电信传输原理及应用第二章微波网络基础5
微波技术第5章微波网络基础
j= 1
ak
散射矩阵元素的定义为：i≠j
Sij =
bi aj
ak = 0,k? j
对于 ak=0, 指对于端 口的入射波为零，则 要求k端口： 1)无源； 2)无反射；
Zk=Z0k
b1
Z01 Z01
b2
Z02
Z02
bi Z0i
Z0i
Z0k
bk
1 Z0k
bN Z0N
Z0N
N端 口 网 络
aj
Z0j
Sij
对于各参量： Sij S ji
2）无耗网络散射矩阵的幺正性
对于一个 N 端口无耗无源网络，传入系统的功率等于 系统的出射功率:
得到散射矩阵的幺正性:
[S]t [S]* [U ]
式中
[U ] =
轾 犏 犏 犏 犏 犏 犏 臌100M
0 1
L
L L O L
0 0
1
为单位矩阵。
对于互易网络，由互易性可得: [S][S]* = [U ]
即有
åN
k= 1
Ski Sk*j
=
dij
=
ìïïíïïî
1 0
i= j i¹ j
即若 i = j，
N
åS
ki
S
* ki
=
1
k= 1
若 i¹ j
N
å Ski Sk*j = 0
k= 1
上两式说明[S]矩阵的任一列与该列的共轭值的点 乘积等于1，而任一列与不同列的共轭值的点乘积 等于零（正交）。
3）传输线无耗条件下，参考面移动S参数幅值的 不变性
Vi+ Z0i
=
1 2
轾 犏 犏 犏 臌ViZ( z0 i)
微波通信技术的原理及其应用
微波通信技术的原理及其应用微波通信技术，顾名思义，是指通过微波信号进行通信的技术。
微波信号具有高频率、大带宽、高速度的特点，因此被广泛应用于通信领域。
本文将具体介绍微波通信技术的原理及其应用。
一、微波通信技术的原理微波通信技术的原理是基于微波信号的传输和接收。
微波信号是一种高频率、大带宽的电磁波信号，其频率在300MHz-300GHz之间。
不同频率的微波信号有不同的特点，如高频率的微波信号具有更高的速度和更大的带宽，能够传输更多的数据信息。
在微波通信中，需要使用微波天线进行信号的发射和接收。
微波天线分为发射天线和接收天线两种，发射天线将电能转化为电磁波信号，而接收天线则将电磁波信号转化为电能信号。
微波信号的传输主要通过微波传输线进行。
微波传输线分为两种，一种是同轴电缆，另一种是微带传输线。
同轴电缆是由内部导体、绝缘层和外部导体三部分组成，能够有效地抑制电磁辐射和干扰。
微带传输线则是一种新型的微波传输线，其基本结构由介质基板、金属层和地面层组成，具有结构简单、体积小和易于集成的优点。
二、微波通信技术的应用微波通信技术具有广泛的应用，主要包括无线通信、卫星通信、雷达测速、微波光纤通信等领域。
1、无线通信无线通信是指无需线缆连接的通信方式，主要包括移动通信和无线局域网。
移动通信是指通过移动电话、无线上网卡等设备进行通信，其中使用的微波信号主要有GSM、CDMA等。
无线局域网则是指由多个设备组成的局域网，通信通过无线路由器进行。
2、卫星通信卫星通信是指使用人造卫星进行通信，其优点是远距离通信可靠性高、抗干扰能力强及覆盖面广，可以覆盖全球各地。
微波通信技术是卫星通信技术中最基本和重要的组成部分，主要用于卫星与地面站之间的通信。
3、雷达测速雷达测速是指通过雷达测量物体的速度，常用于机场、公路、铁路等场所。
微波通信技术在雷达测速中扮演着重要角色，在物体反射回雷达波后进行信息传输和处理。
4、微波光纤通信微波光纤通信是指通过光纤传输微波信号进行通信。
电信传输原理及应用教学设计 (2)
电信传输原理及应用教学设计一、前言随着信息技术的迅速发展，通信技术也在不断发展与进步，特别是电信传输技术的应用越来越广泛。
电信传输技术已被广泛应用于各个领域，如互联网、移动通信、多媒体通信等。
因此，电信传输原理及应用教学成为计算机、通信等相关专业必修课程之一。
为了提高学生对电信传输原理及应用的理解和掌握，本文将从教学设计的角度出发，阐述电信传输原理及应用的教学思路和方法。
二、课程目标本课程的目标是培养学生掌握电信传输技术的原理和应用，理解信息传输的基础原理和过程，并掌握常用的电信传输技术、协议和标准。
三、教学内容本课程包括以下内容：1. 信息传输基础知识包括信道模型、调制解调、编码解码、数字信号处理等。
2. 电信传输技术及协议包括各种传输技术，如数字电路交换、分组交换、电路交换等，以及各种协议，如TCP/IP协议、ATM协议等。
3. 电视传输技术及应用包括电视信号传输原理、数字电视、IP电视等。
4. 移动通信技术及应用包括蜂窝网络、移动通信协议、无线传感器网络等。
5. 互联网及应用包括互联网的发展历程、互联网的基本原理和架构、互联网应用等。
四、教学方法本课程采用理论授课、实验教学和课程设计相结合的教学方式。
1. 理论授课通过教师讲解、教材阅读等方式，讲解电信传输技术的基本原理、相关协议和应用。
教师应该注重培养学生的思维能力和创新能力，努力引导学生去思考和探索未知的领域。
2. 实验教学通过实验教学，让学生深入了解电信传输技术的应用，提高其操作技能和解决问题的能力。
例如，可以设计实验环节，让学生模拟基本电路的搭建和调试，了解数字信号的编码原理和调制解调方法等。
3. 课程设计通过课程设计，鼓励学生运用所学的知识和技能，解决具体的问题。
例如，可以设计电路交换网络、分组交换网络、互联网等相关课程设计，让学生将所学的理论知识应用于实践。
五、评价方式本课程的评价方式应以综合考核为主，包括考试、实验报告、课程设计等多种考核方式。
无线通信原理与应用-第二章 传输技术基础
Frequency-Domain Concepts
Any electromagnetic signal can be shown to consist of a collection of periodic analog signals (sine waves) at different amplitudes, frequencies, and phases The period of the total signal is equal to the period of the fundamental frequency
Or, the distance between two points of corresponding phase of two consecutive cycles
Sine Wave Parameters
General sine wave
s(t ) = A sin(2ft + )
Figure 2.3 shows the effect of varying each of the three parameters
Relationship between Data Rate and Bandwidth
The greater the bandwidth, the higher the information-carrying capacity Conclusions
Any digital waveform will have infinite bandwidth BUT the transmission system will limit the bandwidth that can be transmitted AND, for any given medium, the greater the bandwidth transmitted, the greater the cost HOWEVER, limiting the bandwidth creates distortions
电信通信工作原理
电信通信工作原理随着现代科技的不断发展，电信通信已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
在我们享受到无线网络、电话通讯以及电视直播等各种通信服务的同时，你是否曾好奇过电信通信是如何实现的呢？本文将为你详细介绍电信通信的基本原理。
一、无线网络通信原理无线网络通信是指通过无线电波进行信息传递的通信方式。
无线网络通信的原理基于微波和无线电波在空间中的传播。
首先，发送端将待传输的数据转换为电信号，并通过无线电发射器将电信号转换为无线电波，然后通过天线将无线电波发送出去。
接收端的天线接收到无线电波后，同样通过无线电接收器将无线电波转换为电信号，再经过解码和处理，最终得到发送端传输的原始数据。
二、电话通信原理电话通信是指通过电话设备进行语音对话的通信方式。
电话通信的原理基于模拟信号的传输。
当你拨打电话时，声音信号首先会传输到电话交换机。
电话交换机负责连接发送方和接收方之间的通信链接，它通过模拟信号传输的方式，将你的声音信号转换为电信号，并将其传输给接收方所使用的电话设备。
接收方的电话设备接收到信号后，再通过扬声器播放出声音信号，使你们能够进行通话。
三、电视广播通信原理电视广播通信是指通过无线电波传播电视信号的通信方式。
电视广播的原理基于调制解调技术和信道传输原理。
首先，电视信号经过调制器将其转换为载波信号，然后通过天线将载波信号以无线电波的形式传输到接收地点。
接收地点的电视机通过天线接收无线电波，并通过解调器将其转换为原始的电视信号。
最后，电视机将信号进行解码并显示在屏幕上，使观众能够收看电视节目。
四、数据传输通信原理数据传输通信是指通过网络将数据传输到远程位置的通信方式。
数据传输通信的原理基于计算机网络技术和数据包交换原理。
首先，发送端将待传输的数据划分为小的数据包，并通过网络传输到目标位置。
数据包在传输过程中，会经过路由器、交换机等网络设备进行中转，通过互联网或者局域网完成数据传输的过程。
接收端将接收到的数据包进行重新组装，还原为原始的数据，从而实现数据的传输。
通信技术中的微波传输原理解析
通信技术中的微波传输原理解析在通信技术领域中，微波传输是一种常见且重要的传输方式。
它在无线电通信、无线电广播、卫星通信等领域有着广泛的应用。
本文将从微波传输的原理、特点以及应用等方面进行解析。
微波传输是指利用微波频段进行数据传输的技术。
在通信中，微波波段通常指的是300MHz至300GHz之间的频率范围。
相比于低频信号，微波信号的频率更高，波长更短。
这使得微波信号具有传输速度快、穿透力强等特点。
微波传输的原理是基于电磁波的传输。
当电磁波经过传输介质时，会受到散射、反射、折射等影响。
微波传输利用微波信号在空间中的传播特性，通过天线发射和接收微波信号，实现信号的传输。
微波传输通常采用点对点的方式，通过微波接力站点之间的传输来完成长距离的通信。
微波传输具有许多优点。
微波信号的传输速度快，可以满足大容量、高速率的数据传输需求。
微波信号具有很好的穿透力，可以在山脉、森林等复杂地形环境中实现信号的传输。
微波传输还具有相对较低的延迟，适用于对实时性要求较高的应用场景。
微波传输设备体积小、构建简单，成本更低，便于部署和维护。
在实际应用中，微波传输被广泛应用于无线电通信、无线电广播和卫星通信等领域。
在无线电通信中，微波传输可以实现移动通信、固定通信等各类通信需求，为人们提供了手机、宽带等各类便利的通信服务。
在无线电广播中，微波传输可以实现广播节目的传播，为听众提供音乐、新闻等多样化的广播内容。
在卫星通信中，微波传输还可以实现地球站与卫星之间的通信，支持远程通信和卫星电视等服务。
尽管微波传输在通信技术中具有广泛的应用，但也存在一些限制和挑战。
微波信号的传输距离较短，通常在几十公里到几百公里之间。
微波信号容易受到大气、障碍物等因素的干扰，信号质量可能会下降。
微波传输还需要配置大量的传输设备和接力站点，成本较高。
因此，在一些需要覆盖广大区域或长距离传输的场景中，可能会采用其他更适合的通信技术。
综上所述，微波传输作为通信技术中的一种重要方式，具有快速、稳定和高容量的传输特性。
《微波网络基础》课件
移动通信中的微波网络需要解 决信号干扰和多径衰落等问题 ，以保证通信质量和稳定性。
物联网中的微波网络
1
物联网中的微波网络主要用于实现物体之间的信 息交换和远程控制，具有广泛的应用前景。
2
物联网中的微波网络通常采用低功耗、低成本的 微波模块，以实现无线数据传输和控制。
3
物联网中的微波网络需要解决信号传输过程中的 能量效率和可靠性等问题，以保证物体之间的有 效通信。
高效性原则
优化微波网络系统的性能参数，提高数据传 输效率。
扩展性原则
设计时应考虑未来发展需求，方便系统升级 和扩容。
经济性原则
在满足性能要求的前提下，尽可能降低建设 和运营成本。
微波网络的系统组成
发射机
负责将信号从微波网络发送出去。
馈线
连接发射机和接收机的传输线。
接收机
负责接收微波网络传送的信号。
3
集成工艺
将多个微波元件集成在一个芯片上，实现微波系 统的微型化。
微波网络的测试技术
测试设备
包括信号源、频谱分析仪、功率计、网络分析仪等，用于测试微波元件的性能 参数。
测试方法
根据不同的元件和性能参数，选择合适的测试方法，如电压驻波比测试、插入 损耗测试等。
05
微波网络的应用实 例
卫星通信中的微波网络
微波网络的应用领域
广播电视传输
微波网络广泛应用于广播电视节目的传输，如卫 星电视、地面无线电视等。
电信通信
微波网络在电信通信领域中用于构建移动通信网 络、宽带接入网络等。
军事通信
由于微波网络具有较好的抗干扰能力和保密性， 因此在军事通信领域中也有广泛应用。
微波网络的发展趋势
电信传输原理及应用教学设计
电信传输原理及应用教学设计一、教学目标1.了解电信传输原理的基本概念和理论知识；2.学习数字通信系统的工作原理及其在现代通信中的应用；3.掌握常见的数字信号调制技术和解调技术；4.学习光纤通信技术和其在电信传输中的应用；5.能够分析和解决电信传输系统中常见的问题。
二、教学内容1. 电信传输原理概述1.电信传输的基本定义和原理；2.数字通信系统的基本组成部分；3.数字通信系统的分类和特点。
2. 数字信号调制技术1.数字信号的基本概念和表达方式；2.常见的数字信号调制技术（ASK、FSK、PSK）；3.调制技术的实际应用场景。
3. 数字信号解调技术1.数字信号解调的基本概念和原理；2.常见的数字信号解调技术（调幅解调、调频解调、调相解调）；3.解调技术的实际应用场景。
4. 光纤通信技术1.光纤通信的基本原理和特点；2.光纤通信系统的构成和组成部分；3.光纤通信技术的应用场景和未来发展趋势。
5. 电信传输问题分析和解决1.电信传输中常见的问题和故障；2.问题分析和解决的基本方法和技巧；3.实际案例分析和解决。
三、教学方法1.讲授理论知识，图文结合，讲解生动；2.借助模拟实验和实物演示，让学生更好地理解数字通信系统的工作原理；3.借助案例分析，让学生学会分析和解决电信传输中常见的问题。
四、教学评价1.学生期中报告；2.学生课堂参与度；3.学生最终报告。
五、参考书目•《数字通信原理》，第四版，Simon Haykin；•《光纤通信系统》，第二版，Gerd Keiser；•《电信工程与通信网络》，第二版，冯坤。
以上就是本次电信传输原理及应用教学设计的全部内容，希望能够帮助到相关学生和教师更好地理解和掌握电信传输原理和应用。
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一般情况下，二端口网络的五种网络参量均有四个独立参量， 但当网络具有某种特性(如对称性或可逆性等)时，网络的独立 参量个数将会减少。
(一) 可逆网络
如前所述，可逆网络具有互易特性
Z12 Z21 Y12 Y21
或 或
~ Z~12
~ Z~21
Y12 Y21
其它几种网络参量的互易特性为
第2章 传输线理论
3.转移参量
用T2面上的电压、电流来表示T1面上的电压和电流的网络方程， 且规定电流流进网络为正方向，流出网络为负方向。则有
转移参量的定义为
U1
I1
A11
A21
A12 U 2
A22
I
2
A11
U1 U2
I2 0
A12
U 1 I2
U2 0
A21
I1 U2
I2 0
A22
T12U~i 2
U r1 T21U r2 T22U i2
U~~i1
U r1
T11 T21
T12 T22
U~~r 2 U i2
~
T11
U ~
i1
Ur2
~ Ui2 0
1 S21
表示表示T2面接匹配负载时，T1面 至T2面的电压传输系数的倒数， 其余参量没有直观的物理意义。
第2章 传输线理论
如果参考面位置改变，则网络参数也随之改变。
第2章 传输线理论
二、不均匀区等效为微波网络
微波元件对电磁波的控制作用是通过微波元件内部的不均匀区 (不连续性边界)和填充媒质的特性来实现的。将不均匀区等效为 微波网络，需要用到电磁场的唯一性原理和线性叠加原理。
线性叠加原理
对于n端口线性网络， U1 Z11 I1 Z12 I 2 Z1n I n U 2 Z21 I1 Z22 I 2 Z2n I n
(1) 对于无耗网络，网络的全部阻抗参量和导纳参量均为纯虚数，
即有
Zij jX ij
Yij jBij i, j 1,2, ,n
(2) 对于可逆网络，则有下列互易特性
Zij Z ji
Yij Yji i j, i, j 1,2, ,n
(3) 对于对称网络，则有
Zii Z jj
Yii Yjj i j, i, j 1,2, ,n
Байду номын сангаас
A11 A22
Z01 Z02
由此可见，一个对称二端口网络的两个参考面上的输 入阻抗、输入导纳以及电压反射系数等参量一一对应 相等
第2章 传输线理论
(三) 无耗网络
利用复功率定理和矩阵运算可以证明，一个无耗网络的散射矩 阵一定满足“么正性”，即
[S]T [S * ] [1]
或写成
S11 S12
(2)电路中不均匀区附近将会激起高次模，此时高次模对工作模式 的影响仅增加一个电抗值，可计入网络参量之内。
(3)整个网络参考面要严格规定，一旦参考面移动，则网络参量就 会改变。
(4)微波网络的等效电路及其参量只适用于一个频段
第2章 传输线理论
微波元件等效为微波网络 一、 网络参考面的选择
参考面的位置可以任意选，但必须考虑以下两点： （1）单模传输时，参考面的位置应尽量远离不连续性区域， 这样参考面上的高次模场强可以忽略，只考虑主模的场强； （2）选择参考面必须与传输方向相垂直，这样使参考面上 的电压和电流有明确的意义
不管电路如何变化，信号源输出功率可以设法保持不变，而且 很容易得到匹配的终端负载。
1.散射参量
二端口网络参考面T1和T2面上的归一化入射波电压和归一化 反射波电压应用叠加原理，可以用两个参考面上的入射波电 压来表示两个参考面上的反射波电压，其网络方程为
~
~
~
U ~
r1
S11U~i1
S12U~i 2
第2章 传输线理论 2.6 微波网络基础
任何一个微波系统都是由各种微波元件和微波传输线 组成的。任何一个复杂的微波系统都可以用电磁场理 论和低频网络理论相结合的方法来分析，这种理论称 为微波网络理论。
微波网络具有如下特点：
(1)对于不同的模式有不同的等效网络结构及参量。通常希望传输 线工作于主模状态。
波比。
1
1
当输出端接匹配负载时，输入端反射系数即为S11，所以有
1 S11 或
1 S11
1 S11 1
对于可逆无耗网络，仅有反射衰减，因此插入衰减与输入驻 波比有下列关系
A
1 S12 2
1
1 S11
2
1 2 4
1 S21 2
第2章 传输线理论
多端口微波网络
描述多端口微波网络的参量矩阵只有阻抗矩阵、导纳矩阵 和散射矩阵三种。
第2章 传输线理论
二端口微波网络
一、 二端口微波网络的网络参量 在各种微波网络中，二端口微波网络是最基本的。例如： 衰减器、移相器、阻抗变换器和滤波器等均属于二端口微 波网络。 表征二端口微波网络特性的参量可以分为两大类： 一、反映网络参考面上电压与电流之间关系的参量 二、反映网络参考面上入射波电压与反射波电压之间 关系的参量。如图所示。
Pi
1 2
~ U i1
2
1~ 2 PL 2 U r2
A Pi
PL
~ Ui2 0
~2
~ ~ ~ ~2
Ui1 A ~ 2 Ur2
1 T2
1 S21 2
A11 A12 A21 A22 4
由此可见，插入衰减等于电压传输系数平方的倒数。
对于可逆二端口网络，则有
A 1 1
S21 2
S12 2
第2章 传输线理论
Z 01 Z 02 Z 21
Z 01 Z 02
第2章 传输线理论
2. 导纳参量 用T1和T2两个参考面上的电压表示两个参考面上的电流，其网 络方程为
I1
I
2
Y11 Y21
各导纳参量元素定义如下
Y12 U1
Y22
U
2
Y11
I1 U1
U2 0
Y22
I2 U2
U1 0
Y12
I1 U2
~ U2
U2 Z02
~ I1 = I1 Z01 ~ I 2 = I 2 Z02
归一化
~ ~~ ~~ U~1 Z~11 I~1 Z~12 I~2
U 2 Z21 I1 Z22 I 2
归一化阻抗参量为
~ Z11
Z11 Z 01
~ Z 22
Z 22 Z 02
~ Z12 ~ Z21
Z12
I1 A21U 2 A22 I 2
~ U1
U1 Z01
~ A11 A11
Z02 Z01
~ U2
U2 Z 02
~ A21 A21 Z01Z02
~ I1 I1 Z01
~ I 2 I 2 Z02
~ A12
A12 Z01Z02
~ A22 A22
Z01 Z02
第2章 传输线理论
(二) 散射参量和传输参量
I1 0
表示T1面开路时，端口(2)的输入阻抗；
Z12
U1 I2
I1 0
表示T1面开路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗；
Z21
U2 I1
I2 0
表示T2面开路时，端口(1)至端口(2)的转移阻抗。
第2章 传输线理论
特性阻抗归一化
T1和T2参考面上的归一化电压和归一化电流分别为
~ U1
U1 Z01
2
Y21
Y22
Y2n
U
2
I
n
Yn1 Yn2
Ynn
U
n
U ZI
I YU
第2章 传输线理论
唯一性原理
在一个封闭区域的边界上，切向电场或者切向磁场如果 是确定的，那么区域内的电磁场就被唯一确定
不连续性区域的边界是由导体及网络参考面构成的，参 考面上的模式电压和模式电流正比于横向电场和横向 磁场的幅度函数，如果网络参考面上的电压确定了， 则网络内的电磁场就唯一地确定
U1 0
Y21
I2 U1
U2 0
表示T2面短路时，端口(1)的输入导纳； 表示T1面短路时，端口(2)的输入导纳 表示T1面短路时，端口(2)至端口(1)的转移 导纳；
表示T2面短路时，端口(1)至端口(2)的转移 导纳。
第2章 传输线理论
如果T1和T2参考面所接传输线的特性导纳分别为Y01和Y02， 则归一化表示式为
第2章 传输线理论
三、 微波网络的特性 (一) 微波网络的分类
按网络的特性进行分类
1. 线性与非线性网络 2. 可逆与不可逆网络 3. 无耗与有耗网络 4. 对称与非对称网络
按微波元件的功能来分
1.阻抗匹配网络 2.功率分配网络 3.滤波网络 4.波型变换网络
第2章 传输线理论
(二) 微波网络的性质
I1 I2
U2 0
表示T2面开路时，端口(2)至端口(1)的电压转移 系数；
表示T2面短路时，端口(2)至端口(1)的转移阻抗； 表示T2面开路时，端口(2)至端口(1)的转移
导纳； 表示T2面短路时，端口(2)至端口(1)的电流转移
系数。
第2章 传输线理论
归一化方程
~ ~~ ~~ U~1 ~A11U~ 2 ~A12~I 2
U r2 S21U i1 S22U i2
U~~r1 U r2
S11 S21
S12 S22
U~~i1 U i2
第2章 传输线理论
散射参量的定义为
~
S11
U r1 ~
Ui1
~ Ui2 0
~
S12 U~r1