微波技术与天线第01讲课件

微波技术与天线电信科09级讲授刘成国

武汉理工大学物理系2012年秋季1微波技术与天线第01讲

第一讲引论(1)课程简介引论(1)2微波技术与天线第01讲一、课程简介课程性质：电子信息科学类专业本科生的一门重要技术基础课。合格本科生所应具备的知识结构的重要组成部分。涵盖内容：传输线理论、波导理论、微波网络基础、微波元器件等

第一讲引论(1)3微波技术与天线第01讲一、课程简介先修课程：《电动力学》、《电路基础》教材：《微波技术与天线》主要参考书：廖承恩《微波技术基础》刘学观：《微波技术与天线》，西安电子科技大学出版社赵春晖：《现代微波技术基础》，哈工程林为干：《微波理论与技术》，科学出版社DavidM.Pozar：《MicrowaveEngineering》

第一讲引论(1)4微波技术与天线第01讲5一、课程简介

第一讲引论(1)微波技术与天线第01讲一、课程简介授课日历

第一讲引论(1)周次课次授

课

内

容学时

实验、习题、大作业内容11

引论1:微波基本概念及其应用；导行波的基本概念21.1，1.22引论2:导行波基本理论与一般特性分析21.3，1.4，1.63传输线理论1:模型分析、方程和解22.1，2.2，2.4，2.2524传输线理论2:入射波和反射波、传输特性参数22.3，2.5，2.8，2.165传输线理论3:传输线阻抗与状态参量22.7，2.9，2.14，2.19，2.166传输线理论4:状态分析22.10，2.11，2.12，2.20，2.15，2.1837传输线理论5:阻抗圆图及其应用22.17，2.32，2.33，2.29，2.238传输线理论(6):阻抗匹配的技术方法与原理分析22.36，2.37，2.39，2.42，2.56，

49导波场论1:一般原理与矩形波导分析23.2，3.4，3.7，3.11，3.14，3.21，3.2210导波场论2:圆波导的理论与场和应用分析

23.19，3.20，3.23，3.2611导波场论3:同轴线和激励与耦合问题23.33，3.34，3.35，3.365

周次课次讲

课

内

容学时实验、习题、

大作业内容5

612集成传输线1：一般知识、微带传输线24.1，4.2，4.3，4.84.10

13集成传输线2：耦合微带线24.18，4.19，4.20，4.2114表面波导：介质波导、镜像线、光纤25.5，5.10，5.13，5.14715微波网络1:网络分析、单端口网络、双端口网络26.3，6.5，6.6，6.816微波网络2:散射矩阵和传输矩阵26.9，6.10，6.11，6.1917微波元器件1：元器件概述、连接匹配元件28.1，8.4，8.5，8.10818微波元器件2：功率分配器件、谐振器28.18，8.20，8.22，7.6，7.719微波元器件3:铁氧体器件、隔离器、环行器29.5，9.7，9.10，9.1120微波CAD1：ADS、MWO2计算机练习，熟悉系统6微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction1.微波的基本概念(Microwave)微波(Microwave)：是电磁波谱中的一部分，严格说来是其中无线电波中的高频部分，一般是指频率为300MHz~3000GHz、响应波长为1m~0.1mm的电磁波。电磁波(Electromagneticwaves)：，无线电波、红外线、光波、紫外线、宇宙射线无线电波(Radiowaves)：

第一讲引论(1)7微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction2.微波波段的划分

第一讲引论(1)8微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction1.微波的基本概念(Microwave)

第一讲引论(1)9微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction1.微波的基本概念(Microwave)

第一讲引论(1)10微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction2.微波波段的划分波长：米波(300~3000MHz)、厘米波(3~30GHz)、毫米波(30~300GHz)、亚毫米波(300~3000GHz)应用频段划分：UHF、L、S、X、K、Q等相关知识：ITU-R的无线电业务频率分配

第一讲引论(1)11微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction2.微波波段的划分电信频率和波段命名

第一讲引论(1)12微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction2.微波波段的划分微波频段的命名标识

第一讲引论(1)13微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction3.微波的特点物理本质决定的

第一讲引论(1)14微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction3.微波的特点

(1)似光性和似声性：光波：波长一般比地球上物体的尺寸要小得多，其传播特性与几何光学相似。声波：波长与常见的设备尺寸有相同的量级，其许多特点与声波类似。波导和传声筒；喇叭天线缝隙天线和声学喇叭、萧、笛；微波谐振腔和声学共鸣箱

第一讲引论(1)15微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction3.微波的特点

(2)穿透性具有深入物质内部的能力。穿透地球周围的介质：大气层(对流层和电离层)、地物植被、土壤岩石等，全天候遥感的重要波段。穿透生物体：医学治疗和诊断的重要手段。

第一讲引论(1)16微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction3.微波的特点

(3)电离性能量子能量不够大，通常不足以改变物质分子的内部结构或破坏分子间的化学键。量子能量：可以用以研究物质的内部结构，或用于能量的转换

第一讲引论(1)17微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction3.微波的特点

(4)信息性能源于微波频率极高。这意味微波的信息容量大。所以现代现代多路无线通信都几乎没有例外地使用了微波波段。它所提供的相位(Phase)、极化(Polarization)、多普勒(Doppler)等信息，也是它在目标探测、遥感、目标特征分析等应用中十分重要。

第一讲引论(1)18微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction3.微波的特点

(4)信息性能信息容量和带宽、频率的关系——香农定律(Shannon-HartleyTheorem)带宽(BandWidth——BW)的经验估计方法是：带宽是载频的10%。这说明载波的频率限制了带宽，频率越高，带宽越宽，信息容量也越大。

第一讲引论(1)19微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction3.微波的特点

(5)其他特性空间传播方面：视距传播特性电路参数不确定性散射特性电磁兼容和电磁污染：抗低频干扰的特点

第一讲引论(1)20微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction4.微波技术的发展20世纪初到二十世纪60年代：基本理论、技术应用20世纪60是年代：微波通信、卫星通信兴起，加快了微波技术的发展20世纪70年代：应用领域扩展，遥感、医疗、无损检测和能源等，促进了新领域的产生——微波波谱学、微波生物学、微波超导等交叉学科

第一讲引论(1)21微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction4.微波技术的发展发展方向1.工作频段不断扩展，使微波资源得到越来越充分的利用。各种复用技术。2.微波系统：不断向自动化、智能化、多功能方向发展

第一讲引论(1)22微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction4.微波技术的发展3.微波设备的小型化、元器件的集成化，工作宽频带化。设备：体积小、重量轻、可靠性高、寿命长元器件：真空器件——半导体微波器件分立元件——集成电路超导微波器件工作频带：宽带、超宽带系统兴起

第一讲引论(1)23微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction4.微波技术的发展3.微波设备的小型化、元器件的集成化，工作宽频带化。

第一讲引论(1)24微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction4.微波技术的发展3.微波设备的小型化、元器件的集成化，工作宽频带化。

第一讲引论(1)25微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction5.微波技术的应用1.雷达探测：(Radar—RadioDetectionandRanging)功能：测距、定向、测速、目标识别应用：气象雷达、导航雷达、遥感雷达类型：单脉冲雷达、相控阵雷达、合成孔径雷达

第一讲引论(1)26微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction5.微波技术的应用2.通信领域特点：通信容量大、可穿透电离层、直线传播类型：微波中继通信、卫星通信、移动通信等

第一讲引论(1)27微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction5.微波技术的应用3.科学研究微波的辐射、传输和吸收特性研究应用系统：各种微波遥感系统——各种微波辐射计、成像雷达等应用领域：水文、农业、森林、海洋、气象、地质、考古等

第一讲引论(1)28微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction5.微波技术的应用4.生物医学应用疾病的诊治：微波治疗仪、微波针灸5.微波能方面热效应：加热、烘干、能量传输6.特殊应用如人工改造大气环境等

第一讲引论(1)29微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction5.微波技术的应用

第一讲引论(1)应用系统举例复杂的通信局系统30微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction6.学习方法由于微波波长短、频率高，使其和物质的作用通常需要使用“场”的方法分析，也有一些方面可用“路”的方法研究。两种方法都进行分析。

第一讲引论(1)31微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction7.微波的不利方面不当使用可造成危害——电磁污染问题

第一讲引论(1)现象举例(电视)信号的影响32微波技术与天线第01讲二、引论(1)Introduction7.微波的不利方面不当使用可造成危害——电子战

第一讲引论(1)电子对抗

干