天线技术第1章PPT课件
H
j
j Il 2r
sin
e j kr
E
j 60 π Il r
sin
e j kr
H r H Er Ej 0
可见， Eθ、 Hj与电流I、 空间距离r、 电长度l/λ以及子午角θ有 关。
第1章 习题与解答
(6) 从电基本振子辐射场的表达式可知， 当θ=0°或180°时， 电场有最小值0； θ=90°时， 电场有最大值。 因此， 电基本 振子在θ=0°或180°方向的辐射最小， 为0， 在θ=90°方向的辐 射最大。
(7) 电基本振子远区辐射场的E面为过z轴的平面， H面为 xOy平面， 其方向图如题1-1-1解图(二)所示。
第1章 习题与解答
题1-1-1解图(二)
第1章 习题与解答
1-1-2 一电基本振子的辐射功率为25 W， 试求r=20 km 处，θ=0°, 60°, 90°的场强，θ为射线与振子轴之间的夹角。
解 电基本振子向自由空间辐射的总功率为
则 因此
P r S Sav ds4π 0 2I2 l 2 W
Il
2
Pr 40π2
1
πIl Pr 2 10
40 4
再由
第1章 习题与解答
可得 而且ຫໍສະໝຸດ Ej60πIlsr
inejk
r
E
60πIl
r
sin
Hj
E
E 1 2 0π
所以， 当θ=0°时， 在r=20×103 m处， |Eθ|=0, |Hj|=0。
由于两个天线在各自的最大辐射方向上远区同距离点产生
的场强相等， 则有
60πIele Imlm
r 2r
第1章 习题与解答
考虑到eθ=－eα， 如题1-1-4解图(二)(a)所示。 所以， 远 区场点P的合成电场为
EEj60πrIele(1sin)ejkre
(a)
(b)
题1-1-4解图(二)
第1章 习题与解答
H j12 E 0 π1.6 1 1 0 05π6.2910 6Am
第1章 习题与解答
1-1-3 一基本振子密封在塑料盒中作为发射天线， 用另 一电基本振子接收， 按天线极化匹配的要求， 它仅在与之极 化匹配时感应产生的电动势为最大， 你怎样鉴别密封盒内装 的是电基本振子还是磁基本振子？
解 根据极化匹配的原理及电基本振子与磁基本振子的方 向性和极化特点来确定。
第1章 习题与解答
题1-1-1图
第1章 习题与解答
解 当电基本振子放置于z轴上时， 其空间坐标如题1-1-1 解图(一)所示。
题1-1-1解图(一)
第1章 习题与解答
(1) 以电基本振子产生的远区辐射场为例， 其辐射场的
传播方向为径向er， 电场方向为eθ， 磁场方向为ej， 如题 1-1-1解图(一)所示。
第1章 习题与解答
先求解E面方向图。 根据题1-1-4解图(一)(b)所示的等效 结构， E面应该是包含电基本振子， 并与磁基本振子相垂直 的平面， 即yOz平面。 在远区的某点P上， 电基本振子产生 的辐射场为
Ee j60πrIelesinejkre
磁基本振子产生的辐射场为
E m jI 2 m lm rs in 9 0 e jk re jI 2 m lm re jk re
解 设电基本振子上的电流为Ie， 小圆环上的电流为Im， 它们构成的组合天线及其空间坐标如题1-1-4解图(一)(a)所示。 由于小圆环的辐射可以等效为一个磁基本振子Im， 所以组合 天线可以等效为两个相互正交放置的基本振子， 如题1-1-4解 图(一)(b)所示。
第1章 习题与解答
(a)
(b)
题1-1-4解图(一)
(1) 将接收的电基本振子垂直放置； (2) 任意转动密封的盒子， 使接收信号最大； (3) 水平转动盒子(即绕垂直地面的轴线转动盒子)， 若接 收信号不发生变化， 则盒内装的是电基本振子； 若接收信号 由大变小， 则盒内装的是磁基本振子。
第1章 习题与解答
1-1-4 一小圆环与一电基本振子共同构成一组合天线， 环面和振子轴置于同一平面内， 两天线的中心重合。 试求此 组合天线E面和H面的方向图。 设两天线在各自的最大辐射 方向上远区同距离点产生的场强相等。
第1章 习题与解答
当θ=60°时， 在r=20×103 m处， 有
E 60 π rIlsin608 3 1 3 0 0 3= 2.1 10 3V m
H j12 E 0 π3.2 3 1 0 05π5.4510 6Am
当θ=90°时， 在r=20×103 m处， 有
E 6 0 π rIlsin9 0 4 3 1 1 0 0 32 .4 1 0 3V m
(2) 电基本振子辐射的是线极化波。
(3) 由于过M点的等相位面是一个球面， 所以电基本振子
的远区辐射场是球面波； 又因为Eθ, Hj与sinθ成正比， 所以 该球面波又是非均匀的。
(4) M点的电场与磁场之间有如下关系：
H
E
ej
12E0πej
第1章 习题与解答
(5) 从电基本振子的远区辐射场表达式
第1章 习题与解答
第1章 习题与解答
1.1 天线基础知识 1.2 典型天线 1.3 电波传播
第1章 习题与解答
1.1 天线基础知识
本节内容与教材第1章习题一相对应。 1-1-1 电基本振子如图放置在z轴上(见题1-1-1图)， 请解 答下列问题： （1） 指出辐射场的传播方向、 电场方向和磁场方向； （2） 辐射的是什么极化的波？ （3） 指出过M点的等相位面的形状。 （4） 若已知M点的电场E， 试求该点的磁场H。 （5） 辐射场的大小与哪些因素有关？ （6） 指出最大辐射的方向和最小辐射的方向。 （7） 指出E面和H面， 并概画方向图。
EmjI2m lm rsinejkrej
同样， 由题设条件可得
60πIele Imlm
r 2r
第1章 习题与解答
所以， 远区场点P的合成场为
E Hj60πrIele(1sin)ejkrej
由此可以求得E面和H面的归一化方向函数均为
再求H面方向图。 根据定义， H面应该是包含磁基本振 子， 并与电基本振子相垂直的平面， 即xOz平面。 在远区的 某点P上， 电基本振子产生的辐射场为
E e j6 0 π r Ie les in 9 0 e jk re j j6 0 π r Ie lee jk re j
磁基本振子产生的辐射场为
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电磁场与微波技术第4章1-2传输线理论.ppt
z
A2e z
I
I
z
§1.1 传输线方程
c)电压、电流的定解
始端
终端
上面两个解中的两项分别代表向+z方向和-z方向传播的电 磁波，+z方向的为入射波，-z方向的为反射波。
式中的积分常数由传输线的边界条件确定。
三种边界条件： • 已知终端电压VL和电流IL； • 已知始端的电压V0和电流I0； • 已知电源电动势EG、电源阻抗ZG 与负载阻抗ZL。
EG I0ZG V (z)
ILZL
I (z)
A1e z
1 Z0
A1e
联立求解，可得：
A2e z z A2e z
A1
EG Z0 Z G Z 0 1 G L e 2l
A2
EG Z 0L e 2l Z G Z 0 1 G L e 2l
§1.1 传输线方程
代入式中，并令d = l - z，则解为：
l
而传输线的长度一般都在几米甚至是几十米之长。 因此在传输线上的等效电压和等效电流是沿线变化的。 ——→与低频状态完全不同。
§1.1 传输线方程
传输线理论 长线理论
传输线是以TEM导模方式传 输电磁波能量。
其截面尺寸远小于线的长度， 而其轴向尺寸远比工作波长大 时，此时线上电压只沿传输线 方向变化。
Gl v(z,t) Cl
v( z, t ) t
代入传输线方程，消 去时间因子，可得：
dV z dz
dI z dz
Rl I z j Ll I z GlV z j ClV z
§1.1 传输线方程
整理，可得复有效值的均匀传输线方程：
dV z dz
dI z dz
即
(Rl j Ll )I z Zl I z
【可编辑全文】无线通信基础PPT课件PPT47页
变和衰落，这就是无线电波传输中的多径衰落。
X 第11页，共47页。
1.1.2 无线电波的传播特性
第 11
页
3、无线电波传输中的多径衰落 多径衰落可能引起两种特殊的选择性衰落： （1）频率选择性衰落
（2）时间选择性衰落
X 第12页，共47页。
1.1.2 无线电波的传播特性
第 12
页
4、电离层的结构及其对短波信道的影响
由于受到周围建筑物以及地面的反射和散射作用， 往往使同一波源发出的信号沿多条不同的传输路径， 以不同的时间到达接收机。这些经不同路径到达的波， 称为多径波。由于不同路径的信号的传播距离及传播时延
不同，到达接收机时的相位也就不同，从而使接收到的信 号的幅度有时因同相叠加而增强，有时又因反相叠加而减 弱。这样，接收信号的幅度就会产生剧烈的变化，造成畸
X 第3页，共47页。
1.1.1 无线电波段的划分
第 3
页
本书讨论的无线通信覆盖的无线电波频率范围
主要是HF、VHF、UHF和SHF波段。
X 第4页，共47页。
1.1.1 无线电波段的划分
第 4
页
分米波段 ，特高频（UHF），波长为1m-10cm
微 波 厘米波段，超高频（SHF），波长为10-1cm 频 段
1.3.1 基本概念
第 32
页
3、基带传输与频带传输
基带信号：由信源直接生成的信号。
频带信号：基带信号经调制后生成的信号。
在数字通信系统中，在传输距离不太远的情况下，将来自
信息源的数字基带信号直接传输，称为数字基带传输。
将数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到高频 处再传输，这种传输称为数字频带传输。
路径衰耗与距离的n次方成比例，其中n称为路径衰 耗指数，不同传输环境取不同的值。
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1.1.2 无线电波的传播特性
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3、无线电波传输中的多径衰落 多径衰落可能引起两种特殊的选择性衰落： （1）频率选择性衰落
（2）时间选择性衰落
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1.1.2 无线电波的传播特性
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4、电离层的结构及其对短波信道的影响
由于受到周围建筑物以及地面的反射和散射作用， 往往使同一波源发出的信号沿多条不同的传输路径， 以不同的时间到达接收机。这些经不同路径到达的波， 称为多径波。由于不同路径的信号的传播距离及传播时延
不同，到达接收机时的相位也就不同，从而使接收到的信 号的幅度有时因同相叠加而增强，有时又因反相叠加而减 弱。这样，接收信号的幅度就会产生剧烈的变化，造成畸
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1.1.1 无线电波段的划分
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本书讨论的无线通信覆盖的无线电波频率范围
主要是HF、VHF、UHF和SHF波段。
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1.1.1 无线电波段的划分
第 4
页
分米波段 ，特高频（UHF），波长为1m-10cm
微 波 厘米波段，超高频（SHF），波长为10-1cm 频 段
1.3.1 基本概念
第 32
页
3、基带传输与频带传输
基带信号：由信源直接生成的信号。
频带信号：基带信号经调制后生成的信号。
在数字通信系统中，在传输距离不太远的情况下，将来自
信息源的数字基带信号直接传输，称为数字基带传输。
将数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到高频 处再传输，这种传输称为数字频带传输。
路径衰耗与距离的n次方成比例，其中n称为路径衰 耗指数，不同传输环境取不同的值。
《无线射频识别技术与应用》课件第1章
2001年至今，RFID技术得到进一步的丰富和完善，其 产品种类更加丰富，无源电子标签、半有源电子标签和有源 电子标签均得到发展，电子标签的成本也不断降低；RFID 技术的应用领域不断扩大，与其他技术日益结合。
纵观RFID的发展历程不难发现，随着市场需求的不断 发展，以及人们对RFID认识水平的日益提升，RFID必然会 逐步进入人们的生活，而RFID技术及其产品的不断开发也 将引发其应用扩展的新高潮，必将带来RFID技术发展的新 变革。
RFID技术利用无线电波进行双向通信，不需要人工干 预，它易于实现自动化且其射频卡不易损坏，不怕油渍、灰 尘污染等，因此可工作于各种恶劣的环境中。RFID技术可 识别高速运动的物体并可同时识别多个电子标签，其操作快 捷方便。因此，短距离的电子标签可以在恶劣的环境中替代 条形码；而长距离的产品多用于交通中，其识别距离有几十 米。
读卡器(Reader)：读取(有时还可以写入)电子标签信息 的设备，可设计为手持式或固定式，也称阅读器、读写器 (取决于电子标签是否可以无线改写数据，可写时称为读写 器)、读头、读出装置、扫描器、通信器等。通过天线与电 子标签进行无线通信，读卡器可以实现对电子标签识别码和 内存数据的读出或写入操作。典型的RFID读卡器包含有 RFID射频模块(发送器和接收器)、控制单元以及读卡器天线。 电子标签上的芯片一旦被激活，就会进行数据读出、写入操 作，而读卡器可把通过天线得到的标签芯片中的数据，经过 译码送往主计算机处理。
图1-2 读卡器、天线
图1-3 不同的电子标签及其封装
在射频识别应用系统中，读卡器实现对电子标签数据的 无接触收集后，收集的数据需送至后台(上位机)处理，这就 形成了电子标签读写设备与应用系统程序之间的接口 (Application Program Interface，API)。一般情况下，要求读 卡器能够接收来自应用系统的命令，并且能根据应用系统的 命令或约定的协议作出相应的响应(回送收集到的电子标签 数据等)。
第1章 卫星通信概述ppt课件
ppt精选版
14
卫星通信的链路
图1-2 单颗卫星通信链路的组成
ppt精选版
15
卫星通信的链路
当卫星运行轨道较低时的通信方式: 相距较远的两个地球站不能同时看到同一颗通信卫星。
低轨道移动卫星通信系统 通过多颗卫星转发，从而实现远距离实时通信。 星间链路（ISL）：同轨道卫星间的链路 星际链路（IOL） ：不同轨道通信卫星的链路。
踪遥测指令、控制和电源等分系统。
ppt精选版
23
通信卫星的分类
按照卫星的结构，可分为有源卫星和无源卫星。
按照卫星的运动方式，可分为静止卫星（同步卫星）和运动卫 星（非同步卫星），包括相位卫星和随机卫星等类型。
按照卫星的重量，可分为巨卫星(大于3500 kg)、大卫星(1000～ 3500 kg)、中卫星(500～1000 kg)、小卫星(100～500 kg)、微小 卫星(10～100 kg)、纳卫星(1～10 kg)、皮卫星(0.1～1 kg)和飞 卫星(<0.1 kg)。
信系统； 按用户性质，分为公用(商用)、专用和军用3类卫星通信系
统 按业务，可分为固定业务(FSS)、移动业务(MSS)、广播业务
(BSS)、科学实验及其它业务卫星通信系统； 按多址方式，分为频分多址、时分多址、码分多址、空分多
址和混合多址5类卫星通信系统； 按基带信号体制，分为数字式和模拟式两类卫星通信系统； 按所用频段，分为特高频(UHF)、超高频(SHF)、极高频
延迟式卫星通信系统： 采用延迟转发方式进行通信。
ppt精选版
16
静止卫星（同步卫星）
当卫星运行轨道在赤道平面内；
高度约为35786 km；
卫星运行方向与地球相同；
通信原理第7版第1章PPT课件(樊昌信版)
② 消息 ~ 电信号的转换:
传感器
t
话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号； 数字终端把符号转变成数字信号； 摄像机把图像转变成视频信号； 热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。
10
基于以上对 消息 、信息 和 信号 的理解： 通信
通信系统
11
§1.2
通信系统模型
12
1.2.1 通信系统一般模型
发射天线将AM信号感应成 可以辐射到大气中的电磁波 （无线电波）
声音
音频信号
接收天线将电磁波转换为
AM信号（含有噪声）
将音频信号放大、调制， 产生 AM信号，并耦合到 发射天线
将AM信号解调还原为音频 信号，再经音频功放后，驱 动扬声器，还原为声音。
调幅（AM）无线广播系统
6
消息
：通信系统传输 的对象。形式多种:
全双工通信： （双向、同时）
20
按数字码元传输时序分：
并行传输：在并行信道上同时传输 n 个比特信息。
0
发
1 1
接
送0
收
1
方1
方
0
0
串行传输：
21
串行传输： 数字码元序列按时间顺序一个接一个地在 一条信道中传输。
0
0
1
1
发 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 101010 1 接
41
例题
1、对于同样以2400b/s比特率发送的信号，若A系统以2PSK 调制方式传输时所需带宽为2400hz，而B系统以4PSK调制 方式传输时所需带宽为1200hz，哪个系统更有效？
42
例题
1、对于同样以2400b/s比特率发送的信号，若A系统以2PSK
通信原理第7版第1章完整(樊昌信版)ppt课件
西安电子科技大学 通信工程学院
.
课件制作：曹丽娜
① 模拟信号 和 数字信号:
西安电子科技大学 通信工程学院
.
课件制作：曹丽娜
② 消息 ~ 电信号的转换:
传感器
t
➢ 话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号； ➢ 数字终端把符号转变成数字信号； ➢ 摄像机把图像转变成视频信号； ➢ 热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。
信源
channel
能传输信号的 各种物理媒介
发送设备 信道 接收设备
信宿
source
消息 → 电信号
如 电话机的话筒
把声音→音频信号
噪声
noise
transmitter
原始电信号→适合在信道中传输
的信号。如 编码、调制
destination
电信号 → 消息
如电话机的听筒
把音频信号→声音
receiver
卞静
西安电子科技大学 通信工程学院
.
课件制作：曹丽娜
第1章
绪论
西安电子科技大学 通信工程学院
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
.
课件制作：曹丽娜
本章内容:
基本概念
模型/分类/通信方式
信息度量
信息量/信源熵
性能指标
有效性/可靠性
西安电子科技大学 通信工程学院
.
第1章 绪 论
课件制作：曹丽娜
§1.1
引言
信息具有以下特性：
存在 压缩
扩充
存储 传输
共享
相对
时效
度量
在当今信息社会中，信息是最宝贵的资源之一。
西安电子科技大学 通信工程学院
第1章-射频微波工程基础介绍
第1章 射频/微波工程介绍 表1-1
第1章 射频/微波工程介绍
以上这些波段的划分并不是惟一的,还有其他许多 不同的划分方法,它们分别由不同的学术组织和政府机 构提出,甚至还在相同的名称代号下有不同的范围,因 此波段代号只是大致的频谱范围。其次,以上这些波段 的分界也并不严格,工作于分界线两边临近频率的系统 并没有质和量上的跃变,这些划分完全是人为的,仅是 一种助记符号。
电路,取得一个比较好的折中方案。
第1章 射频/微波工程介绍
1.3 射频/
1.3.1 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。
第1章 射频/微波工程介绍
第1章 射频/微波工程介绍
1.2.2 射频/ 由上述基本特性可归纳出射频/微波与普通无线电相
比有以下优点: (1) 频带宽。可传输的信息量大。 (2) 分辨率高。连续波多普勒雷达的频偏大,成像更
清晰,反应更灵敏。 (3) 尺寸小。电路元件和天线体积小。 (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
第1章 射频/微波工程介绍
(3) 导航系统： 微波着陆系统（MLS）,GPS,无线信标,防撞系统, 航空、 航海自动驾驶等。 (4) 遥感： 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。
第1章 射频/微波工程介绍
4. 射频/微波频带比普通的中波、 短波和超短波的 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。 射频/微波信号还可提供相位信息、 极化信息、 多普勒频移信息等。这些特性可以被广泛应用于目标 探测、 目标特征分析、 遥测遥控、 遥感等领域。
微波技术与天线电磁波导行与辐射工程第二版殷际杰电子教案省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件
R0
zi(
z,
t
)
L0
z
i(z, t
t
)
i(
z,
t
)
i(
z
z,
t
)
G0
zu(
z
z,
t
)
C0
z
u(
z
z, tt)来自2－66/89
上式可整理为：
u ( z, t )
R0i(
z,
t
)
L0
i( z, t ) t
z
i( z, t )
G0u ( z
z, t )
C0
u(z
z, t
t
)
z
两端同除以Δz，并求Δz→0极限，得
6m
则传输线上距负载端1.5m处，Zin = 112.5Ω；距负载端3m处，Zin = 50Ω。
信源频率f2 = 100MHz时，传输线上相波长为
p2
vp f2
3 108 100 106
3m
则传输线上距负载端0.75m处，Zin=112.5Ω；距负载端1.5m处，Zin=50Ω。
由此算例可知
1 Z0
Ui (d ) U r (d )
当负载阻抗ZL =Z0时，传输线上反射和波反电射压波 U r (d ) 电流İr(d)均为零，传输线上只存在入及射入波射电波压电U流i (dİ)i(d)。这种情 况称为传输线与负载匹配，其条件就是ZL =Z0。显然传输线匹 配与低频电路匹配概念不一样。
传输线与其终端负载匹配时，线上任一位置处输入阻抗
sin sin
d d
当距离为λp/4时， d 2 p ，则
p 4 2
Z
in
天线技术
H面
图 7-2 理想缝隙（2l=λ/2）天线的辐射方向图
第 7 章 缝隙天线和微带天线 由于利用了对偶关系，此式假设了缝上电压（或切向电场）
沿缝隙轴线也是按正弦分布的。对比理想缝隙与对称振子的场
（1） 二者的方向相同，方向性函数都是
F (,)co lc ss ( o i ) n sco l)s((7-1-3)
8
56
9
图 7-3 波导内壁的电流分布与缝隙配置示意图
第 7 章 缝隙天线和微带天线
y
z
x
E面
x H面
图 7-4 波导天线的辐射方向图
第 7 章 缝隙天线和微带天线
7.1.3 波导缝隙天线阵的方向特性和宽频带特性
1. 谐振式缝隙阵
活塞
g
g
2
a
活塞
b 同轴线
图 7-5 宽壁纵向缝隙阵
第 7 章 缝隙天线和微带天线
第 7 章 缝隙天线和微带天线
等 效辐 射缝 隙 l
2 w
l h
图 7-16 等效辐射缝隙
第 7 章 缝隙天线和微带天线 7.2.3 微带天线的方向特性
建立如图7-17所示的坐标，设缝隙上电压为U，缝的切向电
场Ex=U/h，可以等效为沿z方向的磁流。考虑到理想接地板上磁 流的镜像，缝隙的等效磁流为
其方向性函数为
F ()co lc ss( o i ) n sco l)s( (7-1-2)
由于理想缝隙天线与板状对称振子具有对偶性。因此，根 据对偶原理，理想缝隙天线的方向性函数与同长度的对称振子 的方向性函数在E面和H面是相互交换的，如图7-2所示。
第 7 章 缝隙天线和微带天线
y
O
x