振荡器的频率; 在放大器中用作谐振回路; 在带通或带阻滤波器中作为选频元件等。在微波频率上, 也有上述功能的器件, 这就是微波谐振器件, 它的结构是根据微波频率的特点从LC回路演变而成的。微波谐振器一般有传输线型谐振器和非传输线谐振器两大类, 传输线型谐振器是一段由两端短路或开路的微波导行系统构成的, 如金属空腔谐振器、同轴线谐振器和微带谐振器等 四、常见谐振腔：

五、正文：谐振在通信系统中起着举足轻重的作用，以最简单的收音机为例，我们都知道收音机在接收电磁波信号时，只有谐收音机频率和空中的电磁波频率相等才能接收到音频信号即谐振。而谐振的直接决定因素在于谐振器件，对谐振器件的研究可从其基本参数谐振频率和品质因素入手。

《微波技术与天线》傅文斌-习题标准答案-第章

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第章

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17 第2章 微波传输线 2.1什么是长线？如何区分长线和短线？举例说明。 答 长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。工程上常将1.0>l 的传输线视为长线，将1.0

射频与微波论文-射频与微波应用与发展综述

射频与微波技术应用与发展综述 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期：

摘要： 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一,从雷达到广播电视、无线电通信，再 到微波炉，微波技术对社会发展和人们生活的进步产生着深远的影响。本文介绍了微波技 术的发展以及在各个领域中的应用,并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。Abstract： Microwave technology is one of the most important technology in the nearly century, from radar to broadcast TV, radio communication, microwave oven, microwave technology had a profound impact on society development and progress of people's lives .The paper introduced the development of microwave technology and it’s applications in various fields. It also discussed the future direction of microwave technology. 关键词：微波技术，微波电效应，污水处理 Keywords: Microwave technology, microwave electric effect, sewage treatment 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为 它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。 19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其 进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦 的一个预言──电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4 月美国科学家SouthWorth用直径为12．5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导 传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以 在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效

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。 1101 0010110 cos()sin()tan() ()tan()cos()sin() in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z j z Z ββββββ++==++ 2p v f πλβ===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 z j z j z Z Z A e z e e Z Z A e ββββ----Γ===Γ+ 1 10 1110 j Z Z e Z 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==-Γ 111ρρ-Γ= + 1 111/1/1Γ-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 -j2β z 此时传输线上任意一点z 处的输入阻抗为 0()tan in Z Z jZ z β= 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。 ③ 传输线上各点阻抗为纯电抗, 在电压波节点处Z in =0, 相当于串联谐振, 在电压波腹点处|Z in |→∞, 相当于并联谐振, 在0＜z ＜λ/4内, Z in =jX 相当于一个纯电感, 在λ/4＜z ＜λ/2内, Z in =-jX 相当于一个纯电容，从终端起每隔λ/4阻抗性质就变换一次, 这种特性称为λ/4阻抗变换性。 短路线ls l 110arctan()2s X l Z λπ= 开路线loc 0cot() 2c oc X l arc Z λ π= 9.无耗传输线上距离为λ／4的任意两点处阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方, 这种特 性称之为λ/4阻抗变换性。 10.负载阻抗匹配的方法 基本方法：在负载与传输线之间接入一个匹配装置（或称匹配网络），使其输入阻抗等于传输线的特性阻抗Z 0. 对匹配网络的基本要求：简单易行、附加损耗小、频带宽、可调节以匹配可变的负载阻抗。 实现手段分类：串联λ/4阻抗变换器法、支节调配器法 (1)因此当传输线的特性阻抗 01 Z = 时, 输入端的输入阻抗Z in =Z 0, 从而实现了负载和传输 线间的阻抗匹配(2)串联

微波技术与天线考试复习重点含答案

微波技术与天线复习提纲（2011级） 一、思考题 1. 什么是微波？微波有什么特点？ 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 ；微波的特点：似光性、穿透性、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性、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。 2. 试解释一下长线的物理概念，说明以长线为基础的传输线理论的主要物理现象有 哪些？一般是采用哪些物理量来描述？ 答：长线是指传输线的几何长度与工作波长相比拟的的传输线； 以长线为基础的物理现象：传输线的反射和衰落； 主要描述的物理量有：输入阻抗、反射系数、传输系数和驻波系数。 3. 均匀传输线如何建立等效电路，等效电路中各个等效元件如何定义？ 4. 均匀传输线方程通解的含义 5. 如何求得传输线方程的解？ 6. 试解释传输线的工作特性参数（特性阻抗、传播常数、相速和波长） 答：传输线的工作特性参数主要有特征阻抗Z 0，传输常数，相速及波长。 1)特征阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值，其表达式为0R jwL Z G jwC +=+它仅由自身的分布参数决定而与负载及信号源无关；2）传输常数j γαβ=+是描述传输线上导行波的衰减和相移的参数，其中，α和β分别称为衰减常数和相移常数，其一般的表达式为()()R jwL G jwC γ=++传输线上电压、电流入射波（或反射波）的等相位面沿传播方向传播的速度称为相速，即 p v ωβ=；4）传输线上电磁波的波长λ与自由空间波长0λ的关系02r π λβε==。 7. 传输线状态参量输入阻抗、反射系数、驻波比是如何定义的，有何特点，并分析 三者之间的关系 答：输入阻抗：传输线上任一点的阻抗Z in 定义为该点的电压和电流之比，与导波系统的状态特性无关，10001tan ()tan in Z jZ z Z z Z Z jZ z ββ+=+ 反射系数：传输线上任意一点反射波电压与入射波电压的比值称为传输线在该点的反射系

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)=Z02 1.2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。 (2)源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。此时，信号源端无反射。 (3)共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Zin=Zg﹡时，负载能得到最大功率值。共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。 1.4阻抗圆图的应用 (1) 反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|ej(Φ1-2βz)=|Γ1|ejΦ

《微波技术与天线》习题答案

《微波技术与天线》习题答案 章节 微波传输线理路 1.1 设一特性阻抗为Ω50的均匀传输线终端接负载Ω=1001R ，求负载反射系数 1Γ，在离负载λ2.0，λ25.0及λ5.0处的输入阻抗及反射系数分别为多少？ 解：31)()(01011=+-=ΓZ Z Z Z πβλ8.0213 1 )2.0(j z j e e --=Γ=Γ 31 )5.0(=Γλ （二分之一波长重复性） 31 )25.0(-=Γλ Ω-∠=++= 79.2343.29tan tan )2.0(10010 l jZ Z l jZ Z Z Z in ββλ Ω==25100/50)25.0(2λin Z （四分之一波长阻抗变换性） Ω=100)5.0(λin Z （二分之一波长重复性） 1.2 求内外导体直径分别为0.25cm 和0.75cm 的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间填充介电常数25.2=r ε的介质，求其特性阻抗及MHz f 300=时的波长。 解：同轴线的特性阻抗a b Z r ln 60 0ε= 则空气同轴线Ω==9.65ln 600a b Z 当25.2=r ε时，Ω== 9.43ln 60 0a b Z r ε 当MHz f 300=时的波长： m f c r p 67.0== ελ 1.3题 设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比ρ，第一个电压波节点离负载的距离为1m in l ，

试证明此时的终端负载应为1 min 1 min 01tan tan 1l j l j Z Z βρβρ--? = 证明： 1 min 1min 010)(1 min 101min 010in tan l tan j 1/tan tan 1min 1min l j Z Z Z Z l j Z Z l j Z Z Z Z l in l βρβρρ ββ--? =∴=++?=由两式相等推导出：对于无耗传输线而言：）（ 1.4 传输线上的波长为： m f r 2c g == ελ 因而，传输线的实际长度为： m l g 5.04 ==λ 终端反射系数为： 961.051 49 01011≈-=+-= ΓZ R Z R 输入反射系数为： 961.051 49 21== Γ=Γ-l j in e β 根据传输线的4 λ 的阻抗变换性，输入端的阻抗为： Ω==25001 2 0R Z Z in 1.5 试证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。 证明：令传输线上任意一点看进去的输入阻抗为in Z ，与其相距 4 λ 处看进去的输入阻抗为' in Z ，则有： z jZ Z z jZ Z Z ββtan tan Z 10010 in ++=

微波技术与天线复习知识要点资料讲解

《微波技术与天线》复习知识要点 绪论 ●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长 最短的波段。 ●微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~0.1mm ●微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量 子特性（微波波谱的分析） 第一章均匀传输线理论 ●均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性） 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 注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。 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Z in(z)= Z in(z+λ／2) 2、λ／4变换性: Z in(z)- Z in(z+λ／4)=Z02 证明题：(作业题)

●均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断） 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 ●传输线的三类匹配状态（知道概念） ?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。

?源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。此时，信号源端无反射。 ?共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。 共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。 ●传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17) ●阻抗圆图的应用（*与实验结合） 史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法。 1.反射系数圆图：Γ（z）=|Γ1|e j(Φ1-2βz)= |Γ1|e jΦ Φ1为终端反射系数的幅度，Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角。反射系数圆图中任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小。 2.阻抗原图（点、线、面、旋转方向）： ?在阻抗圆图的上半圆内的电抗x＞0呈感性，下半圆内的电抗x＜0呈容性。 ?实轴上的点代表纯电阻点，左半轴上的点为电压波节点，其上的刻度既代表r min又代表行波系数K，右半轴上的点为电压波腹点，其上的刻度既代表r max又代表驻波比ρ。 ?|Γ|=1的圆图上的点代表纯电抗点。 ?实轴左端点为短路点，右端点为开路点，中心点处是匹配点。 ?在传输线上由负载向电源方向移动时，在圆图上应顺时针旋转，；反之，由电源向负载方向移动时，应逆时针旋转。