微波技术与天线第01讲.ppt

1、1,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,2,第一讲 引论(1),课程简介 引论(1),3,一、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),4,一、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 David M. Pozar：Microwa

2、ve Engineering,第一讲 引论(1),5,一、课程简介,第一讲 引论(1),6,一、课程简介,授课日历,第一讲 引论(1),7,二、引论(1) Introduction,1. 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1m0.1mm的电磁波。 电磁波(Electromagnetic waves)： ，无线电波、红外线、光波、紫外线、宇宙射线 无线电波(Radio waves)：,第一讲 引论(1),8,二、引论(1) Introduction,2.

3、 微波波段的划分,第一讲 引论(1),9,二、引论(1) Introduction,1. 微波的基本概念(Microwave),第一讲 引论(1),10,二、引论(1) Introduction,1. 微波的基本概念(Microwave),第一讲 引论(1),11,二、引论(1) Introduction,2. 微波波段的划分 波长：米波(3003000MHz)、厘米波(330GHz)、毫米波(30300GHz)、亚毫米波(3003000GHz) 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),12,二、引论(1) Introducti

4、on,2. 微波波段的划分 电信频率和波段命名,第一讲 引论(1),13,二、引论(1) Introduction,2. 微波波段的划分 微波频段的命名标识,第一讲 引论(1),14,二、引论(1) Introduction,3. 微波的特点 物理本质决定的,第一讲 引论(1),15,二、引论(1) Introduction,3. 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),1

5、6,二、引论(1) Introduction,3. 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),17,二、引论(1) Introduction,3. 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),18,二、引论(1) Introduction,3. 微波的特点 (4) 信息性能 源于微波频率极高。这意味

6、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),19,二、引论(1) Introduction,3. 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-Hartley Theorem) 带宽(Band WidthBW)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),20,二、引论(1) Int

7、roduction,3. 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),21,二、引论(1) Introduction,4. 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),22,二、引论(1) Introduction,4. 微波技术的发展 发展方向 1. 工作频段不断扩

8、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),23,二、引论(1) Introduction,4. 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),24,二、引论(1) Introduction,4. 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),25,二、引论(1) Introduction

9、,4. 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),26,二、引论(1) Introduction,5. 微波技术的应用 1. 雷达探测：(RadarRadio Detection and Ranging) 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),27,二、引论(1) Introduction,5. 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),28,二、引论(1)

10、 Introduction,5. 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),29,二、引论(1) Introduction,5. 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),30,二、引论(1) Introduction,5. 微波技术的应用,第一讲 引论(1),31,二、引论(1) Introduction,6. 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),32,二、引论(1) Introduction,7. 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),33,二、引论(1) Introduction,7. 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),34,二、引论(