微波課件緒論

微波技術(shù)

(MicrowaveTechnique)緒論第1章微波傳輸線理論第2章各種形式的微波傳輸線第3章基本微波元件第4章微波諧振腔第5章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1第6章定向耦合器第7章微波濾波器第8章微波鐵氧體器件第9章微波混頻器第10章微波固態(tài)源第11章微波電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第12章微波集成電路第13章微波測(cè)量2§0.1微波的基本概念§0.2

微波的特點(diǎn)§0.3微波的發(fā)展與應(yīng)用緒論3§0.1微波的基本概念無(wú)線電波：波長(zhǎng)大于0.1mm的電磁波。微波(Microwave)

：工作波長(zhǎng)在1

m~0.1

mm,頻率在300

MHz~3

000

GHz

范圍內(nèi)的無(wú)線電波。

4表0.1.2常用微波分波段代號(hào)波段代號(hào)頻率范圍(GHz)波長(zhǎng)范圍(cm)標(biāo)稱波長(zhǎng)(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：不同波段的電磁波各有其特性，不僅傳輸方式有所區(qū)別，而且元器件的構(gòu)成方法也不相同。

5§0.2微波的特點(diǎn)1．似光性和似聲性2．高頻性（1）

微波的高頻率特性使其適合寬頻帶應(yīng)用的要求。

（2）趨膚效應(yīng)、輻射效應(yīng)、分布參數(shù)效應(yīng)在微波波段不可忽略。（3）在低頻電路中常用的集總參數(shù)元件（電阻、電感、電容）、普通雙導(dǎo)線傳輸線和LC諧振回路等都不能適用于微波，電壓、電流在微波波段失去了惟一性意義。似光性：沿直線傳播，遇到障礙物時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射。似聲性：微波波導(dǎo)類似于聲學(xué)中的傳聲筒；喇叭天線和縫隙天線類似于聲學(xué)喇叭、簫和笛；微波諧振腔類似于聲學(xué)共鳴箱。

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3．穿透性

在微波波段取而代之的是分布參數(shù)電路元件、微波傳輸線和諧振腔等。不論在結(jié)構(gòu)型式和工作原理上，微波分布參數(shù)電路與低頻集中參數(shù)電路都將有很大的區(qū)別。

微波能穿透生物體，成為醫(yī)學(xué)透熱療法的重要手段；

微波能穿透云霧、雨、植被、積雪和地表層，具有全天候和全天時(shí)工作的能力，成為遙感技術(shù)的重要波段；微波能穿透電離層，因而成為衛(wèi)星通信、全球衛(wèi)星導(dǎo)航及人類探測(cè)外層空間的“宇宙窗口”；

微波照射于介質(zhì)物體時(shí)，能深入物質(zhì)內(nèi)部的特性。7

4．研究方法和測(cè)量方法的獨(dú)特性(1)研究參量(2)研究方法(3)測(cè)量方法低頻：電壓和電流（僅是時(shí)間的函數(shù)，與空間位置無(wú)關(guān)）。微波：電場(chǎng)和磁場(chǎng)矢量（是時(shí)間和位置的函數(shù)）。低頻：克希荷夫定律。微波：麥克斯韋方程。低頻：測(cè)量的基本參量是電壓、電流、頻率以及電路元件參數(shù)（如電阻、電容和電感）。微波：測(cè)量的基本參量是功率、阻抗、波長(zhǎng)以及電路的衰減和相移。

這是因?yàn)樵谖⒉úǘ我恍┑皖l參量已經(jīng)沒有物理意義了。

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5．抗低頻干擾特性

0．3．1微波技術(shù)的發(fā)展方向

1．工作頻段不斷向高頻段擴(kuò)展。微波波段經(jīng)歷了從分米波、厘米波到毫米波的發(fā)展階段，目前正向毫米波和亞毫米波波段發(fā)展?！?.3微波技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

地球周圍的噪聲和干擾:(1)宇宙和大氣在傳輸信道上產(chǎn)生的自然噪聲;

這些噪聲一般在中低頻區(qū)域，基本不會(huì)影響微波通信的正常進(jìn)行。

(2)各種電氣設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生的人為噪聲。9

2．微波元器件及整機(jī)設(shè)備不斷向小型化、寬頻帶方向發(fā)展。

3．微波系統(tǒng)向自動(dòng)化、智能化和多功能化方向發(fā)展。各學(xué)科間的相互滲透，促使微波設(shè)備、系統(tǒng)和測(cè)試儀表逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化和多功能一體化。微波元器件經(jīng)歷了從電真空器件向半導(dǎo)體微波器件、從分離元件到集成電路的發(fā)展過程。整機(jī)設(shè)備不斷向體積小、重量輕、頻帶寬、可靠性高的方向發(fā)展。10

0．3．2微波技術(shù)的應(yīng)用

1．雷達(dá)

應(yīng)用：除大量應(yīng)用于軍事上外，還越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于民用上，如民用航空、航海、氣象、遙感、城市交通等方面。

雷達(dá)是微波技術(shù)發(fā)展的策源地。工作原理：利用電磁波遇物體會(huì)發(fā)生反射回波，并根據(jù)所接收的回波來(lái)獲取被測(cè)物體的有關(guān)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的測(cè)距、測(cè)向、測(cè)速以及目標(biāo)識(shí)別與重建等。工作頻段：現(xiàn)代雷達(dá)大多數(shù)都工作在微波波段。11

2．通信微波具有頻率高、頻帶寬、信息量大的特點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于各種通信業(yè)務(wù)中。

（1）微波中繼通信現(xiàn)代通信系統(tǒng)種類：前三種均屬于微波的范疇。

微波中繼通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、光纖通信。12

（2）衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信示意圖

微波能穿透電離層，因此可進(jìn)行衛(wèi)星通信和宇航通信。

13（3）移動(dòng)通信

早期的移動(dòng)通信利用短波和超短波。

近年來(lái)其工作頻率大部分已進(jìn)入微波的低頻段。如個(gè)人數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(PDC,PersonalDigitalCell)、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS,PersonalCommunicationSystem)、數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(DCS,DigitalCellularSystem)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN,WirelessLocalAreaNetwork)、

藍(lán)牙技術(shù)（BlueTeethTechnique)。14

3．全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用：用以幫助艦船和空中飛行器確定它們的位置，目前已擴(kuò)展到包括陸地上及外層空間中一切需要定位的物體（如車輛、導(dǎo)彈等）。(1）GPS全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（美國(guó)）(2）伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)（歐盟和中國(guó)）工作頻段：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要地面與衛(wèi)星間的信息傳輸，而微波具有穿透電離層的特性，因此衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都工作在微波波段。種類：15

4．微波加熱原理：利用含水介質(zhì)在微波場(chǎng)中高頻極化產(chǎn)生介質(zhì)熱損耗而使介質(zhì)加熱。大功率的微波輻射對(duì)人體有害，主要是由微波的熱效應(yīng)和非熱生物效應(yīng)引起。大功率微波設(shè)備的操作人員應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，如穿屏蔽服、戴防護(hù)眼鏡等。

5．微波輻射國(guó)家中國(guó)美國(guó)前蘇聯(lián)最高允許功率密度(8小時(shí)/日)38

W/

cm210

mW/

cm2