微波技术与天线课件

第一章引论第一章引论教材：微波技术与天线王新稳等编参考书：微波技术基础廖承恩微波技术与天线刘学观共48学时，40学时讲授，8学时实验考试：期终闭卷考试70%，平时+实验30%答疑时间：周三下午(3:00~5:00)周二晚上(7:30~9:30)地点：2#教2406电子科学与技术教研室第一章引论内容：第一章引论第二章传输线理论第三章规则金属波导第四章微波集成传输线第五章微波网络第六章常用微波元件第七章天线基础第八章常用天线第一章引论第一章引论频率为f=300MHz---3000GHz范围内的无线电波微波教材：微波技术与天线王新稳等编参考书：微波技术基础廖承恩微波技术与天线刘学观第一章引论§1.1微波及其特点电磁波：原理上频率从0到无穷大。3Hz30Hz300Hz3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3000GHz105km104km103km102km10km1km102m10m1m0.1m1cm1mm0.1mm10mm音频微波视频射频1mm0.1mm10mm1mm0.1mm10nm1nm0.1nm0.01nm0.001nm0.0001nm红外线可见光紫外线x射线g射线第一章引论通信、雷达、探测等常用无线电波的波段—射频：波段号码频段名称及简写频率范围波长名称456789101112甚低频（VLF）低频（LF）中频（MF）高频（HF）甚高频（VHF）特高频（UHF）超高频（SHF）极高频（EHF）3~30kHz30~300kHz300~3000kHz3~30MHz30~300MHz300~3000MHz3~30GHz30~300GHz300~3000GHz万米波(甚长波)千米波（长波）百米波（中波）十米波（短波）米波（超短波）分米波厘米波微波毫米波亚毫米波第一章引论1.微波波段波长频率米波，分米波1m~0.1m300MHz~3GHz厘米波10cm~1cm3GHz~30GHz毫米波10mm~1mm30GHz~300GHz亚毫米波1mm~0.1mm300GHz~3000GHz波长：l=1m----0.1mm频率：f=300MHz----3000GHz第一章引论表2波段代号标称波长(cm)频率范围(GHz)波长范围(cm)LSCXKuKKaUVW22105321.250.80.60.40.31-22-44-88-1212-1818-2727-4040-6060-8080-10030-1515-7.57.5-3.753.75-2.52.5-1.671.67-1.111.11-0.750.75-0.50.5-0.3750.375-0.3第一章引论2）频率很高故其使用频带宽，信息容量大；同时可提供相位信息、极化信息、频率信息。但由于其振荡周期很短（10-9---10-12s），则趋肤效应、辐射效应、相位滞后等可在低频忽略的一些现象和效应，此时则不能忽略。1）波长短与地球上一般物体的尺寸相比在同一数量级或更小。当微波照射到这些物体时将产生显著的反射。由其似光性（会聚）和直线传播的特点，可以确定物体的方位和距离。2.微波的特点第一章引论3）具有穿透性•微波可以穿过电离层、云雾，是探测宇宙的窗口,是地面与太空以及深空中通信的主要手段之一；•微波可以穿过生物体，即能够深入物质（介质）内部，利用微波可以研究分子和原子核的结构。--近代微波波谱学和量子电子学所依据的基本物理基础。4）非电离性微波的量子能量较小，不能改变物质的内部结构。--探索物质的内部结构。第一章引论3.微波的研究方法场的方法路的方法类比低频电路，采用等效电压、等效阻抗等概念。在一定的条件下，用“路”的理论求解。研究方法麦克斯韦方程组求波动方程的特解得到场的时空变化规律第一章引论4.微波的传输导行空间传播通过波导、同轴电缆、微带传输线等导行系统进行电磁能量的“束缚”传输通过天线形成波束在空间进行电磁波的“自由”传输源第一章引论§1.2微波的应用微波技术的传统应用是雷达和通讯。发展史：第一阶段：1940年以前，----实验室早期研究阶段，主要研究微波产生的方法。第二阶段：1940年---1945年，应用于雷达第三阶段：应用于通信，广播，电视第一章引论雷达对目标进行探测和定位（1）公共应用：机场监视、海上导航、气象雷达、测量学、飞机着陆、夜间防盗、速度测量（警戒雷达）、测绘等。（2）军事应用：空间和海事导航，飞机、导弹、空间飞行器的定位、检测和跟踪，导弹的精确制导，导弹和火炮的点火控制，武器保险、侦察等。（3）科学应用：天文学、绘图和成像，精密距离测量，自然资源遥感等。第一章引论通信1901年马可尼使用800KHz中波信号进行了从英国到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电波的通信试验，20世纪20年代初短波通信20世纪60年代卫星通信20世纪80年后移动通信第一章引论通信移动通信GPS蓝牙技术广播电视中继通信卫星通信国外发达国家的微波中继通信在长途通信网中所占的比例高达50%以上。紧急状态下的通信无线微波接入网络WLAN第一章引论电子对抗电子干扰抗干扰主动干扰其它干扰第一章引论微波成像、遥感环境应用：沙子潮湿的测量、海洋表面的风速、洪水绘图、大气层温度的轮廓、雪层/冰层的测绘等。军事应用：目标检测、监视、目标确认、绘图等天文学应用：行星绘图、银河星系射电噪声目标的测绘、太阳辐射测绘、宇宙黑体辐射的测量等。第一章引论微波能源加热处理（快速均匀）消毒（杀虫灭菌）微波能量传递微波弹第一章引论生物医学诊断（仲瘤）、治疗（突发性耳聋、疼痛、类风湿关节炎、肩周炎、某些癌症等）、微波理疗、组织固定、免疫组织化学和免疫细胞化学研究。第一章引论微波物理微波化学微波吸收光谱学微波等离子体化学•交叉学科第一章引论对于通信与信息专业：主要研究射频范围内的无线电波的信息处理的学科（包括产生、放大、调制、传输、接收、发射和测量等）。本课程主要是针对微波的导行传输、辐射（即天线）第一章引论微波辐射1)一天8小时，其剂量38μW/cm22)总剂量300μW·h/cm2；3)P1mμW/cm2。空间微波辐射对人体的损害致癌、致畸、致突变对设备有干扰电磁兼容超剂量第一章引论低通滤波器带通滤波器调制器变频器放大器带通滤波器低通滤波器带通滤波器带通滤波器解调器放大器变频器BPFBPF基带中频带射频带(4)(4)信号信号