微波天线与技术new

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1、微波天线与技术一、传输线理论1.传输线定义：用于引导电磁波的装置。2.传输线的电性能从传输模式上看，传输线上传输的电磁波分3种类型：（1）TEM波（横电磁波）：电场和磁场都与电磁波传播方向相垂直。（2）TE波（横电波）：电场与电磁波传播方向相垂直，传播方向上有磁场分量。（3）TM波（横磁波）：磁场与电磁波传播方向相垂直，传播方向上有电场分量。TEM传输线无色散。TEM传输线的工作频带较宽。TEM传输线的功率容量和损耗应能满足设计要求。3.传输线的及机械性能（1）传输线的机械性能包括物理尺寸、制作难易程度、与其它元器件相集成的难易程度等指标，所以，传输线有平面化趋势。（2）TEM传输线有许多

2、种类：常用的有平行双导线、同轴线、带状线和微带线(传输准TEM波)，用来传输TEM波的传输线，一般由两个（或者两个以上）导体组成。4.传输线理论是长线理论传输线是长线还是短线，取决于传输线的电长度而不是它的几何长度。电长度定义为传输线的几何长度l与其上工作波长的比值。当传输线的几何长度l比其上所传输信号的工作波长还长或者可以相比拟时，传输线称为长线；反之称为短线。例如，TEM波传输线就是长线。5.分布参数电路传输线理论是分布参数电路理论，认为分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导这4个分布参数存在于传输线的所有位置上。分布参数定义如下：分布电阻R——传输线单位长度上的总电阻值，单位为/m。

3、分布电导G——传输线单位长度上的总电导值，单位为S/m。分布电感L——传输线单位长度上的总电感值，单位为H/m。分布电容C——传输线单位长度上的总电容值，单位为F/m。如果长线的分布参数是均匀分布的，不随位置而变化，则称其为均匀长线或者均匀传输线。均匀传输线方程：传输线方程是研究传输线上电压、电流的变化规律，以及它们之间相互关系的方程。6.传输线的基本特性参数特性阻抗、传播常数、相速度与相波长。（1）特性阻抗：传输线上入射电压与入射电流之比（也是行波电压与行波电流之比)，用表示传输线特性阻抗的一般公式为：，的倒数称为传输线的特性导纳，用表示。当时，，此时传输线称为无耗传输线。当和时，，此时

4、传输线称为微波传输线。可见，在射频情况下可以认为传输线的特性阻抗为纯阻抗。（2）传播常数传播常数是反映波经过单位长度传输线后波的幅度和相位变化的一个物理量，;对于无耗传输线;对于射频低耗传输线,其中是衰减常数，单位1/m,或dB/m;为相移常数，单位1/m或rad/m。(3)相速度与相波长a.相速度是表示沿一个方向传播的波（入射波或是反射波）等相位点移动的速度，.b.相波长定义为同一瞬时相位相差的两点间的距离，。7.传输线的输入阻抗与反射系数（1）输入阻抗:传输线上任一点的输入阻抗定义为该点电压与电流之比,即；当长线长度为l时，长线始端输入阻抗。（2）反射系数：传输线上的波一般为入射波与反

5、射波的叠加。波的反射现象是传输线上最基本的物理现象，传输线的工作状态也主要决定于反射的情况。反射系数反映了传输线的反射特性。反射系数是指传输线上某点的反射电压（波）与入射电压（波）之比，也等于传输线上该点反射电流（波）与入射电流之比的负值，用表示；当时，此时对应的是终端反射系数，也叫负载反射系数，用表示，,然而对于无源负载，因此，，对于无耗传输线，则有说明无损耗传输线上任何一点反射系数的模值是相同的，也说明了无传输线上任何一点反射波与入射波虽然相位有差异，但是振幅之比为常数。因此可得到结论如下：(1)反射系数随传输线位置变化。(2)反射系数为复数，这反映出反射波与入射波之间有相位差异。(3

6、)无耗传输线上任一点反射系数的模值是相同的，说明了无传输线上任何一点反射波与入射波振幅之比为常数。(4)反射系数是周期性函数，周期为。8.驻波系数与行波系数(1)驻波系数也称为电压驻波比，定义为传输线上最大电压（电流）与最小电压（电流）的幅值之比，用或者表示。即.(2)行波系数.当，即行波状态时，驻波系数，行波系数。当，即驻波状态时，驻波系数，行波系数。当，即行驻波状态时，驻波系数，行波系数。9.反射系数与终端负载的关系(1)当时，，传输线上无反射波，只有入射波，称为行波状态。(2)当（终端短路）时，；当（终端开路）时，；当（终端接纯电抗负载）时，。(3)当时，，入射波能量部分被负载吸收，

7、部分被反射，称为部分反射工作状态，为行驻波状态。10.均匀无耗长线的工作状态(1)行波工作状态（也叫无反射工作状态）产生无反射工作状态，即：a.或，这时是传输线无限长的情况。b.，这是负载匹配的情况。无耗传输线上行波的工作状态，行波有三大特点：a.传输线上各点点电压和电流的振幅不变。b.传输线上电压与电流的相位相同，而且都随z的增加线性滞后。c.传输线上各点的输入阻抗均等于特性阻抗。(2)驻波工作状态(全反射工作状态)a