微波技術(shù)與天線第01講課件

微波技術(shù)與天線電信科09級講授劉成國

武漢理工大學(xué)物理系2012年秋季1微波技術(shù)與天線第01講

第一講引論(1)課程簡介引論(1)2微波技術(shù)與天線第01講一、課程簡介課程性質(zhì)：電子信息科學(xué)類專業(yè)本科生的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。合格本科生所應(yīng)具備的知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分。涵蓋內(nèi)容：傳輸線理論、波導(dǎo)理論、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、微波元器件等

第一講引論(1)3微波技術(shù)與天線第01講一、課程簡介先修課程：《電動(dòng)力學(xué)》、《電路基礎(chǔ)》教材：《微波技術(shù)與天線》主要參考書：廖承恩《微波技術(shù)基礎(chǔ)》劉學(xué)觀：《微波技術(shù)與天線》，西安電子科技大學(xué)出版社趙春暉：《現(xiàn)代微波技術(shù)基礎(chǔ)》，哈工程林為干：《微波理論與技術(shù)》，科學(xué)出版社DavidM.Pozar：《MicrowaveEngineering》

第一講引論(1)4微波技術(shù)與天線第01講5一、課程簡介

第一講引論(1)微波技術(shù)與天線第01講一、課程簡介授課日歷

第一講引論(1)周次課次授

課

內(nèi)

容學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)、習(xí)題、大作業(yè)內(nèi)容11

引論1:微波基本概念及其應(yīng)用；導(dǎo)行波的基本概念21.1，1.22引論2:導(dǎo)行波基本理論與一般特性分析21.3，1.4，1.63傳輸線理論1:模型分析、方程和解22.1，2.2，2.4，2.2524傳輸線理論2:入射波和反射波、傳輸特性參數(shù)22.3，2.5，2.8，2.165傳輸線理論3:傳輸線阻抗與狀態(tài)參量22.7，2.9，2.14，2.19，2.166傳輸線理論4:狀態(tài)分析22.10，2.11，2.12，2.20，2.15，2.1837傳輸線理論5:阻抗圓圖及其應(yīng)用22.17，2.32，2.33，2.29，2.238傳輸線理論(6):阻抗匹配的技術(shù)方法與原理分析22.36，2.37，2.39，2.42，2.56，

49導(dǎo)波場論1:一般原理與矩形波導(dǎo)分析23.2，3.4，3.7，3.11，3.14，3.21，3.2210導(dǎo)波場論2:圓波導(dǎo)的理論與場和應(yīng)用分析

23.19，3.20，3.23，3.2611導(dǎo)波場論3:同軸線和激勵(lì)與耦合問題23.33，3.34，3.35，3.365

周次課次講

課

內(nèi)

容學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)、習(xí)題、

大作業(yè)內(nèi)容5

612集成傳輸線1：一般知識、微帶傳輸線24.1，4.2，4.3，4.84.10

13集成傳輸線2：耦合微帶線24.18，4.19，4.20，4.2114表面波導(dǎo)：介質(zhì)波導(dǎo)、鏡像線、光纖25.5，5.10，5.13，5.14715微波網(wǎng)絡(luò)1:網(wǎng)絡(luò)分析、單端口網(wǎng)絡(luò)、雙端口網(wǎng)絡(luò)26.3，6.5，6.6，6.816微波網(wǎng)絡(luò)2:散射矩陣和傳輸矩陣26.9，6.10，6.11，6.1917微波元器件1：元器件概述、連接匹配元件28.1，8.4，8.5，8.10818微波元器件2：功率分配器件、諧振器28.18，8.20，8.22，7.6，7.719微波元器件3:鐵氧體器件、隔離器、環(huán)行器29.5，9.7，9.10，9.1120微波CAD1：ADS、MWO2計(jì)算機(jī)練習(xí)，熟悉系統(tǒng)6微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction1.微波的基本概念(Microwave)微波(Microwave)：是電磁波譜中的一部分，嚴(yán)格說來是其中無線電波中的高頻部分，一般是指頻率為300MHz~3000GHz、響應(yīng)波長為1m~0.1mm的電磁波。電磁波(Electromagneticwaves)：，無線電波、紅外線、光波、紫外線、宇宙射線無線電波(Radiowaves)：

第一講引論(1)7微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction2.微波波段的劃分

第一講引論(1)8微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction1.微波的基本概念(Microwave)

第一講引論(1)9微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction1.微波的基本概念(Microwave)

第一講引論(1)10微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction2.微波波段的劃分波長：米波(300~3000MHz)、厘米波(3~30GHz)、毫米波(30~300GHz)、亞毫米波(300~3000GHz)應(yīng)用頻段劃分：UHF、L、S、X、K、Q等相關(guān)知識：ITU-R的無線電業(yè)務(wù)頻率分配

第一講引論(1)11微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction2.微波波段的劃分電信頻率和波段命名

第一講引論(1)12微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction2.微波波段的劃分微波頻段的命名標(biāo)識

第一講引論(1)13微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction3.微波的特點(diǎn)物理本質(zhì)決定的

第一講引論(1)14微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction3.微波的特點(diǎn)

(1)似光性和似聲性：光波：波長一般比地球上物體的尺寸要小得多，其傳播特性與幾何光學(xué)相似。聲波：波長與常見的設(shè)備尺寸有相同的量級，其許多特點(diǎn)與聲波類似。波導(dǎo)和傳聲筒；喇叭天線縫隙天線和聲學(xué)喇叭、蕭、笛；微波諧振腔和聲學(xué)共鳴箱

第一講引論(1)15微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction3.微波的特點(diǎn)

(2)穿透性具有深入物質(zhì)內(nèi)部的能力。穿透地球周圍的介質(zhì)：大氣層(對流層和電離層)、地物植被、土壤巖石等，全天候遙感的重要波段。穿透生物體：醫(yī)學(xué)治療和診斷的重要手段。

第一講引論(1)16微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction3.微波的特點(diǎn)

(3)電離性能量子能量不夠大，通常不足以改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或破壞分子間的化學(xué)鍵。量子能量：可以用以研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，或用于能量的轉(zhuǎn)換

第一講引論(1)17微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction3.微波的特點(diǎn)

(4)信息性能源于微波頻率極高。這意味微波的信息容量大。所以現(xiàn)代現(xiàn)代多路無線通信都幾乎沒有例外地使用了微波波段。它所提供的相位(Phase)、極化(Polarization)、多普勒(Doppler)等信息，也是它在目標(biāo)探測、遙感、目標(biāo)特征分析等應(yīng)用中十分重要。

第一講引論(1)18微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction3.微波的特點(diǎn)

(4)信息性能信息容量和帶寬、頻率的關(guān)系——香農(nóng)定律(Shannon-HartleyTheorem)帶寬(BandWidth——BW)的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)方法是：帶寬是載頻的10%。這說明載波的頻率限制了帶寬，頻率越高，帶寬越寬，信息容量也越大。

第一講引論(1)19微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction3.微波的特點(diǎn)

(5)其他特性空間傳播方面：視距傳播特性電路參數(shù)不確定性散射特性電磁兼容和電磁污染：抗低頻干擾的特點(diǎn)

第一講引論(1)20微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction4.微波技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)初到二十世紀(jì)60年代：基本理論、技術(shù)應(yīng)用20世紀(jì)60是年代：微波通信、衛(wèi)星通信興起，加快了微波技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)70年代：應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，遙感、醫(yī)療、無損檢測和能源等，促進(jìn)了新領(lǐng)域的產(chǎn)生——微波波譜學(xué)、微波生物學(xué)、微波超導(dǎo)等交叉學(xué)科

第一講引論(1)21微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction4.微波技術(shù)的發(fā)展發(fā)展方向1.工作頻段不斷擴(kuò)展，使微波資源得到越來越充分的利用。各種復(fù)用技術(shù)。2.微波系統(tǒng)：不斷向自動(dòng)化、智能化、多功能方向發(fā)展

第一講引論(1)22微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction4.微波技術(shù)的發(fā)展3.微波設(shè)備的小型化、元器件的集成化，工作寬頻帶化。設(shè)備：體積小、重量輕、可靠性高、壽命長元器件：真空器件——半導(dǎo)體微波器件分立元件——集成電路超導(dǎo)微波器件工作頻帶：寬帶、超寬帶系統(tǒng)興起

第一講引論(1)23微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction4.微波技術(shù)的發(fā)展3.微波設(shè)備的小型化、元器件的集成化，工作寬頻帶化。

第一講引論(1)24微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction4.微波技術(shù)的發(fā)展3.微波設(shè)備的小型化、元器件的集成化，工作寬頻帶化。

第一講引論(1)25微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction5.微波技術(shù)的應(yīng)用1.雷達(dá)探測：(Radar—RadioDetectionandRanging)功能：測距、定向、測速、目標(biāo)識別應(yīng)用：氣象雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)、遙感雷達(dá)類型：單脈沖雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、合成孔徑雷達(dá)

第一講引論(1)26微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction5.微波技術(shù)的應(yīng)用2.通信領(lǐng)域特點(diǎn)：通信容量大、可穿透電離層、直線傳播類型：微波中繼通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等

第一講引論(1)27微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction5.微波技術(shù)的應(yīng)用3.科學(xué)研究微波的輻射、傳輸和吸收特性研究應(yīng)用系統(tǒng)：各種微波遙感系統(tǒng)——各種微波輻射計(jì)、成像雷達(dá)等應(yīng)用領(lǐng)域：水文、農(nóng)業(yè)、森林、海洋、氣象、地質(zhì)、考古等

第一講引論(1)28微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction5.微波技術(shù)的應(yīng)用4.生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用疾病的診治：微波治療儀、微波針灸5.微波能方面熱效應(yīng)：加熱、烘干、能量傳輸6.特殊應(yīng)用如人工改造大氣環(huán)境等

第一講引論(1)29微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction5.微波技術(shù)的應(yīng)用

第一講引論(1)應(yīng)用系統(tǒng)舉例復(fù)雜的通信局系統(tǒng)30微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction6.學(xué)習(xí)方法由于微波波長短、頻率高，使其和物質(zhì)的作用通常需要使用“場”的方法分析，也有一些方面可用“路”的方法研究。兩種方法都進(jìn)行分析。

第一講引論(1)31微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction7.微波的不利方面不當(dāng)使用可造成危害——電磁污染問題

第一講引論(1)現(xiàn)象舉例(電視)信號的影響32微波技術(shù)與天線第01講二、引論(1)Introduction7.微波的不利方面不當(dāng)使用可造成危害——電子戰(zhàn)

第一講引論(1)電子對抗

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