微波技术与天线精品课程

李茁、刘云、邓宏伟

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 微波概念和波段划分
    • 1.2 微波的特点和应用
    • 1.3 微波问题的分析方法
  • 2 从低频电路到微波分析
    • 2.1 趋肤效应
    • 2.2 低频传输线和微波传输线
  • 3 传输线理论
    • 3.1 微波传输线
    • 3.2 长线理论与分布参数
    • 3.3 传输线的等效电路
    • 3.4 传输线的特征参数
    • 3.5 传输线方程及其求解
    • 3.6 传输线工作状态分析
  • 4 Smith圆图与阻抗匹配
    • 4.1 Smith圆图
    • 4.2 阻抗匹配
  • 5 微波网络理论与分析
    • 5.1 微波网络概念及等效关系
    • 5.2 微波网络参量
    • 5.3 微波网络参量的性质
    • 5.4 二端口微波网络的工作特性参量
    • 5.5 微波网络的组合
    • 5.6 二端口网络的等效电路
    • 5.7 信号流图分析及其应用
  • 6 实用微波传输线与波导
    • 6.1 传输线的一般传输特性
    • 6.2 矩形波导
    • 6.3 圆波导
    • 6.4 同轴线
    • 6.5 平面传输线
  • 7 微波谐振器
    • 7.1 串联和并联谐振电路
    • 7.2 传输线谐振器
    • 7.3 矩形波导谐振腔
    • 7.4 圆柱形波导谐振腔
    • 7.5 介质谐振腔
    • 7.6 谐振腔的激励
  • 8 功率分配器和定向耦合器
    • 8.1 功率分配器
    • 8.2 定向耦合器
  • 9 天线基本概念
    • 9.1 天线的类型
    • 9.2 辐射机理
    • 9.3 细导线天线的电流分布
  • 10 天线基本参数
    • 10.1 天线基本电参数
      • 10.1.1 方向图
      • 10.1.2 辐射功率密度
      • 10.1.3 辐射强度
      • 10.1.4 方向性系数
      • 10.1.5 效率
      • 10.1.6 增益
      • 10.1.7 波束宽度
      • 10.1.8 波束效率
      • 10.1.9 带宽
      • 10.1.10 极化
      • 10.1.11 输入阻抗
      • 10.1.12 辐射效率
      • 10.1.13 有效口径
      • 10.1.14 方向性系数与最大有效口径
      • 10.1.15 天线温度
    • 10.2 Friis传输方程和雷达距离方程
  • 11 辐射积分和辅助位函数
    • 11.1 电流源J的矢量位A
    • 11.2 磁流源M的矢量位F
    • 11.3 电流源J和磁流源M的电场和磁场
    • 11.4 远区辐射场
    • 11.5 二重性原理
    • 11.6 互易定理
  • 12 直导线天线
    • 12.1 无穷小电偶极子
    • 12.2 短振子
    • 12.3 场区划分
    • 12.4 有限长振子
    • 12.5 半波振子
    • 12.6 位于无穷大平面导体上方的直线元
    • 12.7 大地对天线性能的影响
  • 13 环形天线
    • 13.1 无限小圆环天线
    • 13.2 均匀电流圆环天线
    • 13.3 铁氧体环天线
  • 14 阵列天线
    • 14.1 二元阵列
    • 14.2 N元均匀直线阵列
    • 14.3 N元均匀直线阵列的方向性系数
    • 14.4 M*N元均匀平面阵列
  • 15 口径天线
    • 15.1 场等效原理:惠更斯原理
    • 15.2 辐射方程
    • 15.3 矩形口径天线
    • 15.4 圆形口径天线
    • 15.5 巴比涅原理
长线理论与分布参数

3.2.1 电路理论和传输线理论得到区别

电路理论和传输线理论之间的关键差别是电尺寸。低频电路分析中任意网络的尺寸比工作波长小得多,因而在电路中可以不考虑各地电压、电流的幅度和相位变化,沿线电压、电流只与时间因子有关,而与空间位置无关,分布参数产生的影响可以忽略。微波传输线长度与工作波长可以比拟,或其长度是多个波长,这时传输线上电压、电流的幅值和相位不仅是时间的函数,还是位置的函数

3.2.2 分布参数效应

当高频信号通过传输线时,会产生下列分布参数:

(1)导线流过电流时,周围会产生高频磁场,因而沿线各点会存在串联分布电感 L (H/m)

(2)两导线间加上电压时,线间会存在高频电场,于是线间会产生分布电容 C (F/m)

(3)电导率有限的导线流过电流时会发热,高频时由于趋肤效应电阻会加大,存在分布电阻 R(Ω/m)

(4)导线间介质非理想,有漏电流存在,表示导线间有分布电导 G (S/m) 

这些分布参数在低频时影响较小,可以忽略,而在高频时引起的沿线电压、电流幅度变化、相位滞后不能忽略,这就是所谓的分布参数效应



3.2.3 长线理论

在微波下工作的传输线,其几何长度 l 与工作波长 λ 还长,或者两者可以比拟。我们把 l/λ 称为传输线的电长度,通常认为的传输线为长线。因此,长线是一个相对概念,它指的是电长度而不是几何长度。