微波网络规划及设计基本知识

微波电路及设计的基础知识1. 微波电路的基本常识2. 微波网络及网络参数3. Smith圆图4. 简单的匹配电路设计5. 微波电路的电脑辅助设计技术及常用的CAD软件6. 常用的微波部件及其主要技术指标7. 微波信道分系统的设计、计算和指标分配8. 测试及测试仪器9. 应用电路举例微波电路及其设计1.概述所谓微波电路，通常是指工作频段的波长在10m～1cm(即30MHz～30GHz)之间的电路。

此外，还有毫米波〔30～300GHz〕及亚毫米波〔150GHz～3000GHz〕等。

实际上，对于工作频率较高的电路，人们也经常称为“高频电路”或“射频〔RF〕电路”等等。

由于微波电路的工作频率较高，因此在材料、结构、电路的形式、元器件以及设计方法等方面，与一般的低频电路和数字电路相比，有很多不同之处和许多独特的地方。

作为一个独立的专业领域，微波电路技术无论是在理论上，还是在材料、工艺、元器件、以及设计技术等方面，都已经发展得非常成熟，并且应用领域越来越广泛。

另外，随着大规模集成电路技术的飞速发展，目前芯片的工作速度已经超过了1GHz。

在这些高速电路的芯片、封装以及应用电路的设计中，一些微波电路的设计技术也已得到了充分的应用。

以往传统的低频电路和数字电路，与微波电路之间的界限将越来越模糊，相互间的借鉴和综合的技术应用也会越来越多。

2.微波电路的基本常识2.1 电路分类2.1.1 按照传输线分类微波电路可以按照传输线的性质分类，如：图1 微带线图2 带状线图3 同轴线图4 波导图5 共面波导2.1.2 按照工艺分类微波混合集成电路：采用别离组件及分布参数电路混合集成。

微波集成电路〔MIC〕：采用管芯及陶瓷基片。

微波单片集成电路〔MMIC〕：采用半导体工艺的微波集成电路。

图6微波混合集成电路例如图7 微波集成电路〔MIC〕例如图8微波单片集成电路〔MMIC〕例如2.1.3 微波电路还可以按照有源电路和无源电路分类。

通信技术中的微波通信传输线路规划方法微波通信是一种利用微波频段进行通信的技术，适用于长距离、高速率的信息传输。

在通信网络中，微波通信传输线路规划是设计和规划通信网络的重要环节之一。

本文将介绍通信技术中的微波通信传输线路规划方法，包括线路选址、环境评估、路径分析和频率规划等方面的内容。

首先，在微波通信传输线路规划中，线路选址是一个基础性的环节。

线路选址应根据传输需求、地理条件等因素综合考虑，选择合适的位置作为通信线路的起点和终点。

通信线路应尽量直线、短距离而且避免地形复杂、经过人口密集区、地震活跃区和敏感生态环境等区域。

其次，环境评估是微波通信传输线路规划的重要环节之一。

环境评估需要对线路所经过的环境进行全面的调查和评估，包括地形、土壤、气候、电磁干扰等因素的考虑。

通过环境评估可以预测通信线路在不同环境条件下的传输性能，并为后续的路径分析和频率规划提供科学依据。

路径分析是微波通信传输线路规划中的核心环节。

路径分析主要包括地形分析和电波传播分析两个方面。

地形分析需要利用数字高程模型、卫星影像等数据，通过计算地形的坡度、高度差等指标，分析地形对信号的影响。

电波传播分析则需要根据频率、功率、天线高度等参数，利用传播模型进行传播损耗和衰减的计算，确定信号传播路径和传输距离。

频率规划是微波通信传输线路规划的最后一个环节。

在频率规划中，需要根据传输需求和环境条件，选择合适的频率带宽进行通信。

频率规划应综合考虑频率利用效率、频谱资源利用等因素，避免频率重叠和互干扰等问题。

此外，还需要根据通信线路的长度和传输容量，确定合适的功率控制策略，以保证传输的稳定性和可靠性。

总的来说，微波通信传输线路规划方法是一项复杂的技术工作，需要综合考虑传输需求、地理环境、频谱资源等多个因素。

线路选址、环境评估、路径分析和频率规划等环节相互关联，相互影响，需要科学、系统的方法进行规划和设计。

只有通过合理的规划，才能建立高效、稳定、可靠的微波通信传输线路，满足日益增长的通信需求。

第五章微波网络基础§5-1 引言前面讲述的微波传输线理论，都是指均匀传输线，其横截面形状和尺寸沿轴线方向保持不变。

但是，实际上的微波系统并不是仅由规则的均匀传输线组成，实际情况要复杂得多。

图5-1-1和图5-1-2分别是一个雷达高频系统和微波测试系统的构成图。

图5-1-1 雷达高频系统图5-1-2 微波测试系统由此二图可见，一般的微波系统都可概括为图5-1-3所示的结构形式，即整个系统由下面几部分组成：（1）能激励起电磁波的区段，称为信号源；（2）能吸收电磁波的区段，称为负载；（3）不均匀区段，称为微波元、器件；（4）连接上述三种区段的部分，称为均匀传输线。

图5-1-3 微波系统方框图对一微波系统主要的研究信号和能量两大问题。

信号问题主要是研究幅频和相频特性；能量问题主要是研究能量如何有效地传输问题。

关于均交系统中的信号和能量传输问题已系统地论述过，那么有“不均匀区”介入系统之后，由于边界条件变得异常复杂，因此不仅出现主模式的反射，还将产生许多高次模，所谓“不均匀区”是指其边界条件或其中状态不同于传输系统的均匀部分布出现某种变化的区域。

对于这灯问题，原则上仍可采用场解的方法。

即把不均匀区和与之相连的均匀传输线作为一个整体，按给定的边界条件求解麦克斯韦方程。

它不仅可以给出均匀区（远离不均匀性）波的相对幅度和相位关系，连不均匀区与其附近的复杂场分布也可给出，这当然是一种严格的理论分析方法。

但遗憾的是，即使对于最简单的波导不均匀区，上述的严格场解也是非常复杂的；即使求出解来，其结果也是很繁琐的。

因此，这种方法不适宜工程设计需要。

工程上要求一种简便易行的分析方法，这就是微波网络方法。

微波网络法就是等效电路法。

这是一个近似然而却是有效的方法。

其基本思想，是把本来属于电磁场的问题，在一定条件下，化为一个与之等效的电路问题。

就是说，当用微波网络法研究传输系统时，可以把每个不均匀区（微波元件）看成一个网络，其对外特性可用一组网络参量表示；把均匀传输线也看成一个网络（波导等效为长线），其网络参量由传输参量和长度决定。

Ku/Ka双频段微波网络设计-电气论文Ku/Ka双频段微波网络设计张博（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081）摘要：双频共用和多频共用技术是目前卫星通信地球站天线的一个重要发展方向，其可以扩大通信容量，实现一站多用，大大降低成本。

基于微波网络理论，提出一种Ku/Ka双频段微波网络的设计方案。

通过分波器实现双频共用，在Ka波段工作于圆极化，Ku波段工作于线极化。

Ku/Ka双频共用微波网络的核心器件有：分波器、低通滤波器等。

该网络具有良好的驻波特性、较高的端口隔离度、旋转对称和良好的轴比特性的辐射方向图。

最后给出了微波网络的实测结果，测试结果与技术要求吻合很好。

关键词：微波网络；分波器；低通滤波器；双频段中图分类号：TN820?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）16?0023?03收稿日期：2015?02?250 引言目前卫星通信发展的瓶颈在于有限的频谱资源，为了进一步扩大通信容量一般需要展宽现有的通信频段或者开发新的通信频段。

当前常用的通信频段有C（收发各800 MHz），Ku（收发各500 MHz），Ka 频段等。

随着通信业务的发展C，Ku的频道资源趋于饱和。

而更高频率的Ka频段具有可用频带宽、干扰少等优点，在国内外得到了广泛的应用[1?3]。

为了实现一站多用降低成本，频率复用技术成为卫星通信地球站天线发展的一个重要的方向。

馈源网络是地球站天线系统的核心，发展具有优良性能的多频带、宽频带馈源网络技术是地球站天线系统发展的重中之重。

Ku/Ka双频段馈源网络的设计，可以给卫通系统提供更宽的频段，更高的传输速率，用以支撑无人机、船载站等各种移动载体的卫通系统链路更快的传输信息，既能保证常用Ku卫通通信体制的要求，又可扩展到Ka频段高速率信息的传输。

本文介绍的就是一种Ku频带经过展宽的Ku/Ka 双频段微波网络，原有的Ku 频率为收发500 MHz，现扩展为接收1.3 GHz发射750 MHz，Ka频段保持不变。

微波网络基础从微波电路引出网络思想微波电路是由传输线与基本元器件组成。

微波集总元器件：贴片电阻、电容、电感，半导体器件等分布元件：由传输线组成的元件。

的元件相对于传输线，基本元器件就是不连续性。

所有微波电路都可以看作是由若干传输线和不连续性区域构成的。

微波电路=传输线+不连续性微波路传输线不连续性微波电路的建模本质上就是电磁场问题，最基本的方法是求解电磁场方程电磁场方程。

整个电路范围求解电磁场方程非常复杂难以工程应用微波网络方法：将射频电路分解为传输线和不连续性的组合，3然后对传输线和不连续性分别建模。

传输线建模：把传输线等效为双线，用特征参数——特性阻抗和传播常数表征。

单模传输线等效为一条双线，M模表征单模传输线等效为条双线M模传输线等效为m条双线。

不连续性建模：可以采用集总等效电路模型也可以采用 不连续性建模：可以采用集总等效电路模型，也可以采用网络矩阵表征。

通过建模，微波电路等效为由传输线和不连续性网络构成的电路。

微波电路就可以采用电路理论分析和设计，“场方法”转化为“路方法”。

网络方法的思想：化繁为简、化整为零、各个击破、整体连接。

把复杂的三维电磁场问题转变为一维电路问题。

传输线建模-双线不连续性建模-集总参数不连续性建模集总参数等效电路①不均匀性参考面的选取有一定的任意性但选定之后便不能再随意改变参考面的选取有定的任意性，但选定之后便不能再随意改变。

因为不同参考面对应的等效网络是不同的。

这是由于传输线中波的波动性造成的。

参考面选取原则参考面离不连续性足够远，以使不连续性引起的高次模在参考面上消失掉；参考面必须与传播方向垂直，以使场的横向分量落在参考面上。

网络的思想——“黑箱思想”不管不连续性区域内部的构成如何，统一的看成一个“黑箱”。

通过“黑箱”各端口上的激励与响应之间的关系表征“黑箱”的特征。

网络的表现形式¾网络矩阵——利用网络的激励-响应关系来描述网络的性质¾集总参数等效电路确定网络参数的方法¾场方法——场计算测量方法¾测量方法——测量仪器网络矩阵——利用网络的激励-响应关系来描述网络的性质①①端口输入/输出/测试端端口：输入/输出/测试端有两个端子组成，流入一个端子的瞬时电流必须与另一端 Z矩阵（阻抗矩阵） Y矩阵（导纳矩阵）子的瞬时电流必须与另端子流出的电流相等（网络端口条件）（） 双端口网络的A矩阵（转移矩阵）端子施加的信号对可以包括： S矩阵（散射矩阵） 双端口网络的T矩阵（传输矩阵）电压、电流、入射波或反射波的场强复振幅等。

微波链路设计
微波链路是指利用微波无线电波进行通信传输的链路。

它是将微波信号通过发射设备发送到接收设备的一种通信方式。

微波链路通常使用高性能的天线和系统来实现高速数据传输和长距离通信。

在微波链路的设计中，需要考虑以下几个方面：1. 链路频率选择：选择合适的频率以避免信号受到干扰，并实现较高的传输速率。

2. 设备选型：选择适合的发射设备和接收设备，包括天线、放大器、调制解调器等，以满足传输距离和传输速率的需求。

3. 网络规划：设计合理的网络拓扑结构，包括链路的布置和传输路径的选择，以确保链路的可靠性和数据传输的稳定性。

4. 天线安装和定向：确保天线的正确安装和定向，以获得最佳的信号强度和传输质量。

5. 传输距离和衰减损耗：计算链路的传输距离和衰减损耗，以确定所需的信号功率和设备配置。

6. 防雷和故障恢复：针对微波链路可能遇到的雷击和故障情况，设计合适的保护措施和故障恢复方案，以保证链路的可靠性和稳定性。

7. 通信保密性和安全性：采取适当的加密和安全措施，确保通信数据的机密性和防止非法窃取或篡改。