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射频微波工程介绍

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射频与微波技术期末总结

射频与微波技术期末总结

射频与微波技术期末总结一、引言射频与微波技术是电子工程的一个重要分支，它涉及到无线通信、雷达、卫星通信等许多领域。

在过去的几十年里，射频与微波技术经历了巨大的发展和创新，为我们的现代化生活和通信提供了巨大的便利。

本次期末总结将对射频与微波技术的相关知识做一个系统的回顾和总结。

二、射频与微波技术的概述1. 射频与微波技术的起源和发展射频与微波技术起源于20世纪初期，最初应用于无线电通信领域。

后来随着雷达和卫星通信技术的发展，射频与微波技术逐渐成为独立的学科领域，并广泛应用于各个领域。

2. 射频与微波技术的基本概念射频与微波技术是指在射频和微波频段工作的电子设备和系统的设计、分析和应用。

射频频段通常定义为3-3000 MHz，微波频段通常定义为1-300 GHz。

射频和微波波段有很多特殊的性质，例如衰减、穿透能力以及大气吸收等。

三、射频与微波技术的电路设计1. LNA设计低噪声放大器（LNA）是射频电路中非常重要的组成部分。

它的作用是放大输入信号并尽量减小噪声。

在LNA设计中，需要考虑噪声系数、增益和稳定性等因素。

2. 射频开关设计射频开关的设计是为了实现信号的路由和选择。

它对射频系统的性能和功能有着重要的影响。

在射频开关的设计中，需要考虑传输损耗、隔离度和插入损耗等。

3. 射频功率放大器设计射频功率放大器（PA）是将低功率信号放大到高功率的关键部分。

它在无线通信系统中起到提高信号传输距离和质量的作用。

在射频功率放大器的设计中，需要考虑效率、线性度和带宽等因素。

四、射频与微波技术的无线通信应用1. 无线电通信射频与微波技术在无线电通信中有着广泛的应用。

它可以用于手机、无线局域网和卫星通信等。

2. 雷达技术雷达是利用射频与微波技术实现目标探测、跟踪和测距的一种技术。

它在军事和民用领域都有广泛的应用。

3. 卫星通信卫星通信是通过射频与微波技术实现地球上不同地区之间的通信。

它在电视广播、互联网和军事通信等方面有着重要的应用。

射频工程师知识大纲

射频工程师知识大纲

射频工程师知识大纲射频工程师知识大纲通常包括以下主题：1. 射频基础知识：- 基本电磁理论、麦克斯韦方程组- 频率、周期、波长等基本概念- 传输线理论，如平衡传输线和非平衡传输线- 射频信号的传播和衰减- 射频连接器和电缆2. 无线通信系统：- 无线通信系统的基本概念和架构- 无线信号调制和解调技术，如振幅调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等- 无线信号传播和衰减的影响因素，如损耗、阻尼、多径效应等- 基础天线理论和射频功率放大器（PA）设计3. 射频电路设计：- 射频放大器设计，包括低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）等- 信号发生和混频器设计，如震荡器和频率合成器- 射频滤波器设计，如带通滤波器、带阻滤波器等- 调制和解调电路设计，如射频调制解调器（RF Modem）4. 射频测试和测量：- 射频测量概念和基本原理- 射频测试设备和仪器的使用，如频谱分析仪、网络分析仪等- 射频参数的测量和分析，如增益、功率、带宽、频率等- 无线信号质量评估和干扰分析技术5. 射频系统集成与优化：- 射频系统的整体设计和优化方法- 射频系统性能分析和改进技术- 射频系统的天线和信号传输线的布局和优化- 射频系统与其他模块（如数字信号处理、微处理器、传感器等）的集成6. 射频安全和合规：- 射频设备安全标准和规范，如 FCC、IC、欧洲 CE 等- 射频设备的电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）问题 - 射频设备的无线电频率分配和合规要求这是一个基本的射频工程师知识大纲，不同的公司和行业可能会根据实际需求有所不同，还需要根据具体情况进行深入学习和研究。

射频与微波技术知识点总结

射频与微波技术知识点总结

电压驻波比有时也称为电压驻波系数, 简称驻波系数, 其倒数称为行波系数, 用 K 表示。
当|Γl|=0 即传输线上无反射时, 驻波比ρ=1; 而当|Γl|=1,即传输线上全反射时, 驻波比ρ→∞, 因此驻波比ρ的取
值范围为 1≤ρ＜∞。可见，驻波比和反射系数一样可用来描述传输线的工作状态。
行波状态就是无反射的传输状态, 此时反射系数Γl=0, 而负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即 Zl=Z0, 也可称此时
上接匹配负载即可测得散射矩阵的各个参量。 对于互易网络: S12=S21 对于对称网络: S11=S22 对于无耗网络: [S]+[S]=[E]
b1 b2
S11 S21
S12 a1
S22
a2
[b] [S][a]
其中，[S]+是[S]的转置共轭矩阵，[E]为单位矩阵。
另外，工程上经常用的回波损耗和插入损耗与[S]参数的关系可表达为
［U］为电压矩阵, ［I］为电流矩阵, 而［Z］是阻抗矩阵, 其中 Z11、 Z22 分别是端口“1”和“2”的自阻抗; Z12、
Z21 分别是端口“1”和“2”的互阻抗。
U1
U
2
Z11 Z 21
Z12 I1
Z
22
I
2
［Z］矩阵中的各个阻抗参数必须使用开路法测量, 故也称为开路阻抗参数, 而且由于参考面选择不同, 相应的阻抗
阻抗
对于均匀无耗传输线, R=G=0, 传输线的特性阻抗为
Z0
L C
此时, 特性阻抗 Z0 为实数, 且与频率无关。
常用的平行双导线传输线的特性阻抗有 250Ω, 400Ω和 600Ω三种。
常用的同轴线的特性阻抗有 50 Ω 和 75Ω两种。

射频与微波基础知识

射频与微波基础知识

¾ 回波损耗(Return Loss) ：传输线上任一点入射功率和反射功率之比
RL( dB
)
= 10 lg⎜⎜⎝⎛
Pi Po
⎟⎟⎠⎞
=
10
lg
⎜⎛ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ⎜
⎝
1 Γ2
⎟⎞ ⎟ ⎠
=
−20 lg
Γ
第二章
Z. Q. LI
16
传输线阻抗变换
¾ 基本原理－传输线对阻抗的改变
第二章
Z. Q. LI
17
传输线阻抗变换
= − d V(x) dx
) = − d I( x ) dx
⎧ ⎪⎪ ⎨ ⎪ ⎪⎩
jωLI( x ) jωCV ( x
= +
− V ( x + Δx ) −V ( x ) Δx
Δx ) = − I( x + Δx ) − Δx
I(
x
)
⎧ ⎪⎪ ⎨ ⎪ ⎪⎩
d2 dx2 d2 dx2
V (x) + I(x) +
传输线无损耗 γ = α + jβ = jβ
(( )) (( )) Z(d) =
Zin (− d ) =
Z0
1 + ΓLe−2γd 1 − ΓLe−2γd
= Z0
1 + ΓLe−2 jβd 1 − ΓLe−2 jβd
=
Z0
(Z L (Z0
+ +
jZ 0 jZ L
tan tan
βd βd
) )
¾ (电压)驻波比
I ( x)
R1
L1
I (x + Δx)
V (x) R2
x

射频微波工程介绍分解课件

射频微波工程介绍分解课件
特点
射频微波信号具有高频率、短波长和 宽带宽等特点，使得射频微波工程在 通信、雷达、电子对抗、电磁兼容等 领域具有广泛的应用。
射频微波技术的应用范围
通信
射频微波技术是现代通信系统 的核心，包括无线通信、卫星
通信、移动通信等。
雷达
射频微波雷达用于目标检测、 跟踪和定位，在军事和民用领 域均有广泛应用。
电路进行优化。
性能指标
根据电路的功能需求，制定相应的性 能指标，如频率范围、增益、噪声系 数等。
可靠性测试
对优化后的电路进行可靠性测试，以 确保其在实际应用中的稳定性和可靠 性。
03 射频微波材料与器件
射频微波材料的基本特性
电介质材料
这类材料具有高绝缘、低损耗的特性，常用于制 造微波电容、微波天线等。
磁性材料
具有高磁导率、低损耗的特性，常用作制造微波 磁性器件，如变压器、电感器等。
导电材料
具有良好的导电性能，常用于制造微波传输线、 微波电阻等。
射频微波器件的种类与应用
射频微波晶体管
广泛应用于通信、雷达、电子对抗等 领域。
射频微波二极管
常用作混频器、检波器等。
射频微波放大器
用于增强射频信号的功率，提高通信 系统的性能。
05 射频微波工程的挑战与未 来发展
当前射频微波工程面临的挑战
技术更新换代快速
射频微波工程领域涉及的技术不断发展，新旧技术更新换 代迅速，对行业内的工程师和技术人员提出了更高的要求 。
高精度和高稳定性
射频微波工程在通信、雷达、电子对抗等领域的应用需要 高精度和高稳定性的系统，以确保传输和接收的信号质量 。
发展
近年来，随着通信技术的快速发展，射频微波工程在高速数 字信号处理、高精度测量、无线充电等领域的应用不断扩展 。同时，随着5G、物联网等新兴技术的发展，射频微波工程 在未来的应用前景更加广阔。

射频与微波工程实践入门第1章用hfss仿真微波传输线和元件

射频与微波工程实践入门第1章用hfss仿真微波传输线和元件

第一章用HFSS仿真微波传输线和元件 01.1 Ansoft HFSS概述 01.1.1 HFSS简介 01.1.2 HFSS的应用领域 (1)1.2 HFSS软件的求解原理 (1)1.3 HFSS的基本操作介绍 (3)1.3.1 HFSS的操作界面和菜单功能介绍 (3)1.3.2 HFSS仿真分析基本步骤 (4)1.3.3 HFSS的建模操作 (5)1.4 HFSS设计实例1——矩形波导的设计 (10)1.4.1 工程设置 (10)1.4.2 建立矩形波导模型 (11)1.4.3 设置边界条件 (12)1.4.4 设置激励源wave port (14)1.4.5 设置求解频率 (15)1.4.6 计算及后处理 (15)1.4.7 添加电抗膜片 (17)1.5 HFSS设计实例2——E-T型波导的设计 (23)1.5.1 初始设置 (23)1.5.2 建立三维模型 (24)1.5.3 分析设置 (27)1.5.4 保存工程 (27)1.5.5 分析 (27)1.5.6 生成报告 (28)1.6 HFSS设计实例3——H-T型波导的设计 (31)1.6.1 创建工程 (31)1.6.2 创建模型 (32)1.6.3 仿真求解设置 (36)1.6.4 比较结果 (37)1.7 HFSS设计实例4——双T型波导的设计 (39)1.7.1 初始设置 (39)1.7.2 建立三维模型 (40)1.7.3 分析设置 (43)1.7.4 保存工程 (44)1.7.5 分析 (44)1.7.6 生成报告 (45)1.8 HFSS设计实例5——魔T型波导的设计 (47)1.8.1 建立匹配膜片与金属杆 (48)1.8.2 分析设置 (48)1.9 HFSS设计实例6——圆波导的设计 (52)1.9.1 初始设置 (52)1.9.2 建立三维模型 (53)1.9.3 分析设置 (55)1.9.4 保存工程 (56)1.9.5 分析 (56)1.9.6 生成报告 (57)1.10 HFSS设计实例7——同轴线的设计 (64)1.10.1 初始设置 (64)1.10.2 建立三维模型 (65)1.10.3 分析设置 (68)1.10.4 保存工程 (69)1.10.5 分析 (69)1.10.6 生成报告 (70)1.11 HFSS设计实例8——微带线的设计 (77)1.11.1 初始设置 (77)1.11.2 建立三维模型 (78)1.11.3 建立波导端口激励 (79)1.11.4 分析设置 (80)1.11.5 保存工程 (80)1.11.6 分析 (81)1.11.7 生成报告 (82)1.11.8 产生场覆盖图 (82)1.12 HFSS设计实例9——单极子天线的设计 (85)1.12.1 创建工程 (85)1.12.2 创建模型 (85)1.12.3 设置变量 (89)1.12.4 设置模型材料和边界参数 (90)1.12.5 设置求解频率和扫描范围 (93)1.12.6 设置辐射场 (93)1.12.7 确认设置并分析 (93)1.12.8 显示结果 (94)1.13 HFSS设计实例10——方形切角圆极化贴片天线的设计 (98)1.13.1 设计原理及基本公式 (99)1.13.2 创建工程和运行环境设定 (99)1.13.3 创建模型 (99)1.13.4 求解设置 (100)1.13.5 有效性验证和仿真 (100)1.13.6 输出结果 (100)1.13.7 设置变量与参数建模 (102)1.13.8 创建参数分析并求解 (102)1.13.9 优化求解 (104)1.13.10 输出优化后的结果 (105)1.14 参考文献 (108)资料收集于网络如有侵权请联系网站删除谢谢第一章用HFSS仿真微波传输线和元件1.1 Ansoft HFSS概述1.1.1 HFSS简介Ansoft HFSS （全称High Frequency Structure Simulator, 高频结构仿真器）是Ansoft公司推出的基于电磁场有限元方法（FEM）的分析微波工程问题的三维电磁仿真软件，可以对任意的三维模型进行全波分析求解，先进的材料类型，边界条件及求解技术，使其以无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，已经广泛地应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域，帮助工程师们高效地设计各种高频结构，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互连结构、电真空器件，研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本，减少设计周期，增强竞争力。

微波与射频技术在通信系统中的应用

微波与射频技术在通信系统中的应用一、微波技术在通信系统中的应用微波技术广泛应用于各种通信系统中，如固定电话、移动电话、广播电视、雷达等，并广泛应用于卫星通信系统和导航系统等。

1.微波技术在固定电话中的应用微波技术被广泛应用于固定电话系统中。

微波在固定电话系统中的应用，主要是实现电话信号的传输。

在电话系统中，微波可以通过无线电波将电话信号从一个地方传递到另一个地方，实现电话通信。

通过微波技术，可以实现多个电话信号在同一时间传输，从而提高电话系统的传输速度和传输质量。

2.微波技术在移动电话中的应用移动通信是微波技术的重要应用领域之一，无线电波可以传输移动信号。

微波技术可以将移动电话信号从手机传输到基站，并将信号传输回手机。

通过微波技术，可以实现移动电话的语音和数据传输，包括短信，数据传输，互联网访问等。

移动通信通过微波技术，可以实现跨国和跨洲的流动通信，实现全球通信。

3.微波技术在广播电视中的应用微波技术在广播电视系统中应用过程中，主要是实现广播电视信号的无线传输。

在广播电视系统中，微波可以传输广播和电视信号，从而扩大广播和电视的覆盖范围，并解决传统电视和广播系统的地形限制和困难。

二、射频技术在通信系统中的应用射频技术是现代通信系统中非常重要的一种技术，广泛应用于通信系统中的无线信号传输中。

1.射频技术在卫星通信中的应用卫星通信是射频技术一个重要应用领域。

在卫星通信系统中，射频信号是实现卫星和地面终端之间的通信关键。

在卫星通信系统中使用射频技术，可以从地面向卫星发射电磁波，传输各种信号。

通过射频技术，卫星可以将接收自地面的射频信号转换为数字信号，并将其传输回地面接收器，实现卫星与地面之间的信息交流。

2.射频技术在雷达中的应用雷达是一种基于射频技术的测量技术。

在雷达系统中，射频脉冲信号被发送到空间中，然后接收到反射回来的信号。

通过将发送和接收的信号进行比较，可以计算出反射能力和距离等信息。

因此，射频技术在雷达测量技术中发挥着重要作用。

射频微波基础知识

射频微波基础知识射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。

每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。

有线电视系统就是采用射频传输方式的。

在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。

在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波成为射频，英文缩写：RF一、射频和微波技术基础知识1、什么是射频?射频(RF)是指无线通信系统中使用的电磁频率范围。

它涵盖了广泛的频率范围，通常从3kHz(千赫)到300GHz(千兆赫)。

射频信号的特点是能够长距离传播并穿过障碍物，这使其成为各种通信应用的理想选择。

2、微波频率微波是射频频率的一个子集，频率范围为300MHz(兆赫)到300GHz。

虽然微波仍然是像射频一样的电磁波，但它们具有更短的波长，这在特定应用中提供了某些优势，例如高数据传输速率和精确成像能力。

二、射频和微波技术的应用1、无线通信射频和微波技术最突出的应用之一是在无线通信系统中。

从简单的无线电传输到复杂的蜂窝网络，射频技术使移动设备上的语音通话、短信、互联网浏览和视频流成为可能。

此外，Wi-Fi网络、蓝牙连接和其他无线协议依赖RF信号进行无缝数据交换。

2、卫星通信卫星通信严重依赖微波频率。

地球静止轨道或近地轨道卫星利用微波远距离传输电视信号、互联网数据和电话，确保在传统通信基础设施有限，或无法使用的偏远地区实现全球连接。

3、雷达系统微波雷达系统对各种应用至关重要，包括空中交通管制、天气监测和军事防御。

雷达使用微波脉冲来探测物体的存在、距离和速度，从而进行精确的跟踪和分析。

4、医疗应用射频和微波技术在医学领域有着重要的应用，例如磁共振成像(MRI)和微波消融。

射频微波领域开山鼻祖们的那些事！

射频微波领域开⼭⿐祖们的那些事！微波技术最初⽤于军事领域，⽽如今，这种技术已在商⽤、⼯业、医疗和汽车领域全⾯开花结果。

在我们享受微波技术给我们的⽣活和⽣产带来便利和翻天覆地的变化的同时，请不要忘记通过改⾰和发明，塑造微波产业的众多传奇⼈物、地⽅和事件的故事及其卓越贡献。

BILL HEWLETT和DAVE PACKARD1938年这对朋友和斯坦福⼤学的校友在加利福尼亚Palo Alto的⼀个车库⾥建⽴了他们的第⼀个⼯作场地。

据说他们最初的创办资本只有538美元。

他们创造了第⼀个Hewlett-Packard（惠普）产品——⼀个电阻电容声频振荡器。

HP 200A型⽤来测试声装设备。

六⼗年以后，他们拥有了⼀个资⾦250亿美元的能够推动技术进步的公司（⽽且有⼀个独⽴的上市公司——Agilent技术公司，能够完成⾃⼰的实验和测试项⽬）。

除了技术⾰新，这些著名的创始⼈还以他们创造的被称为“惠普⽅式”的⼯作环境⽽著称。

BARRIE GILBERT电路设计师，持有60多项专利，创造了现在许多集成电路都适⽤的线性传递规律。

他还以联合波形采样技术和⼀种仪器的实时⽰波法⽽闻名。

现代通信主要依赖于他那被⽤作混频器和频率转换器的Gilbert单元。

模拟器件同仁Gilbert，在Oregon建⽴了ADI 的西北实验设计中⼼。

在那⾥他继续研究⾼速⾮线性电路技术的射频产品。

JAMES CLERK MAXWELL他常被称为“现代物理之⽗”，发现了磁学理论。

他的以计算电磁学为基础⽅程式并被Heinrich Hertz证明是正确的。

Maxwell提出能量的概念既留在物体内也留在场内。

他的成果影响并孕育了通信学、热⼒学⼯程学数学等更多领域。

但是令⼈惊讶的是他杰出的电磁理论直到他去世以后才被认同。

GUGLIELMO MARCONI这位诺贝尔获得者为了证明⽆线通讯的可能性作了⼤量的⼯作。

他的⼀些主要的成就包括1896年他获得的⽆线电信系统的第⼀项专利。

射频与微波工程实践入门-第1章-用HFSS仿真微波传输线和元件

射频与微波⼯程实践⼊门-第1章-⽤HFSS仿真微波传输线和元件第⼀章⽤HFSS仿真微波传输线和元件 01.1 Ansoft HFSS概述 01.1.1 HFSS简介 01.1.2 HFSS的应⽤领域 (1)1.2 HFSS软件的求解原理 (1)1.3 HFSS的基本操作介绍 (3)1.3.1 HFSS的操作界⾯和菜单功能介绍 (3)1.3.2 HFSS仿真分析基本步骤 (4)1.3.3 HFSS的建模操作 (5)1.4 HFSS设计实例1——矩形波导的设计 (10)1.4.1 ⼯程设置 (10)1.4.2 建⽴矩形波导模型 (11)1.4.3 设置边界条件 (12)1.4.4 设置激励源wave port (14)1.4.5 设置求解频率 (15)1.4.6 计算及后处理 (15)1.4.7 添加电抗膜⽚ (17)1.5 HFSS设计实例2——E-T型波导的设计 (23)1.5.1 初始设置 (23)1.5.2 建⽴三维模型 (24)1.5.3 分析设置 (27)1.5.4 保存⼯程 (27)1.5.5 分析 (27)1.5.6 ⽣成报告 (28)1.6 HFSS设计实例3——H-T型波导的设计 (31)1.6.1 创建⼯程 (31)1.6.2 创建模型 (32)1.6.3 仿真求解设置 (35)1.6.4 ⽐较结果 (37)1.7 HFSS设计实例4——双T型波导的设计 (39)1.7.1 初始设置 (39)1.7.2 建⽴三维模型 (40)1.7.3 分析设置 (43)1.7.4 保存⼯程 (44)1.7.5 分析 (44)1.7.6 ⽣成报告 (45)1.8 HFSS设计实例5——魔T型波导的设计 (47) 1.8.1 建⽴匹配膜⽚与⾦属杆 (48)1.8.2 分析设置 (48)1.9 HFSS设计实例6——圆波导的设计 (52)1.9.1 初始设置 (52)1.9.2 建⽴三维模型 (53)1.9.3 分析设置 (55)1.9.4 保存⼯程 (56)1.9.5 分析 (56)1.9.6 ⽣成报告 (57)1.10 HFSS设计实例7——同轴线的设计 (64) 1.10.1 初始设置 (64)1.10.2 建⽴三维模型 (65)1.10.3 分析设置 (68)1.10.4 保存⼯程 (69)1.10.5 分析 (69)1.10.6 ⽣成报告 (70)1.11 HFSS设计实例8——微带线的设计 (77) 1.11.1 初始设置 (77)1.11.2 建⽴三维模型 (78)1.11.3 建⽴波导端⼝激励 (79)1.11.4 分析设置 (80)1.11.5 保存⼯程 (80)1.11.6 分析 (81)1.11.7 ⽣成报告 (82)1.11.8 产⽣场覆盖图 (82)1.12 HFSS设计实例9——单极⼦天线的设计 (85) 1.12.1 创建⼯程 (85)1.12.2 创建模型 (85)1.12.3 设置变量 (89)1.12.4 设置模型材料和边界参数 (90)1.12.5 设置求解频率和扫描范围 (93)1.12.6 设置辐射场 (93)1.12.7 确认设置并分析 (93)1.12.8 显⽰结果 (94)1.13 HFSS设计实例10——⽅形切⾓圆极化贴⽚天线的设计 (98) 1.13.1 设计原理及基本公式 (99)1.13.2 创建⼯程和运⾏环境设定 (99)1.13.3 创建模型 (99)1.13.4 求解设置 (100)1.13.5 有效性验证和仿真 (100)1.13.6 输出结果 (100)1.13.7 设置变量与参数建模 (102)1.13.8 创建参数分析并求解 (102)1.13.9 优化求解 (104)1.13.10 输出优化后的结果 (105)1.14 参考⽂献 (108)第⼀章⽤HFSS仿真微波传输线和元件 01.1 Ansoft HFSS概述 01.1.1 HFSS简介 01.1.2 HFSS的应⽤领域 (1)1.2 HFSS软件的求解原理 (1)1.3 HFSS的基本操作介绍 (3)1.3.1 HFSS的操作界⾯和菜单功能介绍 (3)1.3.2 HFSS仿真分析基本步骤 (4)1.3.3 HFSS的建模操作 (5)1.4 HFSS设计实例1——矩形波导的设计 (10)1.4.1 ⼯程设置 (10)1.4.2 建⽴矩形波导模型 (11)1.4.3 设置边界条件 (12)1.4.4 设置激励源wave port (14)1.4.5 设置求解频率 (15)1.4.6 计算及后处理 (15)1.4.7 添加电抗膜⽚ (17)1.5 HFSS设计实例2——E-T型波导的设计 (23)1.5.1 初始设置 (23)1.5.2 建⽴三维模型 (24)1.5.3 分析设置 (27)1.5.4 保存⼯程 (27)1.5.5 分析 (27)1.5.6 ⽣成报告 (28)1.6 HFSS设计实例3——H-T型波导的设计 (31) 1.6.1 创建⼯程 (31)1.6.2 创建模型 (32)1.6.3 仿真求解设置 (35)1.6.4 ⽐较结果 (37)1.7 HFSS设计实例4——双T型波导的设计 (39) 1.7.1 初始设置 (39)1.7.2 建⽴三维模型 (40)1.7.3 分析设置 (43)1.7.4 保存⼯程 (44)1.7.5 分析 (44)1.7.6 ⽣成报告 (45)1.8 HFSS设计实例5——魔T型波导的设计 (47) 1.8.1 建⽴匹配膜⽚与⾦属杆 (48)1.8.2 分析设置 (48)1.9 HFSS设计实例6——圆波导的设计 (52) 1.9.1 初始设置 (52)1.9.2 建⽴三维模型 (53)1.9.3 分析设置 (55)1.9.4 保存⼯程 (56)1.9.5 分析 (56)1.9.6 ⽣成报告 (57)1.10 HFSS设计实例7——同轴线的设计 (64) 1.10.1 初始设置 (64)1.10.2 建⽴三维模型 (65)1.10.3 分析设置 (68)1.10.4 保存⼯程 (69)1.10.5 分析 (69)1.10.6 ⽣成报告 (70)1.11 HFSS设计实例8——微带线的设计 (77) 1.11.1 初始设置 (77)1.11.2 建⽴三维模型 (78)1.11.3 建⽴波导端⼝激励 (79)1.11.4 分析设置 (80)1.11.5 保存⼯程 (80)1.11.6 分析 (81)1.11.7 ⽣成报告 (82)1.11.8 产⽣场覆盖图 (82)1.12 HFSS设计实例9——单极⼦天线的设计 (85)1.12.1 创建⼯程 (85)1.12.2 创建模型 (85)1.12.3 设置变量 (89)1.12.4 设置模型材料和边界参数 (90)1.12.5 设置求解频率和扫描范围 (93)1.12.6 设置辐射场 (93)1.12.7 确认设置并分析 (93)1.12.8 显⽰结果 (94)1.13 HFSS设计实例10——⽅形切⾓圆极化贴⽚天线的设计 (98)1.13.1 设计原理及基本公式 (99)1.13.2 创建⼯程和运⾏环境设定 (99)1.13.3 创建模型 (99)1.13.4 求解设置 (100)1.13.5 有效性验证和仿真 (100)1.13.6 输出结果 (100)1.13.7 设置变量与参数建模 (102)1.13.8 创建参数分析并求解 (102)1.13.9 优化求解 (104)1.13.10 输出优化后的结果 (105)1.14 参考⽂献 (108)第⼀章⽤HFSS仿真微波传输线和元件1.1 Ansoft HFSS概述1.1.1 HFSS简介Ansoft HFSS （全称High Frequency Structure Simulator, ⾼频结构仿真器）是Ansoft公司推出的基于电磁场有限元⽅法（FEM）的分析微波⼯程问题的三维电磁仿真软件，可以对任意的三维模型进⾏全波分析求解，先进的材料类型，边界条件及求解技术，使其以⽆以伦⽐的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，⽅便易⽤的操作界⾯，稳定成熟的⾃适应⽹格剖分技术使其成为⾼频结构设计的⾸选⼯具和⾏业标准，已经⼴泛地应⽤于航空、航天、电⼦、半导体、计算机、通信等多个领域，帮助⼯程师们⾼效地设计各种⾼频结构，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，⾼速互连结构、电真空器件，研究⽬标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁⼲扰特性，从⽽降低设计成本，减少设计周期，增强竞争⼒。

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压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。
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Hale Waihona Puke 到底是用“场”的方法还是用“路”的方法，应由研究 的方便程度来决定。对于射频 / 微波工程中的大量问题， 采用网络方法和分布参数概念可以得到满意的工程结果。
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♦
在射频/微波频率范围内，模块的几何尺寸与信号的工 作波长可以比拟，分布参数概念始终贯穿于工程技术的
射频/微波电路导论
课程内容安排
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共3个学分
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理论课程：
19次课 40个学时
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实验课程：
6次课 12个学时
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考核：
平时：到课率和平时作业，占30%
期末：考试，占70%
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第1章 射频/微波工程介绍
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1.1 常用无线电频段 1.2 射频/微波的重要特性 1.3 射频/微波工程中的核心问题 1.4 射频/微波电路的应用 1.5 射频/微波系统举例 1.6 射频/微波工程基础常识 1.7 射频/微波工程就业前景
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2. 穿透性
射频/微波照射某些物体时，能够深入物体的内部。 微波（特别是厘米波段）信号能穿透电离层，成为人们探 测外层空间的宇宙窗口； 能够穿透云雾、植被、积雪和地表层，具有全天候的工作 能力，是遥感技术的重要手段； 能够穿透生物组织，是医学透热疗法的重要方法；
向另一个阻抗的过渡。
(2) 阻抗匹配器 : 一种特定的阻抗变换器，实现两个阻抗 之间的匹配。
(3) 天线: 一种特定的阻抗匹配器，实现射频/微波信号在
封闭传输线和空气媒体之间的匹配传输。
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1.4 射频/微波电路的应用
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射频 / 微波电路的经典用途是通信和雷达系统。近年来 发展最为迅猛的当数个人通信系统， 导航、遥感、科 学研究、生物医学和微波能的应用也占有很大的市场份 额。
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3. 阻抗
阻抗是在特定频率下，描述各种射频 / 微波电路对微波信号能
量传输的影响的一个参数。电路的材料和结构对工作频率的响应 决定电路阻抗参数的大小。工程实际中，应设法改进阻抗特性， 实现能量的最大传输。所涉及的射频/微波电路有：
(1) 阻抗变换器 : 增加合适的元件或结构，实现一个阻抗
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(5) 射频识别：
射频识别技术（简称RFID）是现代信息技术高速发展的产 物，和传统的磁卡、IC卡相比，它可以利用无线射频方式进
生产 行非接触双向数据通信，对目标加以识别从而实现远程实时 包装 停车
率就处于射频/微波频段。这就为研究物质内部结构提供了强 有力的实验手段，从而形成了一门独立的分支学科 ——微波波
谱学。
从另一方面考虑，利用物质的射频/微波共振特性，可以用 某些特定的物质研制射频/ 微波元器件，完成许多射频/ 微波 系统的建立。
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4. 信息性
射频/微波频带比普通的中波和短波的频带要宽几千倍以上， 这就意味着射频/微波可以携带的信息量要比普通无线电波可 能携带的信息量大的多。因此，现代生活中的移动通信、多 路通信、图像传输、卫星通信等设备全都使用射频/微波作为 传送手段。
(2) 功分器: 将一路射频/微波信号分成若干路的组件，可以 等分，也可以按比例分配，希望分配后信号损失尽可能小。
(3) 耦合器: 定向耦合器是一种特殊的分配器。
(4) 放大器：提高射频/微波信号功率的电路。用于接收的是 小信号放大器，该类放大器着重要求低噪声、高增益。用于
发射的是功率放大器，该类放大器着重要求高增益。
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功
率
抗
标 量 /矢 量 网络分析仪
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1.3.2 射频铁三角的内涵
1.频率 频率是射频 / 微波工程中最基本的一个参数，是所研究的微波电 路的基本前提， 决定微波电路的结构形式和器件材料。直接影响 射频/微波信号频率的主要电路有：
(1) 信号产生器：用来产生特定频率的信号，如点频振荡器、 压控振荡器、频率合成器等。 (2)频率变换器：将一个或两个频率的信号变为另一个所希望 的频率信号，如分频器、变频器、混频器等。 (3)频率选择电路：在复杂的频谱环境中，选择所关心的频谱 范围，经典的频率选择电路是滤波器。
射频/微波能像光线一样在空气或其他媒体中沿直线以光速 传播，在不同的媒体界面上存在入射和反射现象。这是因为 射频/ 微波的波长很短，比地球上的一般物体（如舰船、 飞 机、 火箭、 导弹、 汽车、 房屋等）的几何尺寸小的多或 在同一个数量级。 当射频/微波照射到这些物体上时将产生明显的反射，对于 某些物体将会产生镜面反射。 因此，可以制成尺寸、体积合适的天线，用来传输信息， 实现通信；可接收物体所引起的回波或其他物体发射的微弱 信号，用来确定物体的方向、 距离和特征，实现雷达探测。
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(3) 导航系统：
当今全球有四大卫星定位系统，分别是美国的全球卫星导 航定位系统 GPS ，俄罗斯的 GLONASS （格洛纳斯）系统， 欧洲的伽利略系统，中国的北斗卫星系统。
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(4) 遥感：
利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、 信息感应、传输和处理，从而识别地面性质与运动状态的技 术系统。 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。
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振荡器、压控振荡器 、频率合 成器、分频器、变频器、倍频 器、混频器、滤波器等
频率 阻抗测量仪 、 网络分析仪
频 率 计 数 器 /功 率 计 、 频 谱 分析仪
阻
阻抗变换、 阻抗匹配、天线等
衰减器、功分器、耦合 放器 、 大器、开关等
图 1-2 频率、 阻抗和功率的铁三角关系
这些电路的测量仪器有频谱分析仪、功率计、网络分析仪等。
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2. 功率 功率用来描述射频 / 微波信号的能量大小。所有电路或系统的设 计目标都是实现射频/微波能量的最佳传递。主要电路有：
(1) 衰减器 : 控制信号功率的大小。通常由有耗材料（电阻
性材料）构成， 有固定衰减量和可调衰减量之分。
♦
(1) 无线通信系统:
个人通信系统，无线局域网，卫星通信，微波中继通信等。
PSTN ( Public Switched Telephone Network ) 公共交换 电话网络
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(2) 雷达系统：
雷达用无线电波来探测物体。能探测到物体是否存在，物体有
多远，它在哪，它的移动速度。 航空雷达，气象雷达，警用雷达等。
个人信系统 图像传输 数据网络
图 1-1 无线电技术的发展历史
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对电磁波频谱的划分是美国国防部于第二次世界大战期
间提出的，后由国际电工电子工程协会（IEEE）推广，
被工业界和政府部门广泛接受。具体电磁波频谱分段见 表1-1。
表1-1 电磁波 频谱分 段
其后是远红外线、
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研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法。即从麦克斯韦方程出发，在特 定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律， 分析电磁波沿线的各种传输特性； 另一种是“路”的分析方法。即将传输线作为分布参数电
路处理，用基尔霍夫定律建立传输线方程，求得传输线上电
红外线、 可见
光。
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对不同频段无线电信号的使用不能随意确定。也就是说，
频谱作为一种资源，各国各级政府都有相应的机构对无
线电设备的工作频率和发射功率进行严格管理。国际范 围内更有详细的频谱用途规定，即CCIR建议文件，在这
个文件中，规定了雷达、通信、导航、工业应用等军用
(4) 干扰小：不同设备相互干扰小。
(5) 速度快：数字系统的数据传输和信号处理速度快。 (6) 频谱宽：频谱不拥挤，不易拥堵，军用设备更可靠。
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1.2.3 射频/微波的不利因素
(1) 元器件成本高。 (2) 辐射损耗大。 (3) 大量使用砷化镓器件，而不是通常的硅器件。 (4) 电路中元件损耗大，输出功率小。
(5) 设计工具精度低，成熟技术少。
这些问题都是我们必须面对的，在工程中应合理设计电路， 取得一个比较好的折中方案。
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1.3 射频/微波工程中的核心问题
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1.3.1 射频铁三角
由于频率、阻抗和功率是贯穿射频 / 微波工程的三大核心指 标，故将其称为射频铁三角。它能够形象地反映射频 / 微波工 程的基本内容。这三方面既有独立特性，又相互影响。三者的 关系可以用图1-2表示。
♦
目前，发展最快的民用领域是移动通信。巨大的市场潜 力和飞速的更新步伐，使得这一领域成为全球的一个支 柱产业。表 1-3 给出了常用移动通信系统频段分布及其 工作方式。
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作为工科电子类专业的学生，有必要掌握这方面知识。
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表1-3 常用移动通信系统频段分布