大综合课件微波绪论

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§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§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)

：频率在300

MHz~3

000

GHz

，工作波长在1

m~0.1

mm范围内的无线电波。

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

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。

§0.2微波的特点1．似光性和似声性似光性：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。

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。

3．穿透性

微波照射于介质物体时，能深入物质内部的特点称为穿透性。

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”；

4．研究方法和测量方法的独特性

(1)研究参量低频：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）。(2)

研究方法低频：克希荷夫定律。微波：麦克斯韦方程。(3)测量方法低频：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。

5．抗低频干扰特性地球周围充斥着各种各样的噪声和干扰，主要有宇宙和大气在传输信道上产生的自然噪声以及由各种电气设备工作时产生的人为噪声。这些噪声一般在中低频区域，与微波波段的频率差别较大，在微波滤波器的阻隔下，基本不会影响微波通信的正常进行，因此微波具有抗低频干扰特性。

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

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。随着科学技术，特别是计算机技术的普及，各门学科间的相互渗透，促使微波设备、系统和测试仪表也逐步实现了自动化、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。

0．3．2微波技术的应用

1．雷达

雷达技术除了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。

现代雷达大多数都工作在微波波段。

雷达是微波技术发展的策源地。它是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。

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。现代的通信系统主要有微波中继通信、卫星通信、移动通信和光纤通信四种。除了光纤通信，其它三种均属于微波的范畴。

（1）微波中继通信

（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。

（3）移动通信

早期的移动通信利用从短波到超短波的频段，一般是点对点的通信。

近20多年来，地面移动通信网广泛建立起来，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)全球定位系统(GPS,GlobalPositionSystem)

。移动通信技术应用日益普及，与个人及家庭有着密切关系。

3．全球卫星导航定位系统

卫星导航系统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）。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。

(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）

4．微波加热

微波加热是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的。由于微波能够透入介质内部，所以具有加热速度快、加热均匀等优点。工业上已经利用微波来对纸张、木材和茶叶进行加热干燥。近年来微波炉得到普及。大功率的微波辐射对人体是有害的，主要是