微波技術(shù)第一章緒論last

1、微波技術(shù)基礎(chǔ)安徽建工學(xué)院電子系課程要求課程性質(zhì)：考查課課程要求：聽課、 作業(yè)、課堂小測(cè)試、 考試 課程參考教材廖承恩廖承恩 等等微波技術(shù)基礎(chǔ)微波技術(shù)基礎(chǔ) 1983年版；國防工業(yè)出版社； 1994年版，西安電子科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社吳群吳群 宋朝暉宋朝暉 ，微波技術(shù)微波技術(shù) 2004年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社董金明，林萍實(shí)董金明，林萍實(shí) 微波技術(shù)微波技術(shù) 2003年，機(jī)械工業(yè)出版社陳振國，陳振國，微波技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用微波技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用 北京郵電大學(xué)出版社 復(fù)習(xí)教材李翰遜，電路分析基礎(chǔ)* 謝處方，電磁場(chǎng)與電磁波*高等數(shù)學(xué) *普通物理（光學(xué)）*課時(shí)安排第一章 2學(xué)時(shí)；第二章 16學(xué)時(shí)；第三章 12學(xué)時(shí)；第四

2、章 9學(xué)時(shí)；第五章、第七章合并 2學(xué)時(shí)；第六章 3學(xué)時(shí)；總復(fù)習(xí) 1學(xué)時(shí)第一章 緒論1.1 微波技術(shù)概述1.2 微波概念及其特點(diǎn)1.3 微波應(yīng)用及發(fā)展方向1.4 微波研究方法1.5微波技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容（本課程主要講授內(nèi)容） 推薦網(wǎng)站1.1 微波技術(shù)概述 微波技術(shù)是一門研究頻率為300MHz3000GHz(即波長(zhǎng)為1m0.1mm)電磁波的產(chǎn)生、放大、發(fā)射、傳播、接收、測(cè)量和應(yīng)用的學(xué)科。 微波技術(shù)的發(fā)展可追溯到1864年麥克思韋（Maxwel,J.C.18311879）提出的電磁場(chǎng)動(dòng)力學(xué)以及1887年赫茲（Hertz，H.R.1831 1894）用實(shí)驗(yàn)證實(shí)的電磁波學(xué)說。第一章第一章 緒論緒論返回 最

3、初，微波研究的進(jìn)展與雷達(dá)的研制密切相關(guān)。隨著微波技術(shù)在通信及其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，今天，微波技術(shù)已成為一門理論與技術(shù)上都相當(dāng)成熟的學(xué)科。 無線電技術(shù)的發(fā)展使得無線電波工作頻率不斷升高。當(dāng)頻率升高到微波頻段時(shí)，低頻時(shí)所用的電路定律（基爾霍夫電流、電壓定律）已不適用，所以必須尋求分析和解決問題的新方法。 -利用利用“場(chǎng)場(chǎng)”與與“路路”相結(jié)合的方相結(jié)合的方法。法。第一章第一章 緒論緒論1.2微波及其特點(diǎn)一、微波的概念及波段劃分一、微波的概念及波段劃分 微波是一種頻率非常高的電磁波。把波長(zhǎng)從1米到0.1毫米范圍內(nèi)的電磁波稱為微波。微波波段對(duì)應(yīng)的頻率范圍為: 3108Hz31012Hz。如下圖所示。f31

4、081051010(m)(Hz)3 10323 1063 109-13 101210-43 101510-73 101810-10無線電波光波宇宙射線視頻射頻微波紅外線可見光紫外線x射線射線第一章第一章 緒論緒論返回電磁波波段（選自MIT)第一章第一章 緒論緒論微波波段劃分 如下:波 段波長(zhǎng)范圍頻率范圍波段名稱分米波1m10cm0.33GHz特高頻(UHF)厘米波10cm1cm330GHz超高頻(SHF)毫米波1cm1mm30300GHz3003000GHz極高頻(EHF)超極高頻 亞毫米波1mm0.1mmhttp:/ 電波主要傳播方式電波主要傳播方式電波主要傳播方式 電波傳輸不依靠電線，也不

5、象聲波那樣，必須依靠空氣媒介幫它傳播，有些電波能夠在地球表面?zhèn)鞑?，有些波能夠在空間直線傳播，也能夠從大氣層上空反射傳播，有些波甚至能穿透大氣層，飛向遙遠(yuǎn)的宇宙空間。 任何一種無線電信號(hào)傳輸系統(tǒng)均由發(fā)信部分、收信部分和傳輸媒質(zhì)三部分組成。傳輸無線電信號(hào)的媒質(zhì)主要有地表、對(duì)流層和電離層等，這些媒質(zhì)的電特性對(duì)不同波段的無線電波的傳播有著不同的影響。根據(jù)媒質(zhì)及不同媒質(zhì)分界面對(duì)電波傳播產(chǎn)生的主要影響，可將電波傳播方式分成下列幾種： 地表傳播地表傳播 對(duì)有些電波來說，地球本身就是一個(gè)障礙物。當(dāng)接收天線距離發(fā)射天線較遠(yuǎn)時(shí)，地面就象拱形大橋?qū)烧吒糸_。那些走直線的電波就過不去了。只有某些電波能夠沿著地球拱起的

6、部分傳播出去，這種沿著地球表面?zhèn)鞑サ碾姴ň徒械夭ǎ步斜砻娌?。地面波傳播無線電波沿著地球表面的傳播方式，稱為地面波傳播。其特點(diǎn)是信號(hào)比較穩(wěn)定，但電波頻率愈高，地面波隨距離的增加衰減愈快。因此，這種傳播方式主要適用于長(zhǎng)波長(zhǎng)波和中波波段和中波波段。 天波傳播 聲音碰到墻壁或高山就會(huì)反射回來形成回聲，光線射到鏡面上也會(huì)反射。無線電波也能夠反射。在大氣層中，從幾十公里至幾百公里的高空有幾層“電離層”形成了一種天然的反射體，就象一只懸空的金屬蓋，電波射到“電離層就會(huì)被反射回來，走這一途徑的電波就稱為天波或反射波。在電波中，主要是短波具有這種特性電波中，主要是短波具有這種特性。 電離層是怎樣形成的呢？電離

7、層是怎樣形成的呢？原來，有些氣層受到陽光照射，就會(huì)產(chǎn)生電離。太陽表面溫度大約有6000，它輻射出來的電磁波包含很寬的頻帶。其中紫外線部分會(huì)對(duì)大氣層上空氣體產(chǎn)生電離作用，這是形成電離層的主要原因。 電離層一方面反射電波，另一方面也要吸收電波。電離層對(duì)電波的反射和吸收與頻率(波長(zhǎng))有關(guān)。頻率越高，吸收越少，頻率越低，吸收越多。所以，短波的天波可以用作遠(yuǎn)距離通訊。此外，反射和吸收與白天還是黑夜也有關(guān)。白天，電離層可把中波幾乎全部吸收掉，收音機(jī)只能收聽當(dāng)?shù)氐碾娕_(tái)，而夜里卻能收到遠(yuǎn)距離的電臺(tái)。對(duì)于短波，電離層吸收得較少，所以短波收音機(jī)不論白天黑夜都能收到遠(yuǎn)距離的電臺(tái)。不過，電離層是變動(dòng)的，反射的天波時(shí)強(qiáng)

8、時(shí)弱，所以，從收音機(jī)聽到的聲音忽大忽小，并不穩(wěn)定。 視距傳播、散射傳播及波導(dǎo)模傳播 視距傳播是指：若收、發(fā)天線離地面的高度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，電波直接從發(fā)信天線傳到收信地點(diǎn)(有時(shí)有地面反射波)。這種傳播方式僅限于視線距離以內(nèi)。目前廣泛使用的超短波通信和衛(wèi)星通信的電波傳播均屬這種傳播方式。 散射傳播是利用對(duì)流層或電離層中介質(zhì)的不均勻性或流星通過大氣時(shí)的電離余跡對(duì)電磁波的散射作用來實(shí)現(xiàn)超視矩傳播。這種傳播方式主要用于超短波和微波遠(yuǎn)距離通信。 超短波的傳播特性比較特殊，它既不能繞射，也不能被電離層反射，而只能以直線傳播。以直線傳播的波就叫做空間波或直接波。由于空間波不會(huì)拐彎，因此它的傳播距離就受到限制。發(fā)射

9、天線架得越高，空間波傳得越遠(yuǎn)。所以電視發(fā)射天線和電視接收天線應(yīng)盡量架得高一些。盡管如此，傳播距離仍受到地球拱形表面的阻擋，實(shí)際只有50km左右。 超短波不能被電離層反射，但它能穿透電離層，所以在地球的上空就無阻隔可言，這樣，我們就可以利用空間波與發(fā)射到遙遠(yuǎn)太空去的宇宙飛船、人造衛(wèi)星等取得聯(lián)系。此外，衛(wèi)星中繼通訊，衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播衛(wèi)星中繼通訊，衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播等也主要是利用天波傳輸途徑。 波導(dǎo)模傳播電波是指：在電離層下緣和地面所組成的同心球殼形波導(dǎo)內(nèi)的傳播。長(zhǎng)波、超長(zhǎng)波或極長(zhǎng)波利用這種傳播方式能以較小的衰減進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。 在實(shí)際通信中往往是取以上五種傳播方式中的一種作為主要的傳播途徑，但也有幾種傳播方

10、式并存來傳播無線電波的。一般情況下都是根據(jù)使用波段的特點(diǎn)，利用天線的方向性來限定一種主要的傳播方式。 第一章第一章 緒論緒論微波波段的代號(hào)及對(duì)應(yīng)的頻率范圍 波 段頻率范圍(GHz)波 段頻率范圍(GHz)UHF0.301.12Ka26.5040.00L1.121.70Q33.0050.00LS1.702.60U40.0060.00S2.603.95M50.0075.00C3.955.85E60.0090.00XC5.858.20F90.00140.0X8.2012.40G140.0220.0Ku12.4018.00R220.0325.0K18.0026.50 二、二、微波的特點(diǎn)微波的特點(diǎn) 微波

11、似光性衛(wèi)星通信 頻率高 多路通信 穿透電離層 天文學(xué)研究 量子特性 微波波譜學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1微波的波長(zhǎng)很短微波的波長(zhǎng)很短，典型的數(shù)值約為厘米級(jí)，與地球上的一想物體如房屋，輪船，飛機(jī)等尺1(約幾十米)相比小得多，可以認(rèn)為是無窮小。此時(shí)，微波的行為完全可以用幾何光學(xué)理論來描述，因而呈現(xiàn)似光特性。當(dāng)其照射到物體上時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯著的反射，這正是微波雷達(dá)的應(yīng)用基礎(chǔ)。此外，由于天線的方向性增益和天線尺寸與波長(zhǎng)比的平方成正比，因此在微波波段使用尺寸不大的天線就可提供很高的增益和極強(qiáng)的方向性。 2微波的頻率很高微波的頻率很高，每秒振動(dòng)10億次以上。因此在不太大的相對(duì)頻寬下，其可頻帶極寬，可達(dá)致百或上千

12、兆赫。因而其信息容量很大。在通信應(yīng)用方面有著巨大的潛力。 3由于頻率極高頻率極高，因而周期很短，電子在電子器件中的痘越時(shí)間效應(yīng)已不能忽略，這意味著必須用與低頻電子器件不同的嶄新的物理原理，來研制新的微波電子器件。 4 微波在傳播特性方面也具有一系列的斯特點(diǎn)，由于它的似似光性，光性，表現(xiàn)出直視傳播特性，且在大氣中傳播穩(wěn)定，這一特點(diǎn)適于發(fā)展地面微波接力通信。由于它可以穿透電寓層，因而它是無線電技譜中的又一個(gè)“窗口，這導(dǎo)致了射電天文學(xué)和衛(wèi)星通信射電天文學(xué)和衛(wèi)星通信的發(fā)展。 5由于微波的波長(zhǎng)已可與通常的電路元件(只，L，C)的尺寸相比擬，因而在這些元件中及元件附近，場(chǎng)的分布變化巳很大，達(dá)時(shí)元件的特性巳

13、不再能用一個(gè)參數(shù)來表示，而必須考慮到分布效分布效應(yīng)，應(yīng)，電路參數(shù)需由集總參數(shù)過渡到分布參數(shù)。 6在理論與研究方法上與低頻電路也很不同，主要應(yīng)用場(chǎng)理理論與研究方法上與低頻電路也很不同，主要應(yīng)用場(chǎng)理論，而不是路理論論，而不是路理論，例如波導(dǎo)與電磁諧振腔理論就是典型的場(chǎng)理論，在研究方法上也愈來愈多地與光學(xué)技術(shù)相結(jié)合，例如應(yīng)用幾何光學(xué)理論研究反射面天線，透鏡天線。用邁克爾遜干涉儀作為通振腔等等。 7量子特性量子特性。根據(jù)量子理論，電磁波具有波粒二象性，頻率為f的電磁波是由能量B一6f的光子組成，式中6662616”焦耳秒，為普朗克常數(shù)，當(dāng)頻率極高時(shí)每個(gè)量子的能量巳不再能視為無窮小，因而在一束功率較低的

14、電磁波中，粒子特性開始表現(xiàn)出來，這時(shí)研究它們就必須應(yīng)用量子規(guī)律。這方面的例子就是微波量子放大器。第一章第一章 緒論緒論1.3 微波技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用微波技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用二、微波技術(shù)的發(fā)展 工作頻段向高頻段發(fā)展小型化、寬帶化自動(dòng)化、智能化發(fā)展方向一、微波技術(shù)的應(yīng)用一、微波技術(shù)的應(yīng)用 雷達(dá)通信科學(xué)研究生物醫(yī)學(xué)微波能微波應(yīng)用返回http:/ 微波研究方法 “場(chǎng)”為主； “場(chǎng)”與“路”相結(jié)合例如波導(dǎo)與電磁諧振腔理論就是典型的場(chǎng)理論，在研究方法上也愈來愈多地與光學(xué)技術(shù)相結(jié)合，例如應(yīng)用幾何光學(xué)理論研究反射面天線，透鏡天線。用邁克爾遜干涉儀作為通振腔等等。第一章第一章 緒論緒論返回1.5 微波技術(shù)研究的主要內(nèi)

15、容一、微波傳輸線理論微波傳輸線理論 它是研究微波在各種傳輸線（雙導(dǎo)線、同軸線、波導(dǎo)、介質(zhì)波導(dǎo)、微帶線和帶狀線）上傳播時(shí)的特性。傳輸線理論(長(zhǎng)線理論）； 金屬波導(dǎo)帶狀線與微帶第一章第一章 緒論緒論返回 二、微波元件二、微波元件 微波和低頻電路一樣，也需要進(jìn)行信號(hào)的放大、濾波、調(diào)制等。于是就有相應(yīng)的微波元件： 微波電抗元件、終端元件、連接元件、衰減器及移相器、功率分配器、匹配雙T及微波電橋、定向耦合器、微波鐵氧體元件等。 第一章第一章 緒論緒論三、微波網(wǎng)絡(luò)三、微波網(wǎng)絡(luò) 微波網(wǎng)絡(luò)是研究微波元件的一種理論方法，將微波元件等效為微波網(wǎng)絡(luò)，將微波傳輸線等效為長(zhǎng)線，用長(zhǎng)線理論和網(wǎng)絡(luò)理論進(jìn)行分析本課程重點(diǎn)內(nèi)容

16、傳輸線理論(長(zhǎng)線理論）微波傳輸線微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)諧振腔返回微波技術(shù)基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容概述實(shí)際上，就是按照實(shí)際上，就是按照微波元件的發(fā)展過程微波元件的發(fā)展過程，從用從用路路的方法轉(zhuǎn)到的方法轉(zhuǎn)到用場(chǎng)與路相結(jié)合用場(chǎng)與路相結(jié)合的方的方法來分析電磁波的傳輸問題的學(xué)科。法來分析電磁波的傳輸問題的學(xué)科。返回推薦網(wǎng)站http:/ 德國CST公司 - Computer Simulation Technology - 是一家集開發(fā)與銷售為一體的軟件公司，專業(yè)開發(fā)二維及三維電磁場(chǎng)仿真軟件，適用于靜電、靜磁、穩(wěn)恒電流、瞬態(tài)場(chǎng)、簡(jiǎn)諧場(chǎng)、帶電粒子及熱動(dòng)力場(chǎng)等的分析和綜合。 返回推薦網(wǎng)站http:/.http:/.http:/htt

17、p:/CadenceCadence 是目前世界上規(guī)模最大的關(guān)于電子設(shè)計(jì)技術(shù)、方法論服務(wù)以及設(shè)計(jì)服務(wù)的提供商。Cadence公司的解決方案主要是針對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品、電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和通訊設(shè)備、消費(fèi)性電子產(chǎn)品，以及其它種類繁多的電子產(chǎn)品。返回推薦網(wǎng)站/OcwWeb麻省理工學(xué)院 (Massachussett Institute of Technology 公開課件http:/ 天線 一、天線概述天線概述 各種微波傳輸線的基本功能是傳輸電磁能量，導(dǎo)引電磁波沿傳輸線傳播，是一個(gè)封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)。各種天線的基本功能是向空間輻射或接收電磁能量，它是由傳輸線演變而成的，是一個(gè)

18、開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)。 任何需要輻射和接收電磁波的無線電技術(shù)設(shè)備（例如通信、電視、廣播、雷達(dá)、導(dǎo)航和衛(wèi)星設(shè)備等）都配有天線。天線是這些設(shè)備中必不可少的組成部分。第一章第一章 緒論緒論雷達(dá)與導(dǎo)航 微波技術(shù)的早期發(fā)展是和雷達(dá)交織在一起的，事實(shí)上，正是由于第二次世界大戰(zhàn)期間對(duì)于雷達(dá)的需要，微波技術(shù)才迅速地發(fā)展起來。為了適應(yīng)各種不同的要求，現(xiàn)代雷達(dá)的種類很多，性能也日益提高。例如，超遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)的作用距離達(dá)1萬Km以上，可對(duì)洲際導(dǎo)彈的突然襲擊給出1520min的預(yù)警時(shí)間。第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論雷達(dá)（Radar)雷達(dá)這個(gè)名稱是美國海軍在第二次世界大戰(zhàn)的1910年使用的一個(gè)保密代號(hào)。它是

19、“無線電探測(cè)和測(cè)距” (Radio Detection and Ranging)這句英文的縮寫。雷達(dá)有著廣泛的用途。其中有些特殊的應(yīng)用可能包含極其復(fù)雜和極為完善的工程技術(shù)和設(shè)計(jì)。不過，大多數(shù)雷達(dá)的基本構(gòu)成形式都非常筒單，如圖12所示，雷達(dá)的基本任務(wù)是探測(cè)感興趣的目標(biāo)，并從中提取諸如目標(biāo)距離、角坐標(biāo)、速度和反射特征方面的信息。第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論雷達(dá)與導(dǎo)航 又如現(xiàn)代相控陣?yán)走_(dá)，利用電子計(jì)算機(jī)控制其天線陣列的波束相位，能夠?qū)崿F(xiàn)快速電掃描，并能根據(jù)需要形成多波束，可同時(shí)探測(cè)許多目標(biāo)。 除了軍用以外，還發(fā)展了多種民用雷達(dá)，如氣象雷達(dá)、

20、導(dǎo)航雷達(dá)、汽車防撞雷達(dá)、盲人雷達(dá)、防盜雷達(dá)、遙感用側(cè)視雷達(dá)。第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論電子對(duì)抗 微波設(shè)備是電子設(shè)備中不可缺少的組成部分。敵我雙方利用電子設(shè)備進(jìn)行的電磁斗爭(zhēng)叫電子對(duì)抗或電子戰(zhàn)。其主要內(nèi)容包括電子偵察、干擾兩方面，目的是使敵方電子設(shè)備的效能降低或失效，同時(shí)保證我方電子設(shè)備的效能得到充分發(fā)揮?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)總是伴隨電子戰(zhàn)的。 第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論知己知彼，百戰(zhàn)百勝第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論發(fā)生在年的馬島戰(zhàn)爭(zhēng)和黎巴嫩戰(zhàn)爭(zhēng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)史上的分水嶺，標(biāo)志著戰(zhàn)爭(zhēng)已進(jìn)入高技術(shù)時(shí)代。在阿以黎巴嫩戰(zhàn)爭(zhēng)中，尤以貝卡谷地空戰(zhàn)最受

21、兵家注目。年月日上午，以色列空軍放出了引誘敘利亞發(fā)射導(dǎo)彈的無人駕駛飛機(jī)；貝卡谷地?cái)④姷睦走_(dá)捕捉到以色列空軍“飛機(jī)”后，隨著指揮員的命令，薩姆導(dǎo)彈一次次射向以空軍“飛機(jī)”。此時(shí)，以色列空軍的架、戰(zhàn)斗機(jī)和、轟炸機(jī)對(duì)貝卡谷地的薩姆導(dǎo)彈陣地進(jìn)行了猛烈攻擊，頃刻間，個(gè)薩姆導(dǎo)彈陣地變成了一片廢墟。敘利亞立即起飛架米格和米格戰(zhàn)機(jī)，向貝卡谷地上空的以軍攻擊編隊(duì)進(jìn)行反撲。然而以色列空軍對(duì)此早有防范，在這次空戰(zhàn)中取得了擊落敘軍架，自己沒有損失一架飛機(jī)的戰(zhàn)績(jī)。貝卡谷地空戰(zhàn)中，以色列空軍，以未損傷一架飛機(jī)，擊毀敘軍架飛機(jī)。從此，空戰(zhàn)進(jìn)入了高技術(shù)時(shí)代，世界空戰(zhàn)史揭開了新的一頁。第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒

22、論廣播電視 原先的廣播與電視所采用的頻率大都在微波以下。但是，由于電臺(tái)增多，無線電波段日益擁擠，電臺(tái)之間的相互干擾變得嚴(yán)重。解決的唯一辦法是向高頻發(fā)展。 我國已利用微波進(jìn)行衛(wèi)星電視直播。借助互成120的位于外層空間的同步衛(wèi)星，就能完成全球的電視轉(zhuǎn)播。第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論第一章第一章 緒論緒論微波多路接力通信 微波多路接力通信是利用微波中繼站把微波信號(hào)連續(xù)接收、放大、發(fā)射而實(shí)現(xiàn)高、容量大的遠(yuǎn)距離通信，兩個(gè)中繼站之間的典型距離為40-50Km。 微波衛(wèi)星通信實(shí)際上是一種中繼站在空中的微波中繼通信。第一章第一章 緒論緒論微波加熱 微波加熱是指一些有耗介質(zhì)，特別是含水或含脂肪的材料，吸收微波能量，并把它轉(zhuǎn)化為熱能。其優(yōu)點(diǎn)是，加熱均勻且內(nèi)外同熱，熱效率高，不需要傳熱過程，加熱時(shí)間短，便于自動(dòng)控制與連續(xù)生產(chǎn)。這是因?yàn)槲⒉訜岵皇墙柚谳?/p>