微波课件绪论

微波技术

(MicrowaveTechnique)绪论第1章微波传输线理论第2章各种形式的微波传输线第3章基本微波元件第4章微波谐振腔第5章微波网络基础1第6章定向耦合器第7章微波滤波器第8章微波铁氧体器件第9章微波混频器第10章微波固态源第11章微波电路的计算机辅助设计第12章微波集成电路第13章微波测量2§0.1微波的基本概念§0.2

微波的特点§0.3微波的发展与应用绪论3§0.1微波的基本概念无线电波：波长大于0.1mm的电磁波。微波(Microwave)

：工作波长在1

m~0.1

mm,频率在300

MHz~3

000

GHz

范围内的无线电波。

4表0.1.2常用微波分波段代号波段代号频率范围(GHz)波长范围(cm)标称波长(cm)L1~230~1522S2~415~7.510C4~87.5~3.755X8~123.75~2.53Ku12~182.5~1.672K18~271.67~1.111.25Ka27~401.11~0.750.8U40~600.75~0.50.6V60~800.5~0.3750.4W80~1000.375~0.30.3注：不同波段的电磁波各有其特性，不仅传输方式有所区别，而且元器件的构成方法也不相同。

5§0.2微波的特点1．似光性和似声性2．高频性（1）

微波的高频率特性使其适合宽频带应用的要求。

（2）趋肤效应、辐射效应、分布参数效应在微波波段不可忽略。（3）在低频电路中常用的集总参数元件（电阻、电感、电容）、普通双导线传输线和LC谐振回路等都不能适用于微波，电压、电流在微波波段失去了惟一性意义。似光性：沿直线传播，遇到障碍物时会产生反射。似声性：微波波导类似于声学中的传声筒；喇叭天线和缝隙天线类似于声学喇叭、箫和笛；微波谐振腔类似于声学共鸣箱。

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3．穿透性

在微波波段取而代之的是分布参数电路元件、微波传输线和谐振腔等。不论在结构型式和工作原理上，微波分布参数电路与低频集中参数电路都将有很大的区别。

微波能穿透生物体，成为医学透热疗法的重要手段；

微波能穿透云雾、雨、植被、积雪和地表层，具有全天候和全天时工作的能力，成为遥感技术的重要波段；微波能穿透电离层，因而成为卫星通信、全球卫星导航及人类探测外层空间的“宇宙窗口”；

微波照射于介质物体时，能深入物质内部的特性。7

4．研究方法和测量方法的独特性(1)研究参量(2)研究方法(3)测量方法低频：电压和电流（仅是时间的函数，与空间位置无关）。微波：电场和磁场矢量（是时间和位置的函数）。低频：克希荷夫定律。微波：麦克斯韦方程。低频：测量的基本参量是电压、电流、频率以及电路元件参数（如电阻、电容和电感）。微波：测量的基本参量是功率、阻抗、波长以及电路的衰减和相移。

这是因为在微波波段一些低频参量已经没有物理意义了。

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5．抗低频干扰特性

0．3．1微波技术的发展方向

1．工作频段不断向高频段扩展。微波波段经历了从分米波、厘米波到毫米波的发展阶段，目前正向毫米波和亚毫米波波段发展。§0.3微波技术的发展与应用

地球周围的噪声和干扰:(1)宇宙和大气在传输信道上产生的自然噪声;

这些噪声一般在中低频区域，基本不会影响微波通信的正常进行。

(2)各种电气设备工作时产生的人为噪声。9

2．微波元器件及整机设备不断向小型化、宽频带方向发展。

3．微波系统向自动化、智能化和多功能化方向发展。各学科间的相互渗透，促使微波设备、系统和测试仪表逐步实现了自动化、智能化和多功能一体化。微波元器件经历了从电真空器件向半导体微波器件、从分离元件到集成电路的发展过程。整机设备不断向体积小、重量轻、频带宽、可靠性高的方向发展。10

0．3．2微波技术的应用

1．雷达

应用：除大量应用于军事上外，还越来越广泛地应用于民用上，如民用航空、航海、气象、遥感、城市交通等方面。

雷达是微波技术发展的策源地。工作原理：利用电磁波遇物体会发生反射回波，并根据所接收的回波来获取被测物体的有关信息，从而实现对被测物体的测距、测向、测速以及目标识别与重建等。工作频段：现代雷达大多数都工作在微波波段。11

2．通信微波具有频率高、频带宽、信息量大的特点，因此被广泛地应用于各种通信业务中。

（1）微波中继通信现代通信系统种类：前三种均属于微波的范畴。

微波中继通信、卫星通信、移动通信、光纤通信。12

（2）卫星通信卫星通信示意图

微波能穿透电离层，因此可进行卫星通信和宇航通信。

13（3）移动通信

早期的移动通信利用短波和超短波。

近年来其工作频率大部分已进入微波的低频段。如个人数字蜂窝系统(PDC,PersonalDigitalCell)、个人通信系统(PCS,PersonalCommunicationSystem)、数字蜂窝系统(DCS,DigitalCellularSystem)、无线局域网(WLAN,WirelessLocalAreaNetwork)、

蓝牙技术（BlueTeethTechnique)。14

3．全球卫星导航定位系统应用：用以帮助舰船和空中飞行器确定它们的位置，目前已扩展到包括陆地上及外层空间中一切需要定位的物体（如车辆、导弹等）。(1）GPS全球卫星导航系统（美国）(2）伽利略卫星定位系统（欧盟和中国）工作频段：卫星导航系统需要地面与卫星间的信息传输，而微波具有穿透电离层的特性，因此卫星导航系统都工作在微波波段。种类：15

4．微波加热原理：利用含水介质在微波场中高频极化产生介质热损耗而使介质加热。大功率的微波辐射对人体有害，主要是由微波的热效应和非热生物效应引起。大功率微波设备的操作人员应采用适当的防护措施，如穿屏蔽服、戴防护眼镜等。

5．微波辐射国家中国美国前苏联最高允许功率密度(8小时/日)38

W/

cm210

mW/

cm2