微波电路与系统

微波电路与系统第1页，课件共46页，创作于2023年2月第1讲内容射频/微波的定义；射频/微波的特点；常规电路元件的射频特性；射频/微波的简史；课程内容设置；本课程的要求与建议；第2页，课件共46页，创作于2023年2月1.1RF/MW的定义射频(RadioFrequency)/微波(Microwave)无线电频谱中占据某一特殊频段的电磁波。第3页，课件共46页，创作于2023年2月无线频谱的划分第4页，课件共46页，创作于2023年2月RF/MW典型应用的频谱第5页，课件共46页，创作于2023年2月1.2RF/MW的特点频率高通信系统中相对带宽Δf/f通常为一定值，所以频率f越高，越容易实现更大的带宽Δf，从而信息的容量就越大。例如，对于1%的相对带宽，600MHz频率下宽带为6MHz（一个电视频道的带宽），而60GHz频率下带宽为600MHz（100个电视频道！）。因此，RF/MW的一个最广泛应用就是无线通信。第6页，课件共46页，创作于2023年2月微波接力通讯第7页，课件共46页，创作于2023年2月蜂窝电话系统第8页，课件共46页，创作于2023年2月波长短

天线与RF电路的特性是与其电尺寸l/λ相关的。在保持特性不变的前提下，波长λ越短，天线和电路的尺寸l就越小，因此，波长短有利于电路的小型化。目标的雷达散射截面（RCS）也与目标的电尺寸成正比，因此在目标尺寸一定的情况下，波长越小，RCS就越大。这就是雷达系统通常工作在MW的原因。第9页，课件共46页，创作于2023年2月雷达第10页，课件共46页，创作于2023年2月大气窗口地球大气层中的电离层对大部分无线电波呈反射状态（短波传播的原理），但在MW波段存在若干窗口。因此，卫星通信、射频天文通常采用微波波段。分子谐振各种分子、原子和原子核的谐振都发生在MW波段，这使得微波在基础科学、医学、遥感和加热等领域有独特的应用。第11页，课件共46页，创作于2023年2月卫星通讯第12页，课件共46页，创作于2023年2月卫星定位导航第13页，课件共46页，创作于2023年2月射电天文望远镜微波炉第14页，课件共46页，创作于2023年2月微波治疗仪第15页，课件共46页，创作于2023年2月上述特点使得RF/MW有着广泛的应用，但是真正使RF/MW成为一门独立学科是因其具有一个独特特点：RF/MW的波长与自然界物体尺寸相比拟。在RF/MW相邻低端以下的频段，波长比物体尺寸长很多，可以采用集总模型研究。在RF/MW相邻高端以上的频段，波长比物体尺寸小很多，可以采用几何光学研究。当波长与物体的尺寸相比拟时，电磁波波动性呈主流，因此必须采用电磁场理论和分布模型研究。第16页，课件共46页，创作于2023年2月1.3常规电路元件的射频特性在常规交流电路中，最常用的电路元件是电阻R，电感L，电容C和连接这些元件的导线。在频率较低时，电阻器，电感器和电容器分别对应于热能，磁场能量和电场能量集中的区域，所以可以用“集总”元件表征。这时R，L，C基本为常数，不随频率变化，导线也相当于与频率无关的短路线段。在RF/MW波段，由于导体的趋肤效应，介质损耗效应，电磁感应等的影响，器件区域不再是单纯能量的集中区，而呈现分布特性。第17页，课件共46页，创作于2023年2月1.3.1长线概念第18页，课件共46页，创作于2023年2月对应的波长第19页，课件共46页，创作于2023年2月第20页，课件共46页，创作于2023年2月1.3.2导体的趋肤效应第21页，课件共46页，创作于2023年2月第22页，课件共46页，创作于2023年2月第23页，课件共46页，创作于2023年2月1.3.3高频电阻第24页，课件共46页，创作于2023年2月第25页，课件共46页，创作于2023年2月第26页，课件共46页，创作于2023年2月1.3.4高频电容第27页，课件共46页，创作于2023年2月第28页，课件共46页，创作于2023年2月第29页，课件共46页，创作于2023年2月1.3.5高频电感第30页，课件共46页，创作于2023年2月1.4RF/MW发展简史第31页，课件共46页，创作于2023年2月第32页，课件共46页，创作于2023年2月第33页，课件共46页，创作于2023年2月第34页，课件共46页，创作于2023年2月第35页，课件共46页，创作于2023年2月第36页，课件共46页，创作于2023年2月1.5课程内容设置第37页，课件共46页，创作于2023年2月无线通信系统射频前端原理框图第38页，课件共46页，创作于2023年2月雷达系统框图第39页，课件共46页，创作于2023年2月第40页，课件共46页，创作于2023年2月第41页，课件共46页，创作于2023年2月1.6本课程要求与建议成绩评定与作业要求作业30%，期未考试70%。每周交一次作业，课件从网上下载教材与参考书籍[1]李绪益，微波技术与微波电路，华南理工大学出版社，2007，（教材，习题）[2]R.Ludwig,P.Bretchko,RFcircuitDesign–TheoryandApplications,电子工业出版社（中、英本），2004。[3]P.M.Pozar,MicrowaveEngineering,(Thirdedition),电子工业出版社（中、英本），2006。第42页，课件共46页，创作于2023年2月第43页，课件共46页，创作于2023年2月第44页，课