微波技术基础知识积累

微波技术基础知识积累

刘鹏

May 7, 2015

1. 微波基础知识

微波的定义

微波是指波长很短、频率很高的电磁波。广义上讲，频率300MHz到3000GHz，波长从1m到范围的电磁波都可以称为微波。但人们通常把波长1cm以下至（频率30GHz~3000GHz）的电磁波专门称为毫米波及亚毫米波，而把波长1cm以上至1m的电磁波才称为微波。

微波特性

微波总的特性可以简单记忆为：波长短、频率高、穿透性强。这三个特点又可以延伸出以下几个方面的特性：1）波长短

（1）共度性。微波波长比宏观物体的尺寸小很多时，微波照射在物体上就会产生显著反射。

（2）似光性。一般来说，波长越短，电磁波的传播特性就越接近光波特性，即类似光波具有直线传播、反射、散射、绕射等特性，而且随着波长的缩短，波束的定向性和分辨能力越高。

2）频率高

（1）共时性。微波振荡频率极高，故对应的每一个振荡周期时间极短。使得普通电子器件中点击对电子的控制失去作用，因而普通电子管不能用来作为微波的振荡和放大。

（2）带宽性。任何信息的传递都必须占有一定的频带，一个语言信号至少要3000Hz，而一路电视信号则需用8MHz频带。因为微波的频率高，所以其包含的频带宽，信息容量大。

3）穿透性。

（1）微波照射到介质时具有穿透性，主要表现在云、雾、雪等对微波传播影响较小，这为全天候微波通信和遥感技术打下基础；微波能穿透生物，这为微波生物医学打下基础；另一方面，几个波段的微波受电离层的影响较小，可以容易的从地面向外层空间传播，故其为空间通信、卫星通信、卫星遥感和射电天文学的研究提供了难得的无线电通道。

（2）热效应特性。微波照射到介质上时能深入到介质内部，从而使微波对介质的作用在内部和外部同时进行，这也是微波加热不同与一般加热的优点基础。

微波的应用

微波在军事技术、工农业生产、科学研究及日常生活等各领域都有广泛应用。例如，雷达、电子对抗（对敌人电子信息装备进行干扰、欺骗、压制，使其不能正常工作，侧重于干扰）、微波武器（随着微波功率的提升，微波

武器可使敌方装备暂时性或永久性遭到破坏，侧重于破坏）、通信、微波检测。

2. 滤波器简介

微波滤波器是一个由集总元件（电感、电容、电阻）或者分布元件（波导段、微带、鳍线或其它传输介质）组成的电路，或是二者共同按照一种特定结构（拓扑）排列而成。滤波器使需要频率的信号以最小可能的衰减通过，同时衰减掉不需要的频率信号。

典型的频率响应包括低通、高通、带通和带阻特性。

微波技术基础实验指导书讲解

微波技术基础实验报告 所在学院： 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 2016年5月13日

实验一微波测量系统的了解与使用 实验性质：验证性实验级别：必做 开课单位：学时：2学时 一、实验目的： 1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。 2．学会测量设备的使用。 二、实验器材： 1．3厘米固态信号源 2．隔离器 3．可变衰减器 4．测量线 5．选频放大器 6．各种微波器件 三、实验内容： 1．了解微波测试系统 2．学习使用测量线 四、基本原理： 图1。1 微波测试系统组成 1．信号源 信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。 本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。 2．选频放大器

当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。表头一般具有等刻度及分贝刻度。要求有良好的接地和屏蔽。选频放大器也叫测量放大器。 3．测量线 3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。 4．可变衰减器 为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。 五、实验步骤： 1．了解微波测试系统 1．1观看如图装置的的微波测试系统。 1．2观看常用微波元件的形状、结构，并了解其作用、主要性能及使用方法。常用元件如：铁氧体隔离器、衰减器、直读式频率计、定向耦合器、晶体检波架、全匹配负载、波导同轴转换器等。2．了解测量线结构，掌握各部分功能及使用方法。 2．1按图检查本实验仪器及装置。 2．2将微波衰减器置于衰减量较大的位置（约20至30dB），指示器灵敏度置于较低位置，以防止指示电表偶然过载而损坏。 2．3调节信号源频率，观察指示器的变化。 2．4调节衰减器，观察指示器的变化。 2．5调节滑动架，观察指示器的变化。 六、预习与思考： 总体复习微波系统的知识，熟悉各种微波元器件的构造及原理特点。 实验二驻波系数的测量

重庆大学移动通信系统实验报告

ADS系统级仿真 ——发射机、零中频接收机与外差式接收机 课程名称：移动通信系统 院系：通信工程学院 专业：通信01班 年级： 2013级 姓名：叶汉霆 学号： 指导教师：李明玉 实验时间： 重庆大学

一、实验目的： 1. 熟悉ADS软件的使用、能用该软件进行原理图设计和原理图仿真。 2. 了解发射机、接收机的结构及工作原理； 3. 掌握利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法，使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。 4.运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。 二、实验原理： 1.接收机 接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。 接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。 接收机各部分的作用和要求如下： ①射频滤波器1（FP Filter1） 选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。 抑制杂散信号，避免杂散响应。 减少本振泄漏，在频分系统中作为频域相关器。 ②低噪声放大器（LNA） 在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。 抑制后续电路的噪声，降低系统的噪声系数。 ③射频滤波器2（FP Filter2） 抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。 进一步抑制其他杂散信号。 减少本振泄漏。 ④混频器（Mixer） 将射频信号下变频为中频信号。 是接收机中输入射频信号最强的模块，其线性度极为重要，同时要求较低 的噪声系数。 ⑤本振滤波器（Injection Filter） 滤除来自本振的杂散信号。

微波技术基础 简答题整理

第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线？何谓长线和短线？ 一般来讲，凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统，均可成为传输线；长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟，反之为短线。（界限可认为是l/λ>=0.05） 1-2.从传输线传输波形来分类，传输线可分为哪几类？从损耗特性方面考虑，又可以分为哪几类？ 按传输波形分类： （1）TEM（横电磁）波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线；共同特征：双导体传输系统； （2）TE（横电）波和TM（横磁）波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导；共同特点：单导体传输系统； （3）表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线；共同特征：传输波形属于混合波形（TE波和TM 波的叠加） 按损耗特性分类： （1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微带线） （4）光频波段传输线（介质光波导、光纤） 1-3.什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什么？ 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时，同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构，材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率，而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些？他们各自的特点是什么？在什么情况的终端负载下得到这些工作状态？

（1）行波状态： 0Z Z L =，负载阻抗等于特性阻抗（即阻抗匹配）或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中，只存在相位的变化而没有幅度的变化。 （2）驻波状态： 终端开路，或短路，或终端接纯抗性负载。 电压，电流在时间，空间分布上相差π/2，传输线上无能量传输，只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射，负载不吸收能量，传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加，形成驻波状态。 （3）行驻波状态： 终端负载为复数或实数阻抗（L L L X R Z ±=或L L R Z =）。 信号源传输的能量，一部分被负载吸收，一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 集总参数电路由集总参数元件组成，连接元件的导线没有分布参数效应，导线沿线电压、电流的大小与相位，与空间位置无关。分布参数电路中，沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化，传输线存在分布参数效应。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种：共轭匹配和无反射匹配，阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值；传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值；传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时，传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4，在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形？有哪几种模式？

《现代通信技术》实验报告一

《现代通信技术》实验报告一

现代通信之我见 一、通信的基本含义 “通信”二字在通信原理课本上的定义是——互通信息，简短却又蕴含了很深的含义。我自己对通信的理解：“互”字即互相，即通信是双方的通信；“通”字即建立了通道，处于连通的状态，信息能够在通道里传递；而“信息”则就有广泛的含义了，是通信传递的内容，人们通过获取信息来了解、认识事物。简单的“通信”二字蕴含了丰富的内容，让我们有深刻的思考。 二、现代通信的发展和技术 近现代的通信发展历史，大致可以分为两个阶段。第一阶段是电通信阶段，第二阶段是电子信息通信阶段。第一阶段包括莫尔斯发明电报机、贝尔发明电话，开启了电路交换的时代；第二阶段主要包括通信系统和通信网技术的快速发展，其主要应用的通信技术有移动通信技术、程控交换技术、传输技术、数据交换与数据网技术、接入网与接入技术。 现代通信网络采用分层的结构形式，其垂直描述，即为了实现端到端之间的业务通信，从功能上将网络分为业务与终端、交换与路由和接入与传送。“业务与终端”表示面向用户的各种通信业务与通信终端的类型和服务类型，“交换与路由”表示支持各种业务的提供手段与网络装备，“接入与传送”表示支持所接入业务的传送媒质和技术设施。每一层都有不同的支撑技术，表现出不同的功能与技术特征，使得通信技术与通信网络有机的融合。 在我们学习现代通信技术的过程中，老师一直要求我们从“大通信、大网络”的层面来学习思考，而不是单单注重某一门技术的研究。现代的网络时代，涌现出许许多多高端前沿的技术，如数字通信、程控交换、宽带IP等，如果将这些技术分别开设课程独立学习，则课程量很大，而且不利于我们对这个大网络的整体的关联性进行思考。在技术飞快的更新换代的今天，我们能做的就是尽快赶上信息的更新速度，从大的方面整体地观测信息时代的发展。

《现代通信技术》实验报告一

现代通信之我见 一、通信的基本含义 “通信”二字在通信原理课本上的定义是——互通信息，简短却又蕴含了很深的含义。我自己对通信的理解：“互”字即互相，即通信是双方的通信；“通”字即建立了通道，处于连通的状态，信息能够在通道里传递；而“信息”则就有广泛的含义了，是通信传递的内容，人们通过获取信息来了解、认识事物。简单的“通信”二字蕴含了丰富的内容，让我们有深刻的思考。 二、现代通信的发展和技术 近现代的通信发展历史，大致可以分为两个阶段。第一阶段是电通信阶段，第二阶段是电子信息通信阶段。第一阶段包括莫尔斯发明电报机、贝尔发明电话，开启了电路交换的时代；第二阶段主要包括通信系统和通信网技术的快速发展，其主要应用的通信技术有移动通信技术、程控交换技术、传输技术、数据交换与数据网技术、接入网与接入技术。 现代通信网络采用分层的结构形式，其垂直描述，即为了实现端到端之间的业务通信，从功能上将网络分为业务与终端、交换与路由和接入与传送。“业务与终端”表示面向用户的各种通信业务与通信终端的类型和服务类型，“交换与路由”表示支持各种业务的提供手段与网络装备，“接入与传送”表示支持所接入业务的传送媒质和技术设施。每一层都有不同的支撑技术，表现出不同的功能与技术特征，使得通信技术与通信网络有机的融合。 在我们学习现代通信技术的过程中，老师一直要求我们从“大通信、大网络”的层面来学习思考，而不是单单注重某一门技术的研究。现代的网络时代，涌现出许许多多高端前沿的技术，如数字通信、程控交换、宽带IP等，如果将这些技术分别开设课程独立学习，则课程量很大，而且不利于我们对这个大网络的整体的关联性进行思考。在技术飞快的更新换代的今天，我们能做的就是尽快赶上信息的更新速度，从大的方面整体地观测信息时代的发展。

微波技术基础

摘要 本文主要介绍了微波的基础知识，在第一章中介绍了微波的概念、基本特点以及微波在民用和军事上的应用，在第二章中介绍了微波传输线理论，主要介绍了TE型波的理论和传输特性。 10 This paper describes the basics of microwave in the microwave first chapter introduces the concept of the basic characteristics and microwave in the civilian and military applications, in the second chapter describes the microwave transmission line theory, introduces the theory and the type of wave Transmission characteristics.

微波技术基础 第一章微波简介 1.1 什么是微波 微波是频率非常高的电磁波，就现代微波理论的研究和发展而论，微波是指频率从GHz 300的电磁波，其相应的波长从1m~0.1mm，这段电磁频谱包~ MHz3000 括分米波（频率从300MHz~3000MHz），厘米波（频率从3GHz~30GHz），毫米波（频率从30GHz~300GHz）和亚毫米波（频率从300GHz~3000GHz）四个波段。 下图为电磁波谱分布图： 1.2微波的基本特点 1.似光性和似声性 微波波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体的尺寸相当或小的多，当微波辐射到这些物体上时，将产生显著地反射、折射，这和光的反射折射一样。同时微波的传播特性也和几何光学相似，能够像光线一样直线传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就能获得方向性极好、体积小的天线设

微波技术基础课程学习知识要点

《微波技术基础》课程复习知识要点 (2007版) 第一章 “微波技术基础引论”知识要点 廖承恩主编的《微波技术与基础》是国内较为经典的优秀教材之一，引论部分较为详细的介绍了微波的工作波段、特点及其应用，大部分应用背景取材于微波通讯占主导地位的上世纪80’s / 90’s 年代。在科技迅猛发展的今天，建议同学们关注本网站相关联接给出的最新发展动态，真正做到学以致用，拓展自己的知识面，特别是看看微波在现代无线和移动通信、射频电路设计（含RFID ）、卫星定位、宇航技术、探测技术等方面的应用，不要局限于本书的描述。(Microwaves have widespread use in classical communication technologies, from long-distance broadcasts to short-distance signals within a computer chip. Like all forms of light, microwaves, even those guided by the wires of an integrated circuit, consist of discrete photons ….. NATURE| Vol 449|20 September 2007)1 本章的理论核心是在对导行波的分类的基础上推导了导行系统传播满足的微波的波段分类、特点与应用（TE 、TM 、TEM ）和基本求解方法，给出了导行系统、导行波、导波场满足的方程；（Halmholtz Eq 、横纵关系）、本征值---纵向场法、非本征值---标量位函数法（TEM ）。{重点了解概念、回答实际问题，比如考虑一下如按如下的份类，RFID 涉及那些应用？全球定位系统GPS 呢？提高微波工作频率的好处及实现方法？} 1．微波的定义 把波长从1米到1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz ～3×1011Hz 。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽1000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波三个波段。 2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。 3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、 4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。 4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。 需要重点记忆的公式：表1-2（要求会用）； 理解纵横f λ31081051010(m)(Hz)3103231063109-13101210-43101510-73101810-10无线电波 光波宇宙射 线视频射频

电磁场与微波技术实验指导书(新)

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注意事项 一、实验前应完成各项预习任务。 二、开启仪器前先熟悉实验仪器的使用方法。 三、实验过程中应仔细观察实验现象，认真做好实验结果记录。 四、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。自主完成实验和报告。 五、爱护公共财产，当发生仪器设备损坏时，必须认真检查原因并按规 定处理。 六、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序，实验后应切断所用仪器的 电源 ,并将仪器整理好。协助保持实验室清洁卫生, 带出自己所产生的赃物。 七、不迟到，不早退，不无故缺席。按时交实验报告。 八、实验报告中应包括： 1、实验名称。 2、实验目的。 3、实验内容、步骤，实验数据记录和处理。 4、实验中实际使用的仪器型号、数量等。 5、实验结果与讨论，并得出结论，也可提出存在问题。 6、思考题。

实验仪器 JMX－JY－002电磁波综合实验仪 一、概述 电磁波综合实验仪，提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验，透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点，使学生直观形象地认识时谐电磁场，深刻理解电磁感应的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理，掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识，培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上，添加了对天线不同极化角度的测量，学生通过测量，可绘制不同极化天线的方向图，使得学生对电磁波的感受更加深刻。 二、特点 1、理论与实践结合性强 2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要，紧密配合教学大纲，使课堂环节与实验环节紧密结合。 3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的知识。 4、实验内容的设置，融综合性、设计性与验证性与一体，帮助学生建立一套电磁波的形象化思维方式，加深和加强对电磁波产生、发射、传输、接收过程及相关特性的认识。 5、培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。 三、系统配置及工作原理 （1）系统配置 1、JMX-JY-002电磁波教学综合实验仪主机控制系统：通过常规控制仪表与微波功率信号发生器、功率信号放大器构成电磁波教学综合实验仪主机控制系统，实现了对被控电磁场与波信号发射控制。 2、测试支架平台：包括支撑臂、测试滑动导轨、测量尺、天线连接杆件、感应器连接杆件、反射板连接杆件、微安表等组件。 3、测试套件：包括多极化天线（垂直极化、水平极化、左右螺旋极化）、射频连接电缆套件、感应器、感应器连接电缆、极化尺、标准测试天线板、反射板等构成测试套件。 （2）工作原理 实验仪主机控制系统的微波信号源产生微波信号，经由微波功率放大器放大后输出至OUTPUT端口，通过射频电缆将输出信号传送给发射天线向空间发射电磁波信号作为实验测试

微波技术基础课程学习知识要点

《微波技术基础》课程学习知识要点 第一章学习知识要点 1．微波的定义—把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz～3×1012Hz。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽10000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。 2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。 3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。 4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。 第二章学习知识要点 1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。微波传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。 2. 均匀无耗传输线方程为

() ()()()d U z dz U z d I z dz I z 22222 20 -=-=ββ 其解为 ()()() U z A e A e I z Z A e A e j z j z j z j z =+=---120121ββββ 对于均匀无耗传输线,已知终端电压U 2和电流I 2，则: 对于均匀无耗传输线,已知始端电压U 1和电流I 1，则: 其参量为 Z L C 00 0=，βπλ=2p ，v v p r =0 ε，λλεp r =0 3. 终端接的不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态： (1) 当Z Z L =0时，传输线工作于行波状态。线上只有入射波存在，电压电流振幅不变，相位沿传播方向滞后；沿线的阻抗均等于特性阻抗；电磁能量全部被负载吸收。 (2) 当Z L =0、∞和±jX 时，传输线工作于驻波状态。线上入射波和反射波的振幅相等，驻波的波腹为入射波的两倍，波节为零；电压波腹点的阻抗为无限大，电压波节点的阻抗为零，沿线其余各点的阻抗均为纯电抗；电压（电流）波腹点和电压（电流）波节点每隔λ4交替出现，每隔2λ重复出现；没有电磁能量的传输，只有电磁能量的交换。 (3) 当Z R jX L L L =+时，传输线工作于行驻波状态。行驻波的波腹小于两倍入射波，波节不为零；电压波腹点的阻抗为最大的纯电阻R Z max =ρ0，电压波节点的阻抗为最小的纯电阻R Z min =0ρ； ()()?????-=-= sin cos sin cos 011011Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ()()?????+=+= sin cos sin cos 022022Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ

导航技术基础实验报告汇总

《导航技术基础》实验报告 学号： 姓名： 南京理工大学自动化学院

目录 实验一全球定位系统（GPS）实验 (2) 实验二陀螺仪原理实验 (4) 实验三 HMR3300传感器实验........................... (7) 实验四C100航向传感器实验... ... ... . (9)

实验一全球定位系统（GPS）实验 一. 实验目的 1、熟悉GPS的结构和工作原理； 2、熟悉GPS信号串口传输技术； 3、掌握GRMIN公司GPS25LP OEM板实验系统。 二. 设备清单 (1) GPS25LP OEM板1套 (2) 开关电源 1个 (3) 五金工具 1套 (4) 万用表 1只 (5) 《GRMIN公司GPS25LP OEM板技术资料》 1本 *上课期间，实验设备由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。 三、课堂要求 (1) 课前认真预习，精心准备； (2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件； (3) 不同小组的器件不要混用； (4) 课后整理桌面； (5) 不在课堂做任何与学习无关的事； (6) 课后认真填写实验报告。 四、注意事项 (1) 轻拿轻放加GPS实验系统，防止摔落地面； (2) 避免直接接触GPS实验系统电路板； (3) 禁止带电插拔； (4) 常见问题的处理，参见技术手册。 五、实验内容与步骤 1、GPS实验系统电路连接 (1) 将GPS天线接入电路板；

(2) 检查电路连接是否正确； (3) 将GPS天线放至窗外； (4) 接通外接开关电源； (5) 记录所在位置的经纬度、高度、星数。 六、实验报告内容 1、记录从GPS接收到数据 2、数据分析 当前时间：3时23分40秒 实验室经度：11851.4462E 实验室纬度：3201.6107N 卫星编号：12 21 31 卫星数量：3 其他信息： GPS状态：正在估算；水平精确度：4.2；海拔高度：87.3米；大地水准面高度：2.3；GPGGA校验和是43； 定位模式：手动自动2D/3D；定位类型：2D定位；HDOP水平精度因子：4.2；VDOP垂直精度因子：4.2；

微波技术基础实验指导书

微 波 技 术 基 础 实 验 指 导 书 电子信息工程学院微波技术基础实验课程组编 2013.02

实验一 微波测量系统的认识与调试 一、实验目的与要求 应用所学微波技术的有关理论知识，理解微波测量系统的工作原理，掌握调整和使用微波信号源的方法，学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。了解有关微波仪器仪表，微波元器件的结构、原理和使用方法。 二、实验内容 1．掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法 三厘米标准信号发生器（YM1123）、三厘米波导测量线（TC26）、选频放大器（YM3892）。 2．了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法 波导同轴转换器（BD20-9）、E-H 面阻抗双路调配器（BD20-8）、测量线（TC26）和可变短路器（BD20-6）等。 三、实验原理 本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示 图 1 它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H 面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。下面分别叙述各部分的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。 1．微波信号源（YM1123） 1.1基本功能 1.1.1提供频率在7.5～1 2.5GHz 范围连续可调的微波信号。 1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态。本系统实验中指示器为选频放大器时，信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。 信号源 波导同轴转换器 单螺钉调配器 功率探头 数字功率计 微波频率计 E-H 面调配器 魔T 定向耦合器 H 面弯波导 晶体检波器 测量线 选频放大器 可变衰减器

1.2工作原理 1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源。体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管。振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔。微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的，是由电容耦合引出的功率输出。 1.2.2本信号源采用截止式衰减器调节信号源输出功率的强弱。截止式衰减器用截止波导组成，其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减。衰减量（用dB 表示）与轴线距离L成线性关系，具有量程大的特点。 1.2.3本信号源用微波铁氧体构成隔离器。 在微波测量系统中，一方面信号源需要向负载提供一个稳定的输出功率；另一方面负载的不匹配状态引起的反射破坏信号源工作的稳定性，使幅、频发生改变、跳模等。为了解决这个问题，往往在信号源的输出端接一“单向传输”的微波器件。它允许信号源的功率传向负载，而负载引起的反射却不能传向信号源。这种微波器件称之“隔离器”。 这类隔离器在3cm波段可以做到正向衰减小于0.5dB，反向衰减25dB。驻波比可达1.1左右。隔离器上箭头指示方向即为微波功率的正向传输方向。 1.2.4本信号源采用PIN管作控制元件，对微波信号进行方波、脉冲波的调制。 1.2.5本信号源功率输出端接有带通滤波器。它滤去7.5～12.5GHz频率范围的谐波，使信号源输出信号频谱更纯净。 注1：打开信号源的上盖板，即可看到信号源的同轴谐振腔、截止式衰减器、PIN调制器和带通滤波器等结构。 注2：有些单位采用本公司生产的YM1124信号发生器。它是9.37GHz点频信号源，采用介质振荡技术。频率稳定度高、输出功率大、有“等幅”和“1KHz”方波两种工作状态。输出为BJ100波导口。 2．波导同轴转换器（BD20-9） 2.1基本功能 提供从同轴输入到波导输出的转换。 2.2工作原理 波导同轴转换器是将信号由同轴转换成波导传输。耦合元件是一插入波导内的探针，等效于一电偶极子。由于它的辐射在波导中建立起微波能量。探针是由波导宽边中线伸入，激励是对称的。选择探针与短路面的位置，使短路面的反射与探针的反射相互抵消，达到较佳的匹配。 3．E-H面阻抗双路调配器（BD20-8） 3.1基本功能 微波传输（测量）系统中，经常引入不同形式的不连续性，来构成元件或达到匹配的目的。 E-H面阻抗调配器是双支节调配器。在主传输波导固定的位置上的E面（宽边）和H面（窄边）并接两个支节。通过调节二个支节的长度以达到系统调配。 3.2结构和工作原理 E-H面阻抗调配器是由一个双T波导和两只调节活塞组成。调节活塞是簧片式的接触活塞。调节E面活塞，等于串联电抗变化，调节H面活塞等于并联电纳的变化（两者配合使用）。

微波技术实验指导_报告2017

Harbin Institute of Technology 微波技术 实验报告 院系： 班级： 姓名： 学号： 同组成员： 指导老师： 实验时间： 哈尔滨工业大学

实验一短路线、开路线、匹配负载S 参量的测量 一、实验目的 1、通过对短路线、开路线的S 参量S11的测量，了解传输线开路、短路的特性。 2、通过对匹配负载的S 参量S11及S21的测量，了解微带线的特性。S11 二、实验原理 （一）基本传输线理论 在一传输线上传输波的电压、电流信号会是时间及传递距离的函数。一条单位长度传输线之等效电路可由R 、L 、G 、C 等四个元件来组成，如图1-1（a ）所示。假设波传输播的方向为＋Z 轴的方向，则由基尔霍夫电压及电流定律可得下列二个传输线方程式。 其中假设电压及电流是时间变量t 的正弦函数，此时的电压和电流可用角频率ω的变数表示。亦即是 而两个方程式的解可写成 z z e V e V z V γγ--++=)( (1-1) z z e I e I z I γγ--+-=)((1-2) 其中V + ,V -,I +,I - 分别是波信号的电压及电流振幅常数，而+、-则分别表示+Z,-Z 的传输方向。 γ则是[传输系数]（propagation coefficient ），其定义如下。 ))((C j G L j R ωωγ++= (1-3) 而波在z 上任一点的总电压及电流的关系则可由下列方程式表示。 I L j R dz dV ?+-=)(ωV C j G dz dI ?+-=)(ω (1-4) 将式（1-1）及（1-2）代入式（1-3）可得 C j G I V ωγ +=++ t j e z V t z v ω)(),(=t j e z I t z i ω)(),(=

微波技术基础实验一

华中科技大学 《微波技术基础》实验报告 实验名称：矢量网络分析仪的使用及传 输线的测量 院（系）：电子信息与通信学院 专业班级： 姓名： 学号：

一、实验目的 1、学习矢量网络分析仪的基本工作原理； 2、初步掌握AV36580矢量网络分析仪的操作使用方法； 3、掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数； 4、通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性 二、实验内容 1. 矢量网络分析仪操作实验 ?初步运用矢量网络分析仪AV36580，熟悉各按键功能和使用方法 以RF带通滤波器模块为例，学会使用矢量网络分析仪AV36580测量微波电路的S 参数。 2. 微带传输线测量实验 ?使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。 ?测量1/4波长传输线在不同负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。

观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。 三、系统简图 四、步骤简述 实验一：矢量网络分析仪操作实验 步骤一按【复位】调用误差校准后的系统状态 步骤二选择测量参数 设置频率范围： 按【起始】【600】【M/μ】：设置起始频率600 MHz。 按【终止】【1800】【M/μ】：设置终止频率1800 MHz。 设置源功率： 按鼠标点击菜单栏的激励，在下拉菜单功率，设置矢网合成源的功率大小，单位是dBm。 将功率电平设置为-10dBm。

步骤三连接待测件测量S参数 ①按照装置图连接待测器件； ②测量待测器件的S参数： 按【测量】选择正向传输测量S21。 按【光标】调出可移动光标，光标位置的读数位于屏幕右上角。 按【格式】[相位]：测量待测器件插入相位响应，即S21的相位。 按【格式】[对数幅度]：选择对数dB形式测量S21的幅值。 按【搜索】［最小值］：测量待测器件的正向插入损耗，读出此时光标的读数，为待测器件的最小正向插入损耗。 按【搜索】［最大值］：测量待测器件的正向插入损耗，读出此时光标的读数，为待测器件的最大正向插入损耗。 按【测量】选择反向传输测量。观察此时的曲线与S21曲线的关系。 按【搜索】［最小值］：测量待测器件的反向插入损耗，读出此时的读数，为待测器件的最小反向插入损耗。观察与最小正向插入损耗的关系 按【搜索】［最大值］：测量待测器件的反向插入损耗，读出此时读数，为待测器件的最大反向插入损耗。观察与最大正向插入损耗的关系 按【测量】选择正向反射测量S11。 按【格式】[对数幅度]：选择对数dB形式测量S11的幅值。 按【格式】[驻波比]：选择以驻波比形式测量S11的幅值。

微波技术基础第二章课后答案---杨雪霞汇总

2-1 波导为什么不能传输TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内，不可能存在静电荷或恒定电流，因此也不可能传输TEM 波型。 2-2 什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波（0z E =，0z H =），TE 波(0z E =,0z H ≠),TM 波（0z E ≠，0z H =） 2-3 何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：0z E =，0z H =的为TEM 波；0z E =,0z H ≠为TE 波；0z E ≠，0z H =为TM 波。 TE 波阻抗： x TE y E wu Z H ηβ===> TM 波阻抗： x TM y E Z H w βηε=== 其中η为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 2-4 试将关系式y z x H H jw E y z ε??-=??，推导为1()z x y H E j H jw y βε?=+?。 解：由y H 的场分量关系式0j z y H H e β-=（0H 与z 无关）得： y y H j H z β?=-? 利用关系式y z x H H jw E y z ε??-=??可推出： 11()()y z z x y H H H E j H jw y z jw y βεε???=+=+??? 2-5 波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。 2-6 何为波导的截止波长c λ？当工作波长λ大于或小于c λ时，波导内的电磁波的特性有何

微波技术基础实验报告

微波技术基础实验报告实验一矢量网络分析仪的使用及传输线的测量 班级： 学号： 姓名： 华中科技大学电子信息与通信工程学院

一实验目的 学习矢量网络分析仪的基本工作原理； 初步掌握AV365380矢量网络分析仪的操作使用方法； 掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数； 通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。 二实验内容 矢量网络分析仪操作实验 A．初步运用矢量网络分析仪AV36580，熟悉各按键功能和使用方法 B．以RF带通滤波器模块为例，学会使用矢量网络分析仪AV36580测量微波电路的S参数。 微带传输线测量实验 A．使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。 B．测量1/4波长传输线在开路、短路、匹配负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。 C．观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。

三系统简图 矢量网络分析仪操作实验 通过使用矢量网络分析仪AV36580测试RF带通滤波器的散射参数（S11、S12、S21、S22）来熟悉矢量网络分析仪的基本操作。 微带传输线测量实验 通过使用矢量网络分析仪AV36580测量微带传输线的端接不同负载时的S 参数来了解微波传输线的工作特性。连接图如图1-10所示，将网络分析仪的1端口接到微带传输线模块的输入端口，另一端口在实验时将接不同的负载。

四实验步骤 矢量网络分析仪操作实验 步骤一调用误差校准后的系统状态 步骤二选择测量频率与功率参数（起始频率600 MHz、终止频率1800 MHz、功率电平设置为-10dBm） 步骤三连接待测件并测量其S参数 步骤四设置显示方式 步骤五设置光标的使用 微带传输线测量实验 步骤一调用误差校准后的系统状态 步骤二选择测量频率与功率参数（起始频率100 MHz、终止频率400 MHz、功率电平设置为-25dBm） 步骤三连接待测件并测量其S参数 1．按照装置图将微带传输线模块连接到网络分析仪上； 2．将传输线模块接开路负载（找老师要或另一端空载），此时，传输线终端呈开路。选择测量S11，将显示格式设置为史密斯原图，调出光标，调节光标位置，使光标落在在圆图的短路点。

10微波技术基础A卷

一、填空题(共26分，每空2分) 1．微波传输线是一种分布参数电路， 其线上的电压电流分布规律可由 来描述。 2．矩形波导传输的主模是 ，圆波导传输的主模是 。 3．按传输模式分类，光纤分为 ___和_____________。 4．微带线中出现的高次模种类有 和 。 5、测得一微波传输线的反射系数模为|г|=1/2，则行波系数K =________，若特性阻抗Z 0=75Ω，则波节点的输入阻抗为Rin=____________。 6．阻抗匹配的方法中最基本的是采用 和 作为匹配网络。 7．一波导匹配双T ，其③端口为E 臂，④端口为H 臂，若③端口输入功率为1W ，则①端口输出功率为_______，若①端口理想短路，②理想开路，则④端口输出功率为_________。 二、如图为波导扼流式短路活塞，试说明原理。（7分） 三、圆图完成（要求写出必要的步骤，并在圆图上标示出来）（21分） 1．已知传输线的特性阻抗为Z 0，工作波长λ0=8cm ，负载阻抗Z L =(0.2-j0.5)Z 0，求第一个电压波节 电子科技大学中山学院考试试卷 课程名称: 微波技术基础 试卷类型： A 卷 2012—2013 学年第 1 学期 期末 考试 考试方式： 闭卷 拟题人： 袁海军 日期： 2012-12-22 审 题 人： 学 院： 电子信息学院 班 级： 10无线技术 学 号： 姓 名： 提示：考试作弊将取消该课程在校期间的所有补考资格，作结业处理，不能正常毕业和授位，请诚信应考。

点至终端的距离l，驻波比ρ，行波系数K。（12分） 2．特性阻抗为50Ω的长线，终端负载不匹配，沿线电压波腹∣U∣max=20V，波节∣U∣min=10V，离终端最近的电压波腹点距终端的距离为0.3λ，求负载阻抗Z L=?（9分） 四、（11分）有一特性阻抗为Z0=75Ω的无耗均匀传输线，导体间的媒质参数为εr=2.25,μr=1，终端接有R l=50Ω的负载。当f=2GHz时，其线长度为3λg/4。试求：①传输线实际长度；②负载终端反射系数；③输入端反射系数；④输入端阻抗。

微波技术基础课程学习知识要点

《微波技术基础》课程学习知识要点 第一章 学习知识要点 1．微波的定义— 把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz ～3×1012Hz 。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽10000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。 2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。 3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。 4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。 第二章 学习知识要点 1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。微波传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。 2. 均匀无耗传输线方程为 () ()()()d U z dz U z d I z dz I z 2222220 -=-=ββ 其解为 ()()() U z A e A e I z Z A e A e j z j z j z j z =+=---120121ββββ 对于均匀无耗传输线,已知终端电压U 2和电流I 2，则: 对于均匀无耗传输线,已知始端电压U 1和电流I 1，则: ()()?????+=+= sin cos sin cos 022022Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ

计算电磁学-第二次实验报告

本科实验报告 实验名称： 拐弯及变形圆波导的设计

拐弯及变形圆波导的设计 一、实验原理 TEM模由输入同轴波导馈入，通过90°同轴波导转换部分后，接输出同轴波导过渡段，最后由输出同轴波导输出，实现同轴波导的90°转弯；由两个同轴转弯波导可以实现180°的同轴波导转弯。在90°同轴波导转换结构中，由于同轴波导输入的TEM模将形成高阶模式，为了使输出口同轴波导为TEM模式，需要同轴波导过渡段在一定的长度内满足单模传输条件。输入口同轴波导和输出口同轴波导的内外导体大小可以通过阻抗变换来定制，因此，通过同轴转弯波导可以实现不同大小的同轴波导的转弯和连接。 本题采用了转弯波导以及变形波导的设计，探讨变形对波导传输结果的影响。 二、设计任务和技术指标 采用BY48波导，波导内截面（直径44.45mm），空间形状如下图所示，其中两端波导长60mm，拐弯90度，半径可以自定，波导横截面变大或缩小的角度为15度，长度为90mm，中间最宽处长度为30mm。形状尽量如下图所示： 1.利用CST软件按照图示建模。

2.设置相关参数，对模型求解。 1D：端口信号、S参数、驻波、特性参数。 2D/3D：端口模式、电场分布、表面电流、特性参数。 3.总结并撰写实验报告。 三、设计流程及步骤 1.建模 建立模板： 启动MWS ，首先见到“欢迎”窗 口，选中“ Creat a new project”，点 击“ OK”确认。选择Waveguide Coupler 模板并确认。 设置工作平面： （Edit->Working Plane Properties），将“捕捉间距”改为1。 设置单位： （Solve->Units），将Dimensions 单位改为cm。 设置背景材料（Solve->Background Material），由于默认PEC，此处不作 变动。 创建第一个圆柱体： 选择基本形体中的圆柱体（Objects->Basic Shapes->cylinder）。鼠标第一次单击确定圆心，第二次确定底面半径，第三次确定柱体长度。在弹出窗口中定于物体名，点击OK即创建成功。 设置旋转轴： 点击边线工具（Objects->Pick->Edge from Coordinates）。按Tab键，弹出窗口，依次输入3， 4，确定。再按Tab键，弹出窗口，依次输入3，-4， 确定。再次弹出窗口，直接确定。（此处数值依圆 柱具体坐标而定。） 选取端面： 点击选面工具（Objects->Pick->Pick Edge） 双击长方体的底端面，将其选上。 生成旋转结构： 点击旋转工具（Objects->Rotate）输入角度 90°，命名，确定。