通信工程专业微波技术作业
带状线结构的平行双线耦合器
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完成日期：2016/7/4
通信工程专业单片机系统课程设计
目录
摘要 (1)
1 平行双线耦合器概述 (1)
1.1 平行双线定向耦合器简介 (2)
1.2 设计指标 (2)
1.3 平行双线定向耦合器的电路原理 (3)
2 实验设计 (3)
2.1 设计步骤 (3)
2.2 HFSS的设计 (4)
2.2.1创建模型 (5)
2.3仿真结果 (5)
2.3.1 设置 (6)
2.3.2 反射系数 (6)
2.3.3 耦合系数和方向性系数 (6)
3 结束语 (6)
参考文献............................................................................................ 错误！未定义书签。
摘要
平行双线定向耦合器广泛应用于幅度控制系统、平衡放大器、功率分配和合成器等许多微波网络和系统中。它们在各端口均阻抗匹配，这使得他们可以方便的嵌入到其他电路或子系统中。
本文首先介绍了平行双线定向耦合器的基本概念以及原理，以及近年来定向耦合器的研究和发展，并对平行双线定向耦合器的一些主要功能、性能参数、相关特性，进行了分析。
并且设计了一个带状线结构的平行双线耦合器，中心频率为15Ghz，相对带宽为5%，介质为空气，各端口回波损耗大于18dB，耦合度为10dB，方向性大于20dB 。同时使用电磁仿真软件HFSS设计了平行双线定向耦合器的电路模型，并对设计数据进行仿真、优化，以达到预期的设计要求。
1 平行双线耦合器概述
1.1 平行双线定向耦合器简介
定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配。
定向耦合器由传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器，所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大。但从它的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。本文即对平行耦合的设计仿真。
定向耦合器是把两根传输线放置在足够近的位置使得一条线上的功率可以耦合到另一条线上的元件。它的两个输出端口的信号幅度可以相等也可以不等，一种应用特别广泛的耦合器是3dB 耦合器，这种耦合器的两个输出端口输出信号的幅度是相等的。
定向耦合器是一种具有方向性的功率耦合(分配)元件。它是一种四端口元件，通常由称为直通线(主线)和耦合线(副线)的两段传输线组合而成。直通线和耦合线之间通过一定的耦合机制(例如缝隙、孔、耦合线段等)把直通线功率的一部分(或全部)耦合到耦合线中，并且要求功率在耦合线中只传向某一输出端口，另一端口则无功率输出。如果直通线中波的传播方向变为与原来的方向相反，则耦合线中功率的输出端口与无功率输出的端口也会随之改变,也就是说，功率的耦合(分配)是有方向的，因此称为定向耦合器(方向性耦合器)。
平行双线定向耦合器是在微波集成电路中被应用广泛的反向定向耦合器。这种平行双线耦合器通常用带状线或者微带线来实现。本次设计使用带状线来进行设计。
1.2 设计指标
（1）中心频率15Ghz
（2）相对带宽5%
（3）空气介质，
（4）各端口回波损耗大于18dB
（5）耦合度10dB
（6）方向性大于20dB
1.3 平行双线定向耦合器的电路原理
平行双线定向耦合器的电路原理如图1.1所示，它由等宽的耦合线段组成，其耦合线的长度是中心波长的1/4，各个等宽均接匹配负载。当信号从端口1输入时，除了向端口2传输外，通过两线之间的电磁耦合，还会向端口3和4传输，由于电场耦合在副线中向端口3和4反向产生的电压是等幅同相的，而磁场耦合在副线中向端口3和4反向产生的电压是等幅反相的。因此，副线中端口3处的电压是同相叠加而有信号输出，而副线中端口4处的电压是反向而抵消的。在理想情况下，端口4无输出，可达到理想隔离。端口2和3的输出信号相位差为90度。
图1.1
2 实验设计
2.1 设计步骤
（1）确定基片参数（空气，介电常数，厚度）
（2）计算出平行双线定向耦合器的初始尺寸。
（3）根据归一化阻抗确定奇、偶模阻抗。
（4）根据奇、偶模阻抗确定耦合线的长度和宽度。
（5）HFSS中进行设计仿真。
2.2 HFSS设计
2.2.1创建模型
15GHz对应波长λ=20mm，带状线介质为空气，厚度约1.6mm。
图2.1 耦合器结构
2.3 仿真结果
2.3.1 设置
设置4个端口的激励方式为集总端口激励。耦合器的中心频率为15GHz，因此设置HFSS的求解频率（即自适应网络部分频率）为1GHz，同时添加0.5GHz～1.5GHz的扫频设置，分析天线在0.5GHz～1.5GHz频段内的回波损耗，耦合度和方向性。
2.3.2 反射系数
图2.3 反射系数
2.3.3 耦合系数和方向性系数
图2.4 耦合系数和方向性系数
仿真结果显示，耦合器各个端口在相当宽的频带具有良好的阻抗匹配，反射系数均小于-18dB，耦合度约10dB且耦合器的方向性系数大于20dB左右。
3 结束语
本文首先介绍了什么是定向耦合器，以及定向耦合器的分类，进而着重介绍平行双线定向耦合器的主要功能、性能参数，相关特性。接着简单说明了设计步骤，以及HFSS 仿真结果，得到的参数使得设计的天线达到了实验设计要求：中心频率为15GHz，耦合器各个端口反射系数均大于18dB，耦合度10dB，方向性系数大于20dB左右各项数据均在指标要求内，能够满足设计要求。
通过这次的设计大作业，对HFSS的使用以及微波技术有了进一步的了解，受益匪浅。
参考文献
[1]李秀萍《微波技术基础》.电子工业出版社.2014.7
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
微波技术小论文 题目名称微波技术的发展方向与前景 概述 学院（系）电子与信息工程学院 专业电子信息工程 学生姓名任子辉学号1152351 2014 年 5 月21 日
微波技术小论文 1.引言 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，微波技术对社会的发展和人们生活的进步产生着深远的影响。微波通常是指频率范围在３００ＭＨｚ－３００ＧＨｚ内的电磁波，其波长约在１米到１毫米之间，可被进一步细分为分米波，厘米波和毫米波，其对应频率分别为特高频（UHF，ultra high frequency），超高频（SHF，super high frequency），极高频（EHF，extremely high frequency）。随着现代微波技术的发展，波长在１毫米以下的亚毫米波也被视为微波的范畴，这相当于把微波的频率范围进一步扩大到更高的频率。因此，有的文献里也把微波的频率范围定义为300MHZ－3000GHZ 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。 2.微波技术发展简史 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。自从19世纪末德国物理学家赫兹发现并用实验证明了电磁波的存在后，对电磁波的研究便迅速展开。对微波直到20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展。但早期的设备不能满足实验的需要，主要表现为缺乏大功率的信号发生器和灵敏的信号接收器，因此早期的研究并没有取得实质性的进展。到了20世纪30 年代，高频率的超外差接受器和半导体混频器的出现为微波技术的进一步发展提供了条件，使得微波技术的发展取得的一定的进步。 在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不仅系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断地完善。我国开始研究和利用微波技术是在20世纪70年代初期，首先是在连续微波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。20世纪80年代，我国开始生产微波炉，到目前为止，已经发展有家用微波炉、工业微波炉等系列产品，产品质量接近或达到世界先进水平。随着科学技术的迅猛发展，微波技术的研究向着更高频段──毫米波段和亚毫米波段发展。 3.微波技术发展现状和未来趋势 进入21 世纪，微波技术继续在广播、有线电视、电话和无线通信领域发挥着巨大的作用，在其他领域如计算机网络等应用中也崭露头角。在广播电视方面，截至2005 年，我国共有中波、短波、调频广播和电视发射台、转播台共计6.57
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；
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。
电磁场与微波技术 080904 （一级学科：电子科学与技术） 本学科是电子科学与技术一级学科下属的二级学科，是1990年由国务院学位办批准的博士学位授予点，同时承担接收博士后研究人员的任务，2003年被批准为国防科工委委级重点学科点。本学科专业内容涉及电磁场理论、微波毫米波技术及其应用，主要领域包括电磁波的产生、传播、辐射、散射的理论和技术，微波和毫米波电路系统的理论、分析、仿真、设计及应用，以及环境电磁学、光电子学、电磁兼容等交叉学科内容。多年来在多种军事和国民经济应用的推动下，本学科在天线理论与技术、电磁散射与逆散射、电磁隐身技术、微波毫米波理论与技术、光电子技术、电磁兼容、计算电磁学与电磁仿真技术、微波毫米波系统工程与集成应用等方面的研究形成了鲜明的特色，取得了显著成果。其主要研究方向有： 1.计算电磁学及其应用：设计、研究、开发高精度、高效率电磁计算算法；研究高效精确电磁计算算法在目标特性、微波成像及遥感、电磁环境预测、天线分析和设计等方面的应用。 2.微波/毫米波电路设计理论与技术：研究有源元器件与电路模型、与微电子、微机械工艺相关的材料器件等模型的建立及参数提取；研究低相噪频率源技术，微波/毫米波单片集成电路设计，基于微机械（MEMS）的微波/毫米波开关、移相器和滤波器设计。 3.电磁波与物质的相互作用：研究电磁散射和逆散射算法，军事装备目标特性测试技术，隐身目标测试技术，目标散射中心三维成像技术；研究轻质、宽频、自适应智能隐身材料。 4.微波/毫米波系统理论与集成应用技术：设计、研究、开发特殊环境下的微波/毫米波系统；研究微波/毫米波测试技术；研究天线设计理论与技术。 一、培养目标 掌握坚实的电磁场与微波技术以及相应学科的基础理论，具有系统的专门知识，熟练应用计算机，掌握相应的实验技术，掌握一门外国语，学风端正，具备独立从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力，能胜任科研、生产单位和高等院校的研究、开发、教学或管理等工作。 二、课程设置
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
2012—2013学年上学期微波工程 期中论文 微波技术的当前应用浅析 学生姓名：邓兴盛 学号： 10908030101 课程名称: 微波工程 指导教师：何俊 专业班级：电子信息工程 完成时间： 2012年5月20日
微波技术的当前应用浅析 【摘要】微波技术早在二战结束不久就已经在工业上得到应用，但真正得到重视确实在上世纪七八十年代，经过了多年的发展已逐步形成了一系列的交叉技术，在不同的领域都发挥着其独有的优势和特殊作用，本文就目前世界上微波技术在不同领域的应用及其前景做一简单的分析，并就微波技术在应用中的一些需要我们共同关注的问题试图做一些思考。 【关键词】微波技术，应用价值，影响思考 【正文】1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。至此，随着人们对电磁波概念的认知，开始不断地认识到了电磁波在实际生活中的应用价值。 一个典型的例子，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12．5cm 青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，从而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，又提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造出了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。 一、微波的存在 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。
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
基于微波技术中——小型微带 天线的应用综述 摘要：在无线通信系统中，天线是一个不可或缺的组件，它能有效辐射和接收自由空间的电磁波。在发射系统中，天线将发射机送来的高频电流变换为自由空间的电磁波，而在接收系统中天线则可将自由空间传来的电磁波转变为电流信号传送给接收机。因此，作为无线通信系统的重要前端器件，天线性能的好坏将直接影响到整个系统的通信质量。本文主要针对小型化、高集成度微带天线的研究现状和发展作了简单的综述，并对微带天线在日后生活中的应用提出了展望和希冀。 关键词：无线通信微带天线小型化高集成度 一．研究背景及意义 随着无线通信技术的迅猛发展，日趋小型化和高度集成化的无线通信系统要求通信设备具有多功能、小体积、高速率的特点，以往传统的通信设备的性能已经达不到系统的要求。为适应无线通信系统的发展，通信设备必须向小型化、多功能的方向发展，而终端天线的体积成为通信设备体积缩减的“瓶颈”。并且减小天线的尺寸又会影响到天线的带宽、增益等特性，如何设计出在天线尺寸减小的同时又能兼顾其他性能指标的小型多功能天线是一项极其富有挑战性的工作。微带天线介质基片的厚度往往远小于波长，因此它本身就实现了一维小型化，属于电小天线。与普通的微波天线相比，微带天线的剖面薄，体积小，重量轻；并且具有平面结构，可以制成和导弹、卫星等载体表面共形的结构；同时它的馈电网络可以和天线结构一起制成，便于印刷电路技术大批量生产；另外它能与有源器件和电路集成为单一的模件；而且便于获得线极化、圆极化，易实现双极化、多频段等多功能工作。微带天线的上述优点使其得到了广泛的应用。在军事方面的应用有卫星通信、导弹遥测、火箭、雷达等；在民用方面蓝牙(Bluetooth)、无线局域网(WLAN)、短距离无线网络(Zigbee)、超宽带通信(UWB)等诸多无线通信系统也都有微带天线的应用。伴随微波集成技术的发展和各种微波高性能介质材料的不断出现，小型化微带天线设计已成为现阶段无线通信领域研究的热点。因此，本文对小型化微带天线的研究和设计，具有很好的应用前景和实用价值。
微波天线 工作于米波、分米波、厘米波、毫米波等波段的发射或接收天线，统称为微波天线。微波主要靠空间波传播，为增大通信距离，天线架设较高。在微波天线中，应用较广的有抛物面天线、喇叭抛物面天线、喇叭天线、透镜天线、开槽天线、介质天线、潜望镜天线等。 微波天线技术是制约雷达、测量控制技术发展的瓶颈。与其他电子产品不同的是，微波天线的电气性能和整机功能，主要靠馈源网络的结构保证，因此，馈源网络的设计及工艺制造是天线产品制造的关键技术。 微波天线是一种用在微波通信领域用作反射面通信的馈源的天线装置，如今它还用来对其它通信进行校正和测量。 微波天线的主要参数 1、方向性图：天线的基本作用是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要传输之一。天线的方向性图是一个立体图形。它的特性可以用两个互相垂直的平面（E平面和H平面）内方向性图来描述。 2、方向性系数：上述方向性图虽然一定程度上反映了天线辐射状态，但它是一个相对值，为了定量描述天线集中辐射程度，引进了方向性系数这一概念。方向性系数定义是：在同一距离及相同辐射条件下，某一天线最大辐射方向性上辐射功率密度Smax（或场强平方E2max）和无方向天线（点源）辐射功率密度S0（或场强平方E20）之比，用D来表示。 3、天线效率：一般来说构成天线的导体和绝缘介质都有一定的能量损耗，输入天线的功率不可能全部转化为自由空间电磁波的辐射功率，我们把天线辐射功率Pr和天线输入功率之比称作天线效率。 4、增益系数：简称增益，它的定义是：在同一距离及相同输入功率的条件下，某一天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强平方E2max）和无方向天线（理想点源）的辐射功率密度S0（或场强平方E20）之比，用G来表示。 5、天线阻抗：是指天线输入端口向天线辐射口方向看过去的输入阻抗，它取决于天线结构和工作频率。只有天线的输入阻抗和馈线阻抗良好匹配时，天线的转换效率才最高（参见4式），否则将在天线输入端口上产生反射，在馈线上形成驻波，从而增加了传输损耗。 6、天线极化是指天线最大辐射方向上的电场强度（E）矢量的取向。线极化是一种比较常用的极化方式，线极化又可分为“垂直极化和水平极化”，前者电场矢量和地面垂直，后者则和地面平行。
1-1 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=2.09×10-9 S/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 332 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''== ()()()2 123 2 1 100j j z z U z e U z e πβ''-''== ()() ()() 6 1 1100,100cos 6j U z e V u z t t V ππω'=? ?=+ ?? ?
2016年第2期 空间电子技术 SPACE ELECTRONIC TECHNOLOGY1微波整流天线研究进展0 付文丽，董士伟，董亚洲，王颖 (中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室，西安710000) 摘要:整流天线是微波无线能量传输和环境能量收集的关键技术之一。文章对整流天线的应用场景作了概述，介绍了微波整流天线的主要组成及各部分的作用和特点。综述了国内外对整流天线的研究热点和研究现状，讨 论了整流天线的应用前景和发展方向。 关键词：微波能量传输;整流天线；能量转换效率 D O I：10. 3969/j.issn. 1674-7135.2016.02.001 Development of Microwave Rectennas F U W e n-li，DONGShi-wei，D O N G Y a-z h〇u，W A N G Y i n g (China Academy of Space Technology ( Xi, an) , National Key Laboratory of Science and Technology on Space Microwave，Xi’an 710000, China) Abstract :Rectenna is one o f the key modules in microwave wireless power transmission and ambient energy harvesting systems. Firstly applications of r ectennas are reviewed with main components of rectenna module and their functions and characteristics investigated Secondly,development h istory and recent advances of rectennas are summarized. Finally,the ap-plication prospects and development direction of rectennas are discussed. Key words ：Microwave power transmission ； Rectenna ； Power conversion efficiency 〇引言 近年来，微波能量传输（M P T)在国内外受到越 来越多的关注。M P T技术是空间太阳能电站最核心 的关键技术，此外，M P T技术还可应用于为平流层飞 艇和无人机等高空飞行器供电，对微小型机器人、传 感器网络、射频识别（R F I D)等系统进行能量补给。整流天线作为微波能量传输的主要部件，是目前研 究的热点之一。不同的应用场景对整流天线有不同 的要求，例如，对于为高空飞行器供电的整流天线，除要求其具有较高的能量转换效率之外，还要具有 较小的体积和重量，并且在大角度范围内保持高效 率;而对于传感器网络和射频识别等系统，则要求整 流天线体积更小便于集成，这样整流天线需要工作 于更高的频率，则能量转换效率势必会有所下降。 文章对整流天线的基本构成与特点、国内外对 整流天线的研究热点和现状、整流天线的应用和发 展前景作较为全面的概述。 1微波整流天线的构成与特点 微波整流天线的目的是将天线接收到的微波信 号转换为直流，同时要求其具有较高的能量转换效 率与低纹波电压。整流天线主要由接收天线、预整 流低通滤波器L P F、整流器件（一般为某种形式的二 极管）和输出直通滤波器组成，如图1所示。 接收天线的主要作用是收集尽可能多的微波能 量并将该能量送入预整流低通滤波器。天线设计过 程中主要考虑的因素包括:工作频段的增益方向图、驻波、效率、功率容量、体积重量等。天线形式可以 ①收稿日期:2015-10--2;修回日期:2015-11-17。 基金项目：国家重点实验室基金（编号:9140A20090314HT05310;9140C530203140C53232) 作者简介:付文丽（1988—）硕士,工程师。研究方向为空间微波通信转发技术。
微波技术在化学中的应用 有机化学邵振 （中科院常州研究院，江苏常州 213164） 摘要：介绍了微波技术的发展，微波定义和微波的产生，加热原理以及在化学中加热作用，越来越多的化学反应中有微波的参与，它已经广泛应用在各种物质的加热、干燥,以及医疗、杀菌和测量等方面,并开始出现微波化学的新领域，用微波进行萃取，对化学梵音加热提供能量使反应速率变快。 关键字：微波；电磁波；热效应；化学；萃取 The Microwave Technology in Chemistry Applications SHAO Zhen (Organic of School of Petrochemical Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164,Chian) Abstract:Describes the development of microwave technology, the definition and microwave microwave generation, and heating the heating principle role in chemistry, an increasing number of chemical reactions in the microwave participation, it has been widely used in various substances heated, dried, and medical, sterilization and measurement, and began a new field of microwave chemistry, microwave extraction, providing energy for heating Fine chemical reaction rate becomes faster. Keywords: thermal effects ；microwave ；electromagnetic waves； chemical ；extraction 微波是无线电波中一个有限频带的简称，其频率为0.3GHz~300GHz的电磁波，即波长是在1mm~1m之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波的频率比一般的无线电波频率要高，因此也被称之为“超高频电磁波”。微波有穿透、反射、吸收三个的基本的特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是完全穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会将微波反射。 微波技术的应用是从雷达开始的,至今已有几十年的历史。直到二十世纪六十年代初,研制出了高功率电子管后才把它用于工业生产中。目前,它已经广泛应用在各种物质的加热、干燥,以及医疗、杀菌和测量等方面,并开始出现微波化学的新领域,微波还能在化学合成、分析化学、陶瓷烧结、新材料合成、橡胶工业、皮革行业、造纸生产、香料萃取、塑料工业等化工化学领域得到广泛的应用。国内的微波在化学化工各个方面的研究和应用还不是很一致，技术水平也是层次不齐，在某些领域还是比较落后的。 近年来微波技术发展很快，并得到越来越多的重视，微波化学在相关产业中的应用可以降低能源的消耗、改良产物的性质、减少环境污染等特点，因此被誉为“绿色化学”，有着巨大的发展前景。此外，微波在金属有机化合物、热分解反应和环境保护等方面也都取得了很大进展，可以看出，微波化学实际上已成为化学学科中一个十分活跃、富有创新成果的新的分支学科。 1 微波的产生 微波的产生通常是由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来产生的。可以产生微波的器件有许多种，主要分为两大类：电真空器件和半导体器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、微波三、四极管、多腔速调管、行波管等。在微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。 2 热效应 微波的热效应是指由微波引起的系统内的物受热而对物质内部粒子能量的传递。热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而产生的摩擦生热；内部的离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量；一般的分子会吸收微波产生的能量后使热运动能量增加。
微波技术论文 学生姓名陈国盛 学号2012115020343 学院计算机科学与技术学院专业通信工程 指导教师胡白燕
微波技术 摘要：本文阐述了微波的特性，即似光性、穿透性、信息性和非电离性。结合微波的原理，介绍了微波技术在微波炉和微波武器等方面的应用。纵观微波技术在各个方面的应用优势，预示了微波技术在工业、环保、医药等领域的应用前景。关键词：微波技术；应用；微波加热；微波武器 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；毫米波还能穿透等离子体，是远程导弹和航天器重返大气层时实现通信和末端制导的重要手段。
《微波技术与天线》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程代码：183501； 2、课程名称（中/英文）：微波技术与天线/ Microwave Technology and Antennas； 3、学时/学分：36/2； 4、先修课程：高等数学、电路分析、电磁场与电磁波； 5、面向对象：通信工程本科生； 6、开课院（系）：信息科学与技术学院； 7、教材、教学参考书： 教材：刘学观等编，《微波技术与天线》，西安电子科技大学出版社； 教学参考书：廖承恩编，《微波技术基础》，国防工业出版社； 赵春晖著，《现代微波技术基础》，哈尔滨工程大学出版社。 二、课程性质和任务 本课程是我院为通信工程专业本科生开设的一门专业选修课。要求学生在学习“电路分析基础”和“电磁场与电磁波”等课程基础上，深入学习无线电频谱中极为重要的波段——微波。本课程的任务是使学生会微波理论和技术的基础概念、基本理论和基本分析方法，培养学生的分析问题和解决问题的能力，为今后从事微波研究和工程设计工作以及电磁场与微波技术研究生专业学习打下良好的基础。 通过本课程的各教学环节，应使学生达到如下基本要求： 1．掌握传输线的基本理论、传输特性及圆图的应用和阻抗匹配。 2．掌握微波传输线的工作原理，结构特点，传输特性和分析方法，传输线主要包括：矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线等。 3．掌握微波网络分析的基本方法，重点是散射矩阵[S]的物理意义和应用。 4．掌握常用微波元器件的结构特点、工作原理和分析方法及其用途；这些元器件主要包括：电抗元件、连接元件、衰减器和移相器、阻抗变换器、定向耦合器、微带功分器、波导匹配双T、微波滤波器和微波谐振器等。 5．熟悉各种微波谐振器的基本结构及其参数计算方法。