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微波網絡

鎖定
各類電子系統中用於檢測、傳輸、處理信息或能量的微波電路。微波網絡理論主要研究微波電路的分析和設計方法,它與電磁場理論(見電磁場基本定理)同為微波領域中的主要理論基礎。微波網絡是指具有若干輸出、輸入端口的任意形狀及結構的區域,其內為由波導或傳輸線連接 的微波元器件構成的功能性微波電路或系統。 [1] 
中文名
微波網絡
外文名
microwave network
作    用
用於檢測、傳輸、處理信息
主要理論基礎
電磁場理論
研究對象
微波電路的分析和設計方法
學    科
通信原理

微波網絡分類

微波網絡 微波網絡
複雜的微波網絡由許多簡單的微波網絡所組成,後者有不同的分類方法。如按網絡外接的傳輸線端口數可分為一端口、二端口、多端口的微波網絡;按電路元件的性質可分為有源和無源的微波網絡、線性和非線性的微波網絡、可逆和非可逆的微波網絡等。 [2] 

微波網絡無源微波網絡

微波網絡 微波網絡
屬於二端口網絡的有微波濾波器、模式變換器(用於將波導中的一種電磁波模式變換成另一種)、極化變換器(用於改變波導中電磁波的極化性質)、移相器、鐵氧體和隔離器等。屬於三端口網絡的有功率分配器、鐵氧體 Y形環形器等。屬於四端口網絡的有微波混合接頭定向耦合器和定向濾波器等。用於微波多路通信的多工器屬於多端口網絡,其功能是把一個寬頻帶信道分割成若干窄頻帶信道,使信號分別從不同的端口輸出。多工器可由多個定向濾波器連接而成,或由帶通濾波器及匹配雙T電橋組合而成。 [2] 

微波網絡有源微波網絡

典型的二端口網絡是微波晶體管放大器,採用雙極型晶體管或場效應晶體管可構成低噪聲放大器功率放大器寬帶放大器和窄頻帶放大器。典型的三端口網絡是微波混頻器,常用肖特基勢壘二極管作混頻管,為了降低混頻器噪聲還可用二隻混頻管組成平衡混頻器。用於低噪聲放大的參量放大器也是一種三端口網絡,其典型結構由一個三端口Y形環行器和一個二端口反射式放大器組成。信號自環行器的一個端口輸入,經接於第二端口的反射式放大器放大後,由環行器的第三端口輸出。反射式放大器具有信號端口和泵源端口,輸入信號經變容管的非線性電容吸取泵源功率而獲得增益。 [2] 

微波網絡分析

微波網絡 微波網絡
微波網絡分析主要包括外特性分析、靈敏度分析和容差分析。①外特性分析:求出輸入端口的激勵與輸出端口的響應兩者之間的函數關係。頻域分析法和時域分析法分別適用於分析微波網絡的穩態特性和瞬態特性。時域分析的基本方法有拉普拉斯變換法、伴隨網絡法和狀態變量法等。②靈敏度分析:目的是獲得微波網絡中各元件值或參量值的變化對網絡外特性的影響,主要是分析散射參量的靈敏度,常用直接法和伴隨網絡法進行分析。③容差分析:是微波網絡計算機輔助設計的一項重要內容。對於已完成設計的網絡,還須定量計算各元件參量值的偏差對網絡外特性的總影響。元件參量值的偏差與製造公差、模型的近似性以及測量誤差等有關。容差分析有最壞情況分析和統計容差分析等方法。
微波網絡 微波網絡
在給定網絡輸入端口的激勵和輸出端口的響應特性的條件下,設計網絡結構並確定其中各元件的參量。一般可襲用低頻網絡綜合理論中的零點-極點法進行綜合,如微波濾波器原型、晶體管放大器的寬頻帶匹配網絡等;也可用級聯網絡的反射係數進行綜合,如阻抗變換器定向耦合器等。 [3] 

微波網絡容量分析

微波網絡分析設備

微波網絡的結構相對複雜,在衞星網絡中,如果想對其容量進行設計,需要引入合適的容量計算設備,通過簡單的圖示將其複雜的結構表現出來,其中,還會涉及一些專業性比較強的公式。在對微波網絡進行容量分析的過程中,主要面向對象是樹形的微波網絡結構,需要通過分析工具對容量進行計算,獲得相關的數據結果,使複雜的結構變得相對簡化一些。微波網絡容量分析設備主要是先選擇一個重要的根據點,採用樹形結構,從此根據點向下進行分支,將這種樹形結構通過圖示表示出來,將其繪製成表,需要注意的是,數據表格與圖形要一一對應。從微波網絡的容量的角度來看,其鏈路重要由站點和下一個連接點組成,二者進行疊加,得出對應的容量,在對其進行表示的過程中,需要採用不同的顏色或者圖形對其進行標識,避免出現混淆、不清晰的現象。在對於微波網絡的鏈路或者站點類型的計算説明中,需要對其要加以區分。
在實際的應用過程中,需要充分考慮資源等問題,使容量一定保持有空餘的狀態,防止臨時狀況的發生。從鏈路表的角度來看,需要填寫完整的站點與鏈路的相關信息,通過“計算按鈕”來對微波網絡結構進行容量計算,在所得到的數據中,有兩個部分的結果,一個是“站點表”,另外一個是“鏈路表”,這兩種表格均採用綠色對其進行標識。在“站點表”中,所需要完善任務欄有站點的HUB節點,此站點當下所處於的情況以及對其進行的容量判定;在“鏈路表”中,所需要完善的任務欄則與“站點表”有些許不同,它主要是需要確定運行狀態下與結束狀態時的容量。 [3] 

微波網絡實際應用

任何計算工具的重要意義均是應用於實踐,在對於微波網絡容量的分析中,可以發現其重要的工作用途,可以將複雜的結構,通過清晰的圖表呈現出來,令工作人員明確工作主次以及工作方向,更加有助於工作的順利開展。在進行計算的過程中,首先需要確認站點所屬的城市所在地,通過改變容量進行調整,值得注意的是,站點的屬性不能處於正常,所以在設置時,相關屬性調整為不對容量進行計算的狀態。在“鏈路表”的設置中需要調整當下成分容量,將其改為鏈路的容量,點擊開始計算即可。如果出現過小的需求容量時,代表不必升級優化鏈路。如果鏈路需要升級時,需要採用正規的軟件對其進行升級與調製,同時,升級軟件也可以解決容量資源短缺不足的問題。將微波網絡的容量計算設備應用到實際生活當中,可以將複雜的拓撲結構進行簡化,使工作人員明白具體的工作內容,並且可以有效解決站點資源容量不充足的問題,為工程的正常發展提供便利。 [3] 

微波網絡優化

微波網絡的結構相對複雜,如果想對其容量進行設計,需要引入合適的容量計算設備,通過簡單的圖示將其複雜的結構表現出來,其中,還會涉及一些專業性比較強的公式。微波網絡的結構十分複雜,在微波的一個節點處,下方由有很多的其他節點組成,形成樹形的結構,如此繁雜的傳輸數據網絡,如果僅通過人工計算,不僅浪費時間,而且還會出現計算錯誤的情況,這會給整體的工程帶來麻煩,在某些情況下,還會出現一些臨時的問題,如果不能及時有效地對其進行處理,將會為工程增添負擔。對微波網絡容量進行設計的工程師需要具備相關的基礎知識與技術能力,並且可以靈活地將理論與實踐結合在一起,對微波網絡的容量進行合理設計與優化。
自動化的設計與操作可以有效避免人為錯誤的出現,而且還可以節省大量的時間與成本,為工程建設提供便利。綜合來看,在生活中,微波網絡的容量設計與人們的生活緊密相關聯,它不僅可以幫助解決生活不便利的問題,而且還可以提高工作效率。進行工程建設前,需要對工作進行全方面地瞭解,對其可能會發生的狀況以及影響正常運行的因素,均需要考慮在內,對其進行整體把握,全面優化微波網絡容量的設計。在對於站點容量的測試中,發現某些地區的站點容量不夠充足,而每一個站點都有重要的城市信息,保證信息完整就成為微波網絡容量設計的一個目的,針對確保信息完整,需要對其進行容量規劃以及優化設計方案,在工作進行的過程中,會出現很多複雜難懂的操作技術與知識,在有條件的情況,可以邀請具有精湛技能的工程師,為技術工程師進行培訓,提升大家在微波網絡容量設計方面的能力。對微波網絡容量進行設計與優化,不僅可以學習到科技化的技術工作防範,而且還可以有效地提高工作效率,防止出現由於人為因素而導致的數據錯誤等問題,以此來促進我國工程建設發展。 [3] 
參考資料
  • 1.    中國大百科全書總編輯委員會.中國大百科全書:中國大百科全書出版社,1993
  • 2.    田步寧. 微波網絡分析技術新進展及其應用研究[D].西安電子科技大學,2002.
  • 3.    唐素斌,陳晶晶. 微波網絡的容量設計和分析[J]. 大眾科技,2014,(10):22-24.