微波工程基础

微波工程基础第1页，共14页，2023年，2月20日，星期六教学方式：课堂讲授和提问讨论相结合讨论的问题紧密与讲授内容结合习题多作为课前的讨论主题第2页，共14页，2023年，2月20日，星期六第一章绪论1.1微波的基本概念

电磁频谱微波的频率范围第3页，共14页，2023年，2月20日，星期六第4页，共14页，2023年，2月20日，星期六

“微波”介于普通无线电波（长波、中波、短波、超短波）与红外线之间的电磁波波长与电路或元器件尺寸可比拟分米、厘米、毫米电路电磁场解（集中参数分布参数）国内外对微波定义的区别：

中国（1米-1毫米）美国（微波30厘米-0.3毫米)第5页，共14页，2023年，2月20日，星期六1.2微波的特点

波长短易于实现定向发射雷达利用无线电波的反射测定目标的位置波束宽度目标的方向 抛物面天线电磁波发射波束角:

D和分别是抛物面的直径和波长5波束角(可以相当精确定位)=3cm,D=84cm =10m,D=280m(困难)第6页，共14页，2023年，2月20日，星期六频率高（绝对带宽大）、信息容量大信道传递某种信息所必须的频带宽度人耳能听到的声音频带范围约20-20000Hz听懂语言300-3400Hz相当逼真传递语言和音乐6-15kHz传送电视图象和声音我国8MHz频带多路通讯信道中心频率必须是被传递信息频带宽度的几十甚至上百倍渡越时间、趋肤效应、辐射效应第7页，共14页，2023年，2月20日，星期六 能穿透电离层视距传播传输距离依赖于天线高度长波：沿地球弯曲表面传播（地波传播）中波过渡到短波，地波衰减增大短波：60-300公里电离层的折射（天波传播）超短波和微波：视距内沿直线传播（空间波穿透电离层）

限制作用范围到所需区域，减少干扰中继通信、卫星通信、天文观测第8页，共14页，2023年，2月20日，星期六

量子特性低功率电平下明显波粒二象性

h是普郎克常数，f是频率。量子能量范围：10-5~10-2电子伏超低温、低电平量子特性成为决定过程本质的主要因数一些大分子振动和转动造成的能级超精细结构，接近绝对零度是每个自由度具有的能量，落在微波量子的能量范围内第9页，共14页，2023年，2月20日，星期六1.3微波的应用军事应用：雷达目标跟踪、导弹制导、火炮瞄准、测量、预警通讯点对点、保密电子对抗干扰和抗干扰

微波武器微波炮、微波弹、微波武器平台(集雷达侦察和火控制导、超强干扰和定向能攻击于一体多功能电子对抗平台)

第10页，共14页，2023年，2月20日，星期六民用雷达气象、导航、汽车防撞、遥感通讯中继通信、多路通信、卫星通信、广播电视微波加热应用食物制作（微波炉）、材料烘干（干燥机）、消毒（牛奶、医用）、微波治疗（癌症、前列腺疾病和理疗等）第11页，共14页，2023年，2月20日，星期六科学研究：

加速器核医学、对撞机等等离子体加热核聚变能源射电天文观测（20世纪六十年代天文学四大发现—类星体、中子星、2.7K背景辐射(1978年诺贝尔物理学奖）和星际有机分子都是以微波作为主要观测手段)微波与物质相互作用材料的微波处理烧结、合成、改性微波化学加速反应过程微波生物效应改变生物成长过程第12页，共14页，2023年，2月20日，星期六1.4微波工程研究的主要内容集中参数电路失效分布参数影响严重波长与电路尺寸可比拟渡越时间，非屏蔽电路辐射损耗分布参数与频率之间的复杂关系渡越时间、电极间的距离、输出功率、噪声性能之间的相互制约无损耗传输波导电压、电流概念失效场模式的激励、耦合、过渡、变换、传输和传播、振荡、放大、发射第13页，共14页，2023年，2月20日，星期六微波工程专家和技术人员应该具备如下基础：

电磁场理论（基础知识）传输线和波导场解（传输模式和方式）微波电路(场和路的等效)微波元件（激励、耦合、衰减、过渡、变换）微波谐振腔（谐振模式）快波和慢波（放大）天线（发射和接收）微波传播（大气传播反射、衰减、