微波学科介绍3ppt课件

微波学科介绍无处不在的电磁波,陈文华微波与天线研究所2020/4/29,2020/4/29,confidential,内容提要:,微波的概念与特点微波的研究内容微波所课程介绍现代微波技术的进展,2020/4/29,无处不在的电磁波,微波炉,手机,ETC收费,自动门,机场安检,雷达,卫星及深空通信,微波的定义,微波的定义：频率为300MHz-3000GHz的电磁波称为微波，粗分为四个波段：,微波的特点及应用一,信息容量大，当一个通信系统相对带宽一定时，频率升高，绝对工作频带变宽，可传送更多路数的信号。,微波的特点及应用二,似光性，微波波长短，直线传播，当遇到的障碍物尺寸若大于波长时，则产生反射。,预警机,海基雷达,微波的特点及应用三,穿透电离层距离地球6080km以上的高层区域成为电离层微波入射到电离层时，不会被其反射和吸收，故微波成为卫星通信、空间通信和射电天文研究的重要载体,305m口径的射电天文望远镜(波多黎各),2020/4/29,confidential,内容提要:,微波的概念与特点微波的研究内容微波所课程介绍现代微波技术的进展,2020/4/29,9TWIMS,引子：贝卡谷空战,制导雷达一开机，“侦察员”和“猛犬”立即把截获的无线电信号传给早已等候在空中的E-2C鹰眼预警机，“鹰眼”再把这一信息传给F-4“鬼怪”式战斗机。鬼怪获得信息后，发射百舌鸟反辐射导弹，准确无误地摧毁萨姆-6的制导雷达，使萨姆6顿时变成瞎子。以色列通过短短6分钟的攻击就彻底摧毁了叙利亚和苏联苦心经营10年耗资20亿美元的19个萨姆导弹阵地。,它是空战史上具有划时代意义的一个著名战例，此战充分显示了电子技术在现代战争中的巨大作用。,电子战与微波技术有什么联系呢？,2020/4/29,10TWIMS,1）电磁隐身技术,雷达散射截面（RCS）,2020/4/29,11TWIMS,快速多极子方法（FMM）,基本思想：,计算复杂度由降低为，成功求解了VFY-218等模型飞机在8GHz频率平面波照射下的雷达散射界面，目前世界上最高纪录可求解8千万个未知数。,F117A的RCS值只有0.25平方米相当于一只小鸟的RCS,沿方位RCS值0001到001平方米.如此小的RCS值，部分是由于F117A采用了各种吸波(或透波)材料和表面涂料，但更主要的是由于它采用了独特的多面体外形,B-2“幽灵”(Spirit)大型隐身战略轰炸机，RCS值只有0.05-0.1平方米(沿鼻锥方向)。,2020/4/29,14,下一步亟待解决的问题,航母的电尺寸远大于飞机，因此计算规模将会空前增加，如何解决电磁隐身中的仿真设计问题？,2020/4/29,15TWIMS,2）相控阵雷达,与蜻蜓的复眼类似，相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的功能有关，可以从几百个到几万个。,2020/4/29,16TWIMS,雷达天线设计,2020/4/29,17TWIMS,天线阵列设计,2020/4/29,有源相控阵,THAAD,2020/4/29,19TWIMS,T/R组件设计,提高集成度、降低制造成本；提高发射功率和效率、增加雷达作用范围、减少功耗,0.02-3GHz高增益功放S.Lin,atel.,IEEERWS2010,三级混合集成，前两级趋放，反馈放大，高增益和线性趋动，末级分布放大，高输出功率和漏效率，43dB增益，37dBm,20%PAE,高效率2-4GHz功放P.Saad,etal.,IEEETMTT2010,基于源牵引/负载牵引一起摸拟方法，设计宽带匹配网络。1.9-4.3GHz,增益9-10dB,10W,漏效率57-72%，PAE50-62%,2GHz-18GHz11WMMICEliReese,etal.,IEEE2010MTT,0.25um栅长,双场板,18GHz,400umFET40V,52%,6.0W/mm11db,10FET,非均匀分布功率放大,效率24%,10db,35v,43W,52%PAEX波段GaNMMICS.Piotrowics,etal.,IEEE2010MTT,PAE负载5j.5,功率负载10j.2,谐波调谐和基波再调谐，同时功率与PAE匹配,2020/4/29,24TWIMS,3）电磁兼容技术,设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。著名案例：英阿马岛战争,英国与阿根廷在争夺马岛时，英军谢菲尔德号驱逐舰担负航母群攻击阿军某机场时的警戒任务，没想到却被阿军一架战机发现。阿机当即发射一枚飞鱼反舰导弹，配有先进雷达警戒系统的谢菲尔德号驱逐舰竟毫无反应地被击沉。,2020/4/29,25TWIMS,电磁兼容模拟,多天线相互影响,直升机旋翼遮挡,2020/4/29,confidential,内容提要:,微波的概念与特点微波的研究内容微波所课程介绍现代微波技术的进展,2020/4/29,27TWIMS,微波专业的学科位置,电子科学与技术学科,28,集成微波器件与系统雷达T/R组件卫星通信系统无线通信系统:高数据率，小型化,新型太赫兹和光学器件先进微纳米加工技术太赫兹检测与成像,经典电磁学领域电磁场理论与方法微波电路与天线,电磁学研究领域,2020/4/29,微波学科课程体系,2020/4/29,confidential,2020/4/29,31,现有实验条件,DC70GHz测试平台矢量网络分析仪：Agilent67GHz+X参数频谱分析仪1)R&SFSW26支持160MHz分析带宽2)AgilentE4447A+Mixer77GHz探针台：Cascade40GHz负载牵引：Focus18GHz示波器：4GHz，20Gbps采样率,2020/4/29,32,建设中的微波暗室,总投资2500万；暗室大小：20*12*12（m）国内高校最大规模暗室之一可满足天线测试、雷达散热截面、电磁兼容等测试需要。另外，还在同时建设7*4*4（m）暗室和近场扫描暗室。,2020/4/29,confidential,内容提要:,微波的概念与特点微波的研究内容微波所课程介绍现代微波技术的进展,34,毫米波太赫兹,相比于微波：频谱资源丰富、分辨率高、设备尺寸小相比于光：气候影响小、可全天候工作,35,毫米波高速无线通信,36,60GHzWiFiDemo,高增益亚毫米波mHEMTMMICA.Tessmann,etal.,IEEEIMS2010,35nm栅长mHEMT,ft:500GHz,接地共面波导，四级放大，320GHz,26dB,带宽220-320GHz.50nm栅长，ft:350GHz,320GHz,19.5dB,240-320GHz带内，15dB.,亚毫米波mHEMTMMIC应用A.Leuther,etal.,IEEEIPRM2010,高分辨率主动和被动成像系统，高数据速率通信，测量仪器。MBE生长缓变InGaAlAs缓冲层，Ga0.52Al0.48As线性缓变至In0.52Al0.48As,1m厚，沟道In0.8,0.48THzInPHEMT放大器W.R.Deal,etal.,IEEEMWCL.2010,固放频率增加了50%，亚50nm栅长，ft:580GHz,fmax:1,2THz,110GHz,14.5dB.CPW,5级放大，465-482.5GHz10dB,最高11.7dB.,2020/4/29,40,THz成像,41,人工电磁材料,2020/4/29,42TWIMS,隐形斗篷假想图,2020/4/29,43TWIMS,隐形斗篷,杜克大学的研究人员在自然-材料