第一篇：微波與天線總結(jié)

對(duì)稱陣子天線：

構(gòu)成：有兩根粗線和長(zhǎng)度都相同的導(dǎo)線構(gòu)成，中間為倆個(gè)饋電端

原理: 若電線上的電流分布已知，則由電基本陣子的輻射場(chǎng)沿整個(gè)導(dǎo)線的積分，便得到對(duì)稱振子的輻射場(chǎng)。實(shí)際上，西振子天線可看成是開路傳輸線逐漸張開而成，而其電流分布與無(wú)耗開路傳輸線的完全一致，即按正弦駐波分布。用途: 對(duì)稱振子分為半波對(duì)稱振子和全波對(duì)稱振子，半波對(duì)稱振子廣泛的應(yīng)用于短波和超短波波段，它既可以作為獨(dú)立天線使用，也可以作為天線陣的陣元，在微波波段還可以作為拋物面天線的饋源。

特點(diǎn): 方向性比基本振子的方向性稍強(qiáng)一些，平均特性阻抗Z越低R和X隨頻率的變化越緩慢，其頻率特性越好。所以，欲展開對(duì)稱振子的工作頻帶，常利用加粗振子直徑的方法。當(dāng)h=λ/4n時(shí)，其輸入阻抗是一個(gè)不大的純電阻具有很好的頻率特性，也有利于同饋線匹配，而在并聯(lián)諧振點(diǎn)附近是一個(gè)高阻抗且輸入阻抗隨頻率變化劇烈，特性阻抗不好。

陣列天線：

構(gòu)成: 將若干輻射單元按某種方式排列所構(gòu)成的系統(tǒng)。構(gòu)成天線陣地輻射單元，成為天線原或陣元

原理：天線的輻射場(chǎng)是各天線元所產(chǎn)生的矢量疊加，只要各天線元上的電流，振幅和相位分布滿足適當(dāng)?shù)年P(guān)系，就可以得到所需要的輻射特性 特點(diǎn)：天線陣的主瓣寬度和旁瓣電平是即相互依賴又相互對(duì)立的一對(duì)矛盾，天線陣方向圖的主瓣寬度小，則旁瓣電平就高，反之，主瓣寬度大則旁瓣電平就低。均勻直線陣的主瓣很窄，但旁瓣數(shù)目多，電平高，二項(xiàng)式直線振的主瓣很寬旁瓣就消失了，旁瓣分散了天線的輻射能量，增加量接受的信噪比，但旁瓣又起到了壓縮主瓣寬度的作用。

直立陣子天線：

構(gòu)成: 垂直于地面或?qū)щ娖矫婕茉O(shè)的天線稱為直立陣子天性

原理: 單級(jí)天線可等效為一對(duì)對(duì)稱振子，對(duì)稱陣子可等效為一二元陣，但此時(shí)等效只是在地面或?qū)w的上半空間成立。理想導(dǎo)電平面上的單級(jí)天線的輻射場(chǎng)可直接應(yīng)用到自由空間對(duì)稱振子的公式進(jìn)行計(jì)算。

用途: 廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)，中，短波及超短波段。

特點(diǎn): 當(dāng)h《λ時(shí)輻射電阻很低。單級(jí)天線效率也很低改善方法是提高輻射電阻降低損耗電阻。

水平振子天線：

構(gòu)成: 水平振子天線又稱雙級(jí)天線，陣子的兩臂由單根或多股銅線構(gòu)成，為了避免在拉線上產(chǎn)生較大感應(yīng)電流，拉線的長(zhǎng)度應(yīng)較小，臂和支架采用高頻絕緣子隔開，天線與周圍物體要保持適當(dāng)距離，饋線采用600Ω的平行雙導(dǎo)線。

原理: 與直立天線的情況類似，無(wú)限大導(dǎo)電地面的影響可用水平陣子天線的鏡像來(lái)代替，架設(shè)在理想導(dǎo)電地面上的水平振子天線的輻射場(chǎng)可以用該天線及其鏡像所構(gòu)成的二元陣來(lái)分析，但應(yīng)注意該二元陣的天線元是同幅反相的。用途: 經(jīng)常用于短波通信電視或其他無(wú)線電系統(tǒng)。

特點(diǎn): 架設(shè)和饋電方便，地面電導(dǎo)率的變化對(duì)水平振子天線的影響較直立天線小，工業(yè)干擾大多是垂直極化波，因此，用水平振子天線可以減少干擾對(duì)接收的影響。

引向天線: 構(gòu)成：又稱為八木天線，它由一個(gè)有源振子及若干個(gè)無(wú)源振子組成，在無(wú)源振子中較長(zhǎng)的一個(gè)為反射器，其余為引向器

用途：廣泛用于米波，分米波的通信、雷達(dá)、電視及其它天線電流 原理：引向天線實(shí)際上也是一個(gè)天線陣，與前述天線相比不同的是它是對(duì)其中一個(gè)振子饋電，其余振子則是靠與饋電振子之間的近場(chǎng)耦合所產(chǎn)生的感應(yīng)電流來(lái)激勵(lì)的，而感應(yīng)電流大小取決于振子的長(zhǎng)度及其間距

特點(diǎn)：使天線的方向性增強(qiáng)，但由于各振子之間的相互影響又使天線的工作頻帶變窄，輸入阻抗降低，不利于與饋線的匹配。

電視發(fā)射天線

特點(diǎn)：頻率范圍寬，覆蓋面積大，有零輻射方向，天線及其電場(chǎng)平行于地面，為了擴(kuò)大服務(wù)范圍，發(fā)射天線必須家架在高大建筑的頂端或?qū)Ｓ玫碾娨曀?，這就要求天線必須承受一定的風(fēng)荷，防雷等。還要求天線在水平面內(nèi)無(wú)方向性。

移動(dòng)通信基站天線

特點(diǎn)：有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，垂直極化，根據(jù)組網(wǎng)方式的不同，如果是頂點(diǎn)激勵(lì)，采用扇形天線，如果是中心激勵(lì)采用全向天線，為了節(jié)省發(fā)射機(jī)功率，天線增益應(yīng)盡可能的高，為了提高天線效率及帶寬，天線與饋線應(yīng)良好匹配

結(jié)構(gòu)：VHF和UHF移動(dòng)通信基站天線一般是有饋源和角形反射器倆部分組成的，為了獲得較高的增益，饋源一般采用并饋共軸陣列和串饋共軸陣列兩種形式，為了承受一定的風(fēng)荷，反射器可以采用條形結(jié)構(gòu) 用途：米波，分米波

特點(diǎn)：體積小，增益高，垂直極化，水平面內(nèi)無(wú)方向性 螺旋天線;結(jié)構(gòu)：講導(dǎo)線繞制成螺旋形線圖而構(gòu)成的天線稱為螺旋天線，通常它帶有金屬接地板，有同軸線饋電，同軸線的內(nèi)導(dǎo)體與螺旋線相接，外導(dǎo)體與接地板相連

原理;由于法向模螺旋天線的電尺寸較小，其輻射場(chǎng)可以等效為電基本振子與磁基本振子，輻射場(chǎng)的疊加且它的電流，振幅相等，相位相同。

用途：法向模螺旋天線的輻射效率和增益都較低，主要用于超短波手持式通信機(jī)

行波天線：

用途：廣泛應(yīng)用于短波和超短波波段。

特點(diǎn)：具有較好的單向的輻射特性，較高的增益及較寬的帶寬，但效率不高。原理：行波天線是由導(dǎo)線末端接匹配負(fù)載來(lái)消除反射波而構(gòu)成的。構(gòu)成：由導(dǎo)線和匹配構(gòu)成。

寬頻帶天線：

特點(diǎn)：阻抗方向圖等電特性在一倍頻程或幾倍頻程內(nèi)無(wú)明顯變化。

原理;當(dāng)工作頻率變化時(shí)天線的尺寸隨之改變即保持電尺寸不變則能在很寬頻帶范圍內(nèi)保持輻射特性。

結(jié)構(gòu)：形狀僅取決于角度與其他尺寸無(wú)關(guān)，具有終效應(yīng)弱現(xiàn)象。用途:等角螺旋天線、對(duì)數(shù)周期天線在超短波和短波波段廣泛應(yīng)用

縫隙天線：

結(jié)構(gòu)：在同軸線波導(dǎo)管或空腔諧振器的導(dǎo)體壁上開一條或數(shù)條窄縫是電磁波通過(guò)縫隙向外空間輻射而形成一種天線。

原理：對(duì)偶原理，理想縫隙天線的方向函數(shù)與同長(zhǎng)度的對(duì)稱振子的方向函數(shù)E面和H面相互交換。波導(dǎo)的內(nèi)壁上有電流分布，管壁上的縫隙天線切割電流線，縫隙受到激勵(lì)而向外產(chǎn)生輻射，形成波導(dǎo)縫隙天線。為加強(qiáng)縫隙天線的方向性，可以在波導(dǎo)上按一定規(guī)律開一系列尺寸相同的縫隙，構(gòu)成波導(dǎo)縫隙陣。

特點(diǎn)：縫隙天線具有輪廓低、重量輕、加工簡(jiǎn)單、易于與物體共形、批量生產(chǎn)、電性能多樣化、寬帶和與有源器件和電路集成為統(tǒng)一的組件等諸多特點(diǎn)，適合大規(guī)模生產(chǎn)，能簡(jiǎn)化整機(jī)的制作與調(diào)試，從而大大降低成本。厚度很小，結(jié)構(gòu)牢固，饋電方便，但容量不高，頻帶較窄。

用途：縫隙天線自上世紀(jì)中葉以來(lái)有了很大的發(fā)展，廣泛用于地面、艦載、機(jī)載、導(dǎo)航等各個(gè)領(lǐng)域。由于縫隙陣列天線對(duì)天線口徑面內(nèi)的幅度分布容易控制，口徑面利用率高，體積小，易于實(shí)現(xiàn)低或極低副瓣等特點(diǎn)，因而使其獲得廣泛使用。

微帶天線：

結(jié)構(gòu): 由一塊厚度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的戒指（稱為介質(zhì)基片）和覆蓋在它上面的金屬片構(gòu)成的，其中完全覆蓋介質(zhì)板一片成為接地板，而尺寸可以和波長(zhǎng)相比擬的另一篇稱為輻射元，輻射元的形狀可以是方形，矩形，圓形和橢圓形。

原理: 由于基片厚度h《λ場(chǎng)沿h方向均勻分布，在最簡(jiǎn)單的情況下，場(chǎng)沿寬度ω方向也沒(méi)有變化而僅在長(zhǎng)度方向上有變化，在兩開路端的電場(chǎng)均可以分解為相對(duì)于接地板的垂直分量和水平分量，兩垂直分量的方向相反水平分量方向相同，因而在垂直于地板的方向，兩水平分量電場(chǎng)所產(chǎn)生的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)同相疊加，兩垂直分量電場(chǎng)所產(chǎn)生的場(chǎng)反相相消，因此兩開路端的水平分量可以等效為無(wú)限大平面上同相激勵(lì)的兩個(gè)縫隙即微帶天線可以等效為由兩個(gè)縫隙所構(gòu)成的二元陣列。

特點(diǎn): 體積小，重量輕，低剖面。波瓣較寬，方向系數(shù)較低，頻帶窄，損耗大交叉極化大，單個(gè)微帶天線的功率容量小等

用途 廣泛用于100MHz~50GHz的頻率范圍。

智能天線：

結(jié)構(gòu): 由天線陣和算法構(gòu)成。是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與天線有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。原理: 它將每個(gè)用戶信號(hào)分為D路（D為天線單元數(shù)），并分別以W11 W12…….Wmd加權(quán)，得到M*D路信號(hào)（M為用戶數(shù)），然后將相應(yīng)的M路信號(hào)以不同的加權(quán)系數(shù)組合而成，因此信號(hào)的波形是不同的，從而構(gòu)成了M個(gè)信道方向圖。

特點(diǎn): 具有較高的接受靈敏度，使空分多址系統(tǒng)成為可能，消除在上下鏈路中的干擾，抑制多徑衰落效應(yīng)。

用途: 提高移動(dòng)通信的性能。

旋轉(zhuǎn)拋物面天線

結(jié)構(gòu) :由兩部分組成，其一是拋物線繞其焦軸旋轉(zhuǎn)而成的拋物反射面，反射面一般采用導(dǎo)電性能良好的金屬或其他材料上敷以金屬層制成，其二是置于拋物面焦點(diǎn)處的饋源。原理:幾何光學(xué)反射定理,能量守恒定理.特點(diǎn) :1張角ψ一定時(shí),饋源方向函數(shù)Df(ψ)變化越快,方向圖越窄,則口徑場(chǎng)分布越不均勻,口徑利用因數(shù)越低.2 饋源方向函數(shù)Df(ψ)一定時(shí), 張角ψ越大, 則口徑場(chǎng)分布越不均勻,口徑利用因數(shù)越低..3張角ψ一定時(shí),饋源方向函數(shù)Df(ψ)變化越快, 方向圖越窄,則口徑截獲因數(shù)越高.饋源方向函數(shù)Df(ψ)一定時(shí), 張角ψ越大, 則口徑截獲因數(shù)越高.4由于拋物面幾乎不存在熱損耗,即η≈1，所以G≈D.5拋物面天線的方向性很大程度上依賴于饋源.用途 :在通信,雷達(dá)和射電天文等系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用.卡塞格倫天線

結(jié)構(gòu);由主反射面,副反射面和饋源三部分組成.主反射面是有焦點(diǎn)在F焦距為f的拋物面繞其焦軸旋轉(zhuǎn)而成,副反射面是由一個(gè)焦點(diǎn)在F1另一個(gè)焦點(diǎn)在F2的雙曲線饒其焦軸旋轉(zhuǎn)而成,主副面的焦軸重合,饋源通常采用喇叭.位于實(shí)焦點(diǎn)F2上.原理 : 卡塞格倫天線可以用一個(gè)口徑尺寸與原拋物面想同,但焦距放大了A倍的旋轉(zhuǎn)拋物面天線來(lái)等效,且具有相同的場(chǎng)分布,這樣就可以利用前面介紹的旋轉(zhuǎn)拋物面天線的理論來(lái)分析卡塞格倫天線的輻射特性和各種電參數(shù).特點(diǎn) : A.由于天線有兩個(gè)反射面，幾何參數(shù)增多，便于按照各種需要靈活地進(jìn)行設(shè)計(jì)。B.可以采用短焦距拋物面天線做主反射面，減小了天線的縱向尺寸。C.由于采用了副反射面，饋源可以按裝在拋物面頂點(diǎn)的附近，使饋源和接收機(jī)之間的傳輸線縮短，減小了傳輸線損耗所造成的噪聲。

用途: 主要用于衛(wèi)星地面站,單脈沖雷達(dá)和射電天文等系統(tǒng)中

第二篇：微波技術(shù)與天線小結(jié)

填空：

1、無(wú)耗傳輸線工作狀態(tài)（1）行波狀態(tài)（2）純駐波狀態(tài)（3）行駐波狀態(tài)

2、傳輸線的損耗分（回波損耗）（插入損耗）

3、阻抗匹配：負(fù)載阻抗匹配、源阻抗匹配、共軛阻抗匹配

4、波導(dǎo)的一般理論包括三個(gè)部分：廣義傳輸線理論、分離變量法、簡(jiǎn)正模理論。

5、帶狀線的衰減主要由（導(dǎo)體損耗）和（介質(zhì)損耗）引起。

6、微帶線的高次模有兩種模式：波導(dǎo)模式和表面波模式

7、無(wú)色散最高頻率為4GHz

8、矩陣的性質(zhì)：互易網(wǎng)絡(luò)、對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)

9、矩陣：阻抗矩陣、導(dǎo)納矩陣、轉(zhuǎn)移矩陣、散射矩陣

10、如果按輻射元的類型則天線大致可以分為兩大類：線天線和面天線

11、按極化方式分天線分：線極化天線、圓極化天線、橢圓極化天線

12、電波傳播方式：視距傳播、天波傳播、地面波傳播、不均勻媒質(zhì)傳播

13、衰落現(xiàn)象大致可分為：吸收型衰落和干涉型衰落

14、傳輸失真原因有：媒質(zhì)的色散效應(yīng)和隨機(jī)多徑傳輸效應(yīng)

名詞解釋：

特性阻抗——傳輸線上行波的電壓與電流的比值 傳播常數(shù)：由衰減常數(shù)和相位常數(shù)構(gòu)成

相速--—傳輸線上行波等相位面沿傳輸方向的傳播速度

帶狀線：帶狀線仍可理解為與同軸線一樣的對(duì)稱雙導(dǎo)體傳輸線，傳輸?shù)闹髂Ｊ荰EM模。

色散：是指電磁波的相速隨頻率而變的現(xiàn)象 天線：用來(lái)輻射和接收無(wú)線電波的裝置稱為天線 方向圖：指在離天線一定距離處，輻射場(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)即歸一化場(chǎng)強(qiáng)的大小隨方向變化的曲線圖。

天線效率：天線輻射功率 與輸入功率Pin之比；要提高天線效率，應(yīng)盡可能提高輻射電阻，降低損耗電阻

線天線：橫向尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于縱向尺寸并小于波長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線。陣列天線：由若干輻射單元按某種方式排列所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為天線陣 智能天線：由天線陣和智能算法構(gòu)成，是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與天線有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物

面天線：電流分布在天線體的金屬表面，且口徑尺寸遠(yuǎn)大于工作波長(zhǎng)的天線稱為面天線。

衰落：一般是指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)起伏

簡(jiǎn)答：

1、什么是微波？微波有什么特點(diǎn)？

微波是電磁波譜中介于超短波和紅外光波之間的波段，屬于無(wú)線電波中波長(zhǎng)最短（頻率最高）的波段，頻率范圍300MHz—3000GHz(對(duì)應(yīng)空氣中波長(zhǎng)λ是1m —0.1mm)特點(diǎn)：似光性、穿透性、寬頻帶特性、熱效應(yīng)特性、散射特性、抗低頻干擾特性、視距傳播性、分布參數(shù)不確定性、電磁兼容和電磁環(huán)境污染。

2、微波傳輸線的分類？ 第一類是雙導(dǎo)體輸傳線，它由二根或二根以上平行導(dǎo)體構(gòu)成；第二類是均勻填充介質(zhì)的金屬波導(dǎo)管；第三類是介質(zhì)傳輸線

3、試說(shuō)明為什么規(guī)則金屬波導(dǎo)內(nèi)不能傳播TEM波？

空心金屬波導(dǎo)內(nèi)不能存在TEM。這是因?yàn)槿绻麅?nèi)部存在TEM波，則要求磁場(chǎng)應(yīng)完全在波導(dǎo)的橫截面內(nèi)，而且是閉合曲線。有麥克斯韋第一方程知，閉合曲線上磁場(chǎng)的積分應(yīng)等于與曲線相交鏈的電流。由于空心金屬波導(dǎo)中不存在軸向即傳播方向的傳導(dǎo)電流，故必要求有傳播方向的位移電流。由位移電流的定義式：Jd=D/t，這就要求在傳播方向有電場(chǎng)存在，顯然這個(gè)結(jié)論與TEM波的定義矛盾，所以金屬波導(dǎo)內(nèi)部能傳播TEM波。

4、微波集成傳輸線概念特點(diǎn)？

它是由微波技術(shù)與半導(dǎo)體器件及集成電路結(jié)合而成的，從而產(chǎn)生了集成化的平面結(jié)構(gòu)的微波傳輸線，集成化的微波傳輸線稱為微波集成傳輸線。（1）體積小、重量輕、性能好、一致性好、成本低（2）具有平面結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整單一平面尺寸來(lái)控制其傳輸特性。

5、天線的基本功能

（1）天線應(yīng)能將導(dǎo)波能量盡可能多的轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰?。這首先要求天線是一個(gè)良好的“電磁開放系統(tǒng)”，其次要求天線與發(fā)射機(jī)匹配或與接收機(jī)匹配。（2）天線應(yīng)使電磁波盡可能集中于所需的方向上，或?qū)λ璺较虻膩?lái)波有最大的接受，即天線具有方向性。

（3）天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波，即天線有適當(dāng)?shù)臉O化。（4）天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。

6、天線的電參數(shù)有哪些？

方向圖（主瓣寬度、旁瓣電平、前后比、方向系數(shù)）、天線效率、極化特性、頻帶寬度、輸入阻抗

7、從接受角度講，對(duì)天線的方向性有哪些要求？

（1）主瓣寬度盡可能窄，以抑制干擾。（2）旁瓣電平盡可能低。

（3）天線方向圖中最好能有一個(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn)，以便將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，而且當(dāng)干擾方向變化是，零點(diǎn)方向也隨之改變，稱為零點(diǎn)自動(dòng)形成技術(shù)

8、智能天線技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有？

（1）具有較高的接收靈敏度；（2）使空分多址系統(tǒng)(SDMA)成為可能；（3）消除在上下鏈路中的干擾；（4）抑制多徑衰落效應(yīng)。

計(jì)算：

第三篇：微波天線仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

基于HFSS的微帶天線仿真設(shè)計(jì) 1 概述

目前，在許多應(yīng)用場(chǎng)合（如移動(dòng)通信手機(jī)中）都需要體積小、重量輕的小型接收天線。微帶貼片天線代表一系列的小型天線，以其剖面低、重量輕的優(yōu)點(diǎn)而成為人們的首選。通過(guò)采用簡(jiǎn)單明了的傳輸線模型，建立微帶線嵌入饋電貼片天線的精確模型并對(duì)之進(jìn)行分析已成為可能。另外，通過(guò)應(yīng)用曲線擬合公式，也可以確定50Ohm輸入阻抗所需的精確嵌入長(zhǎng)度。饋電機(jī)制在微帶貼片天線設(shè)計(jì)中扮演了重要角色。微帶天線可以由同軸探針或嵌入的微帶線來(lái)饋電，同軸探針饋電在有源天線應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)，而微帶線饋電則是適合于開發(fā)高增益微帶陣列天線。

在一個(gè)薄的介質(zhì)基板上，一面覆上金屬薄層作為接地板，另一面采用刻蝕地方法做出各種形狀的貼片，利用微帶或者同軸對(duì)貼片進(jìn)行饋電，這就是最基本的微帶貼片天線。它在導(dǎo)體貼片和接地板之間激勵(lì)起電磁場(chǎng)，并通過(guò)貼片與接地板的縫隙向外輻射。

天線分析的基礎(chǔ)問(wèn)題是求解天線周圍空間建立的電磁場(chǎng)，進(jìn)而得出方向圖增益和輸入阻抗等特性指標(biāo)。如下圖1，圖2所示。

圖1 矩形微帶天線開路段電場(chǎng)結(jié)構(gòu)

圖2 場(chǎng)分布側(cè)面圖 天線基礎(chǔ)

天線的性能直接影響著整個(gè)無(wú)線通信的性能，一般來(lái)說(shuō)，表征天線性能的主要參數(shù)有方向特性、增益、輸入阻抗、駐波比、極化特性等。

2.1 天線的極化方式

所謂天線的極化，就是指天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。根據(jù)極化方向可分為垂直極化波和水平極化波。

(1)水平極化波：當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面形成的波。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號(hào)在貼近地面時(shí)會(huì)在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場(chǎng)信號(hào)迅速衰減。

(2)垂直極化波：當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面形成的波。垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號(hào)的有效傳播。

2.2 天線的增益

天線增益是用來(lái)衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。

一般來(lái)說(shuō)，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。表征天線增益的參數(shù)有dBd和dBi。DBi是相對(duì)于點(diǎn)源天線的增益，在各方向的輻射是均勻的；dBd相對(duì)于對(duì)稱陣子天線的增益dBi=dBd+2.15。相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。一般地，GSM定向基站的天線增益為18dBi，全向的為11dBi。

2.3 天線的阻抗

天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時(shí)饋線終端沒(méi)有功率反射，饋線上沒(méi)有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。

天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。匹配的優(yōu)劣一般用四個(gè)參數(shù)來(lái)衡量即反射系數(shù)，行波系數(shù)，駐波比和回波損耗。

駐波比：它是行波系數(shù)的倒數(shù)，其值在1到無(wú)窮大之間。駐波比為1，表示完全匹配；駐波比為無(wú)窮大表示全反射，完全失配。

回波損耗：它是反射系數(shù)絕對(duì)值的倒數(shù)，以分貝值表示?；夭〒p耗的值在0dB的到無(wú)窮大之間，回波損耗越大表示匹配越差，回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射，無(wú)窮大表示完全匹配。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般要求回波損耗大于14dB。

2.4 天線的波瓣寬度

波瓣寬度是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬度（天線的輻射圖是度量天線各個(gè)方向收發(fā)信號(hào)能力的一個(gè)指標(biāo)，通常以圖形方式表示為功率強(qiáng)度與夾角的關(guān)系）。

(1)垂直波瓣寬度：一般與該天線所對(duì)應(yīng)方向上的覆蓋半徑有關(guān)。因此，一定范圍內(nèi)通過(guò)對(duì)天線垂直度（俯仰角）的調(diào)節(jié)，可以達(dá)到改善小區(qū)覆蓋質(zhì) 量的目的。

(2)水平波瓣寬度：水平平面的半功率角（H－Plane Half Power beamwidth）45°,60°,90°等)定義了天線水平平面的波束寬度。角度越大,在扇區(qū)交界處的覆蓋越好，但當(dāng)提高天線傾角時(shí)，也越容易發(fā)生波束畸變,形成越區(qū)覆蓋。角度越小，在扇區(qū)交界處覆蓋越差。

3矩形貼片的設(shè)計(jì)

矩形貼片是微帶貼片天線最基本的模型，本設(shè)計(jì)就是基于微帶貼片天線基礎(chǔ)理論以及熟練掌握HFSS10仿真軟件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)矩形貼片，其工作頻率在2.45GHz，并分析其遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射特性以及S曲線，3.1 設(shè)計(jì)目的

(1)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)微帶天線的設(shè)計(jì)方法；

(2)掌握矩形貼片的設(shè)計(jì)方法及其遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)的特性以及S曲線；(3)掌握HFSS10仿真軟件的使用。

3.2 矩形微帶貼片天線的輻射原理

如圖3所示，用傳輸線模分析法介紹它的輻射原理。

設(shè)輻射元的長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為ω，介質(zhì)基片的厚度為h。現(xiàn)將輻射元、介質(zhì)基 片和接地板視為一段長(zhǎng)為L(zhǎng)的微帶傳輸線，在傳輸線的兩端斷開形成開路，根據(jù)微帶傳輸線的理論，由于基片厚度h<<λ，場(chǎng)沿h方向均勻分布。在最

簡(jiǎn)單的情況下，場(chǎng)沿寬度ω方向也沒(méi)有變化，而僅在長(zhǎng)度方向（L≈λ/2)有變化。

在開路兩端的電場(chǎng)均可以分解為相對(duì)于接地板的垂直分量和水平分量，兩垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，兩水平分量電場(chǎng)所產(chǎn)生的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)同向疊加，而兩垂直分量所產(chǎn)生的場(chǎng)反相相消。因此，兩開路端的水平分量可以等效為無(wú)限大平面上同相激勵(lì)的兩個(gè)縫隙，縫的電場(chǎng)方向與長(zhǎng)邊垂直，并沿長(zhǎng)邊ω均勻分布。縫的寬度△L≈h，長(zhǎng)度為ω，兩縫間距為L(zhǎng)≈λ/2。這就是說(shuō)，微帶天線的輻射可以等效為有兩個(gè)縫隙所組成的二元陣列。

圖3 矩形貼片天線示意圖

3.3 矩形貼片天線的仿真設(shè)計(jì)

1．建立新的工程 2．設(shè)置求解類型 3.設(shè)置模型單位

4．創(chuàng)建微帶天線模型

(1)創(chuàng)建地板GroundPlane。尺寸為90mm*90mm，并設(shè)置理想金屬邊界。

(2)建立介質(zhì)基片。尺寸為45mm*45mm*5mm。將材料設(shè)置為Rogers R04003。(3)建立貼片Patch。尺寸為：32mm*32mm，并設(shè)置理想金屬邊界。

(4)創(chuàng)建切角。首先在坐標(biāo)原點(diǎn)處創(chuàng)建三角形，然后將其移動(dòng)到方形貼片的頂點(diǎn)處。輸入點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0，Y：0，Z：5；X：5，Y：0，Z：5； X：0，Y：5，Z：5；X：0，Y：0，Z：5。通過(guò)旋轉(zhuǎn)180度創(chuàng)建另一個(gè)切角。(5)用Patch將切角減去。(6)創(chuàng)建探針Pin。圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0，Y：8，Z：0；輸入圓柱半徑：dX：0, dY：0.5，dZ：0；輸入圓柱的高度： dX：0，dY：0，dZ：5。材料設(shè)置為pec。

(7)創(chuàng)建端口面Port。圓心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0，Y：8，Z：0，半徑為：dX：0，dY：1.5，dZ：0。

(8)用GroundPlane 將Port減去。

5.創(chuàng)建輻射邊界

創(chuàng)建Air，尺寸為：160mm*160mm*70mm。輻射邊界命名為Rad1。

6．設(shè)置端口激勵(lì)

端口命名為p1。在Modes 標(biāo)簽中的Integration line zhong點(diǎn)擊None，選擇New Line，在坐標(biāo)欄中輸入：X：0，Y：9.5，Z：0；dX：0，dY：-1，dZ：0，按回車鍵，點(diǎn)擊Next按鈕直至結(jié)束。

7．求解設(shè)置

為該問(wèn)題設(shè)置求解頻率及掃頻范圍

(1)設(shè)置求解頻率。設(shè)置窗口：Solution Frequency ：2.45GHz；Maximun Number of Passes：15；Maximun Delta S per Pass ：0.02。

(2)設(shè)置掃頻。掃頻窗口中做以下設(shè)置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start :2.0GHz；Stop：3.0GHz；Count：400；將Save Field復(fù)選框選中。8.設(shè)置無(wú)限大球面

在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere。在Infinite Sphere標(biāo)簽中做以下設(shè)置：Phi：Start：0 deg，Stop：180deg，Step：90 deg；Theta：Start：0 deg，Stop：360 deg，Step：10 deg。

9.確認(rèn)設(shè)計(jì) 10.保存并求解工程 11 后處理操作

(1)S參數(shù)（反射系數(shù)）。

繪制該問(wèn)題的反射系數(shù)曲線，該問(wèn)題為單端口問(wèn)題，因此反射系數(shù)是s11。點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Report。選擇：Report Type：Modal S Parameters ；Display Type：Rectangle。Trace窗口：Solution：Setup1:Sweep1； Domain：Sweep 點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇：Category：S parameter；Quantity：S（p1，p1）；Function：dB，然后點(diǎn)擊Add Trace按鈕。點(diǎn)擊Done按鈕完成 操作，繪制出反射系數(shù)曲線。

(2)2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。

在菜單欄點(diǎn)擊HFSS>Result >Create Report。選擇：Report Type：Far Fields；Display Type：Radiation Pattern。Trace 窗口：Solution：Setup1：LastAdptive；Geometry：ff_2d。在Sweep標(biāo)簽中，在Name這一列中點(diǎn)擊第一個(gè)變量Phi，在下拉菜單中選擇The。點(diǎn)擊Mag標(biāo)簽，選擇：Category ：Gain；Quantity：GainTotal；Function：dB,點(diǎn)擊Add Trace按鈕。最后點(diǎn)擊Done，繪制出方向圖。結(jié)果分析

4.1 對(duì)探針位置的探討

地板長(zhǎng)、寬、高分別為： dX：90，dY：90，dZ：0。

介質(zhì)基片長(zhǎng)、寬、高：dX：45，dY：45，dZ：5；材料為Rogers R04003。貼片Patch長(zhǎng)、寬、高： dX：32，dY：32，dZ：0。

4.1.1探針在Y軸

探針中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0，Y：8，Z：0；半徑：dX：0, dY：0.5，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設(shè)置為pec。模型如圖4所示：

圖4 矩形貼片天線3D模型(探針在Y軸)

(1)反射系數(shù)曲線

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖5所示。

圖5 反射系數(shù)圖（Y軸）

(2)2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖，如圖6所示。

圖6 2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖（Y軸）分析： 當(dāng)探針在Y軸上時(shí)，回波損耗在13.8dB左右，工作頻帶在2.35GHz-2.47 GHz。

由遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖可看出，有一個(gè)小的背瓣。頻點(diǎn)在2.42 GHz左右，不在2.45 GHz，因此需要進(jìn)行優(yōu)化。

4.1.2 探針位置在X軸上

探針中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：8，Y：0，Z：0；半徑：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設(shè)置為pec。模型如圖7所示：

圖7 矩形貼片天線3D模型(探針在X軸)

(1)反射系數(shù)曲線

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖8所示。

圖8 反射系數(shù)圖（X軸）

(2)2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖，如圖9所示。

圖9 2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖（X軸）

分析：當(dāng)探針在X軸上時(shí)，回波損耗也在13.8dB左右，工作頻帶在2.37GHz-2.48 GHz。

由遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖可看出，有一個(gè)小的背瓣。頻點(diǎn)在2.43 GHz左右，不在2.45 GHz.說(shuō)明此位置仍不是最佳位置。

4.1.3 探針在對(duì)角線位置上 探針中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：-4.2，Y：4.2，Z：0；半徑：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設(shè)置為pec。模型如圖10所示：

圖10 矩形貼片天線3D模型(探針在對(duì)角線軸)(1)反射系數(shù)曲線

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖11所示。

圖11 反射系數(shù)圖（對(duì)角線）

(2)2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖，如圖12所示。

圖12 2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖（對(duì)角線上）

分析：當(dāng)探針在對(duì)角線上時(shí)，回波損耗為-29dB，頻點(diǎn)恰好在2.45GHz，工作頻帶在2.43GHz-2.47GHz工作特性很好，可知工作頻帶很窄。由遠(yuǎn)場(chǎng)圖可知，此位置仍有一個(gè)小的背瓣。

因此，探針在這個(gè)工作特性很好，但工作帶寬有點(diǎn)窄。探針中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：8，Y：8，Z：0；半徑：dX：0.5, dY：0，dZ：0； 高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設(shè)置為pec。模型如圖13所示：

圖13 矩形貼片天線3D模型(探針在對(duì)角線軸)

(1)反射系數(shù)曲線

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖14所示。

圖14 反射系數(shù)圖（對(duì)角線）

(2)2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖，如圖15所示。

圖15 2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖（對(duì)角線上）

分析： 當(dāng)將探針設(shè)置在此位置時(shí)，回波損耗在-14.3dB左右，頻帶寬度在2.40 GHz-2.49GHz,頻點(diǎn)正好在2.45GHz。

由遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖可知，在此位置有一個(gè)小的背瓣。

探針在這個(gè)位置工作特性很好，工作頻帶也較寬。此外還可知在對(duì)角線上越靠近中心，天線性能越好。

4.2 改變貼片尺寸

地板長(zhǎng)、寬、高分別為： dX：90，dY：90，dZ：0。

介質(zhì)基片長(zhǎng)、寬、高：dX：45，dY：45，dZ：5；材料為Rogers R04003。貼片Patch長(zhǎng)、寬、高： dX：31.7，dY：31.7，dZ：0。

探針中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：8，Y：0，Z：0；半徑：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設(shè)置為pec。模型如圖16所示。

圖16 矩形貼片天線3D模型(貼片尺寸改變)(1)反射系數(shù)曲線

仍在上述所設(shè)求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖17所示。

圖17 反射系數(shù)曲線（貼片尺寸改變）

(2)2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖，如圖18所示。

圖18 2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖（貼片尺寸改變）

分析： 當(dāng)其他條件不變，改變貼片尺寸（由32mm*32mm改為31.7mm*31.7mm）時(shí)，回波損耗在-12.5dB左右，頻帶寬度在2.39 GHz-2.50GHz,頻點(diǎn)正好在2.45GHz。

由遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖可知，在此位置仍有一個(gè)小的背瓣。探針在這個(gè)位置（X軸）工作特性不錯(cuò)，工作頻帶也較寬。

4.3 改變探針半徑

在4.2的基礎(chǔ)上，將探針半徑改為0.4mm，其他條件不變，則所形成的反射系數(shù)圖和2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖如圖19，圖20所示。

圖 19 反射系數(shù)圖曲線（探針半徑0.4mm）

圖20 2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖(探針半徑0.4mm)分析：① 在上一步的基礎(chǔ)上，改變探針半徑（由0.5mm改為0.4mm）時(shí)，回波損耗在-14.1dB左右，頻帶寬度在2.40 GHz-2.52GHz,頻點(diǎn)正好在2.46GHz。

② 由遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖可知，在此位置仍有一個(gè)小的背瓣。

③ 此時(shí)，探針不在工作頻點(diǎn)，可知探針半徑太小，但由上研究可知，半 徑在稍微改大一點(diǎn)應(yīng)該可以使探針工作在2.45 GHz（這個(gè)問(wèn)題由于時(shí)間問(wèn)題沒(méi)研究）。

總結(jié)：

① 當(dāng)頻率低于工作頻點(diǎn)時(shí)，優(yōu)化天線的措施有：改變探針位置、探針半徑、貼片尺寸等，均可以使其工作在頻點(diǎn)（如2.45GHz）。

② 對(duì)于矩形貼片可知：當(dāng)探針在坐標(biāo)軸上時(shí)，天線性能不是很理想；當(dāng)在對(duì)角線上時(shí)，天線的性能較理想，工作頻帶較在坐標(biāo)軸的位置要窄，而且探針在對(duì)角線上靠近中心的位置上，天線的性能更好。

③ 當(dāng)改變探針半徑時(shí)，半徑減小，工作頻率變大。通過(guò)調(diào)整可以使貼片工作在頻點(diǎn)。設(shè)計(jì)體會(huì)

微波課設(shè)在短短的幾天時(shí)間里完成了。首先非常感謝老師以及各位學(xué)長(zhǎng)的幫助和指導(dǎo)。

由于老師已經(jīng)在指導(dǎo)書上列出了很詳細(xì)的操作步驟，設(shè)計(jì)思路都體現(xiàn)在里面，因此這次課設(shè)上手還是很快的。這使我們能夠很快的把握住設(shè)計(jì)思路，進(jìn)一步學(xué)會(huì)如何利用HFSS10這款軟件設(shè)計(jì)微帶天，并通過(guò)所形成的遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)圖和S曲線分析矩形微帶天線的特性。學(xué)習(xí)將基礎(chǔ)的理論知識(shí)應(yīng)用到微帶天線的實(shí)際設(shè)計(jì)中。做完之后再回頭想一下，按照公式計(jì)算出來(lái)的矩形天線的參數(shù)運(yùn)用到實(shí)際時(shí)，并不能使天線達(dá)到理想的輻射狀態(tài)。這可能是由于一些共識(shí)的近似表示以及實(shí)際天線所處環(huán)境等因素造成。由此可知，在具體設(shè)計(jì)微帶天線時(shí)要根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)天線進(jìn)行優(yōu)化處理，使其達(dá)到理想輻射特點(diǎn)。當(dāng)然在做實(shí)驗(yàn)時(shí)并不是特別順利，所幸的是，在老師和幾位學(xué)長(zhǎng)的幫助指導(dǎo)下解決了，并從中學(xué)到很多東西。

此外，在這次課設(shè)中同學(xué)間的配合也是相當(dāng)重要的。每個(gè)學(xué)生對(duì)老師課堂所講的內(nèi)容的接收程度不同。只有同學(xué)間的相互配合，提出問(wèn)題，然后討論最后解決，才能使課設(shè)結(jié)果達(dá)到更好的效果。參考文獻(xiàn)

《微波天線與技術(shù)》 西安電子科技大學(xué)出版社 劉學(xué)觀 郭輝萍 編著。

第四篇：天線與微波技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)收會(huì)

熱烈祝賀

天線與微波技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

通過(guò)驗(yàn)收

1998年6月27日由總裝備部和電子工業(yè)部委派的專家評(píng)估委員會(huì)在電子部第14研究所對(duì)天線與微波技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室南京分部進(jìn)行了考察評(píng)估，28日又在西安電子科技大學(xué)對(duì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西安分部進(jìn)行了考察評(píng)估，認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)室已按任務(wù)書完成建設(shè)項(xiàng)目，具備了驗(yàn)收條件，一致同意通過(guò)評(píng)估”。

驗(yàn)收委員會(huì)接著于7月1日對(duì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收評(píng)議書肯定了重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成績(jī)，統(tǒng)一通過(guò)驗(yàn)收。驗(yàn)收后，總裝備部和電子工業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)講話，祝賀重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)驗(yàn)收，同時(shí)勉勵(lì)大家再接再厲。轉(zhuǎn)入運(yùn)行后要站在科研前言，把重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為具有“一流人才、一流設(shè)備、一流管理、一流成果”的天線與微波領(lǐng)域具有國(guó)際一流水平的科研基地。

第五篇：微波技術(shù)與天線--復(fù)習(xí)歸納免費(fèi)版

第一章

1.均勻傳輸線（規(guī)則導(dǎo)波系統(tǒng)）：截面尺寸、形狀、媒質(zhì)分布、材料及邊界條件均不變的導(dǎo)波系統(tǒng)。

2.均勻傳輸線方程，也稱電報(bào)方程。

3.無(wú)色散波：對(duì)均勻無(wú)耗傳輸線, 由于β與ω成線性關(guān)系, 所以導(dǎo)行波的相速vp與頻率無(wú)關(guān), 稱為無(wú)色散波。色散特性：當(dāng)傳輸線有損耗時(shí), β不再與ω成線性關(guān)系, 使相速vp與頻率ω有關(guān),這就稱為色散特性。

Ucos(?z)?jI1Z0sin(?z)Z?jZ0tan(?z)Zin(z)?1?Z01?02?vpU1Z?jZtan(?z)01????I1cos(?z)?jsin(?z)?f?rZ0 任意相距λ/2處的阻抗相同, 稱為λ/2重復(fù)性z1 終端負(fù)載

A2e?j?zZ1?Z0?j2?z?(z)??e??1e?j2?zj?zZ1?Z0Ae1Z1?Z0??1ej?1Z1?Z0

終端反射系數(shù)

均勻無(wú)耗傳輸線上, 任意點(diǎn)反射系數(shù)Γ(z)大小均相等,沿線只有相位按周期變化, 其周期為λ/2, 即反射系數(shù)也具有λ/2重復(fù)性

Z(z)?Z0U(z)1??Z()??1?(z)?inZin(Z)??Z0?1?Zin(z)?Z0 I(z)1??(Z)??1 ??1?U?/U??1??1電壓駐4.?1?1?U?/U?1??1波比 其倒數(shù)稱為行波系數(shù), 用K表示

5.行波狀態(tài)就是無(wú)反射的傳輸狀態(tài), 此時(shí)反射系數(shù)Γl=0, 負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗, 即Zl=Z0, 稱此時(shí)的負(fù)載為匹配負(fù)載。綜上所述, 對(duì)無(wú)耗傳輸線的行波狀態(tài)有以下結(jié)論: ① 沿線電壓和電流振幅不變, 駐波比ρ=1;

② 電壓和電流在任意點(diǎn)上都同相;③ 傳輸線上各點(diǎn)阻抗均等于傳輸線特性阻抗

β6終端負(fù)載短路：負(fù)載阻抗Zl=0, Γl=-1, ρ→∞, 傳輸線上任意點(diǎn)z處的反射系數(shù)為Γ(z)=-e-j2z

Zin(Z)?jZ0tan?z 此時(shí)傳輸線上任意一點(diǎn)z處的輸入阻抗為① 沿線各點(diǎn)電壓和電流振幅按余弦變化, 電壓和電流相位差 90°, 功率為無(wú)功功率, 即無(wú)能量傳輸;② 在z=nλ/2(n=0, 1, 2, …)處電壓為零, 電流的振幅值最大且等于2|A1|/Z0, 稱這些位置為電壓波節(jié)點(diǎn)；在z=(2n+1)λ/4(n=0, 1, 2, …)處電壓的振幅值最大且等于2|A1|, 而電流為零, 稱這些位置為電壓波腹點(diǎn)。③ 傳輸線上各點(diǎn)阻抗為純電抗, 在電壓波節(jié)點(diǎn)處Zin=0, 相當(dāng)于串聯(lián)諧振, 在電壓波腹點(diǎn)處|Zin|→∞, 相當(dāng)于并聯(lián)諧振, 在0＜z＜λ/4內(nèi), Zin=jX相當(dāng)于一個(gè)純電感, 在λ/4＜z＜λ/2內(nèi), Zin=-jX相當(dāng)于一個(gè)純電容，從終端起每隔λ/4阻抗性質(zhì)就變換一次, 這種特性稱為λ/4阻抗變換性。

XX??ls1?arctan(1)loc?arccot(c)2?Z0

開路線loc2?Z0 短路線ls l9.無(wú)耗傳輸線上距離為λ／4的任意兩點(diǎn)處阻抗的乘積均等于傳輸線特性阻抗的平方, 這種特性稱之為λ/4阻抗變換性。

10.負(fù)載阻抗匹配的方法 基本方法：在負(fù)載與傳輸線之間接入一個(gè)匹配裝置（或稱匹配網(wǎng)絡(luò)），使其輸入阻抗等于傳輸線的特性阻抗Z0.對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)的基本要求：簡(jiǎn)單易行、附加損耗小、頻帶寬、可調(diào)節(jié)以匹配可變的負(fù)載阻抗。實(shí)現(xiàn)手段分類：串聯(lián)λ/4阻抗變換器法、支節(jié)調(diào)配器法

Z?Z0R1(1)因此當(dāng)傳輸線的特性阻抗

0時(shí), 輸入端的輸入阻抗Zin=Z0, 從而實(shí)現(xiàn)了負(fù)載和傳輸線間的阻抗匹配(2)串聯(lián)

?Xs??1?X?lsc1短路支節(jié)：?arctg???arctg???2?Z2??0??Z0??Z?1loc?1?Z?開路支節(jié)：?arctg?0??arctg?0??2??X?若求出的長(zhǎng)度為負(fù)值，則加上λ/2取其正?Xs?2??Y?1lsc?1?Y?短路支節(jié)：?arctg?0??arctg?0??2??B??Bs?2??B??1?B?loc1開路支節(jié)：?arctg?s??arctg???2??Y0?2??Y0?

若求出的長(zhǎng)度為負(fù)值，則的結(jié)果

并聯(lián)

加上λ/2取其正的結(jié)果

11.練習(xí)： 設(shè)無(wú)耗傳輸線的特性阻抗為50Ω，工作頻率為300MHz, 終端接有負(fù)載Zl=25+j75(Ω), 試求串聯(lián)短路匹配支節(jié)離負(fù)載的距離L1及短路支節(jié)的長(zhǎng)度L2。第二章

1.規(guī)則金屬波導(dǎo)的特征: 沿軸線方向，橫截面形狀、尺寸及填充媒質(zhì)的電參數(shù)和分布狀態(tài)均不變化的無(wú)限長(zhǎng)的直波導(dǎo)。管壁材料一般由銅、鋁等金屬制成。

2.規(guī)則金屬波導(dǎo)的特點(diǎn)，規(guī)則金屬波導(dǎo)僅有一個(gè)導(dǎo)體，不能傳播TEM導(dǎo)波；每種導(dǎo)模都具有相應(yīng)的截止波長(zhǎng)?c（或fc），只有滿足條件?c> ?（工作波長(zhǎng)）或fc

222k?k??c3.為傳輸系統(tǒng)的本征值 當(dāng)β=0時(shí), 意味著波導(dǎo)系統(tǒng)不再傳播, 亦稱為截止, 此時(shí)

kc=k, 故將kc稱為截止波數(shù)

4.描述波導(dǎo)傳輸特性的主要參數(shù)有: 相移常數(shù)、截止波數(shù)、相速、波導(dǎo)波長(zhǎng)、群速、波阻抗及傳輸功率

22kk?0,即k?0ccc5.導(dǎo)行波的分類 此時(shí)E=0和H=0TEM波 ?0將E≠0而H=0的波稱為磁

z

z

z

z場(chǎng)純橫向波, 簡(jiǎn)稱TM波 將Ez=0而Hz≠0 的波稱為電場(chǎng)純橫向波, 簡(jiǎn)稱TE波 快波：TM波和TE波,其相速vp=ω/β＞c/

均比無(wú)界媒質(zhì)空間中的速度要快, 故稱之為快波

?cTEmn??cTMmn?6.TE10模特點(diǎn)：場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、頻帶寬和損耗小 7.管壁電流：波導(dǎo)中傳輸微波信號(hào)時(shí)在金屬波導(dǎo)內(nèi)壁上產(chǎn)生的感應(yīng)電流研究波導(dǎo)管壁電流結(jié)構(gòu)的意義：波導(dǎo)損耗的計(jì)算需要知道波導(dǎo)管壁電流；實(shí)際應(yīng)用中，波導(dǎo)元件的連接及通過(guò)在波導(dǎo)壁上開槽或孔以做成特定用途的元件，此時(shí)接頭與槽孔的位置就不應(yīng)破壞波導(dǎo)管壁電流的通路，否則將嚴(yán)重破壞原波導(dǎo)內(nèi)的電磁場(chǎng)分布，引起輻射和反射，影響功率的有效傳輸；當(dāng)需要在波導(dǎo)壁上開槽做成縫隙天線時(shí)，開槽應(yīng)切斷管壁電流。矩形波導(dǎo)TE10模的管壁電流與管壁上的輻射性和非輻射性

8.圓波導(dǎo)的主模：TE11模

?cTE11＝3.41a； ?cTM01＝2.61a； ?cTE01＝1.64a

電場(chǎng)激勵(lì)：把激勵(lì)裝置放在波導(dǎo)中所需模式電場(chǎng)最強(qiáng)的位置，并使其產(chǎn)生的電場(chǎng)與所需模式電場(chǎng)一致 磁場(chǎng)激勵(lì)把激勵(lì)裝置放在波導(dǎo)中所需模式磁場(chǎng)最強(qiáng)處、并使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)與所需模式磁場(chǎng)一致。電流激勵(lì)當(dāng)用饋電波導(dǎo)去激勵(lì)另一波導(dǎo)時(shí)，常采用孔激勵(lì)．由于波導(dǎo)開口處的輻射類似于電流元的輻射，故稱電流激勵(lì)。第六章

1.用來(lái)輻射和接收無(wú)線電波的裝置稱為天線

2.天線應(yīng)有以下功能 ① 天線應(yīng)能將導(dǎo)波能量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰?。這首先要求天線是一個(gè)良好的電磁開放系統(tǒng), 其次要求天線與發(fā)射機(jī)或接收機(jī)匹配。② 天線應(yīng)使電磁波盡可能集中于確定的方向上, 或?qū)Υ_定方向的來(lái)波最大限度的接收, 即天線具有方向性。 2?2???c22kcmn(m/a)?(n/b)③ 天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波, 即天線有適當(dāng)?shù)臉O化。 ④ 天線應(yīng)有足夠的工作頻帶新功能：對(duì)傳遞的信息進(jìn)行一定的加工和處理, 如信號(hào)處理天線、單脈沖天線、自適應(yīng)天線和智能天線等。

3.天線的分類：

按用途：通信天線、廣播電視天線、雷達(dá)天線等;按工作波長(zhǎng)：長(zhǎng)波天線、中波天線、短波天線、超短波天線和微波天線等；

按輻射元的類型： 線天線和面天線。所謂線天線由半徑遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的金屬導(dǎo)線構(gòu)成;面天線由尺寸大于波長(zhǎng)的金屬或介質(zhì)面構(gòu)成的。

4.電基本振子是一段長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng), 電流I振幅均勻分布、相位相同的直線電流元, 它是線天線的基本組成部分, 任意線天線均可看成是由一系列電基本振子構(gòu)成。5.60?IlE??jsin?e?jkrr?IlH??jsin?e?jkr2r?電基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng) ① 電基本振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)是一個(gè)沿著徑向向外傳播的橫電磁波, 所以遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)又稱輻射場(chǎng);在不同的方向上, 輻射強(qiáng)度是不相等的，說(shuō)明電基本振子的輻射有方向性。

|E(?,?)|F(?,?)?|E(?,?)|max 6.場(chǎng)強(qiáng)振幅歸一化方向性函數(shù)

6.主瓣寬度：半功率波瓣寬度：方向圖主瓣兩個(gè)半功率點(diǎn)之間的寬度, 在場(chǎng)強(qiáng)方向圖中, 等于最大場(chǎng)強(qiáng)的 1/2 兩點(diǎn)之間的寬度;零功率波瓣寬度：頭兩個(gè)零點(diǎn)之間的角寬

7.第一旁瓣電平的高低, 在某種意義上反映了天線方向性的好壞。如旁瓣電平較低的天線并不表明集束能力強(qiáng), 而旁瓣電平小也并不意味著天線方向性必然好。8.D?4?Le?2

9.收發(fā)互易性：同一天線作為發(fā)射和接收時(shí)的電參數(shù)相同 00??2??F(?,?)sin?d?d?Ae?輸入點(diǎn)電流實(shí)際天線的有效長(zhǎng)度

1LI(z)dz??LI0

?20010.接收天線的有效接收面積

11.接收天線的方向性 ① 主瓣寬度盡可能窄, 以抑制干擾② 旁瓣電平盡可能低③ 天線方向圖中最好能有一個(gè)或多個(gè)可控制的零點(diǎn) 第七章

1.電波傳播方式：視距傳播；天波傳播；地面波傳播；不均勻媒質(zhì)傳播

??2??F(?,?)sin?d?d?22.Friis傳輸公式:

S0?3.衰落現(xiàn)象衰落：指信號(hào)電平隨時(shí)間的隨機(jī)起伏。分類：吸收型衰落和干涉型衰落。 吸收型衰落：主要是由于傳輸媒質(zhì)電參數(shù)的變化, 使得信號(hào)在媒質(zhì)中的衰減發(fā)生相應(yīng)的變化而引起的。慢衰落：由上述原因引起的信號(hào)電平的變化較慢, 稱為慢衰落（圖7-1(a)）干涉型衰落：由隨機(jī)多徑干涉現(xiàn)象引起的。在某些傳輸方式中, 由于收、發(fā)兩點(diǎn)間存在若干條傳播路徑, 典型的如天波傳播、不均勻媒質(zhì)傳播等。快衰落：多徑干涉引起的P?4πr2

|E0|21S0?Re(E?H*)?2240π 信號(hào)起伏周期很短, 信號(hào)電平變化很快

4.視距傳播：指發(fā)射天線和接收天線處于相互能看見(jiàn)的視線距離內(nèi)的傳播方式?？捎糜诘孛嫱ㄐ?、衛(wèi)星通信以及雷達(dá)等 第八章

1.元因子：表示組成天線陣的單個(gè)輻射元的方向圖函數(shù), 其值僅取決于天線元本身的類型和尺寸。體現(xiàn)了天線元的方向性對(duì)天線陣方向性的影響。陣因子：表示各向同性元所組成的天線陣的方向性, 其值取決于天線陣的排列方式及其天線元上激勵(lì)電流的相對(duì)振幅和相位, 與天線元本身的類型和尺寸無(wú)關(guān)。

2.方向圖乘積定理：在各天線元為相似元的條件下, 天線陣的方向圖函數(shù)是單元因子與陣因子之積。

3.寬頻帶天線：阻抗、方向圖等電特性在一倍頻程（fmax/fmin=2）或幾倍頻程范圍內(nèi)無(wú)明顯變化的天線；非頻變天線：阻抗、方向圖等電特性在更大頻程范圍內(nèi)（如fmax/fmin≥10）基本不變化的天線。

4.智能天線分類（1）、切換波束天線：具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)定義的方向圖（2）、自適應(yīng)陣列天線 采用高級(jí)信號(hào)處理算法從接收到的信號(hào)中分辨出期望信號(hào)、干擾信號(hào)以及它們的方向和相關(guān)性，并利用這些信息分別對(duì)期望信號(hào)和干擾信號(hào)加以增強(qiáng)和抑制。同時(shí)不斷地自適應(yīng)地形成新的波束實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤，始終保持使主瓣指向期望用戶，而將干擾信號(hào)置零。

5.智能天線對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能改善：

1、提高頻譜利用效率，增大系統(tǒng)容量

2、克服遠(yuǎn)近效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)空時(shí)多用戶檢測(cè)

3、減小電磁污染及相互干擾

4、實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)定位，為越區(qū)切換提供可靠的依據(jù)

5、增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性

6、降低無(wú)線基站的成本

[例 6-4］一長(zhǎng)度為2h(h<<λ)中心饋電的短振子, 其電流分布為: , 其中I0為輸入電流, 也等于波腹電流Im 試求:

① 短振子的輻射場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）；

② 輻射電阻及方向系數(shù)；

③ 有效長(zhǎng)度。

解: 此短振子可以看成是由一系列電基本振子沿z軸排列組成。Z軸上電基本振子的輻射場(chǎng)為

I(Z)?I0(1?Z)h