中国科学院研究生院--春季课程--天线课程作业(三)
研究生课程教学大纲
研究生课程教学大纲
（8A类）（2017年版）
南京航空航天大学研究生院
说明
1、课程编号设置 例： 6 A 01 1 001 L 注 ①②③④ ⑤⑥
① 数字 6、7、8，课程级别标识 6 级：硕士生适用课程（环节） 7 级：硕博士生通用课程 8 级：博士生适用课程（环节）
② 大写字母 A、B、C、D，课程类别标识 A 类：必修课程（环节） B 类：选修课程-专业学位课程 C 类：选修课程-实验实践课程 D 类：选修课程-任选课程
32 2 秋
35 7C030007
ARM 嵌入式系统设计与应用技Design and Application Technology
术
of ARM Embedded System
32
2
春
自动化学院 自动化学院 自动化学院
36 7C030008 MATLAB 仿真技术与应用
Matlab Simulation Technology and Applications
16 1 秋
Measurement and Analysis
10 7C010010
电子器件频响特性的测试分析Experiments of Dielectric Parameter
实验
Frequency-Response Property for
16
1
春
Piezoelectric Materials
11 7C010011 光电子技术实验
16 1 春
21 7C010021 随机信号分析的工程应用
Engineering Application of Random Signal Analysis
16
3-第1章_天线基础知识1.2
设 Z r 0为归算于天线输入端电流的辐射阻抗 Rd 0 为归算于天线输入端电流的损耗电阻
Z in 2 Pin I in
2
2( Prf Pd ) I in
2
Z r 0 Rd 0 Rr 0 Rdo jX ro
若天线是理想无耗的，则
20
例:电基本振子的辐射电阻
l 2 ) ——反映了天线的辐射能力 l 分析： 则Rr 辐射能力越强
Rr 80(
对于长度为 l 的电基本振子与周长为 l 磁基本振子的辐射电阻之比为
Rr e Rr m l 80 2
2
a 320 6 4 l
Prf 1 2 I Zr 2
北京邮电大学
分析上式：
I
a
则Pr
Zr
2 Prf I
2
问题: 是否天线的辐射功率越大,其辐射能力就越强
天线与电波传播 北京邮电大学 17 天线与电波传播 18
3
2014/2/16
Prf
1 2 I Zr 2
Zr
2 Prf I2
I——天线上某处的电流 I的选取：输入电流 I in 或波腹电流 I m 相应的辐射阻抗： Z r 0 Z rm 由于辐射功率一般为复数，则 Z r Rr jX r
l 2 )
则Pr
16
得: Pr
天线与电波传播
1 240
2
E
0 0
2
r 2 sin d d
北京邮电大学
U ( , )sin d d
0 0
15
缝隙天线和微带天线教育课件
(a)
(b)
(a)圆突—矩形波导缝隙天线； (b)扇面波导缝隙天线
其主要的研究热点为精确地计算相应缝隙的等效阻抗。
5.2 微带天线(Microstrip Antennas)
沿每条b边的磁流都由反对称的两部分构成， 它们在H面（yz平面）上各处的辐射相互抵消； 而两条b边的磁流又彼此呈反对称分布，因而 在E面（xz平面）上各处，它们的场也都相消， 在其它平面上这些磁流的辐射不会完全相消， 但与沿两条a边的辐射相比，都相当弱。
微带天线工作原理—辐射机理
矩形微带天线的辐射主要由沿两条a边的 缝隙产生，该二边称为辐射边。由于接 地板的存在，天线主要向上半空间辐射。 对上半空间而言，接地板的效应近似等 效于引入磁流 M s 的正镜像。由于 h<<0 ， 因此它只相当于将 M s 加倍，辐射图形基 本不变。
g/2
图示的波导宽壁上的匹配偏斜缝隙天线阵，适当地调整缝隙对中线的偏移x1和 斜角δ，可使得缝隙所等效的归一化输入电导为1，其电纳部分由缝隙中心附近 的电抗振子补偿，各缝隙可以得到同相，最大辐射方向与宽壁垂直。
带宽
匹配偏斜缝隙天线阵能在较宽的频带内与 波导有较好的匹配，带宽主要受增益改变的 限制，通常是5%~10%。其缺点是调配元件 使波方导向图功率容量降低。
缝隙两端间有一辐射电导Gs，利用级数 展开式表示，略去高阶项后可得近似结 果如下：
1
90
a 0
2
G
s
1
120
a 0
1 60
2
1 a 120 0
研究生《天线理论与技术》教学大纲
《天线理论与技术》教学大纲Antenna Theory and Technology第一部分大纲说明1. 课程代码：2. 课程性质：专业学位课3. 学时/学分：40/34. 课程目标：通过这门课的学习，使学生掌握天线的基础知识、常用天线的结构及分析方法。
配合相关软件的学习，最终使学生达到能够独立完成常用及新型天线的设计及改进方法。
5. 教学方式：课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式：考试7. 先修课程：电磁场与波、高频电子电路8. 本课程的学时分配表9. 教材及教学参考资料：（一）教材：宋铮，天线与电波传播，西安：西安电子科技大学出版社，2003年版（二）教学参考资料：1、John D. Kraus，天线（第三版），北京：电子工业出版社，2008年版2、Law & Kelton，Electromagnetics with Application ，北京：清华大学出版社，2001年版3、Warren L. Stutaman，天线理论与设计，北京：人民邮电出版社，2006年版4、卢万铮，天线理论与技术，西安：西安电子科技大学出版社，2004年版5、李莉，天线与电波传播，北京：科学出版社，2009年版第二部分教学内容和教学要求本课程讲授天线的基本理论和设计方法，主要内容有：天线的基本知识、常用天线的结构和分析方法、天线仿真与设计的常用软件、常用天线及新型天线的设计和改进方法。
第一章时变电磁场教学内容：1.1 麦克斯韦方程1.2 时变电磁场的边界条件1.3 波动方程与位函数1.4 位函数求解1.5 时变电磁场的唯一性定理1.6 时变电磁场的能量及功率1.7 正弦时变电磁场1.8 正弦时变电磁场中的平均能量与功率教学要求：本章是本课程的基础内容，讲授过程中注意和后续章节具体天线的分析和设计的结合。
教学建议：1.重点是麦克斯韦方程和时变电磁场的边界条件的分析方法。
2.讲授过程中注重讲授和后续章节内容的联系。
电磁波极化与极化分解(第四章)
Ex E*x Ey Ex*
Ex E*y Ey E*y
1 2
g0 g1 g2 j g3
g2 j g0
g3 g1
Jones相干矩阵
gE
g0
g1
g2 g3
Ex E*x Ey E*y Ex Ex* Ey E*y Ex E*y Ey Ex* j Ex E*y Ey E*x
电磁波与目标的相互作用
• 电磁波与目标的作用：信号源产生发射信号，在天线上产生交变电流，通过交变电磁 场将能量辐射出去；目标截取到入射电磁波并产生感应电流，通过感应电磁场的形式 将能量散射出去；雷达天线接收到来自目标后向散射场并产生感应电流，即回波信号 ，回波通过中央数字处理单元后处理形成图像或提取出目标信息。
cos 2 sin 2
sin 2
g02 g12 g22 g32
Poincaré球面的点
极化度： 极化熵* ：
DoP g12 g22 g32 g0
J
U2
1
0
0 2
U21
1u1u1T*
2u2uT2 *
2
H pi log2 pi
i1
pi
1
i 2
各项异性* ：
A
1 1
2 2
–
yáo 两仪（二爻）：阴，阳；奇，偶；刚，柔；玄，黄；乾，坤；春，秋；男，女；左，右；正，负…
极化 正交基
– 四象：太阴，太阳，少阴，少阳；东，南，西，北；青龙，白虎，朱雀，玄武；朔，望，上弦，下弦；春
，夏，秋，冬…（二爻相加，有四种可能的形象，称为四象）
xùn
gèn
xiàn
– 八卦：乾，兑，离，震，巽，坎，艮，坤；天，泽，火，雷，风，水，山，地；健，悦，丽，动，入，陥
天线PPT课件(完整版)
天线发展简史
一、1886, 赫兹（Heinrich Rudolf Hertz, 1857-1894）
1839年法拉第（Michael Faraday, 1791-1867）发现、 1873年麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)完成的电磁 理论，在1886年由海因里希· 鲁道夫· 赫兹建立了第一个无 线电系统，首次在实验室证实。
§1.1 辅助函数法
在远场区
E jA E jA E jA Er 0
1 j ˆE ˆ A H r r
天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
7
天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas） 位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
2 A k A J
2
A 4 A 4
－线电流
远场辐，忽略高阶项
1 n 2,3,4, rn
jkr e ˆA , ˆA , ˆAr , A r , r
r
1 ˆA , ˆA , 1 E je jkr 2 r r
天线与电波传播
绪论
微波技术与天线课后习题答案(西电版刘学观、郭辉萍).docx
反射系数的模值
I rd- T
p~I 3
由.二叙+令=牛
求紂反豺条数的相位0」予•因向圮反射•条数
乙=乙= 82. 4/64.3°
1一几
[1.7]求无耗传榆线上冋波损耗为3(IB和10dB时的庇波比"
I?根抿回波揽耗的定义$
/.
Lr=-20 lg厂|・UP/1 1= 10
因而驻波比
_1 +1几]
★了解同轴线的特性阴抗及分类。
1.4
[L1]设-特性殂抗为50Q的均匀传输线终璀接负^/< =ICO Q.求负戎反射系故
人・在离负我0.2入，0.25入及0.5入处的输入阳抗及反射系数分别为多少？
解终瑞反肘系教为
R-Z=100 —3D二丄
& +Z。一100 4- 50 —T
根加传输线上任恿心的反射系数和输入Ffl抗的公式
p~ I T「I
所以.当冋波损耗分别为3dk和10db时的驻波比分别为5.85和1.92。
【1・8】 设某传输系统如题1.8图戍爪.咖出八”段及BC段沿线4点电压、电流和B1
抗的振幅分巾图•并求出电压的J6人值和駁小值.(图中R-soon)
fi 1.8图
解 传输线AH段为行波状态•其匕电H1大小不变.幅值等于430 V；阳抗等于450 0・电流大小不变.幅值竽于1.
Z|=Z-1- =322.87 —)736.95Q
并联支节的W
/j — T"<«rvtiin世+0.13入一0.22入 加©
并联支廿的长度,
/» =-j- -*- y- arctan卩厂］0.12A
1
[1.13]一均匀无耗传输线的特性飢抗为70Q.负裁俎抗为乙=70+jMOQ・匸作波 长人20 cm。试设计串联支彷匹配器的位置和长度.
北京理工大学《射频电路与微波天线技术》2022-2023学年第一学期期末试卷
北京理工大学《射频电路与微波天线技术》2022-2023学年第一学期期末试卷课程名称：射频电路与微波天线技术专业：电子科学与技术班级：电子科学与技术2022级考试形式：闭卷考试满分：100分---注意事项：1. 本试卷共三部分，总分100分。
考试时间为120分钟。
2. 请将答案写在答题纸上，写在试卷上的答案无效。
3. 所有题目必须作答，请将答案写清楚。
---第一部分选择题（共20题，每题2分，共40分）1. 射频电路的频率范围通常是（）A. 3 kHz-30 kHzB. 30 kHz-300 MHzC. 300 MHz-3 GHzD. 3 GHz-30 GHz2. 以下哪种器件不属于无源器件（）A. 电阻B. 电感C. 电容D. 晶体管3. 微带线的特点是（）A. 传输损耗小B. 易于集成C. 辐射少D. 适合大功率传输4. 在射频电路中，常用于阻止直流信号的器件是（）A. 电阻B. 电感C. 电容D. 介质5. 射频功率放大器的主要性能指标不包括（）A. 增益B. 效率C. 线性度D. 噪声系数6. 在微波电路中，常用于阻止高频信号的器件是（）A. 低通滤波器B. 高通滤波器C. 带通滤波器D. 带阻滤波器7. 微波混频器的作用是（）A. 放大信号B. 衰减信号C. 频率变换D. 滤除噪声8. 在天线的描述中，以下哪个参数表示天线的辐射方向性（）A. 增益B. 波束宽度C. 极化方式D. 驻波比9. 在电磁波的传播过程中，主要的传播机制不包括（）A. 反射B. 折射C. 衍射D. 干涉10. 以下哪种天线的增益最高（）A. 偶极子天线B. 喇叭天线C. 微带贴片天线D. 抛物面天线11. 在天线阵列中，为了抑制旁瓣，可以采用（）A. 均匀加权B. 不均匀加权C. 随机加权D. 对数加权12. 在微带贴片天线中，为了提高带宽，通常采用（）A. 增加介质厚度B. 减小介质厚度C. 增大贴片尺寸D. 减小贴片尺寸13. 以下哪种天线不属于行波天线（）A. 螺旋天线B. 行波天线阵C. 对数周期天线D. 八木天线14. 反射面天线的主要特点是（）A. 增益高B. 带宽宽C. 尺寸小D. 成本低15. 在相控阵天线中，为了实现波束扫描，需要控制各阵元的（）A. 幅度B. 相位C. 频率D. 极化16. 在天线的极化方式中，以下哪种极化方式的极化损耗最小（）A. 线极化B. 圆极化C. 椭圆极化D. 随机极化17. 在雷达系统中，常用的天线类型是（）A. 偶极子天线B. 八木天线C. 喇叭天线D. 抛物面天线18. 在天线测量中，远场条件是指测量距离大于（）A. 天线口径的2倍B. 天线口径的5倍C. 波长的2倍D. 波长的10倍19. 以下哪种天线适合用于卫星通信系统（）A. 八木天线B. 螺旋天线C. 喇叭天线D. 抛物面天线20. 在手机等移动通信设备中，常用的天线类型是（）A. 八木天线B. 抛物面天线C. 微带贴片天线D. 喇叭天线第二部分问答题（共3题，每题10分，共30分）1. 简述射频功率放大器的分类及其各自的特点。
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天线课程作业（三）
1. 电尺寸是射频和微波技术中很重要的观念。
电尺寸是指所研究对象的尺度和工作波长的比。
传输线或天线上的电流，如果截取长度50/λ≤∆l 时,其上电流可以看作是等幅同相的，称为无限小的电流元（基本电振子）;而对于小环天线（基本磁振子），则要求最大尺寸小于10/λ。
试根据基本电振子和基本磁振子的辐射功率表达式讨论天线的电尺寸和频率与天线辐射能力的关系。
据此说明为什么无线电工程中的使用的频率（射频）一般都在100000赫兹以上呢？
2. 试推导对称振子的归一化方向图函数；并且求出半功率波瓣宽度最大时对应的振子长度L 。
3. 我们知道，对称振子的辐射场可以看作是其上所有基本电振子辐射场之和。
对于任何一种天线，这个结论成立吗？
4. 某种意义上，可将对称振子视为连续阵。
连续阵的方向图等于单元因子与空间因子的乘积（连续阵的方向性乘积定理）。
对于任何一种天线，这个结论成立吗？
5. 天线的多瓣是怎么形成的？试从对称振子电流随电尺寸的不同变化来说明这个问题。
一般来说，天线上的电流分布和天线的定向辐射能力存在什么样的关系呢？
6. 什么是线天线的谐振？谐振有什么好处？
7. 中心馈电全波振子之所以很少应用，是由于馈电点具有电流最小值，若用下图所示的馈电点代替，试画出电流分布和预期的方向图，并说明理由。
8. 一密封在塑料盒中的天线辐射电磁波，如何辨别这个天线是基本
电振子或基本磁振子？
9. 证明长度2/3λ=L 对称振子方向图的归一化常数为0.7148，并求最大辐射方向0θ。
10. 试分析V 形振子天线的特点。
11. 在一波长方环天线的电流分布式（3－71）中，可不可以将正弦和余弦调换呢？为什么？
12. 下图所示的基本电振子和小电流环均位于坐标原点，基本电振子沿Y －轴取向，电流环的轴沿X －轴取向，电流方向如图所示。
若它们在各自最大辐射方向产生的辐射场强度相等，试求XZ －面和YZ －面的方向图函数。
13.比较一波长方环天线和电小环天线的电性能。
画出电小环天线的
方向图，并和一波长方环天线的方向图进行比较，看看有什么不同？可以解释一下这种不同是啥原因吗？
14.试分别分析一下一波长圆形、三角形、矩形环天线的特点。