微波技术-第1章引论.ppt

1、第一章 引论,微波技术基础,第一章 引论,内容：,第一章 引论 第二章 传输线理论 第三章 规则金属波导 第四章 微波集成传输线 第五章 微波网络 第六章 常用微波元件,第一章 引论,第一章 引论,频率为f =300MHz-3000GHz范围内的无线电波,微波,第一章 引论,1.1 微波及其特点,电磁波：原理上频率从0到无穷大。,第一章 引论,通信、雷达、探测等常用无线电波的波段射频：,第一章 引论,1. 微波,波长： l = 1m-0. 1mm,频率： f =300MHz-3000GHz,第一章 引论,表2,第一章 引论,2）频率很高 故其使用频带宽，信息容量大；同时可提供相位信息、极化信息

2、、频率信息。但由于其振荡周期很短（10-9-10-12s），则趋肤效应、辐射效应、相位滞后等可在低频忽略的一些现象和效应，此时则不能忽略。,1）波长短 与地球上一般物体的尺寸相比在同一数量级或更小。当微波照射到这些物体时将产生显著的反射。由其似光性（会聚）和直线传播的特点，可以确定物体的方位和距离。,2. 微波的特点,第一章 引论,3）具有穿透性 微波可以穿过电离层、云雾，是探测宇宙的窗口； 微波可以穿过生物体，即能够深入物质（介质）内部，利用微波可以研究分子和原子核的结构。近代微波波谱学和量子电子学所依据的基本物理基础。,4 ）非电离性 微 波的量子能量较小，不能改变物质的内部结构。探索物质

3、的内部结构。,第一章 引论,微波的研究方法,场的方法,路的方法,类比低频电路，采用等效电压、等效阻抗等概念。在一定的条件下，用“路”的理论求解.,研究方法,第一章 引论,4. 微波的传输,导行,空间传播,通过波导、同轴电缆、微带传输线等导行系统进行电磁能量的“束缚”传输,通过天线形成波束在空间进行电磁波的“自由”传输,第一章 引论,1.2 微波的应用,微波技术的传统应用是雷达和通讯。,发展史： 第一阶段：1940年以前，-实验室早期研究阶段，主要研究微波产生的方法。 第二阶段：1940年-1945年，应用于雷达。 第三阶段：应用于通信，广播，电视。,第一章 引论,雷 达,对目标进行探测和定位,

4、（1）公共应用：机场监视、海上导航、气象雷达、 测量学、飞机着陆、夜间防盗、 速度测量（警戒雷达）、测绘等。,（2）军事应用：空间和海事导航，飞机、 导弹、空间飞行器的定位、检测和跟 踪，导弹的精确制导，导弹和火炮的 点火控制，武器保险、侦察等。,（3）科学应用：天文学、绘图和成像， 精密距离测量，自然资源遥感等。,第一章 引论,通 信,1901年马可尼使用800KHz中波信号进行了从英国到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电波的通信试验，,20世纪20年代初 短波通信,20世纪60年代 卫星通信,20世纪80年后 移动通信,第一章 引论,通信,移动通信,GPS,蓝牙技术,广播电视,中继

5、通信,卫星通信,国外发达国家的微波中继通信在长途通信网中所占的比例高达50%以上。,无线微波接入,网络,WLAN,紧急状态下的通信,第一章 引论,第一章 引论,第一章 引论,卫星定位导航,第一章 引论,微波成像、遥感,环境应用：沙子潮湿的测量、海洋表面的风速、洪水绘图、大气层温度的轮廓、雪层/冰层的测绘等。,军事应用：目标检测、监视、目标确认、绘图等。,天文学应用：行星绘图、银河星系射电噪声目标的测绘、太阳辐射测绘、宇宙黑体辐射的测量等。,第一章 引论,微波能源,加热,处理 （快速均匀）,消毒 （杀虫灭菌）,微波能量传递,第一章 引论,生物医学,诊断（肿瘤）、 治疗（突发性耳聋、疼痛、类风湿关

6、节炎、肩周炎、某些癌症等）、 微波理疗、 组织固定、 免疫组织化学和免疫细胞化学研究。,微波治疗仪,第一章 引论,微波物理,微波化学,微波吸收光谱学,微波等离子体化学,交叉学科,第一章 引论,对于通信与信息专业：主要研究射频范围内的无线电波的信息处理的学科（包括产生、放大、调制、传输、接收、发射和测量等）。,本课程主要是针对微波的导行传输。,第一章 引论,微波辐射,1) 一天8小时，其剂量38W/ cm2 2) 总剂量300Wh/cm2； 3) P1mW/cm2。,空间微波辐射,对人体的损害 致癌、致畸、致突变,对设备有干扰 电磁兼容,超 剂 量,第一章 引论,用以约束或引导电磁波能量定向传播

7、的结构。,1.3 导行波简介,1导行系统,广义传输线,馈线,构成微波电路元件,谐振器、阻抗变换器、滤波器、定向耦合器等,要求无辐射传输能量,第一章 引论,分类,TEM或准TEM传输线,封闭金属波导,表面波波导 （开波导）,双导线、同轴 线、微带线、带状线等,矩形、圆形等,介质波导、介质镜像线、单根线等,第一章 引论,第一章 引论,要求,损耗小,传输功率大,工作频带宽(合适）,尺寸小,第一章 引论,2导行波,导波：沿导行系统定向传输的电磁波,传输线,封闭金属波导,开波导,限制电磁波的能量在金属之间的空间传播,完全限制电磁波在金属管内传播,约束电磁波在波导结构的周围沿轴向传播,第一章 引论,无限长直导行系