现代微波网络理论与应用期末考查
交卷时间:2015年1月12日前,打印后上交。
1.阅读论文1，回答以下问题。
a.说明该论文中所涉及的六端口接收机的原理。
由六端口接收机原理框图可得，该接收机为零中频接收机，其原理如下：首先由天线接收正交调制信号，然后分为四路信号。其本振采用与接收信号相同的载波频率。然后，经过相应的移相，与相应的调制信号进行相加，本振信号每一路的移相分别为0?，90?，
180?，2700。本振信号与正交调制信号相加之后，利用某些器件的电流电压呈非线性的
关系，对混合的信号进行下变频，并通过低通滤波器，得到低频直流基带信号，由于得到一路基带信号，如y1(t)存在直流叠加，会掩盖基带信号的直流成分，则需要对其混频之后产生的直流成分，进行自动抵消，得到纯的接收信号的解调部分。因而，需要引入另一下变频支路，并通过低通滤波器得到y2(t)，最后通过一个减法器，将两路信号混频之后产生的直流成分抵消，得到需要的正交调制信号的同相信号。同理，用上述的过程，得到正交调制信号的正交信号，这样便得到了调制信号的完整的信息。 b.相比于传统的超外式接收机，该六端口接收机有哪些优缺点?
优点：
1.由于六端口为无源网络，其功率检波器（平方律器件）是无源器件，其中网络中的本振的振幅Gi，和每一支路的移相量?i不需要为固定值等特点，使得六端口接收机的实现变的比较容易，其中由乘积造成很多参数的失配也在可接受的范围内，主要是采用的正交解调重构处理，可以避免较大的误差。
2.六端口的性能一方面要受硬件性能的影响，也与数字信号处理有着密切的关系，其中信号处理使得六端口在软件定义的无线电中成为首选。其中软件定义的无线接收机必须为宽带接收机，以此来支持尽可能多的载波频率及其服务。由于六端口接收机的无源特性，表现出宽带特性。因此，六端口技术能够很好的满足宽带软件定义的无线通信指标。
3.六端口其中一个应用就是能够适用于极高频，整个六端口网络可以使用由传输线元件构成的一小片微波电路来实现，因而使得六端口接收机有更高的集成度。
缺点：
1.由于六段口接收机接收的信号为正交调制信号，为恢复其完整的信号，就必须使用正交解调，并为了消除检波器产生的直流成分，需要额外增加检波支路，无疑消耗了较多的硬件资源，因此六端口接收机所耗费的成本高和电路所占的面积大。
c.给出一种六端口接收机的具体实现电路。
其中图中将混频器1,2,3,4分别与低通滤波器分别相连可得四路检波信号。
混频器1 混频器2 滤波器 LNA 四路同相等功分器 混频器3 混频器4 本振 90度移相器 90度移相器 90度移相器 低通滤波器1 加法器 同相信号 低通滤波器2 低通滤波器3 反相器 加法器 低通滤波器4 反相器 正交信号
d.采用六端口接收机如何实现微波测向？
根据测向原理，至少要使用二元天线阵才能确定目标所在的方向，其示意图如下： 由两天线到目标的之间的相位差的不同，便可测的目标所在的方向，其相位差公式为：
? 1 d
2 ???2?
dcos?
?
由六端口接收机二元天线阵接收到的两路信号，分别用六端口网络进行解调，获得每一路信号的正交和同相分量，这样便可得到每一路信号的相位，将两路信号的相位进行作差，便可得到两路信号的相位差，运用相位差与方位角?之间的关系便可确定目标所在的方向。其简单的推导如下：
?1?tan?1x1Ix，?2?tan?12I x1Qx2Q????1??2
???arcos(??)
2?d2.阅读论文2，回答以下问题：
a.CMRC的基本原理是什么？有没有其他微波结构能实现与CMRC相似的功能？请列举。
CMRC为紧凑的微带谐振单元，其基本原理为：CMRC为一种电磁带隙结构，呈现出一种带阻和慢波特性，因此可以用来隔断不需要的信号，并减少微结构的面积。其结构放置在介电率为常数的介质基板上。
与CMRC有相同功能的微波结构如下：交错叠层介质栅电磁带隙结构，多周期平面电磁带隙结构，双层渐变的电磁带隙结构。
b. 混频器的变频损耗与哪些因素有关？该CMRC混频器如何获得极低的变频损耗？
混频器的变频损耗与如下因素有关：1.与混频器自身固有的损耗特性其中包括隔离度，材质的损耗，1dB压缩点等。2.射频信号在混频器中的匹配特性。3.混频器变频的的谐波次数。
本文采取的如下措施获得极低的变频损耗：首先在射频信号和本振信号的输入端分别设计了本振信号和射频信号的短路支节，将其信号反射回混频器，尽量减少射频信号的损耗。其次，为了避免射频信号在转化为某一特定频率信号时，将能量转化为了别的谐波能量，因此在射频和本振的输入端分别设计了所需变频的频率信号的镜像频率回收电路，在射频输入端为微带短路支节，将其反射回混频器，继续被利用，而在本振输入端，采用CMRC，利用其带阻和慢波特性，也对镜像频率进行阻断，将其反射回混频器，通过这两个设计，有效的抑制了镜像频率信号对射频信号在变频时的利用。
c. 基于CMRC的基本原理，你能否提出一种新结构，实现与CMRC相似的功能，请列举。 (考查同学选做，考试同学必做)
由于CMRC具有带阻和慢波特性，因此可以采用具有缺陷地的一种平面微带带阻滤波器实现其相同的功能。 3.阅读论文3，回答以下问题：
a.什么是SIW，其基本原理是什么？与传统的金属波导相比，其优缺点是什么？
SIW：为基片集成波导的简称，其原理：采用PCB，LTCC或者薄膜工艺实现两排金属过孔，电磁波被限制在两排金属孔和上下金属边界形成的矩形腔内，由于边上的过孔，横磁波不存在，横电波TE10模为主模。
与传统波导相比的优缺点：SIW为一种新型的传输线形式，其利用金属过孔在介质基板上实现波导的场传播模式。在高频应用中，由于波长过小，过于高的容差要求使微带线失效。波导常用于高频情况，但是传统波导体积大，不易于集成。所以产生了一种新的观点：基片集成波导SIW。SIW是介于微带和介质填充的波导之间的一种传输线。SIW兼顾传统波导和微带传输线的优点，可实现高性能的微波毫米波平面电路。但是其损耗比传统的波导要大，功率容量也要降低。
b.该滤波器如何获得三个传输零点？分别说明三个传输零点的形成机制。
通过如下方法获得三个传输零点：通过参数L2控制源和负载之间的耦合系数，来控制位于上阻带的传输零点。其次通过参数L5控制DGS谐振器之间的耦合因素，以及SIW腔体和DGS谐振器之间的耦合来获得位于下阻带中的两个传输零点。三个传输零点的形成机制如下：首先将两个半波长的DGS缺陷地和SIW腔体看做三个不同的谐振器，由于其三者之间的耦合为电耦合，则两两之间可以等效为一个电容相连。由于三者之间的耦合系数为负数，则可以选择两条通道来使的下阻带的某两个频率处的耦合系数为零，这样便在下阻带处产生两个传输零点。另外，当源和负载之间进行直接耦合，其耦合系数为正，则可以找到一个源到负载的通道使其耦合系数为源和负载直接耦合系数的相反数，则两条通道的耦合系数之和为零，此时可以在相应的上阻带的某个频率处产生传输零点。最终产生了三个零点。
c.根据文中给出的耦合系数，计算传输零点具体频率，列出具体步骤（考查同学选做，考试同学必做）
微波网络期末
