微波与天线CH15
微波技术与天线1011020102
微波技术与天线基础理论与军事应用——微波武器与智能天线1011020102孟庆文目录微波技术与天线基础理论与军事应用 0一摘要 (2)二微波技术 (2)(1)微波（Microwave)的概念 (2)(2)微波技术的发展 (3)(3)均匀传输线理论 (4)（4）微波网络 (6)（5）微波元器件 (7)二天线 (8)(1)天线的概念 (8)（2）天线辐射与接收的基本理论 (9)三微波技术应用实例——微波武器 (10)四天线的应用实例——智能天线 (12)五心得体会 (14)六参考文献 (15)一摘要本文阐述了《微波技术与天线》这门课程的主要内容，在经过多年的发展后，微波技术与天线已经越来越深入大众的生活当中，并且分支越来越细，微波与天线在民用和军用方面都很广泛，本文主要从微波技术与天线技术的发展和具体应用两个方面来阐述。
微波，天线与电波传播是无线电技术的一个重要组成部分，他们三者研究的对象和目的有多不同，微波主要研究如何导引电磁波在微波传输系统中的有效传输，他的特点是：希望电磁波按一定要求沿微波传输系统无辐射滴传输，对传输系统而言，辐射是一种能量的损耗：天线的任务则是将导行波变换为向空间定向辐射的电磁波，或将在空间传播的电磁波变为微波设备中的导行波，因此天线有两个基本作用：一时有效的辐射或者接受电磁波，另一个是吧无线电波能量转换为导行波能量；颠簸传播则是分子和研究颠簸在空间的传播方式和特点。
——取自参考文献【1】二微波技术(1)微波（Microwave)的概念微波也是无线电波，但他是一个比普通无线电波段的波长更短（频率更高）的波段，故名微波。
目前把波长为0.1m~1mm的电磁波成为微波，气对应的频率在300MHZ~3000GHZ,此波段就成为微波波段，有次可见微波是指波长很短的波,，从频率上看，恰好相反，频率非常高，对应数值也很大。
对于电磁频谱，按照从波长较长（频率较低）到波长愈来愈短（频率愈高）的次序可排列为：普通无线电波，微波，红外线，可见光，X射线和γ射线，可见，微波波段的低频段与普通无线电波中超短波的高频端相毗邻，而高频端则与红外线的低频端相衔接。
第一课微波与天线Ch08
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三、电抗性负载匹配
总结阻抗匹配求解过程（口述）
思考： 若将“短路”枝节更换为“开路”枝节， 此题如何求解？与先前情况有何异同？
课堂练习： 请使用“串联”枝节方式重做上题。
电阻性负载匹配
二、电阻性负载匹配
采用 1 阻抗变换器。如想使得
4
Zin Z0
则匹配段的特性阻抗必须满足
(8-7)
Z '0 Rl Z0
注意：在匹配区中：行波状态（无反射波）
(8-8)
在匹配区外：行驻波状态（存在反射波）
但反射波只能存在于匹配区外，不能进入匹配 区，即无法进入电源区域。（驻波匹配）
ll12
0.318 0.25 0.25 0.182
0.068() 0.732()
注意： 在导纳圆图上，最右端为“短路点”。（因为g=∞） 在阻抗圆图上，最右端为“开路点”。（因为r=∞)
这进一步体现了：阻抗圆图和导纳圆图其实就是一副图， 即g=r, x=b. 但是要注意相关“物理意义”的变化。
Impedance Matching
举例：在低频电路中，存在“共轭匹配”
图 8-1 最大功率输出定理
当
Zl
Z
* g
2
则
Pl
Pmax
1 8
Eg Re(Zg )
(8-1) (8-2)
一、匹配网络特性
如果网络是一段特性阻抗为Z0的传输线，则当
Zg Z0 Zl Z0
可达到无反射的行波匹配。
1. 对负载归一化 zl 0.5 j1.5 2. 由于采用并联枝接，所以利用导纳进行计算
yl 0.2 j0.6
《微波技术与天线》习题答案
《微波技术与天线》习题答案章节 微波传输线理路1.1设一特性阻抗为Ω50的均匀传输线终端接负载Ω=1001R ，求负载反射系数1Γ，在离负载λ2.0，λ25.0及λ5.0处的输入阻抗及反射系数分别为多少？解：31)()(01011=+-=ΓZ Z Z Zπβλ8.02131)2.0(j z j e e --=Γ=Γ31)5.0(=Γλ （二分之一波长重复性）31)25.0(-=ΓλΩ-∠=++= 79.2343.29tan tan )2.0(10010ljZ Z ljZ Z Z Z in ββλΩ==25100/50)25.0(2λin Z （四分之一波长阻抗变换性）Ω=100)5.0(λin Z （二分之一波长重复性）1.2求内外导体直径分别为0.25cm 和0.75cm 的空气同轴线的特性阻抗；若在两导体间填充介电常数25.2=r ε的介质，求其特性阻抗及MHz f 300=时的波长。
解：同轴线的特性阻抗abZ rln600ε= 则空气同轴线Ω==9.65ln 600abZ 当25.2=r ε时，Ω==9.43ln600abZ rε 当MHz f 300=时的波长：m f c rp 67.0==ελ1.3题设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比ρ，第一个电压波节点离负载的距离为1m in l ，试证明此时的终端负载应为1min 1min 01tan tan 1l j l j Z Z βρβρ--⨯=证明：1min 1min 010)(1min 101min 010in tan l tan j 1/tan tan 1min 1min l j Z Z Z Z l j Z Z l j Z Z Z Z l in l βρβρρββ--⨯=∴=++⨯=由两式相等推导出：对于无耗传输线而言：）（1.4传输线上的波长为：m fr2cg ==ελ因而，传输线的实际长度为：m l g5.04==λ终端反射系数为： 961.0514901011≈-=+-=ΓZ R Z R输入反射系数为： 961.0514921==Γ=Γ-lj in eβ 根据传输线的4λ的阻抗变换性，输入端的阻抗为：Ω==2500120R ZZ in1.5试证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。
微波技术与天线
一个典型的DTH系统由六个部分组成：
• • • • • • 1）前端系统（Headend) 2）传输和上行系统（Uplink) 3）卫星（Satellite) 4）用户管理系统（SMS） 5）条件接收系统（CA） 6）用户接收系统（IRD）
如何调试卫星电视信号
• 先定方位角,后定仰角,再调极化角.Ku波段天线几乎都是偏 馈天线,其调星不如C波段卫星电视天线直观,尤其是仰角, 不能照抄照搬数据,而是有一差值,在接收低仰角卫星时,甚 至锅面垂直地面或负于地面,而在C波段调星时则是不可能 的情况,而不同厂家的天线这一差值往往也不相同,可相差 20°左右.故先定方位角,然后上下调整仰角,当然一定要慢, 要有耐心.捕捉到信号后再细调方位角和仰角,最后调极化 角.Ku波段的极化角与C波段极化角相差90°,这一点也是 大家要注意的.一旦一颗卫星找到后,便可实测其仰角,然后 根据与其他卫星仰角的差值,将其换算成直观、实用的Ku 仰角,以利快速调星.Ku波段调星还要注意雨衰问题,因在高 纬度或接收低仰角的卫星时,高频头盖方向均是向上的,遇 到阴雨天,盖上的水滴或雾都会引起信号衰减,甚至信号中 断,为避免此情况,可将其倒装,效果是一样的,此时仰角增高, 可以有效避免雨衰.
疑问三：“中星九号”挑战有线电视？
• 虽然卫星直播电视被定位 于对有线数字电视的补充 和延伸，但国家广电总局 有关人士也曾表示，直播 卫星启动后，原有的政策 将会有一些调整。随着政 策的调整和卫星增值业务 的开展，卫星直播广播电 视业务与有线电视之间的 竞争会加大.
谢谢！
疑问二：“中星九号”是免费的午 餐？
• 在“中星九号”的相关报道中，最引人注目的是其不加密的节目传输 方式。“中星九号”的商业模式是向各地的卫星电视台收取卫星带宽 租售费用，而对电视观众是免费的。与“几百元初装费+几十元月租 费”的有线数字电视相比，观众只要花几百元安装卫星地面接收设施 就可免费收看数字电视节目，这是否意味着观众在有线数字电视之外 有了新的选择？ • 其实早在国家广电总局5月中旬发布的《中国广播电视直播卫星 “村村通”系统技术体制白皮书》中，“中星九号”就被定位于“村 村通”卫星。国家广电总局科技司有关人士则表示，“中星九号”主 要针对偏远的、看不到电视、听不到广播的农村地区，而对于其在城 市是否免费目前还不好说。有观点认为，直播卫星计划的初期国家不 会允许城市地区接收卫星电视，因为有线电视网络和数字化已经投入 了巨大的前期经费和资源。因此，有线电视依然会在城市地区继续垄 断。 • 而根据国务院颁布的《卫星电视广播地面接收设施管理规定》， 个人不得安装和使用卫星地面接收设施，单位设置卫星地面接收设施 的，必须由省级人民政府广播电视行政部门审批。这意味着，至少目 前，城市居民无缘免费卫星直播数字电视。
《微波技术与天线》习题答案
第一章1-1解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> ， 此传输线为长线。
1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===⨯<< ，此传输线为短线。
1-3答： 当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。
用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。
1-4 解： 特性阻抗050Z ====Ωf=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cmB 1=ωC 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r Uz U e U e ββ''-'=+()()2201j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'=- 将 2223320,2,42i r U V U V z πβλπλ'===⋅= 代入33223420220218j j z U eej j j Vππλ-'==+=-+=-()3412020.11200z I j j j A λ'==--=- ()()()34,18cos 2j te z uz t R U z e t V ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ ()()()34,0.11cos 2j te z i z t R I z e t A ωλπω'=⎛⎫''⎡⎤==- ⎪⎣⎦⎝⎭ 1-6 解： ∵Z L=Z 0∴()()220j z i r U z U e U β''==()()()212321100j j z z Uz e U z e πβ''-''==()()()()611100,100cos 6jU z e V u z t t V ππω'=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭1-7 解： 210.20.2130j L e ccmfπρρλ-Γ=-=-==Γ+==由 011L L L Z Z +Γ=-Γ 得 0110.2100150110.2L LL Z Z -Γ+===Ω+Γ- 由 ()()()22max0.20.2j z j z L z e e z πββ-'-''Γ=Γ==Γ= 得 max1max120,7.54z z cm λπβ''-===1-8 解： (a) ()(),1inin Z z z ''=∞Γ=(b) ()()0100,0in in Z z Z z ''==ΩΓ=(c) ()()00012200,3in in in in Z Z Z z Z z Z Z -''==ΩΓ==+(d) ()()02200,1/3inin Z z Z z ''==ΩΓ=1-9 解： 1 1.21.510.8ρ+Γ===-Γmax 0min 75,33Z Z Z Z ρρ==Ω==Ω1-10 解： min2min124z z cm λ''=-=min1120.2,0.514L z ρππβρλ-'Γ===⨯=+ min1min120.2j z z L e β'-'Γ=-=Γ∴ 2420.20.2j jLeeππ⨯-Γ=-=1-11 解： 短路线输入阻抗 0in Z jZ tg l β= 开路线输入阻抗 0in Z jZ ctg l β=-a) 00252063inZ jZ tgjZ tgj πλπλ=⨯=Ω b) 002252033in Z jZ tg jZ tg j πλπλ=⨯=-Ωc) 0173.23inZ jZ ctgj π=-=-Ωd) 02173.23in Z jZ ctg j π=-=Ω1-12 解： 29.7502050100740.6215010013oj L L L Z Z j j e Z Z j -++Γ=Γ====++1-13 解： 表1-41-17 解： 1350.7j Le Γ=1-18 解： minmax0.6U K U == min143.2o z β'= 用公式求 min1min100min1min111L j tg z K jtg z Z Z Z jtg z jKtg z ρββρββ''--==''-- 0.643.25042.8522.810.643.2oojtg j j tg -==-Ω-⨯ 用圆图求 ()42.522.5LZ j =-Ω短路分支线的接入位置 d=0.016λ时()0.516B =-最短分支线长度为 l=0.174λ()0.516B =-1-19 解： 302.6 1.4,0.3,0.30.16100LL lZ j Y j λ=-===+由圆图求得 0.360.48in Z j =+ 1824in Z j =+Ω1.01 1.31in Y j =- ()0.020.026in Y j S =-1-20 解： 12LY j =+ 0.5jB j =()()()()0.150.6 1.460.150.60.960.20.320.380.2 1.311.54in in in in Y j Y jB j Y j Z j λλλλ=-+=-=+=-∴ 6577inZ j =-Ω 1-21 解： 11 2.5 2.50.20.2L L Y j j Z ===+- 并联支节输入导纳 min 2.5B ctg l β=-=- min 0.061l λ=此时 1/2.5LZ '= 500/2.5200LZ '==Ω（纯电阻）变换段特性阻抗 0316Z '==Ω 1-22 解： 1/0.851.34308.66o o Larctg ϕ=-=-= 由 max120L z ϕβ'=-= 得 max10.43z λ'= 由 min12Lz ϕβπ''=-=- 得 min10.1804L z ϕπλλπ+'== 1-23 解： 原电路的等效电路为由 1inZ j '+= 得 1inZ j '=-向负载方向等效(沿等Γ图)0.25电长度得 1inin Z Z ''='则 ininY Z '''=由inin in Y Y j Z ''''''=+= 得 12in inY Z j j ''''=-=-由负载方向等效0.125电长度(沿等Γ图)得12LY j =+ 0.20.4L Z j =-1-24 答： 对导行传输模式的求解还可采用横向分量的辅助标位函数法。
微波技术与天线第三章3.4
第三章
3.4.3 微波滤波器
(3)微波高通滤波器
无源微波元件
3.4 微波系统中的部件
<λ/4
介质
同轴高通滤波器
2014-3-26 13
(b)
《微波技术与天线》
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
第三章
3.4.3 微波滤波器
(4)微波带通滤波器
无源微波元件
3.4 微波系统中的部件
带通
波导带通滤波器
2014-3-26 向耦合器 ;把大于20dB的耦合度的定向耦合器称为弱耦合定向耦合器。 6
《微波技术与天线》
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
第三章
3.4.2 定向耦合器
无源微波元件
3.4 微波系统中的部件
2. 定向度 D 在理想情况下,隔离端口应没有输 出功率,但由于受设计公式和制造的精度 的限制,使隔离端口尚有一些功率输出。
按功能分：低通、高通、带通和带阻滤波器。
按滤波器的频率响应来划分：巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、 切比雪夫Ⅱ型及椭圆型等； 按滤波器的构成元件来划：有源型及无源型两类； 按滤波器的制作方法和材料：波导滤波器、同轴线滤波器、 带状线滤波器、微带滤波器。
2014-3-26 9
《微波技术与天线》
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
《微波技术与天线》
高等学校信息工程类专业规划教材
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
微波技术与天线
编著 曹祥玉 高 军
曾越胜
杨 芳
西安电子科技大学出版社
2014-3-26 1
《微波技术与天线》
作者： 于 明 清 日期：2014-02-28
微波技术与天线——电磁波导行与辐射工程殷际
载有行波电流的长直天线称为行波长线天线，令线长l长可与
波长比拟，线终端接匹配负载以保证线上为行波电流。为简化分
析，暂不计地面影响，即行波长线天线工作于自由空间；在确定
线上电流规律时，不计沿线的欧姆损失和辐射损失，即沿线长电
流幅值不变而只有相位滞后。这样行波长线天线上的电流为
2020/8/19
5－10
I(z)I0ejz
其相移常数 与自由空间中电磁波的相移常数相同。
把行波长线天线看做是无穷多的电流元沿天线轴线连接而
成。取线上任一位置z处的dz线段，我们把它看做电流元（在dz内
线上电流幅值、相位均为恒定），它在空间任一点p处产生的辐
射场（这里只写出电场记做
d
E
，而无须再写出磁场）为
辐射强度，即波的振幅Eθ、Hφ正比于dl/λ。就是说天线长度 与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ长相当时才能建立有效的辐射。这是天线工程的一个重要理 念，对信号的频谱搬移不仅仅是为了信道复用，也是为了无线通
信实现有效的辐射。
Eθ（及Hφ）具有方向性，即其在不同空间方向上辐射强度 不同，方向函数就是方向性的数学表示，它是天线辐射波表达
首先，它们到场点p的距离不同（r0与r），观察线与天线轴
线dEz的的夹矢角量不方同向（、 幅0 与值和）相，位因也此不它同们，在但p是点产d E生 0 与的辐dE射 的场叠d E加 0 是与
在由z，r0与r确定的平面上的矢量求和。考虑到r0与r都很大
（ 与
r ），我们有理由认为r0与r平行，这样 0 ，因此d E
式幅值中与方向有关的因子
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5－8
F,sin
F（θ，φ）的图象就是方向图。它可以是以方向角为自变量 的标高图，而用极坐标表示则更为直观形象。三维极坐标方向图 空间实感好，但绘制较难。
大学物理下毛峰版)课后习题答案ch15+光的衍射+习题及答案
第15章 光的衍射 习题解答1．为什么声波的衍射比光波的衍射更加显著？解：因为声波的波长远远大于光的波长，所以声波衍射比光波显著。
2．衍射的本质是什么？衍射和干涉有什么联系和区别？ 解：波的衍射现象是波在传播过程中经过障碍物边缘或孔隙时所发生的展衍现象．其实质是由被障碍物或孔隙的边缘限制的波阵面上各点发出的无数子波相互叠加而产生．而干涉则是由同频率、同方向及位相差恒定的两列波的叠加形成．3．什么叫半波带？单缝衍射中怎样划分半波带？对应于单缝衍射第三级明条纹和第四级暗条纹，单缝处波阵面各可分成几个半波带？解：半波带由单缝A 、B 首尾两点向ϕ方向发出的衍射线的光程差用2λ来划分．对应于第三级明条纹和第四级暗条纹，单缝处波阵面可分成7个和8个半波带． ∵由272)132(2)12(sin λλλϕ⨯=+⨯=+=k a284sin λλϕ⨯==a4．在单缝衍射中，为什么衍射角ϕ愈大（级数愈大）的那些明条纹的亮度愈小？ 解：因为衍射角ϕ愈大则ϕsin a 值愈大，分成的半波带数愈多，每个半波带透过的光通量就愈小，而明条纹的亮度是由一个半波带的光能量决定的，所以亮度减小．5．若把单缝衍射实验装置全部浸入水中，衍射图样将发生怎样的变化？如果此时用公式),2,1(2)12(sin Λ=+±=k k a λϕ来测定光的波长，问测出的波长是光在空气中的还是在水中的波长？解：当全部装置浸入水中时，由于水中波长变短，对应='='λϕk a sin nk λ，而空气中为λϕk a =sin ，∴ϕϕ'=sin sin n ，即ϕϕ'=n ，水中同级衍射角变小，条纹变密．如用)12(sin +±=k a ϕ2λ),2,1(⋅⋅⋅=k 来测光的波长，则应是光在水中的波长．(因ϕsin a 只代表光在水中的波程差)．6．单缝衍射暗纹条件与双缝干涉明纹的条件在形式上类似，两者是否矛盾？怎样说明？ 解：不矛盾．单缝衍射暗纹条件为kk a 2sin ==λϕ2λ，是用半波带法分析(子波叠加问题)．相邻两半波带上对应点向ϕ方向发出的光波在屏上会聚点一一相消，而半波带为偶数，故形成暗纹；而双缝干涉明纹条件为λθk d =sin ，描述的是两路相干波叠加问题，其波程差为波长的整数倍，相干加强为明纹．7．光栅衍射与单缝衍射有何区别？为何光栅衍射的明纹特别明亮而暗区很宽？解：光栅衍射是多缝干涉和单缝衍射的总效果．其明条纹主要取决于多缝干涉．光强与缝数2N 成正比，所以明纹很亮；又因为在相邻明纹间有)1(-N 个暗纹，而一般很大，故实际上在两相邻明纹间形成一片黑暗背景．8. 试指出当衍射光栅的光栅常数为下述三种情况时，哪些级次的衍射明纹缺级? (1)2a b a +=；(2)3a b a +=；(3)4a b a +=解：由光栅明纹条件和单缝衍射暗纹条件同时满足时，出现缺级．即⎩⎨⎧=''±==±=+)2,1(sin ),2,1,0(sin )(ΛΛk k a k k b a λϕλϕ 可知，当k aba k '+=时明纹缺级． (1)a b a 2=+时，⋅⋅⋅=,6,4,2k 偶数级缺级； (2)a b a 3=+时，⋅⋅⋅=,9,6,3k 级次缺级； (3)a b a 4=+，⋅⋅⋅=,12,8,4k 级次缺级．9．若以白光垂直入射光栅，不同波长的光将会有不同的衍射角。
5.1-5.3天线概述《微波技术与天线(第2版)》课件
S 1 EH 2
为虚数,
每周期平均辐射功率为零。电磁能量在场源和场之间来回振荡,
没有能量向外辐射, 所以近区场又称为感应场。
1
r 3 第5章 天线基本理论
(2 )
远离振子的区域， 即 kr1 的区域，称为远场区。
保留
1 r
项，忽略
1 r2
项和 1
r3
项。
由
Er
E
Il 2 cos( j
4 0
2400
1230909
第5章 天线基本理论
5.3 磁基本振子
磁基本振子又称磁流元、磁偶极子。所谓磁流元就是载有高频电 流的小圆环，环半径和周长远小于波长，因此可以认为流过小环的时 谐电流的振幅和相位处处相同，也就是说电流均匀分布。
5.3.1小电流环的辐射场
（ a ）小电流环
图 5-2 磁基本振子
第5章 天线基本理论
5.1.1天线概述
天线有以下功能: 1 天线是能量转换器，能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量； 2 是方向性器件，具有方向性； 3 应能发射或接收规定极化的电磁波, 即天线有适当的极化； 4 天线是开放系统； 5 天线必须具有一定的频带宽度。
第5章 天线基本理论 4. 电调天线 所谓电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天线。
第5章 天线基本理论
E e
E0 r
sinejkr
H
e
E0
r
sinejkr
依题意，当 9 0 ， r10k0 m时
E10 V 0/mE r010 E 01030
E 0 1 1 0 3 E 0 0 1 1 0 3 1 0 0V 0 /m 0 1 V /m 0
第5章 天线基本理论
电磁场微波技术与天线(盛振华版)第二章答案
天线的极化方式分为线极化、圆极化和椭圆极化三种。线极化是指电场矢量或磁场矢量与 地面平行，圆极化是指电场矢量或磁场矢量在垂直于传播方向上的投影为圆，椭圆极化则 是介于两者之间。
天线的主要参数
工作频率
天线的工作频率决定了其应用范围和性能。不同频率的电磁波具有不 同的传播特性和应用场景。
增益
天线的增益表示其在特定方向上对信号的放大能力。增益越高，天线 的定向性和抗干扰能力越强。
电磁场微波技术与天线(盛振华版) 第二章答案
目录
• 电磁场与微波技术的基本概念 • 天线的种类与工作原理 • 电磁场与天线的关系 • 天线的设计与优化 • 实际天线案例分析
01 电磁场与微波技术的基本 概念
电磁场与电磁波
电磁场与电磁波的形成
电磁波的分类
电磁场是由变化的电场和磁场相互激 发而形成的，而电磁波则是在空间传 播的电磁场。
根据频率的不同，电磁波可分为无线 电波、微波、红外线、可见光、紫外 线、X射线和伽马射线等。
电磁波的波动特性
电磁波具有波动性，表现为振荡的电 场和磁场在空间中传播，具有波长、 频率等参数。
微波技术的基本特点
01
02
03
微波的频率范围
微波的频率范围通常在 300MHz到300GHz之间， 是无线电波中较高频段的 组成部分。
探测和定位。
利用微波传输信号，实 现全球定位系统（GPS）
等导航定位服务。
微波可用于加热物体和 治疗某些疾病，如肿瘤
等。
02 天线的种类与工作原理
天线的分类
按工作频段分类
分为超长波天线、长波天线、 中波天线、短波天线、超短波
天线、微波天线等。
按方向性分类
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求: 工作频率f 解:
l
g
2
g 2l 45mm
1 (
l
g g
2a
g
2a
)
2
32mm
)2
1 (
f
c
9.375 GHz
例5： 矩形波导a=22.86mm, b=10.16mm f=14GHz的波在其中传输．
1) r 1, r 1;
0 f r r
c
2) r 1, r 2
解：
波导中有多少传播模？
0 21.43mm
b
a
1 21.43mm
传播条件：
2 15.16 mm
c
2 kc 2 m n ( ) ( )2 a b
c
c,TE 2a 45.72mm √
10
√
√ √ √
c ,TE 2a / 3 15.24 mm
30
√
√
c ,TE a 22.86 mm
20
√
c ,TE
21 ,TM 21
15.19 mm
c,TE 2b 20.32mm
01
c ,TE b 10.16 mm
1 NP=8.686 dB
无线电频谱和波段划分
证明：矩形波导中不能传播TEM波。（反证法） 根据Maxwell方程
E H J t
波导要传输 电磁能量
必须要有z方向的 Poyningting矢量 必须具有横 向电场E和横 向磁场H； 磁场H必须 封闭成圈
中间要么存在电 流J，要么有E。
02
c ,TE
11 ,TM 11
18.56 mm
截止波长相同的模式称为简并模
例6: 设计波导尺寸使
f 3 0.3GHz 的电磁波单模传播，并使f与截
a 2a
c c f 2a a
20% 20%
止频率间至少还有20%的保护带。
解：
f1 2.7GHz
f 2 3.3GHz
例3:
已知矩形波导尺寸,计算在什么频率范围仅传单模.
a b 58.20mm 29.10mm
解:
BJ 40
单模传输的 波长范围为：
a 2a
c a 2a f
c c f 2a a
2.57GHz f 5.15GHz
例4: 终端短路的矩形波导如图所示 （填充空气）已知：
有Hz分量 不是TEM波
同 轴 线
有Ez分量
电磁波曲折性传播： 横向构成驻波场，纵 向构成行波场。 只能存在TE，TM模
不能存在TEM模
cos c 2a
sin 1 (
g
d sin D
)2
2a
sin C vp C sin
vg C sin C
vg v p C 2
a 69.45mm
取
a 70mm, b 10mm
自己思考
补充内容：
反射系数： Z L Z 0 Z L Z0 透射系数： T 1
2Z L Z L Z0
回波损耗： RL= 20lg dB 插入损耗： IL= 20lg T dB
错误更正：P110 上面
c 2a
增加20%的保护带，则TE10波的设计频率为：
f '1 f1 (1 0.2) 0.8 f1
f '2 f 2 (1 0.2) 1.2 f 2
f
c a
f
c a
c 0.8 f1 2a
1.2 f mm 2a 138 .9mm 1.2 f 2 0.8 f1