微波技术与天线(第四版)教学课件汇总全套ppt课件(内容可修改).pptxVIP

微波技术与天线（第四版）859页完整版PPT课件;;绪　　论;一、 基本概念 　　1.微波在电磁波谱中的位置 　　微波是 电 磁 波 谱 中 介 于 超 短 波 与 红 外 线 之 间 的 波 段,频 率 范 围 是 300 MHz~ 3000GHz,波长范围是0.1mm~1m。 通常,微波波段分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个分波段。;　　2.微波的特点及特性 　　因为微波在电磁波谱的特殊位置,所以它具有以下特性: 　　① 似光性;　　② 穿透性;　　③ 宽频带特性;　　④ 热效应特性;　　⑤ 散射特性;　　⑥ 抗低频干扰 特性;　　　　⑦ 视距传播性;　　⑧ 分布参数的不确定性;　　⑨ 电磁兼容和电磁环境污染。;　　3.微波技术、天线与电波传播的相互关系 　　　　微波技术、天线与电波传播是无线电技术的一个重要组成部分,它们共同的基础是电 磁场理论,但三者研究的对象和目的有所不同。 　　微波技术主要研究引导电磁波在微波传输系统中如何进行有效的传输,它希望电磁波 按一定要求沿传输系统无辐射地传输。 　　天线是将微波导行波变成向空间定向辐射的电磁波,或将空间的电磁波变为微波设备 中的导行波。 　　电波传播研究电波在空间的传播方式和特点。;　　4.分析方法 　　整体来讲是用“场”的分析方法,即用麦克斯韦方程结合边界条件来分析。但在微波低 频情况下,可近似用“路”的方法,在高频端近似用“光”的分析方法。;　　5.仿真软件 　　　　随着计算机的不断发展,各种商业化的微波仿真软件也逐步完善。仿真软件为我们解 决微波问题提供了极大的方便。而微波仿真软件与电磁场的数值解法密切相关,因此,建 立在不同数值分析方法基础上的各种仿真软件各有其功能特点和使用范围,使用者应根据 自己的需求而有所取舍和比较。;二、 练习题 　　① 微波的频率和波长范围分别是多少? 　　② 微波与其它电磁波相比,有什么特点? 　　③ 微波技术、天线、电波传播三者研究的对象分别是什么? 它们有何区别和联系? 　　④ 熟悉 HFSS仿真软件。;第 1 章 均匀传输线理论;1.1-基本概念和公式;　　2.均匀传输线(或规则导波系统) 　　1)定义 　　截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统称为规则导波系统或 均匀传输线。;　　2)分类 　　均匀传输线大致分为以下三类:　　① 双导体传输系统(或 TEM 波传输线):由两根或两根以上的平行导体构成,主要包 括平行双线、同轴线、带状线和微带线等。由于其上传输的电磁波是 TEM 波或准 TEM 波,因此又称为 TEM 波传输线。;　　② 波导:均匀填充介质的金属波导管,主要包括矩形波导、圆波导、脊形波导和椭圆 波导等。　　③ 介质传输线:因电磁波沿此类传输线表面传播,故又称为表面波波导,主要包括介 质波导、镜像线和单根表面波传输线等。;1.1.2 均匀传输线方程的解 　　1.均匀传输线方程 　　由均匀传输线组成的导波系统都可等效为如图1-1(a)所示的均匀平行双导线系统。 其中传输线的始端接微波信号源,终端接负载。选取传输线的纵向坐标为z,坐标原点选 在终端处,波沿负z 方向传播。将一微分线元 Δz(Δz?λ)视为集总参数电路,其上有电阻 RΔz、电感LΔz、电容CΔz 和漏电导GΔz,得到的等效电路如图1-1(b)所示。其中,R 为单位长电阻,L 为单位长电感,C 为单位长电容,G 为单位长漏电导。;;　　应用基尔霍夫定律,在时谐情况下,可推得均匀传输线的方程为式中,Z=R+jωL,Y=G+jωC,分别称为单位长度的串联阻抗和单位长度的并联导纳。;　　2.均匀传输线方程的一般解　　方程(1-1-1)的一般解为式中,　　　　　　　称为传输线的特性阻抗;　　　　　　　　　称为传输线的 传播常数;A1,A2 为待定系数,由边界条件确定。;　　传输线的边界条件通常有以下三种: 　　① 已知z=0处的终端电压和终端电流。 　　② 已知z=l处的始端电压和始端电流。 　　③ 已知z=l处信号源内阻和电动势及z=0处的负载阻抗。　　如果已知终端负载电压Ul、电流Il 及传输线特性参数γ、Z0,则传输线上任意一点的电压和电流就可由下式求得:;1.1.3 传输线的工作特性参数　　1.特性阻抗 　　1)定义 　　特性阻抗即传输线上入射波电压与入射波电流的比值或反射波电压与反射波电流比值的负值,其表达式为它仅由自身的分布参数决定,而与负载及信号源无关。;?;　　2.传播常数 　　1)定义 　　传播常数γ 是描述传输线上导行电磁波衰减和相移的参数,且γ=α+jβ。其中,α 和β 分别称为