微波電路與系統(tǒng)

微波電路與系統(tǒng)第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第1講內(nèi)容射頻/微波的定義；射頻/微波的特點(diǎn)；常規(guī)電路元件的射頻特性；射頻/微波的簡史；課程內(nèi)容設(shè)置；本課程的要求與建議；第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.1RF/MW的定義射頻(RadioFrequency)/微波(Microwave)無線電頻譜中占據(jù)某一特殊頻段的電磁波。第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六無線頻譜的劃分第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六RF/MW典型應(yīng)用的頻譜第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.2RF/MW的特點(diǎn)頻率高通信系統(tǒng)中相對(duì)帶寬Δf/f通常為一定值，所以頻率f越高，越容易實(shí)現(xiàn)更大的帶寬Δf，從而信息的容量就越大。例如，對(duì)于1%的相對(duì)帶寬，600MHz頻率下寬帶為6MHz（一個(gè)電視頻道的帶寬），而60GHz頻率下帶寬為600MHz（100個(gè)電視頻道?。Ｒ虼耍琑F/MW的一個(gè)最廣泛應(yīng)用就是無線通信。第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六微波接力通訊第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六蜂窩電話系統(tǒng)第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六波長短

天線與RF電路的特性是與其電尺寸l/λ相關(guān)的。在保持特性不變的前提下，波長λ越短，天線和電路的尺寸l就越小，因此，波長短有利于電路的小型化。目標(biāo)的雷達(dá)散射截面（RCS）也與目標(biāo)的電尺寸成正比，因此在目標(biāo)尺寸一定的情況下，波長越小，RCS就越大。這就是雷達(dá)系統(tǒng)通常工作在MW的原因。第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六雷達(dá)第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六大氣窗口地球大氣層中的電離層對(duì)大部分無線電波呈反射狀態(tài)（短波傳播的原理），但在MW波段存在若干窗口。因此，衛(wèi)星通信、射頻天文通常采用微波波段。分子諧振各種分子、原子和原子核的諧振都發(fā)生在MW波段，這使得微波在基礎(chǔ)科學(xué)、醫(yī)學(xué)、遙感和加熱等領(lǐng)域有獨(dú)特的應(yīng)用。第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六衛(wèi)星通訊第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六衛(wèi)星定位導(dǎo)航第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六射電天文望遠(yuǎn)鏡微波爐第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六微波治療儀第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六上述特點(diǎn)使得RF/MW有著廣泛的應(yīng)用，但是真正使RF/MW成為一門獨(dú)立學(xué)科是因其具有一個(gè)獨(dú)特特點(diǎn)：RF/MW的波長與自然界物體尺寸相比擬。在RF/MW相鄰低端以下的頻段，波長比物體尺寸長很多，可以采用集總模型研究。在RF/MW相鄰高端以上的頻段，波長比物體尺寸小很多，可以采用幾何光學(xué)研究。當(dāng)波長與物體的尺寸相比擬時(shí)，電磁波波動(dòng)性呈主流，因此必須采用電磁場(chǎng)理論和分布模型研究。第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.3常規(guī)電路元件的射頻特性在常規(guī)交流電路中，最常用的電路元件是電阻R，電感L，電容C和連接這些元件的導(dǎo)線。在頻率較低時(shí)，電阻器，電感器和電容器分別對(duì)應(yīng)于熱能，磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量集中的區(qū)域，所以可以用“集總”元件表征。這時(shí)R，L，C基本為常數(shù)，不隨頻率變化，導(dǎo)線也相當(dāng)于與頻率無關(guān)的短路線段。在RF/MW波段，由于導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)，介質(zhì)損耗效應(yīng)，電磁感應(yīng)等的影響，器件區(qū)域不再是單純能量的集中區(qū)，而呈現(xiàn)分布特性。第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.3.1長線概念第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六對(duì)應(yīng)的波長第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.3.2導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.3.3高頻電阻第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.3.4高頻電容第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第29頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.3.5高頻電感第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.4RF/MW發(fā)展簡史第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.5課程內(nèi)容設(shè)置第37頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六無線通信系統(tǒng)射頻前端原理框圖第38頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六雷達(dá)系統(tǒng)框圖第39頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第40頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第41頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六1.6本課程要求與建議成績?cè)u(píng)定與作業(yè)要求作業(yè)30%，期未考試70%。每周交一次作業(yè)，課件從網(wǎng)上下載教材與參考書籍[1]李緒益，微波技術(shù)與微波電路，華南理工大學(xué)出版社，2007，（教材，習(xí)題）[2]R.Ludwig,P.Bretchko,RFcircuitDesign–TheoryandApplications,電子工業(yè)出版社（中、英本），2004。[3]P.M.Pozar,MicrowaveEngineering,(Thirdedition),電子工業(yè)出版社（中、英本），2006。第42頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第43頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第44頁，共46