电子科大 微波技术与天线 第二章第1部分
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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)=Z021.2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。
微波技术与天线课程设计(总10页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除魔T的设计1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。
2 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10T 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10T 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。
3 整体设计设计目的(1) 学习设计波导分支器的方法;(2) 掌握魔T的设计方法及其S参数及场分布图的分析。
(3) 掌握HFSS10软件,加强对相关知识的理解,提高在射频领域的应用能力。
设计任务基于微波元器件的理论级,设计一个魔T,查看魔T放入S参数并分析场分布图。
设计原理将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,如图1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11S = 22S 。
3.当端口“③”输入,端口“①、②”有等辐同相波输出,端口“④”隔离。