第一篇：北理工微波實驗報告總結

實驗一 一般微波測試系統的調試

一、實驗目的

1．了解一般微波測試系統的組成及其主要元、器件的作用，初步掌握它們的調整方法。2． 掌握頻率、波導波長和駐波比的測量方法。3． 掌握晶體校正曲線的繪制方法。

二、實驗裝置與實驗原理

常用的一般微波測試系統如1-1所示（示意圖）。

測量放大器微波信號源隔離器可變衰減器頻率計精密衰減器測量線終端負載圖1-1

本實驗是由矩形波導（3厘米波段，TE10模）組成的微波測試系統。其中，微波信號源（固態源或反射式速調管振蕩器）產生一個受到（方波）調制的微波高頻振蕩，其可調頻率范圍約為7.5~12.4GHz。隔離器的構成是：在一小段波導內放有一個表面涂有吸收材料的鐵氧體薄片，并外加一個恒定磁場使之磁化，從而對不同方向傳輸的微波信號產生了不同的磁導率，導致向正方向（終端負載方向）傳播的波衰減很小，而反向（向信號源）傳播的波則衰減很大，此即所謂的隔離作用，它使信號源能較穩定地工作。頻率計實際上就是一個可調的圓柱形諧振腔，其底部有孔（或縫隙）與波導相通。在失諧狀態下它從波導內吸收的能量很小，對系統影響不大；當調到與微波信號源地頻率一致（諧振）時，腔中的場最強，從波導（主傳輸線）內吸收的能量也較多，從而使測量放大器的指示數從某一值突然降到某一最低值，如圖1－2(a)所示。此時即可從頻率計的刻度上讀出信號源的頻率。從圖1-1可知，腔與波導（主傳輸線）只有一個耦合元件（孔），形成主傳輸線的分路，這種連接方式稱為吸收式（或稱反應式）連接方法。另一種是，腔與主傳輸線有兩個耦合器件，并把腔串接于主傳輸線中，諧振時腔中的場最強，輸出的能量也較多，因而測量放大器的指示也最大，如

圖1-2(b)所示。這種連接方法稱為通過式連接法。在實際中無論哪種連接方式，當不測頻率時，為了不影響其它實驗項目的觀測，應把腔調到失諧狀態?？勺兯p器也是由一小段波導構成的，其中放有一表面涂有損耗性材料，并與波導窄壁平行放置的薄介質片。介質片越靠近波導中心處，衰減越大，反之，衰減越小。利用可變衰減器可以連續地改變信號源傳向負載方向功率的大??；另外，如同隔離器一樣，可變衰減器也具有一定的隔離作用。測量線是一段在其寬壁中心線開有一窄縫隙的矩形波導，與其配套的還有一個裝有微波范圍內用的晶體二極管檢波器及同軸線調諧式探針座。探針從縫隙插入波導后，送入測量（選頻）放大器，通過該放大器表頭的讀數，即可進行各實驗項目的測量工作。系統的最后部分是終端負載，它是被測試的某一微波元、器件，也可以是匹配負載、短路片或短路活塞等。

IIOfr(a)fO圖1-2fr(b)f 需要指出的是，由于微波信號源產生的等幅高頻振蕩很微弱，若對其直接進行檢波，則檢波器輸出的直流分量也是很微弱的，用一般儀表難以對其進行觀測。因此為了提高測試靈敏度，以便于觀測，通常用一方波（重復頻率1000Hz）對高頻振蕩進行幅度調制（也有用脈沖或其它波調制的）。經調制后的高頻振蕩通過檢波后輸出的是其包絡，對包絡中的基頻（1000Hz）加以放大后再經檢波，取出其直流分量加于測量放大器的指示表頭，讀數就方便了。

三、實驗內容

1．首先按圖1-1所示將測量系統安裝好，然后接通電源和測量儀器的有關開關，觀察微波信號源有無輸出指示。若有指示，當改變衰減量或移動測量線探針的位置時，測量放大器的表頭指示會有起伏的變化，這說明系統已在工作了。但這并不一定是最佳工作狀態。例如，若是反射式速調管信號源的話還應把它調到輸出功率最大的振蕩模式（如n=2，參見附錄），并結合調節信號源處的短路活塞，以使能量更有效地傳向負載。若有必要，還可以調

節測量線探頭座內的短路活塞，以獲得較高地靈敏度，或者調節測量線探針伸入波導的程度，以便較好地拾取信號地能量（注意，伸入太多會影響波導內的場分布）。對于其它微波信號源也應根據說明書調到最佳狀態。有時信號源無輸出，但測量放大器也有一定指示。這可能是熱噪聲或其它雜散場的影響；若信號源有輸出，但測量放大器的指示不穩定或者當測量線探針移動時，其指示不變，均屬不正常情況，應檢查原因，使之正常工作。系統正常工作時，可調節測量放大器的有關旋鈕或可變衰減器的衰減量（衰減量不能為零，否則會燒壞晶體二極管），使測量放大器的指示便于讀數。

2．測量微波信號源的頻率和波導波長。測量信號源的頻率調節旋鈕，可使頻率在7.5~12.4GHz的范圍內變化。選取該范圍內的某個頻率，用頻率計測出它的頻率，并用測量線測出該頻率的波導波長?g。在測?g時應將系統終端短路（例如用金屬短路板或短路活塞），則系統呈純駐波狀態（理論上），其場強的幅度分布如圖1-3所示。當測量線的探針處于z1和z2位置時，測量放大器的指示為最?。ɡ碚撋蠟榱悖?，Ezd4z2d3圖1-3d2z1d1此時從測量線的刻度上即可求出波導波長?g?2z2?z1。在實際測量中，由于受設備的精度、靈敏度的限制，以及其它因素的影響，很難精確地確定z1和z2的位置。為提高測試精度，可采用“平均法”測定它們的位置，如圖1-3所示。為了確定z1，使在z1兩側（盡量地靠近z1）的d1和d2處測量放大器有相同的指示數，則z1?(d1?d2)/2，同理可得z2?(d3?d4)/2。這比直接去測z1和z2要精確些。

3．繪制晶體矯正曲線

需要指出的是，當用測量線測定微波系統（波導）內場強幅度的分布規律時，測量放大器的指示值并不直接表示高頻信號的場強值，而是通過晶體二極管檢波后的電流值。我們已知傳輸系統的駐波s為：

s?Emax/Emin?Umax/Umin

由于晶體二極管為一非線性器件（如圖1-4(a)所示），因此就不能用測量放大器的讀數直接套用上面的公式求出駐波比s。為了求出s，應作出晶體管的輸入電壓U（它與探針拾取的場強幅值成正比）與檢波電流的關系曲線（如圖1-4(b)所示），稱為晶體校正曲線。

II(a)U圖1-4(b)E此曲線中的電流雖然是從測量放大器中讀出的值，但它對應的U值（或E），此時并非加于晶體二極管上的電壓值，而是通過測量于計算求出的與場強幅值成正比例的“等效”的電壓值。有了校正缺陷，當探針在場強幅值最大值時，測量放大器有一讀數Imax，探針在場強幅值最小處時，有一讀數Imin，從校正曲線中查出Imax和Imin，分別對應的U和Uminmax（Emax）（Emin），則駐波比s為：

UmaxEmaxs??

UminEmin為了作出晶體校正曲線，需將系統終端短路，形成純駐波狀態。如圖1-5所示。

EzB圖1-5A

場強E的幅度E可表示為：

E?Emaxsin?z?Emaxsin2??gz

為了求出場強幅值與檢波電流I之間的關系（晶體校正曲線），就要利用這個公式計算場強值（也即校正曲線中的U）。在7.5~12.4GHz范圍內選定某一頻率，使系統正常工作，并求出該頻率對應的波導波長?g。將測量線探針移到場強幅值的節點。例如圖1-5中所示的A點，作為z?0的參考點，并記下此時測量放大器的讀數，從公式看該讀數（理論上為零，實際上不為零）對應的E應為零。B是場強幅值的腹點，AB??g4，將此距離等分為若干個小段（例如10個小段），從A點開始，按分小段使探針逐次向B點移動，并記住每一位置所對應的測量放大器的讀數I，已經每一位置的坐標z的值，則sinB點對應于Emax，若Emax已知，則利用公式

2??gz即可求出。

E?Emaxsin2??gz

即可求出每點的E（U）與每點的I一一對應的關系，根據這組數據即可畫出晶體校正曲線。但實際上，Emax的值我們并不知道具體等于多少，為了解決這一問題，在作晶體校正曲線時，只需要知道各點場強幅值的相對大小就可以了，并不需要求出它們的絕對大小，因此，我們可以把B點對應的電流讀數I作為Emax看待，而其它點的E（相對值）即可求出了。在實際測量中，為計算方便起見，可利用調節信號源的輸出，可變衰減器的衰減量和測量放大器的有關旋鈕等方法，使B對應的I的讀數為10的某個整數倍（例如100）。另外需要指出的是，作晶體校正曲線也可以從場強幅值的腹點B開始，逐漸向節點A移動探針，測出所需要的數據，場強幅值的變化為余弦。但B點的確切位置比A點更難確定，所以，從A點開始，比從B點開始要好些。

最后補充一點，當晶體二極管的檢波電流很小時，其電壓和電流有近似于平方律的關系式：I?KUK是與管子型號有關的結構參數，是常數。此時的駐波比S可近似為 2S?EmaxEmin?UmaxI?maxUminImin

而不需要查晶體校正曲線。

實驗二 阻抗的測量

一、實驗目的

1． 掌握最常用的阻抗的測量方法，并能利用公式和阻抗或導納圓圖計算阻抗。2． 測量喇叭天線的等效（輸入）阻抗。

二、實驗裝置和實驗原理

在微波范圍內經常遇到對微波元（器）件阻抗的測量問題（例如，在研究若干個元、器件相互間的連接和匹配問題時），因此掌握阻抗的測量方法是十分重要的。測量阻抗的方法有多種，其中較常用的是利用測量線來進行測量。實驗裝置和實驗一所用的完全相同。為畫圖簡單起見，我們用方框圖把它表示出來，如圖2－1所示。

測量放大器信號源隔離器可變衰減器頻率計精密衰減器測量線負載圖2-

1三、實驗內容

1．當無耗傳輸線終端接有任意復數阻抗的負載Zl時，系統呈行駐波狀態，電壓或場強幅值的分布規律如圖2－2所示。

ZcZlEzλg2圖2-2l1

為了求出被測阻抗Zl可采用兩種方法，用公式計算和查圓圖。首先討論一下用公式計算的方法。根據傳輸線理論，等效（輸入）阻抗Z(z)為

Z?z??Zc據此，對終端被測負載Zl而言應為：

1??(z)

1??(z)Zl?Zc1??(0)e1??(0)ej??0j??0

式中，Zc為傳輸線的特性阻抗，?(z)為電壓反射系數，?(0)為終端負載處的反射系數，??0為其初相角。在電壓（或場強幅度）最小點處反射系數?(z)的相角應滿足cos(2?z???0)??1

cos(2?z???0)??1

即2?z???0?(2n?1)?,n?0,1,2,3...若取距終端負載最近的那個電壓（或場強幅值）最小點的距離z?zmin?l1，代入上式，則：

??0?2?l1??

而??2??g，?(0)?s?1 s?1式中，?g為波導波長，s為駐波比。由此可知，只要測出s和l1（在某一頻率下），即可求出負載Zl，它比計算方法要方便得多，例如用阻抗圓圖（用導納圓圖也可）來求阻抗Zl，如圖2－3所示。如前所述，首先測出在某一頻率下得駐波比s和電壓最小點（距終端被測負載Zl最近得那點）的距離l1，然后在圖2－3中以O點為圓心畫出等駐波比圓（s圓），并與實軸交于P點，該點即電壓最小點處的位置，其阻抗的歸一化值為1/s。由P點開始沿等s圓逆時針旋轉l1/?g刻度，過此刻度與圓心O連一直線與s圓相交于M點，該點對應的值就是被測負載Zl的歸一化值，將該值再乘以Zc，即得所求的負載阻抗Zl。

向信號源SPOrM向負載xl1λg圖2-3

2．在實際測負載阻抗Zl的過程中，由于系統結構上的原因，用測量線無法直測得距負載最近的那個電壓（或場強幅值）最小點的距離l1，例如，它可能處于測量線探針無法接近的位置。此時，可采用簡接方法求出l，如圖2－4所示。首先，將測量系統得終端用短路板

Zl12Ezz2l1z1圖2-4

短路，形成純駐波狀態（參見圖2-4中的圖形①），終端即為電壓（或場強幅值）得最小點（理論上為零點），從終端算起向信號源方向，每隔?g/2的距離就出現一個最小點，因此總會由一些最小點落在測量探針可以達到的范圍之內。我們可以任取其中的某個最小點（例如Z1點）看作系統得終端位置（即被測負載Zl的位置），然后取下短路板，接上被測負載Zl，此時系統呈純駐波狀態（參見圖4-2中的圖形②），在Z1的左側找到距Z1最近的那個電壓（或場強幅值）最小值位置Z2，則所求得l1?Z2?Z1。至此，再利用圓圖即可求出被測負載Zl。

3． 在7.5~12.4GHz頻率范圍內得某個頻率上將系統調整到正常工作狀態，測出頻率及其波導波長。在終端負載處裝上被測的喇叭天線，求出駐波比s和距終端負載最近的電壓（場強幅值）最小的距離l1，用阻抗（或導納）圓圖求出喇叭天線的等效（輸入）阻抗，并將其與計算法求出的阻抗加以對照。改變一下信號源的頻率，再重作一次，以觀測喇叭天線等效（輸入）阻抗的變化。

實驗三 阻抗匹配

一、實驗目的

掌握阻抗匹配的方法，利用單螺釘（相當于單株線）調配器使波導系統與喇叭天線相匹配。

二、實驗裝置和實驗原理

1．阻抗匹配在實際應用中是很普遍、很重要的。因為這可以使信號源的功率更有效地供給傳輸線，并使傳輸線的負載吸收更多的功率，而且還可提高傳輸線的功率容量和增加信號源的穩定性等。匹配一般有信號源與傳輸線之間的匹配，以及傳輸線與負載之間的匹配。本實驗僅研究后者的匹配問題。傳輸線與負載的匹配可以采用阻抗變換器來達到。也可以采用在傳輸系統中并聯電抗性元件的方法達到。本實驗采用后者，使波導系統與喇叭天線（負載）相匹配。

2．實驗裝置如圖3－1所示。它與實驗一和實驗二的裝置基本上是一樣的，只是在測量

測量放大器信號源隔離器可變衰減器頻率計頻率計精密衰減器測量線負載圖3-1調配器線與終端負載（喇叭天線）之間加入了一段帶有螺釘調配器的矩形波導，稱為單螺釘（單株線）調配器，利用它使波導系統與喇叭天線得到匹配。

3．圖3－2是單螺釘調配器結構的示意圖及其等效電路，終端負載Zl為一喇叭天線。螺釘從矩形波導寬壁的中心線處的縫隙中插入波導內，其插入深度可以調節，螺釘可以在縫隙中左右移動。由等效電路可知，螺釘的作用相當于一個并聯在AA?截面處的短路支線l(單株線)，當負載Zl給定后，首先選取合適的距離d，當不考慮支線的影響時，使從AA?向負載看去的歸一化輸入導納為YiA?1?jb，然后調節l的長度（即螺釘深度），使其歸一化的

輸入電納jbl恰好與?jb相抵消（即b與bl大小相等，而符號相反），則在AA?處總的導納YAA??1，從而在該截面處得到匹配。實驗表明，螺釘插入深度較小時，其主要作用是使電場集中，具有電容的性質（容性電抗），當插入較多時，主要呈現電感性質（感性電抗），而插入適中時，近似于一串聯諧振電路。這三種情況都與波導尺寸、螺釘直徑和工作頻率等有關。在實際應用中，螺釘插入深度太多（尤其傳輸大功率時），會引起傳輸系統功率容量下降。因此，螺釘調配器一般都工作于容性電抗的范圍內。

縫隙螺釘AyiAZc測量線調配器喇叭天線ljblA’Zld圖3-2

三、實驗內容

1．首先在7.5~12.4GHz范圍內某個頻率上將整個實驗裝置調整到正常工作狀態，測出所選定的頻率和它對應的波導波長?g，然后將喇叭天線和單螺釘調配器（在結構上它們可能已連成一個整體）一起接在測量線的終端。把螺釘從縫隙中全部旋出，測出駐波比s，以及喇叭天線的歸一化的等效（輸入）導納yl，設它位于導納圓圖的P點，如圖3-3所示。從P點開始沿等駐波比圓（s圓）向信號源方向轉動，與g?1的圓相交于M1和M2兩點，它們距負載的距離（相對于?g的值）分別為

d1?g和

d2?g，d1和d2是調配器螺釘可以選擇的兩個位置。但是，如前所述，為使螺釘工作在容抗范圍內，因此應選M2點（也即d?d2）作為螺釘的位置。

2．螺釘位置確定后，慢慢地調節其插入深度，每調節一次，都要從測量放大器上觀察

一下駐波比s的變化趨勢：應使最大讀數與最小讀數之差越小越好。當調到所要求的匹配狀態時（例如，使s?1.05）,最大讀數和最小讀數之差應降到最?。ɡ?，約5個小格左右）。由于各種因素的影響，螺釘的實際位置d會稍微偏離理論計算值，在實際調配過程中可略加調整，并根據實驗確定螺釘的最后位置。應當指出，以上所述，是從理論的角度上闡述了單株線（單螺釘）調配器的計算方法和調匹配的過程。目的在于加深對其匹配原理的理解。如果僅從達到匹配目的觀點看，可不必先進行計算，而是直接調節螺釘的位置和插入深度，并用測量放大器進行觀測，直至達到匹配為止。

3．如前所述，喇叭天線與單螺釘調配器在結構上可能是一個整體。如果這樣，那么，d1λgd2λgS向信號源M1g=1PO向負載M2圖3-3

在測量線終端處所呈現的負載，就不單是喇叭天線本身的等效（輸入）阻抗了，而是包含了單螺釘調配器那段波導的影響在內的總的阻抗(參見圖3-2)。為方便起見，我們用總導納（總阻抗的倒數）來確定螺釘的位置d，為此，應首先找到這個總導納歸一化值在導納圓圖上的位置，然后由此位置開始，沿等駐波比圓（s圓）逆時針轉到g?1的圓相交于兩點，取其中電抗為負的點作為安置螺釘的位置，則距離d根據圓圖的刻度就可求出。若由此而確定的d可能因其太小，而落不到單螺釘調配器的縫隙內，則可增加?g/2的某個倍數，使d落入縫隙內。D定了之后，再調螺釘的插入深度直到匹配為止?？偟膶Ъ{知道了，則喇叭本身的導納也就可求了。順便指出，如同在實驗二中求負載阻抗那樣，首先將測量線終端短路，取

某一電壓（場強幅值）最小點（節點）作為終端的參考點，然后取下短路板，接上被測負載（現為喇叭天線和單螺釘調配器）出現了新的節點，兩節點距離之差即為負載最近的電壓節點的距離l1。知道了l1，則被測負載即可求出。但有時會出現上述節點處處相重合，即l1?0的情況，這說明被測負載的阻抗是一純電阻性阻抗，其值為Zl?

ZCs。

第二篇：西電微波技術虛擬實驗報告_格式要求

實驗報告格式要求

一、設計要求

即實驗標題下的內容，包括設計何種電路、有何指標要求、測量哪些參數等。

二、實驗儀器

硬件：PC機

軟件：Microwave Office軟件

三、設計步驟

簡要的寫明主要設計步驟，計算的參數，創建的電路圖、測量圖。具體的軟件操作步驟不用寫。

四、實驗數據記錄

表

1、表2的計算結果，軟件仿真的所有結果，尤其是微帶線電路優化后的尺寸。

五、結果分析

對仿真結果進行說明，是否符合設計要求？優化結果是否理想？哪些不理想？不理想的原因及解決的方法……

六、實驗總結

兩個軟件的主要功能，對軟件使用的掌握情況。

做了哪些實驗內容，對相關理論知識的掌握。

有哪些提高、不足……

對本課程的建議、意見……

（注：報告的前5項僅寫實驗8的相關內容，第6項為整個課程的總結。報告手寫、打印均可。）

第三篇：微波與天線總結

對稱陣子天線：

構成：有兩根粗線和長度都相同的導線構成，中間為倆個饋電端

原理: 若電線上的電流分布已知，則由電基本陣子的輻射場沿整個導線的積分，便得到對稱振子的輻射場。實際上，西振子天線可看成是開路傳輸線逐漸張開而成，而其電流分布與無耗開路傳輸線的完全一致，即按正弦駐波分布。用途: 對稱振子分為半波對稱振子和全波對稱振子，半波對稱振子廣泛的應用于短波和超短波波段，它既可以作為獨立天線使用，也可以作為天線陣的陣元，在微波波段還可以作為拋物面天線的饋源。

特點: 方向性比基本振子的方向性稍強一些，平均特性阻抗Z越低R和X隨頻率的變化越緩慢，其頻率特性越好。所以，欲展開對稱振子的工作頻帶，常利用加粗振子直徑的方法。當h=λ/4n時，其輸入阻抗是一個不大的純電阻具有很好的頻率特性，也有利于同饋線匹配，而在并聯諧振點附近是一個高阻抗且輸入阻抗隨頻率變化劇烈，特性阻抗不好。

陣列天線：

構成: 將若干輻射單元按某種方式排列所構成的系統。構成天線陣地輻射單元，成為天線原或陣元

原理：天線的輻射場是各天線元所產生的矢量疊加，只要各天線元上的電流，振幅和相位分布滿足適當的關系，就可以得到所需要的輻射特性 特點：天線陣的主瓣寬度和旁瓣電平是即相互依賴又相互對立的一對矛盾，天線陣方向圖的主瓣寬度小，則旁瓣電平就高，反之，主瓣寬度大則旁瓣電平就低。均勻直線陣的主瓣很窄，但旁瓣數目多，電平高，二項式直線振的主瓣很寬旁瓣就消失了，旁瓣分散了天線的輻射能量，增加量接受的信噪比，但旁瓣又起到了壓縮主瓣寬度的作用。

直立陣子天線：

構成: 垂直于地面或導電平面架設的天線稱為直立陣子天性

原理: 單級天線可等效為一對對稱振子，對稱陣子可等效為一二元陣，但此時等效只是在地面或導體的上半空間成立。理想導電平面上的單級天線的輻射場可直接應用到自由空間對稱振子的公式進行計算。

用途: 廣泛應用于長，中，短波及超短波段。

特點: 當h《λ時輻射電阻很低。單級天線效率也很低改善方法是提高輻射電阻降低損耗電阻。

水平振子天線：

構成: 水平振子天線又稱雙級天線，陣子的兩臂由單根或多股銅線構成，為了避免在拉線上產生較大感應電流，拉線的長度應較小，臂和支架采用高頻絕緣子隔開，天線與周圍物體要保持適當距離，饋線采用600Ω的平行雙導線。

原理: 與直立天線的情況類似，無限大導電地面的影響可用水平陣子天線的鏡像來代替，架設在理想導電地面上的水平振子天線的輻射場可以用該天線及其鏡像所構成的二元陣來分析，但應注意該二元陣的天線元是同幅反相的。用途: 經常用于短波通信電視或其他無線電系統。

特點: 架設和饋電方便，地面電導率的變化對水平振子天線的影響較直立天線小，工業干擾大多是垂直極化波，因此，用水平振子天線可以減少干擾對接收的影響。

引向天線: 構成：又稱為八木天線，它由一個有源振子及若干個無源振子組成，在無源振子中較長的一個為反射器，其余為引向器

用途：廣泛用于米波，分米波的通信、雷達、電視及其它天線電流 原理：引向天線實際上也是一個天線陣，與前述天線相比不同的是它是對其中一個振子饋電，其余振子則是靠與饋電振子之間的近場耦合所產生的感應電流來激勵的，而感應電流大小取決于振子的長度及其間距

特點：使天線的方向性增強，但由于各振子之間的相互影響又使天線的工作頻帶變窄，輸入阻抗降低，不利于與饋線的匹配。

電視發射天線

特點：頻率范圍寬，覆蓋面積大，有零輻射方向，天線及其電場平行于地面，為了擴大服務范圍，發射天線必須家架在高大建筑的頂端或專用的電視塔上，這就要求天線必須承受一定的風荷，防雷等。還要求天線在水平面內無方向性。

移動通信基站天線

特點：有足夠的機械強度和穩定性，垂直極化，根據組網方式的不同，如果是頂點激勵，采用扇形天線，如果是中心激勵采用全向天線，為了節省發射機功率，天線增益應盡可能的高，為了提高天線效率及帶寬，天線與饋線應良好匹配

結構：VHF和UHF移動通信基站天線一般是有饋源和角形反射器倆部分組成的，為了獲得較高的增益，饋源一般采用并饋共軸陣列和串饋共軸陣列兩種形式，為了承受一定的風荷，反射器可以采用條形結構 用途：米波，分米波

特點：體積小，增益高，垂直極化，水平面內無方向性 螺旋天線;結構：講導線繞制成螺旋形線圖而構成的天線稱為螺旋天線，通常它帶有金屬接地板，有同軸線饋電，同軸線的內導體與螺旋線相接，外導體與接地板相連

原理;由于法向模螺旋天線的電尺寸較小，其輻射場可以等效為電基本振子與磁基本振子，輻射場的疊加且它的電流，振幅相等，相位相同。

用途：法向模螺旋天線的輻射效率和增益都較低，主要用于超短波手持式通信機

行波天線：

用途：廣泛應用于短波和超短波波段。

特點：具有較好的單向的輻射特性，較高的增益及較寬的帶寬，但效率不高。原理：行波天線是由導線末端接匹配負載來消除反射波而構成的。構成：由導線和匹配構成。

寬頻帶天線：

特點：阻抗方向圖等電特性在一倍頻程或幾倍頻程內無明顯變化。

原理;當工作頻率變化時天線的尺寸隨之改變即保持電尺寸不變則能在很寬頻帶范圍內保持輻射特性。

結構：形狀僅取決于角度與其他尺寸無關，具有終效應弱現象。用途:等角螺旋天線、對數周期天線在超短波和短波波段廣泛應用

縫隙天線：

結構：在同軸線波導管或空腔諧振器的導體壁上開一條或數條窄縫是電磁波通過縫隙向外空間輻射而形成一種天線。

原理：對偶原理，理想縫隙天線的方向函數與同長度的對稱振子的方向函數E面和H面相互交換。波導的內壁上有電流分布，管壁上的縫隙天線切割電流線，縫隙受到激勵而向外產生輻射，形成波導縫隙天線。為加強縫隙天線的方向性，可以在波導上按一定規律開一系列尺寸相同的縫隙，構成波導縫隙陣。

特點：縫隙天線具有輪廓低、重量輕、加工簡單、易于與物體共形、批量生產、電性能多樣化、寬帶和與有源器件和電路集成為統一的組件等諸多特點，適合大規模生產，能簡化整機的制作與調試，從而大大降低成本。厚度很小，結構牢固，饋電方便，但容量不高，頻帶較窄。

用途：縫隙天線自上世紀中葉以來有了很大的發展，廣泛用于地面、艦載、機載、導航等各個領域。由于縫隙陣列天線對天線口徑面內的幅度分布容易控制，口徑面利用率高，體積小，易于實現低或極低副瓣等特點，因而使其獲得廣泛使用。

微帶天線：

結構: 由一塊厚度遠小于波長的戒指（稱為介質基片）和覆蓋在它上面的金屬片構成的，其中完全覆蓋介質板一片成為接地板，而尺寸可以和波長相比擬的另一篇稱為輻射元，輻射元的形狀可以是方形，矩形，圓形和橢圓形。

原理: 由于基片厚度h《λ場沿h方向均勻分布，在最簡單的情況下，場沿寬度ω方向也沒有變化而僅在長度方向上有變化，在兩開路端的電場均可以分解為相對于接地板的垂直分量和水平分量，兩垂直分量的方向相反水平分量方向相同，因而在垂直于地板的方向，兩水平分量電場所產生的遠區場同相疊加，兩垂直分量電場所產生的場反相相消，因此兩開路端的水平分量可以等效為無限大平面上同相激勵的兩個縫隙即微帶天線可以等效為由兩個縫隙所構成的二元陣列。

特點: 體積小，重量輕，低剖面。波瓣較寬，方向系數較低，頻帶窄，損耗大交叉極化大，單個微帶天線的功率容量小等

用途 廣泛用于100MHz~50GHz的頻率范圍。

智能天線：

結構: 由天線陣和算法構成。是數字信號處理技術與天線有機結合的產物。原理: 它將每個用戶信號分為D路（D為天線單元數），并分別以W11 W12…….Wmd加權，得到M*D路信號（M為用戶數），然后將相應的M路信號以不同的加權系數組合而成，因此信號的波形是不同的，從而構成了M個信道方向圖。

特點: 具有較高的接受靈敏度，使空分多址系統成為可能，消除在上下鏈路中的干擾，抑制多徑衰落效應。

用途: 提高移動通信的性能。

旋轉拋物面天線

結構 :由兩部分組成，其一是拋物線繞其焦軸旋轉而成的拋物反射面，反射面一般采用導電性能良好的金屬或其他材料上敷以金屬層制成，其二是置于拋物面焦點處的饋源。原理:幾何光學反射定理,能量守恒定理.特點 :1張角ψ一定時,饋源方向函數Df(ψ)變化越快,方向圖越窄,則口徑場分布越不均勻,口徑利用因數越低.2 饋源方向函數Df(ψ)一定時, 張角ψ越大, 則口徑場分布越不均勻,口徑利用因數越低..3張角ψ一定時,饋源方向函數Df(ψ)變化越快, 方向圖越窄,則口徑截獲因數越高.饋源方向函數Df(ψ)一定時, 張角ψ越大, 則口徑截獲因數越高.4由于拋物面幾乎不存在熱損耗,即η≈1，所以G≈D.5拋物面天線的方向性很大程度上依賴于饋源.用途 :在通信,雷達和射電天文等系統中廣泛應用.卡塞格倫天線

結構;由主反射面,副反射面和饋源三部分組成.主反射面是有焦點在F焦距為f的拋物面繞其焦軸旋轉而成,副反射面是由一個焦點在F1另一個焦點在F2的雙曲線饒其焦軸旋轉而成,主副面的焦軸重合,饋源通常采用喇叭.位于實焦點F2上.原理 : 卡塞格倫天線可以用一個口徑尺寸與原拋物面想同,但焦距放大了A倍的旋轉拋物面天線來等效,且具有相同的場分布,這樣就可以利用前面介紹的旋轉拋物面天線的理論來分析卡塞格倫天線的輻射特性和各種電參數.特點 : A.由于天線有兩個反射面，幾何參數增多，便于按照各種需要靈活地進行設計。B.可以采用短焦距拋物面天線做主反射面，減小了天線的縱向尺寸。C.由于采用了副反射面，饋源可以按裝在拋物面頂點的附近，使饋源和接收機之間的傳輸線縮短，減小了傳輸線損耗所造成的噪聲。

用途: 主要用于衛星地面站,單脈沖雷達和射電天文等系統中

第四篇：HFSS微波仿真實驗實驗報告六合一x

肇慶學院12 通信 2 2 班

楊桐爍

201224124202

實驗一

T T 形波導的內場分析和優化設計

實驗目的1、熟悉并掌握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。

2、掌握 T 型波導功分器的設計方法、優化設計方法和工作原理。

實驗儀器

1、裝有 windows 系統的 PC 一臺 2、HFSS13.0 或更高版本軟件 3、截圖軟件 T T 形波導的內場分析

實驗原理

本實驗所要分析的器件是下圖所示的一個帶有隔片的 T 形波導。其中,波導的端口 1 是信號輸入端口,端口 2 和端口 3 是信號輸出端口。正對著端口 1 一側的波導壁凹進去一塊,相當于在此處放置一個金屬隔片。通過調節隔片的位置可以調節在端口 1 傳輸到端口 2,從端口 1 傳輸到端口 3的信號能量大小,以及反射回端口 1 的信號能量大小。

實驗步驟

1、新建工程設置：運行 HFSS 并新建工程、選擇求解類型、設置長度單位 2、創建 T 形波導模型：創建長方形模型、設置波端口源勵、復制長方體、合并長方體、創建隔片 3、分析求解設置：添加求解設置、添加掃頻設置、設計檢查 4、運行仿真分析 5、查看仿真分析計算結果 內場分析 結果

1、圖形化顯示 S 參數計算結果

圖形化顯示 S 參數幅度隨頻率變化的曲線 2、查看表面電場分布 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 9.25 9.50 9.75 10.00Freq [GHz]0.130.250.380.500.630.75Y1TeeModalXY Plot 1ANSOFTCurve Infomag(S(Port1,Port1))Setup1 : Sweep1mag(S(Port1,Port2))Setup1 : Sweep1mag(S(Port1,Port3))Setup1 : Sweep1

表面場分布圖 3、動態演示場分布圖

T T 形波導的優化設計

實驗原理

利用參數掃描分析效用。分析在工作頻率為 10GHz 時,T 形波導 3 個端口的信號能量大小隨著隔片位置變量 Offset 的變化關系。利用 HFSS 的優化設計效用,找出隔片的準確位置,使得在 10GHz 工作頻點,T 形波導商品 3 的輸出功率是端口 2 輸出功率的兩倍。

實驗步驟

1、新建一個優化設計工程 2、參數掃描分析設置和仿真分析：添加參數掃描分析項、定義輸出變量、運行參數掃描分析 3、優化設計：添加優化變量、添加目標函數、設置優化變量的取值范圍、運行優化分析。

實驗結果

1、創建功率分配隨變量 Offset 變化的關系圖

輸出變量隨變量 Offset 變化的關系圖 分析：從上圖所示的圖可以看出,當變量 Offset 值逐漸變大時,即隔片位置向端口 2 移動時,端口 2 的輸出功率逐漸減小,端口 3 的輸出功率逐漸變大；當隔片位置變量 Offset 超過 0.3 英寸時,端口 1 的反射明顯增大,端口 3 的輸出功率開始減小。因此,在后面的優化設計中,可以設置變量Offset 優化范圍的最大值為 0.3 英寸。同時,在 Offset=0.1 英寸時,端口 3 的輸出功率約為 0.65,端口 2 的輸出功率略大于 0.3,此處端口 3 的輸出功率約為端口 2 輸出功率的兩倍。因此,在優化設計時,可以設置變量 Offset 的優化初始值為 0.1 英寸。另外,變量 Offset 優化范圍的最小值可以取 0 英寸。

優化設計結果

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00Offset [in]0.000.200.400.600.801.00powerpower range with offset HFSSDesign1 XY Plot 4Curve Infopower11Setup1 : LastAdaptiveFreq=“10GHz”power21Setup1 : LastAdaptiveFreq=“10GHz”power31Setup1 : LastAdaptiveFreq=“10GHz”

實驗總結

通過本次 HFSS 天線仿真實驗,使我更加真實、貼切的了解天線的原理和用途。生活中我們可以見到各種奇形怪狀的天線,卻不知其意義何在。在這次實驗過程中,我不停的操作、翻閱資料、上網查閱文獻,對天線仿真設計的各個環節有了一個較為清楚的認識,對天線的各種參數也有了具體的理解,這些東西對以后的相關學習和研究打下了基礎。

實驗二

S HFSS 仿真對稱振子天線

實驗目的1、熟悉并掌握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。

2、掌握對稱振子天線的設計方法、優化設計方法和工作原理。

實驗儀器

1、裝有 windows 系統的 PC 一臺 2、HFSS13.0 或更高版本軟件 3、截圖軟件 實驗步驟

1、新建一個優化設計工程 2、參數掃描分析設置和仿真分析：添加參數掃描分析項、定義輸出變量、運行參數掃描分析 3、優化設計：添加優化變量、添加目標函數、設置優化變量的取值范圍、運行優化分析。

實驗數據

表 1 對稱振子天線三維體模型 名稱 形狀 頂點(x,y,z)(mm)尺寸(mm)材料 arm1 圓柱體(0,0,0.5)radius=$r,height=$l Pec arm2 圓柱體(0,0,-0.5)radius =$r,height=-$l Pec airbox 長方體(-$lbd/3-$r,-$lbd/3-$r,-$lbd/3-$l)xsize=2*$lbd/3+2*$r ysize=2*$lbd/3+2*$r zsize=2*$lbd/3+2*$l vacuum

表 2 對稱振子天線二維面模型 名稱 所在面 形狀 頂點(mm)尺寸(mm)邊界/源 feed xz 矩形(-$r,0,-0.5)dx=2*$r, dz=1 Lumped port

表 3 變量表 變量名 變量初始值（mm）

變量值（mm）

$lbd

$l 25 25(50, 75, 100)$r 1 1(2, 3, 4)實驗步驟

0 2 4 6 8 10 12 14Evaluation0.000.130.250.370.500.63Cost

1、新建一個優化設計工程 2、參數掃描分析設置和仿真分析：添加參數掃描分析項、定義輸出變量、運行參數掃描分析 3、優化設計：添加優化變量、添加目標函數、設置優化變量的取值范圍、運行優化分析。

實驗步驟 1.打開 HFSS,新建工程,將工程保存為 dipole。設置求解類型。設置單位。畫對稱振子的一支臂,形狀為圓柱體,命名為 arm1,材料設置為理想導體,半徑設置為變量$r,臂長設置為變量$l。畫饋電模型,形狀為 zx 面上的矩形,命名為 feed,設置為 lumped port 激勵方式。畫輻射箱,命名為 airbox,形狀為長方體,材料為真空,邊界條件為 radiation。設置求解頻率 3GHz,掃頻 1-5GHz。檢查及運行計算 9 畫電流分布 10 畫 S 參數曲線 11 畫阻抗曲線 12 畫方向圖 13 掃描變量$l 實驗結果

圖 airbox 及天線

圖 振子上電流幅度分布

圖 |S 11 |曲線

圖 24 阻抗曲線。

圖 29 二分之一波長對稱振子三維增益圖

圖 二分之一波長對稱振子 E 面方向圖

圖 S 參數隨$r 變化曲線

圖 36 $r=2mm,S 參數隨$l 變化曲線

圖 39 掃描變量$l 得到的方向圖

實驗三

HFSS 微帶天線仿真設計

實驗目的1、熟悉并掌握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。

2、掌握微帶天線仿真設計原理和方法。

實驗儀器

1、裝有 windows 系統的 PC 一臺 2、HFSS13.0 或更高版本軟件 3、截圖軟件 實驗原理 微帶天線的輻射機理實際上是高頻的電磁泄漏。一個微波電路如果不是被導體完全封閉,電路中的不連續處就會產生電磁輻射。例如微帶電路的開路端,結構尺寸的突變、折彎等不連續處也會產生電磁輻射（泄漏）。當頻率較低時,這些部分的電尺寸很小,因此電磁泄漏?。坏S著頻率的增高,電尺寸增大,泄漏就大。再經過特殊設計,即放大尺寸做成貼片狀,并使其工作在諧振狀態。輻射就明顯增強,輻射效率就大大提高,而成為有效的天線。

實驗步驟

1、創建微帶天線模型：設置默認的長度單位、建模相關選項設置、添加和定義設計變量、創建介質基片、創建輻射貼片、創建參考地、創建同軸饋線的內芯、創建信號傳輸端口面 2、設置邊界條件和激勵：設置邊界條件、設置輻射邊界條件、設置端口激勵 3、求解設置：求解頻率和網格剖分設置、掃頻設置 4、設計檢查和運行仿真分析：設計檢查、運行仿真分析 5、參數掃描分析：添加參數掃描分析項、運行參數掃描分析、查看分析結果 6、查看仿真分析結果 實驗結果

1、查看天線回波損耗

分析：從圖中可以看出設計的微帶天線諧振頻率在 2.45GHz 附近,且在 2.45GHz 頻點上的回波損耗值為 20.7dB 左右。

2、分析諧振頻率隨輻射貼片長度 L0 的變化關系

分析：從圖中可以看出,隨著長度L0值的增加,天線的諧振頻率逐漸降低。當L0=27.5mm時,諧振頻率為2.44GHz；當L0=28mm時,諧振頻率為2.48GHz；所以 2.45GHz 諧振頻率對應的 L0 長度介于 27.5mm~28.mm。

3、分析諧振頻率隨輻射貼片長度 W0 的變化關系

分析：從上圖所示分析結果可以看出,輻射貼片寬度 W0 由 30 mm 變化到 40 mm 時,天線的諧振頻率變化很小,即天線的諧振頻率不隨輻射貼片寬度變化而變化。

實驗總結

通過本次 HFSS 天線仿真實驗,使我更加真實、貼切的了解天線的原理和用途。生活中我們可以見到各種奇形怪狀的天線,卻不知其意義何在。在這次實驗過程中,我不停的操作、翻閱資料、上網查閱文獻,對天線仿真設計的各個環節有了一個較為清楚的認識,對天線的各種參數也有了具體的理解,這些東西對以后的相關學習和研究打下了基礎。

1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50Freq [GHz]-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00dB(S(1,1))HFSSDesign1XY Plot 1ANSOFTCurve InfodB(S(1,1))Setup1 : Sweep1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50Freq [GHz]-35.00-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00dB(S(1,1))HFSSDesign1XY Plot 2ANSOFTCurve InfodB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“26mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“26.5mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“27mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“27.5mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28.5mm”1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50Freq [GHz]-40.00-35.00-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00dB(S(1,1))HFSSDesign1XY Plot 3ANSOFTCurve InfodB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28mm” W0=“30mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28mm” W0=“32mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28mm” W0=“34mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28mm” W0=“36mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28mm” W0=“37.26mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28mm” W0=“38mm”dB(S(1,1))Setup1 : SweepL0=“28mm” W0=“40mm”

實驗四

半波偶極子天線仿真實驗報告

實驗目的1、學會簡單搭建天線仿真環境的方法,主要是熟悉日 HFSS 軟件的使用方法 2、了解利用 HFSS 仿真軟件設計和仿真天線的原理、過程和方法 3、通過天線的仿真,了解天線的主要性能參數,如駐波比特性、smith 圓圖特性、方向圖特性等 4、通過對半波偶極子天線的仿真,學會對其他類型天線仿真的方法 實驗儀器

1、裝有 windows 系統的 PC 一臺 2、HFSS 15.0 3、截圖軟件 實驗原理

首先明白一點:半波偶極子天線就是對稱陣子天線。

2, 對稱振子是中間饋電,其兩臂由兩段等長導線構成的振子天線。一臂的導線半徑為。, 長度為 I。兩臂之間的間隙很小,理論上可以忽略不計,所以振子的總長度 L=21。對稱振

子的長度與波長相比擬,本身己可以構成實用天線。

3, 在計算天線的輻射場時,經過實踐證實天線上的電流可以近似認為是按正弦 律分布。取圖 1 的坐標,并忽略振子損耗,則其電流分布可以表示為:

式中,Im 為天線上波腹點的電流;IC=W}C 為相移常數、根據正弦分布的特點, 對稱振子的末端為電流的波節點;電流分布關于振子的中心店對稱;超過半波長 就會出現反相電流。

4, 在分析計算對稱振子的輻射場時,可以把對稱振子看成是由無數個電流 I(z), 長度為 dz 的電流元件串聯而成。利用線性媒介中電磁場的疊加原理,對稱振子 的輻射場是這些電流元輻射場之矢量和。

圖 2 對稱振子輻射場的計算 如圖 2 所示,電流元 I(z)所產生的輻射場為

5、方向函數

實驗步驟

1、設計變量(以表格的形式列出來)

設置求解類型為 Driven Model 類型,并設置長度單位為毫米。提前定義對稱陣子天線的基本參數并初始化、創建偶極子天線模型,即圓柱形的天線模型。(模型截圖貼在下面)

其中偶極子天線的另外一個臂是通過坐標軸復制來實現的。設置端口激勵(附以截圖)

半波偶極子天線由中心位置饋電,在偶極子天線中心位置創建一個平行于 YZ 面的矩形面作為激勵端口平面。

4、設置輻射邊界條件(截圖)

要在 HfSS 中計算分析天線的輻射場,則必須設置輻射邊界條件。這里創建一個沿 Z 軸

放置的圓柱模型,材質為空氣。把圓柱體的表面設置為輻射邊界條件。

外加激勵求解設置分析的半波偶極子天線的中心頻率在 3G 日 z,同時添加 2.5 G 日:^3.5 G 日:頻段內的掃頻設置,掃頻類型為快速掃頻。

6、設計檢查和運行仿真計算 7、HFSS 天線問題的數據后處理(截圖,并做相應的說明)具體在實驗結果中闡釋。

實驗結果

1、回波損耗 S11

回波損耗回波損耗是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產生的反射,是一對線自身的反射,是天線設計需要關注的參數之一。

圖中所示是在 2.5 G 日 z ^3.5 G 日 z 頻段內的回波損耗,設計的偶極子天線中心頻率約為 3GHz, S11<-10dBd 的相對帶寬 BW=(3.25-2.775)/3*1000/=15.83% 2、電壓駐波比

駐波比,一般指的就是電壓駐波比,是指駐波的電壓峰值與電壓谷值之比。

由圖可以看到在 3G 赫茲附近時,電壓駐波比等于 1,說明此處接近行波,傳輸特性比較理想。

3,smith 圓圖史密斯圓圖是一種計算阻抗、反射系數等參量的簡便圖解方法。采用雙線性變換, 將 z 復平面上。實部 r=常數和虛部 x=常數兩族正交直線變化為正交圓并與:反射系數|G|=常數和虛部 X=常數套印而成。

從 smith 圓圖可以看到,在中心頻率 3G 赫茲時的歸一化阻抗約為 1,說明端口的阻抗特性匹配良好。

4,輸入阻抗傳輸線、電子電路等的輸入端口所呈現的阻抗。實質上是個等效阻抗。只有確定了輸入阻抗,才能進行阻抗匹配。

圖中所示的輸入阻抗分別為實部和虛部,在中心頻率 3G 赫茲時,輸入阻抗比較的理想,容易實現匹配。

5、方向圖

方向圖是方向性函數的圖形表示,他可以形象描繪天線輻射特性隨著空間方向坐標的變化關系。輻射特性有輻射強度、場強、相位和極化。通常討論在遠場半徑為常數的大球面上,天線輻射(或接收)的功率或者場強隨位置方向坐標的變化規律,并分別稱為功率方向圖和場方向圖。天線方向圖是在遠場區確定的,所以又叫遠場方向圖。

電場方向圖:

由圖可以看到,電場方向以 Z 軸為對稱軸,在 XOY平面上電場最強,且沿四周均勻輻射。但沿著 Z 軸方向電場強度很弱。

磁場方向圖:

磁場方向圖在 XOY平面上接近一個圓,雖然看上去有些誤差。說明磁場在 XOY平面上輻射較為均勻。

三維增益方向圖: 這張圖可以很具體的看出半波偶極子天線沿著 Z 軸對稱輻射的情況。

6、其他參數 利用 HFSS 軟件仿真還可以得到天線在該輻射表面上得最大輻射強度、方向性系數、最 大強度及其所在方向等參數。

實驗分析

設計一個天線,無論是作為發射天線還是接收天線,我們都很關心其方向參數、輸入阻抗參 數、增益參數、頻帶寬度等參數。這里也主要就上訴幾個參數來討論半波偶極子天線的優缺 點。

1、半波偶極子天線在軸向無輻射 2、半波偶極子天線的輻射與其電長度密切相關。當電長度小于 0.5 時,波瓣寬度最窄,在 垂直與軸向的平面內輻射最強,隨著電長度的增加,開始出現副瓣,主瓣寬度變寬,最

大輻射方向發生偏移。

3、半波偶極子天線的輸入阻抗受頻率影響很劇烈,說明寬頻帶時其較難實現負載匹配,所以相對應的頻帶寬度也較窄。

4、在諧振頻率附近時,我們從圖中可以看到,天線的輸入阻抗接近傳輸線的特性阻抗,實現匹配較易,而且在中心頻率附近,電波的傳輸特性也最好,從而可以實現較大效率的功率傳輸。

5、通過對實驗得到結果的分析,不難發現,半波偶極子天線的諸多特性與電長度關系很大,所以可以通過調整天線的電長度來實現不同效用和要求的半波偶極子天線應用。

6、最后還要補充一點:半波偶極子的輸入阻抗還與天線的粗細有關。

實驗總結

通過本次日「SS 天線仿真實驗,使我更加真實、貼切的了解天線的原理和用途。生活中我們可以見到各種奇形怪狀的天線,卻不知其意義何在。在這次實驗過程中,我不停的操作、翻閱資料、上網查閱文獻,對天線仿真設計的各個環節有了一個較為清楚的認識,對天線的各種參數也有了具體的理解,這些東西對以后的相關學習和研究打下了基礎。

另外,這次實驗中我感覺較難的部分在與如何通過確定一種具體天線的參量模型來模擬設計天線模型,來仿真驗證天線特性。

實驗五

微帶犬線

實驗目的1、熟悉并掌握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。

2、掌握微帶犬線仿真設計原理和方法。

實驗儀器

1、裝有 windows 系統的 PC 一臺 2、HFSS13.0 或更高版本軟件 3、截圖軟件

實驗原理

微帶犬線的概念首先是由Deschamps于1953年提出來的,它是在一塊厚度遠小于工作波長的介質基片的一面敷以金屬輻射片,一面全部敷以金屬薄層作接地板而成。輻射片可以根據不同的要求設計成各種形狀·。微帶天線由于具有質量輕、休積小、易于制造等優點,現今已經廣泛應用于個人無線通信中。1 微帶天線結構

是一個簡單的微帶貼片天線的結構示意圖,由輻射元、介質層和參考地三部分組成。與天線性能相關的參數包括輻射元的長度 L,輻射元的寬度W,、介質層的厚度 h、介質的相對介電常數拭和損耗正切階次介質層的長度 LG 和寬度 WG

如果介質基片中的場同時沿寬度和長度方向變化,這時微帶天線應該用輻射貼片周用的 4 個縫隙的輻射來等效。2 微帶天線的饋電

微帶天線有多種饋電方式,如微帶線饋電、同軸線饋電、藕合饋電 C Coupled Feed)和縫 G}!饋電(Slot Feed)等,其中最常用的是微帶線饋電和同軸線饋電兩種饋電方式。本章將要設計的矩形微帶貼片天線采用的是同軸線饋電。

同軸線鎖電又稱為背饋,『已是將同軸插座安裝在接地板上,同軸線內導體穿過介質基片接在輻射貼 l}.f:.,如圖 10.3 所示,尋取正確的饋電點的位置就可以獲得良好的匹配。

3 矩形微帶天線的特性參數 1.微帶輻射貼片尺寸估算

設計微帶大線的第·步是選擇合適的介質基片,然后再估算出輻射貼片的尺寸。假設介質的介電常數為Er,對一于工作頻率f的矩形微帶大線,’可以用 F 式沒計出高效率輻射貼片的寬度*,即:

式中,c 是光速。

輻射貼片的長度一般取為兒 12,這里,凡是介質內的濘波波長,即:

考慮到邊緣縮短效應后,實際_卜的輻射單元長度 L 應為:

式中,se 是有效介電常數,魷是等效輻射縫隙長度,可以分別用下式計算: 2.同軸饋點位置的估算

對于同軸線饋電的微帶貼片天線,在確定了貼片長度 L 和寬度 w 之后,還需要確定同軸線饋點的位置,饋點的位置會影響天線的輸入阻抗。在主模 TM 10 工作模式下,在寬度 w 方向上電場強度不變,因此饋電點在寬度、方向的位移對輸入阻抗的影響很小,但在寬度方向卜偏離中心位置時,會激發TM 10-模式,增加天線的交叉極化輻射,因此寬度方向r.饋電點的位置一般取在中心點(y=07}饋電點在矩形輻射貼片長度L方向邊緣處((x= }L12)的輸入阻抗最高,約為 t Oa 到 400 歐姆之間,而在輻射貼片的幾何中心點(x!0} y=0)處的輸入阻抗則為零,因此在長度 L 方向上,從輻射貼片的幾何中心到兩側輸入阻抗由零逐漸增大:對于如圖 10.3 所示的同軸線饋電的微帶貼片天線,由下式可以近似 v}一算出輸入阻抗為 50 歐姆時的饋電點的位置:

3.輻射場 如前所述,矩形微帶天線可以視作一段長 L 為 iJ2 的低阻抗微帶傳輸線,它的輻射場被認為是由傳輸線兩端開路處的縫隙所形成的。因此,矩形微帶天線可以等效為長 w.寬方、間距為 L 的二元縫隙天線陣。

單個縫隙天線的方向性函數為:

因此,矩形微帶天線的輻射場只需在單縫隙大線的表達式中乘以二元陣的陣因子就可以了。這樣,矩形微帶天線的方向性函數可以表示為:

工程設計中關心的多是 F 面（=90)和 H 面（φ=90）方向圖,于是由式(10.1.10)可得 E 面的力向性函數為:

考慮到 kh<<1 ,則式(4-1-9)可以近似寫為:

H 面的方向性函數為:

4.方向性系數 根據方向性系數的定義,可以給出微帶大線的方向性系數為:

本章設計的矩形微帶人線工作于 ISM 頌段,其中心頻率為 2.45GHz;無線局域網(WLAN),藍牙、ZigBee 等無線網絡均 1.作在該頻段上。介質摧片采用厚度為 1.6mm 的 FIt4 環氧樹脂(FR4 Epoxy)板,其相對介質常數ε=4.4,天線使用 50 歐姆同軸線饋電。

下面根據 10.1 節給出的推導公式來計算微帶天線的幾何尺寸,包括貼片的長度 L,寬度 W 和同軸線憤點的位置 1.矩形貼片的寬度 W 把 c=3.Ox10^8m/s,f0=2.45CrHz, ε=4.4 代入式(10-1-1)可以計算出微帶天線矩形貼片的寬度,2.有效介電常數& 把 h=1.6mm, W= 37.26mm, ε=4.4 代入式(10-1-4),可以計算出有效介電常數,即 3.輻射縫隙的長度△L 把 h=1.6mm,W=37.26mm, ε=4.08 代入式(10-1-5),可以計算出微帶天線輻射縫隙的一長度, 4.矩形貼片的長度△L

把 c=3.0x10^8m/s.f0=2.45GHz,=4.}8, △L=1.12mm 代入式〔10-1-3),可以計算出微帶天線 矩形貼片的長度,即

5.同軸線饋點的位置

把ε=4.4 ,W=37.26mm, L=28.C37mm 代入式(10-1-7)和式{10-1-6)計算出 50 歐姆匹配點的近似位置,即 實驗步驟

1.新建工程 2.添加自定義變量 3.設計建模 4.設置邊界條件 5.設置端口激勵 6.求解設置 7.設計檢查和運行仿真計算 實驗結果及其截圖: :

1.原實驗結果

(1)建模完成：

（2）.確認設計,通過 Validation Check：

（3）．查看天線的諧振頻率:

(4)參數掃描分析尋找諧振頻率

(5)調節阻抗獲得最佳匹配性能

實驗感想：

通過本次實驗我更熟練的掌握 HFSS 軟件的操作及對天線設計的要求

實驗六

HFSS 諧振腔仿真分析

實驗目的1、熟悉并掌握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。

2、掌握諧振腔仿真分析。

實驗儀器

1、裝有 windows 系統的 PC 一臺 2、HFSS13.0 或更高版本軟件 3、截圖軟件 實驗原理

一般的微波腔體諧振器是由導體制成的封閉的空腔,電磁波在其中連續反射,如果模式和頻率合適,就會產生駐波,即發生諧振現象。由于導體空腔諧振器是封閉系統,全部電磁場能量被限制在腔體內部,腔體本身無輻射損耗,且諧振腔屬于分布參數電路,電路的表面積增加使其導體損耗減小,因此諧振腔的品質因數較集總參數諧振電路高得多。

實驗步驟

1、創建圓形諧振腔模型：設置默認的長度單位、建模相關選項設置、創建圓形諧振腔體模型、2、邊界條件和激勵：

3、求解設置 4、設計檢查和運行仿真分析 5、參數掃描分析

實驗結果

1、諧振頻率和品質因數 Q

2、腔體內部電磁場的分布 繪制模式 1 在腔體橫截面上的電場和磁場分布

電場分布

磁場分布 繪制模式 1 在腔體垂直截面上的電場和磁場分布

電場分布

磁場分布 繪制模式 2 在腔體橫截面上的電場和磁場分布

電場分布

磁場分布

繪制模式 2 在腔體垂直截面上的電場和磁場分布

電場分布

磁場分布

參數掃描分析

模式 1 和模式 2 的頻率隨變量 Height 的變化曲線 分析：從上圖分析結果可以看出,隨著介質圓柱的逐漸升高,模式 1 和模式 2 的諧振頻率逐漸降低,通過改變介質圓柱的高度即可以改變圓形腔體內部的諧振頻率。

實驗總結

通過本次 HFSS 天線仿真實驗,使我更加真實、貼切的了解天線的原理和用途。生活中我們可以見到各種奇形怪狀的天線,卻不知其意義何在。在這次實驗過程中,我不停的操作、翻閱資料、上網查閱文獻,對天線仿真設計的各個環節有了一個較為清楚的認識,對天線的各種參數也有了具體的理解,這些東西對以后的相關學習和研究打下了基礎。

科教興國

0.00 2.50 5.00 7.50 10.00 12.50 15.00Height [mm]3.00E+0094.00E+0095.00E+0096.00E+0097.00E+0098.00E+0099.00E+0091.00E+0101.10E+0101.20E+010Y1CavityXY Plot 1ANSOFTCurve Infore(Mode(1))Setup1 : LastAdaptivere(Mode(2))Setup1 : LastAdaptive

第五篇：微波簡介

微波

微波是指頻率為0.3GHz~300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在0.1毫米~1米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波的基本性質通常呈現為秔透、反射、吸收三個特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是秔越而不被吸收。對于水和食物等就會吸收微波而使自身發熱。而對金屬類東西，則會反射微波。目錄

1詞語概念 ? 基本信息

? 基本解釋

? 引證解釋

2微波波長 3微波性質 ? 秔透性

? 選擇性加熱

? 熱慣性小

? 似光性和似聲性

? 非電離性

? 信息性

4微波產生

5微波萃取原理 6熱效應 7非熱效應 8加熱原理 9殺菌機理 10其它應用

1詞語概念編輯 基本信息 詞目：微波 拼音：wēibō

注音：ㄨㄟ ㄅㄛ 反義詞： 巨浪 基本解釋

1、[ripple]∶微小的波紋；

2、[microwave]∶指波長在0.1mm~1m之間無線電波。引證解釋

1.微小的波浪。漢劉向《新序·雜事二》：“引纖繳，揚微波，折清風而殞?！?唐許渾《泛五云溪》詩：“急瀨鳴車軸，微波漾釣筒?！?宋朱熹《喜晴》詩：“沖颷動高柳，淥水澹微波?！本唷抖o色賦·海娘娘》：“每當晴朗的早晨或是靜謐的月夜，海上風平浪靜，微波不興?！?2.猶余波。漢司馬相如《封禪文》：“俾萬世得激清流，揚微波，蜚英聲，騰茂實。” 南朝 梁 鍾嶸 《詩品》卷上：“ 永嘉時，貴 黃 老，稍尚虛談。于時篇什，理過其辭，淡乎寡味，爰及 江 表，微波尚傳?！?卷盦 《<蔽廬叢志>序》：“景叢志而仰止，羗寄意於微波?！?3.指女子的眼波。三國 魏曹植《洛神賦》：“無良媒以接懽兮，托微波而通辭?！?清黃遵憲《都踴歌》：“中有人兮通微波，荷荷！貽我釵鸞兮餽我翠螺，荷荷！”高旭《贈沉孝則》詩：“惆悵佳人留片影，愿將心事托微波?！?/p>

4.物理學名詞。指波長較短的電磁波。如：無線電通信中指波長在1毫米至十米之間的電磁波。[1] 2微波波長編輯

微波的頻率在300MHz-300GHz之間，波長在1米（不含1米）到0.1毫米之間，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻無線電波”。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波量子的能量為1 99×l0-25～ 1〃99×10-22焦耳。3微波性質編輯

微波的基本性質通常呈現為秔透、反射、吸收三個特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是秔越而不被吸收。對于水和食物等就會吸收微波而使自身發熱。而對金屬類東西，則會反射微波。從電子學和物理學觀點來看，微波這段電磁頻譜具有不同于其他波段的如下重要特點： 秔透性

微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠紅外線等波長更長，因此具有更好的秔透性。微波透入介質時，由于微波能與介質發生一定的相互作用，以微波頻率2450兆赫茲，使介質的分子每秒產生24億五千萬次的震動，介質的分子間互相產生摩擦，引起的介質溫度的升高，使介質材料內部、外部幾乎同時加熱升溫，形成體熱源狀態，大大縮短了常規加熱中的熱傳導時間，且在條件為介質損耗因數與介質溫度呈負相關關系時，物料內外加熱均勻一致。選擇性加熱

物質吸收微波的能力，主要由其介質損耗因數來決定。介質損耗因數大的物質對微波的吸收能力就強，相反，介質損耗因數小的物質吸收微波的能力也弱。由于各物質的損耗因數存在差異，微波加熱就表現出選擇性加熱的特點。物質不同，產生的熱效果也不同。水分子屬極性分子，介電常數較大，其介質損耗因數也很大，對微波具有強吸收能力。而蛋白質、碳水化合物等的介電常數相對較小，其對微波的吸收能力比水小得多。因此，對于食品來說，含水量的多少對微波加熱效果影響很大。熱慣性小

微波對介質材料是瞬時加熱升溫，升溫速度快。另一方面，微波的輸出功率隨時可調，介質溫升可無惰性的隨之改變，不存在“余熱”現象，極有利于自動控制和連續化生產的需要。似光性和似聲性

微波波長很短，比地球上的一般物體（如飛機，艦船，汽車建筑物等）尺寸相對要小得多，或在同一量級上。使得微波的特點與幾何光學相似，即所謂的似光性。因此使用微波工作，能使電路元件尺寸減??；使系統更加緊湊；可以制成體積小，波束窄方向性很強，增益很高的天線系統，接受來自地面或空間各種物體反射回來的微弱信號，從而確定物體方位和距離，分析目標特征。

由于微波波長與物體（實驗室中無線設備）的尺寸有相同的量級，使得微波的特點又與聲波相似，即所謂的似聲性。例如微波波導類似于聲學中的傳聲筒；喇叭天線和縫隙天線類似與聲學喇叭，蕭與笛；微波諧振腔類似于聲學共鳴腔 非電離性

微波的量子能量還不夠大，不足與改變物質分子的內部結構或破壞分子之間的鍵（部分物質除外：如微波可對廢棄橡膠進行再生，就是通過微波改變廢棄橡膠的分子鍵）。再有物理學之道，分子原子核在外加電磁場的周期力作用下所呈現的許多共振現象都發生在微波范圍，因而微波為探索物質的內部結構和基本特性提供了有效的研究手段。另一方面，利用這一特性，還可以制作許多微波器件 信息性

由于微波頻率很高，所以在不大的相對帶寬下，其可用的頻帶很寬，可達數百甚至上千兆赫茲。這是低頻無線電波無法比擬的。這意味著微波的信息容量大，所以現代多路通信系統，包括衛星通信系統，幾乎無例外都是工作在微波波段。另外，微波信號還可以提供相位信息，極化信息，多普勒頻率信息。這在目標檢測，遙感目標特征分析等應用中十分重要 4微波產生編輯

微波能通常由直流電或50Hz交流電通過一特殊的器件來獲得?？梢援a生微波的器件有許多種，但主要分為兩大類：半導體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運動來完成能量變換的器件，或稱之為電子管。在電真空器件中能產生大功率微波能量的有磁控管、多腔速調管、微波三、四極管、行波管等。在微波加熱領域特別是工業應用中使用的主要是磁控管及速調管。5微波萃取原理編輯

模擬的有限孫宙微波背景輻射圖象

利用微波能來提高萃取率的一種最新發展起來的新技術。它的原理是在微波場中，吸收微波能力的差異使得基體物質的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質從基體或體系中分離，進入到介電常數較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中；微波萃取具有設備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現性好、節省時間、節省試劑、污染小等特點。除主要用于環境樣品預處理外，還用于生化、食品、工業分析和天然產物提取等領域。在國內，微波萃取技術用于中草藥提取這方面的研究報道還比較少。

微波萃取的機理可從以下3個方面來分析：①微波輻射過程是高頻電磁波秔透萃取介質到達物料內部的微管束和腺胞系統的過程。由于吸收了微波能，細胞內部的溫度將迅速上升，從而使細胞內部的壓力超過細胞壁膨脹所能承受的能力，結果細胞破裂，其內的有效成分自由流出，并在較低的溫度下溶解于萃取介質中。通過進一步的過濾和分離，即可獲得所需的萃取物。②微波所產生的電磁場可加速被萃取組分的分子由固體內部向固液界面擴散的速率。例如，以水作溶劑時，在微波場的作用下，水分子由高速轉動狀態轉變為激發態，這是一種高能量的不穩定狀態。此時水分子或者汽化以加強萃取組分的驅動力，或者釋放出自身多余的能量回到基態，所釋放出的能量將傳遞給其他物質的分子，以加速其熱運動，從而縮短萃取組分的分子由固體內部擴散至固液界面的時間，結果使萃取速率提高數倍，并能降低萃取溫度，最大限度地保證萃取物的質量。③由于微波的頻率與分子轉動的頻率相關連，因此微波能是一種由離子遷移和偶極子轉動而引起分子運動的非離子化輻射能，當它作用于分子時，可促進分子的轉動運動，若分子具有一定的極性，即可在微波場的作用下產生瞬時極化，并以24〃5億次/s的速度作極性變換運動，從而產生鍵的振動、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出并擴散至溶劑中。在微波萃取中，吸收微波能力的差異可使基體物質的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使被萃取物質從基體或體系中分離，進入到具有較小介電常數、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中?！紙D片說明：模擬的有限孫宙微波背景輻射圖象，匹配的圓圈上具有相同的冷熱分布?！?6熱效應編輯

微波對生物體的熱效應是指由微波引起的生物組織或系統受熱而對生物體產生的生理影響。熱效應主要是生物體內有極分子在微波高頻電場的作用下反復快速取向轉動而摩擦生熱；體內離子在微波作用下振動也會將振動能量轉化為熱量；一般分子也會吸收微波能量后使熱運動能量增加。如果生物體組織吸收的微波能量較少，它可借助自身的熱調節系統通過血循環將吸收的微波能量(熱量)散發至全身或體外。如果微波功率很強，生物組織吸收的微波能量多于生物體所能散發的能量，則引起該部位體溫升高。局部組織溫度升高將產生一系列生理反應，如使局部血管擴張，并通過熱調節系統使血循環加速，組織代謝增強，白細胞吞噬作用增強，促進病理產物的吸收和消散等。7非熱效應編輯

微波的非熱效應是指除熱效應以外的其他效應，如電效應、磁效應及化學效應等。在微波電磁場的作用下，生物體內的一些分子將會產生變形和振動，使細胞膜功能受到影響，使細胞膜內外液體的電狀況發生變化，引起生物作用的改變，進而可影響中樞神經系統等。微波干擾生物電(如心電、腦電、肌電、神經傳導電位、細胞活動膜電位等)的節律，會導致心臟活動、腦神經活動及內分泌活動等一系列障礙。對微波的非熱效應，人們還了解的不很多。當生物體受強功率微波照射時，熱效應是主要的(一般認為，功率密度在在10mW/cm2者多產生微熱效應。且頻率越高產生熱效應的閾強度越低)；長期的低功率密度(1 m W/cm2 以下)微波輻射主要引起非熱效應〃 8加熱原理編輯

微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電波，被加熱介質物料中的水分子是極性分子。它在快速變化的高頻電磁場（微波）作用下，其極性取向將隨著外電場的變化而變化。造成水分子的自旋運動的效應，此時微波場的場能轉化為介質內的熱能，使物料溫度升高，產生熱化等一系列物化過程而達到微波加熱干燥的目的。[2] 9殺菌機理編輯

微波殺菌是利用了電磁場的熱效應和生物效應的共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變化，使細菌失去營養，繁殖和生存的條件而死亡。微波對細菌的生物效應是微波電場改變細胞膜斷面的電位分布，影響細胞膜周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細菌因此營養不良，不能正常新陳代謝，細胞結構功能紊亂，生長發育受到抑制而死亡。此外，微波能使細菌正常生長和穩定遺傳繁殖的核糖核酸[RNA]和脫氧核糖核酸[DNA]，是由若干氫鍵松弛，斷裂和重組，從而誘發遺傳基因秕變，或染色體畸變甚至斷裂。10其它應用編輯

微波波長約在1m~0.1mm（相應頻率約為300MHz到300GHz）之間的電磁波。這段電磁頻譜包括分米波、厘米

24GHZ雷達傳感器

波和毫米波等波段。在雷達和常規微波技術中，常用拉丁字母代號表示更細的波段劃分。

以上關于微波的波長或頻率范圍，是一種傳統上的約定。從現代微波技術的發展來看,一般認為短于1毫米的電磁波（即亞毫米波）屬于微波范圍，而且是現代微波研究的一個重要領域。

從電子學和物理學的觀點看，微波這段電磁譜具有一些不同于其他波段的特點。微波在電子學方面的特點表現在它的波長比地球上很多物體和實驗室中常用器件的尺寸相對要小很多，或在同一量級。這和人們早已熟悉的普通無線電波不同，因為普通無線電波的波長遠大于地球上一般物體的尺寸。當波長遠小于物體（如飛機、船只、火箭、建筑物等）的尺寸時，微波的特點和幾何光學的相似。利用這個特點，在微波波段能制成高方向性的系統（如拋物面反射器）。當波長和物體（如實驗室中的無線電設備）的尺寸有相同量級時，微波的特點又與聲波相近,例如微波波導類似于聲學中的傳聲筒;喇叭天線和縫隙天線類似于喇叭、簫和笛；諧振腔類似于共鳴箱等。波長和物體尺寸在同一量級的特點，提供了一系列典型的電磁場邊值問題。

在物理學方面，分子、原子與核系統所表現的許多共振現象都發生在微波的范圍，因而微波為探索物質的基本特性提供了有效的研究手段。

由于這些特點，微波的產生、放大、發射、接收、傳輸、控制和測量等一系列技術都不同于其他波段（見微波電子管、微波測量等）。

微波成為一門技術科學，開始于20世紀30年代。微波技術的形成以波導管的實際應用為其標志。若干形式的微波電子管(速調管、磁控管、行波管等)的發明，是另一標志。

在第二次世界大戰中，微波技術得到飛躍發展。因戰爭需要，微波研究的焦點集中在雷達方面，由此而帶動了微

微波傳感器

波元件和器件、高功率微波管、微波電路和微波測量等技術的研究和發展。至今，微波技術已成為一門無論在理論和技術上都相當成熟的學科，又是不斷向縱深發展的學科。

微波振蕩源的固體化以及微波系統的集成化是現代微波技術發展的兩個重要方向。固態微波器件在功率和頻率方面的進展，使得很多微波系統中常規的微波電子管已為或將為固體源所取代。固態微波源的發展也促進了微波集成電路的研究。

頻率不斷向更高范圍推進，仍然是微波研究和發展的一個主要趨勢。60年代激光的研究和發展，已越過亞毫米波和紅外之間的間隙而深入到可見光的電磁頻譜。利用常規微波技術和量子電子學方法，已能產生從微波到光的整個電磁頻譜的輻射功率。但在毫米波－紅外間隙中的某些頻率和頻段上，還不能獲得足夠用于實際系統的相干輻射功率。

微波的發展還表現在應用范圍的擴大。微波的最重要應用是雷達和通信。雷達不僅用于國防，同時也用于導航、氣象測量、大地測量、工業檢測和交通管理等方面。通信應用主要是現代的衛星通信和常規的中繼通信。射電望遠鏡、微波加速器等對于物理學、天文學等的研究具有重要意義。毫米波微波技術對控制熱核反應的等離子體測量提供了有效的方法。微波遙感已成為研究天體、氣象和大地測量、資源勘探等的重要手段。微波在工業生產、農業科學等方面的研究，以及微波在生物學、醫學等方面的研究和發展已越來越受到重視（見微波應用、微波能應用、微波醫學應用等）。

微波與其他學科互相滲透而形成若干重要的邊緣學科，其中如微波天文學、微波氣象學、微波波譜學、量子電動力學、微波半導體電子學、微波超導電子學等，已經比較成熟。微波聲學的研究和應用已經成為一個活躍的領域。微波光學的發展，特別是70年代以來光纖技術的發展，具有技術變革的意義(見微波和射頻波譜學)。

常用的無線傳輸介質是微波、激光和紅外線，通信介質也稱為傳輸介質，用于連接計算機網絡中的網絡設備，傳輸介質一般可分為有線傳輸介質和無線傳輸介質！

從理論上說，微波可以充當一種武器，打擊任何電子系統，讓汽車、飛機和核電站陷入癱瘓。此外，微波武器還能在不導致傷亡情況下讓人產生灼痛感，可用于驅散人群。[3] 控導波管上安裝的發射器。電磁鐵施加器（空腔）內的波導結構是來自于能量耦合。反射的電磁能量是依賴于的空腔的尺寸和介電加熱的加熱產品。通過使用調諧器的反射的電磁能量的量可以被最小化，以提高效率的最佳。