微波技术基础：第一章 绪论

微波技术基础

课程内容一概述二传输线理论三传输线和波导四微波网络分析五阻抗匹配和调谐六微波谐振器概述1什么是微波?2微波技术发展的简史3微波技术的应用4本课程与相关课程的关系5本课程的要求和学习方法建议微波就是频率在300MHz~300GHz的电磁波。，(对应空气中波长λ是1m—0.1mm)这一频段的电磁波称之为微波。纵观“左邻右舍”它处于超短波和红外光波之间。1.什么是微波?

UHF300MHz~3GHzKa26~40GHzL1~2GHzU40~60GHzS2~4GHzV50~75GHzC4~8GHzE60~90GHzX8~12GHzW75~110GHzK12~18GHzF90~140GHzKu18~26GHz微波频段的划分1（美国标准）微波频段的划分2（国际标准、单位为GHz）UHF0.3～1.12Ka26.5~40L1.12～1.7Q33~55Ls1.7～2.6U40~60S2.6～3.95M50~75C3.95～5.85E60~90Xc5.85~8.2W75~110X8.2~12.4F90~140Ku12.4~18G140~220K18~26.5R220~3252微波技术发展的简史麦克斯韦方程；20世纪初，无线电技术（HF和VHF）；20世纪40年代，雷达，迅猛发展;而后，微波通信开始发展；至今，微波技术渗透到生活的方方面面

微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科

从理论上讲，一切电磁波(包括光波)在宏观媒质中都服从Maxwell方程组。人类首次实现的Hertz电磁波试验，从现在的眼光来看，只是一个极近距离上的电火花收发实验，完全不足为奇。然而，当时却轰动了学术界。人们不得不坐下来认真思索：电磁波这个东西没有“脚”是怎么走过去的。用学术性的语言则可以说是如何实现超距作用的。Maxwell方程组的物理意义

于是，历史选择了Maxwell，一批年青的学者总结出电磁运动规律，即Maxwell方程组。同时，提出了Newton力学所没有的崭新概念——场(Field的概念)。Maxwell方程组中独立方程主要表现为前面二个，即Maxwell方程组的物理意义

Maxwell方程还指出：电磁转化有一个重要条件，即频率ω。让我们写出单色波频域的Maxwell方程或者说任何形式的信号有高频分量ω，才能确保电磁的有效转换，直流情况没有转换。可以这样说，在高频时封闭电路才有可能变成开放电路。不过很有意思的是频率愈高，越难出功率，这也是一个有趣的矛盾。Maxwell方程组的物理意义

3微波技术的应用微波具有如下四个主要特点：1)似光性；2)频率高；3)能穿透电离层；4)量子特性。波粒二象性，穿透、反射、吸收微波技术的主要应用：1)在雷达上的应用；2)在通讯方面的应用；3)在科学研究方面的应用；4)在生物医学方面的应用；5)微波能的应用。利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。1.微波的两重性微波的两重性指的是对于尺寸大的物体，如建筑物火箭、导弹它显示出粒子的特点——即似光性或直线性而对于相对尺寸小的物体，又显示出——波动性。2.微波与“左邻右舍”的比较微波的“左邻”是超短波和短波，而它的“右舍”又是红外光波。

3.宇宙“窗口”地球的外层空间由于日光等繁复的原因形成独特的电离层，它对于短波几乎全反射，这就是短波的天波通讯方式。而在微波波段则有若干个可以通过电离层的“宇宙窗口”。因而微波是独特的宇宙通讯手段。宇宙窗口微波特点4.不少物质的能级跃迁频率恰好落在微波的短波段，因此近年来微波生物医疗和微波催化等领域已是前沿课题。5.计算机的运算次数进入十亿次，其频率也是微波频率。超高速集成电路的互耦也是微波互耦问题因此，微波的研究已进入集成电路和计算机。6.微波研究方法主要有两种：场论的研究方法和网络的研究方法。这也是本门课程要学习的重要方法。其中场论方法的基础是本征模理论。网络方法的基础是广义传输线理论。

微波特点4本课程与相关课程的关系数学物理方程电磁场理论电路基础微波技术非线性微波电路电路与系统微波半导体微电子技术线性微波