电磁场与微波技术-ch12
电磁场与微波技术 信息与信号处理
电磁场与微波技术信息与信号处理电磁场与微波技术是现代通信领域中不可或缺的重要组成部分，它们在信息与信号处理方面发挥着关键作用。
本文将从电磁场的基本概念、微波技术的应用以及信息与信号处理的相关内容展开阐述。
电磁场是由电荷运动产生的一种物质存在形式。
电磁场具有电场和磁场两个基本特性，它们是相互关联、相互作用的。
电场是由电荷所产生的力场，它与电荷的大小和位置有关；而磁场则是由电流所产生的磁力场，它与电流的大小和方向有关。
电磁场的传播速度是光速，它可以在空间中以波的形式传播，形成电磁波。
电磁波的频率范围很广，其中微波是指频率范围在300MHz至300GHz之间的电磁波。
微波技术是利用微波的特性进行通信和信号处理的一种技术手段。
微波具有高频率、高带宽、较小的衰减等特点，因此在通信领域中得到广泛应用。
微波通信系统包括发射端和接收端两个部分。
发射端通过微波发射器将信息转换成微波信号并发送出去；接收端通过微波接收器接收到微波信号，并将其转换成原始信息。
微波通信系统在军事、航空航天、广播电视等领域都有重要应用。
在信息与信号处理方面，电磁场与微波技术发挥着重要作用。
信息处理是指将原始的信息经过编码、传输、存储等一系列过程处理成可用的形式。
信号处理是指对信号进行采样、滤波、调制、解调等操作，以提取出所需的信息。
电磁场与微波技术在信息与信号处理中起到了传输、调制解调、滤波等关键作用。
在通信中，电磁场与微波技术被广泛应用于无线通信系统。
无线通信系统利用电磁波传输信号，包括无线电、卫星通信、移动通信等。
在这些系统中，电磁场与微波技术负责信号的传输、调制解调、滤波等过程，保证信号的可靠传输和高质量的接收。
此外，电磁场与微波技术还被应用于雷达系统、无线电频谱分析等领域，发挥着重要作用。
电磁场与微波技术还在医学影像、遥感、雷达测距等领域有广泛应用。
在医学影像中，微波技术可以用于乳腺癌、脑卒中等疾病的检测和诊断；在遥感中，微波技术可以用于地表覆盖的监测和测量；在雷达测距中，微波技术可以用于测距、测速等应用。
电磁场与微波技术第二版课程设计
电磁场与微波技术第二版课程设计背景介绍《电磁场与微波技术》是电子信息工程专业的一门重要课程。
本课程旨在让学生掌握基础的电磁场理论，了解微波技术的基本概念和应用，培养学生的科学思维和实践能力。
本课程的第二版教材已经更新，因此需要重新进行课程设计，以便更好地实现教学目标和要求。
课程设计目标1.让学生掌握电磁场的基础知识，包括电场、磁场、电磁波等；2.培养学生的物理直觉和分析问题的能力；3.让学生了解微波技术的基础和应用；4.提高学生的实验能力和创新能力。
课程大纲第一章：电磁场基础知识1.电磁场的物理概念和基本特性；2.恒定电场和静磁场；3.麦克斯韦方程组和它的物理意义。
第二章：电磁波和传播特性1.电磁波的定义和产生；2.电磁波的特性和基本参数；3.在不同介质中的传播特性。
第三章：微波技术的基础知识1.微波信号的基本特性；2.微波器件的基本结构和工作原理；3.微波通信和雷达技术的应用。
实验部分1.电磁场的观测与实验；2.微波器件的制作和测试；3.模拟微波通信链路的设计和仿真。
教学方法为达到教学目标，本课程采用以下教学方法：1.以讲授和讨论相结合的方式教授理论知识；2.基于教材和实验教材，设计实验，让学生亲自实践并进行数据处理；3.引导学生进行小组讨论和研究，并进行汇报；4.提供相关电子资源和软件，帮助学生进行学习和实践。
教学评估1.基于平时表现、作业、实验报告、小组讨论和考试等方式，综合评估学生的学习成绩；2.学生需在实验中了解仪器操作和数据处理，能够独立完成实验并撰写实验报告；3.通过考试，检验学生对于电磁场和微波技术等方面的理解和应用能力。
总结本课程深入浅出地讲解了电磁场和微波技术的基础知识，旨在培养学生的科学思维和实践能力。
通过实验、讨论、小组研究等方式，学生能够对于电磁场和微波技术等方面进行深刻的理解，为将来的学习和实践打下基础。
电磁场与微波技术
广播 1906年，美国费森登用50千赫频率发电 机作发射机，用微音器接入天线实现调制，使 大西洋航船上的报务员听到了他从波士顿播出 的音乐。1919年，第一个定时播发 语言和音 乐的无线电广播电台在英国建成。次年 ，在美 国的匹兹堡城又建成一座无线电广播电台。
电视 1884年，德国尼普科夫提出机械扫描电 视的设想，1927年，英国贝尔德成功地用电 话线路把图像从伦敦传至大西 洋中的船上。兹 沃霄金在1923和1924年相继发明了摄像管和 显像管。1931年，他组装成世界上第一个全 电子电视系统。
2 绪论
电磁场与电磁波
➢ 是通信专业本科学生必须具备的知识结构的重要组成部分之 一。通过本课程的学习，使学生掌握电磁场的基本规律，深 刻理解麦克斯韦方程组和电磁场、电磁波的性质；熟悉一些 重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等） 的建立过程以及分析方法；培养学生正确的思维方法和分析 问题的能力，使学生对"场"与"路"这两种既密切相关又相距 甚远的理论有深刻的认识，并学会用"场"的观点去观察、分 析和计算一些简单、典型的场的问题；为从事微波、天线、 电子技术、通信和电磁兼容等领域的研究及解决实际问题打 下必要的基础
6 绪论
2．电磁场理论的建立
18世纪末期，德国哲学家谢林认为，宇宙是 有活力的，而不是僵死的。他认为电就是宇 宙的活力，是宇宙的灵魂；电、磁、光、热 是相互联系的。 奥斯特是谢林的信徒，他从1807年开始研究 电磁之间的关系。1820年，他发现电流以力 作用于磁针。
7 绪论
安培发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到通 过电流的导线的垂直线方向相互垂直，并定量建立 了若干数学公式。 法拉第在谢林的影响下，相信电、磁、光、热是相 互联系的。奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针 后，法拉第敏锐地意识到，电可以对磁产生作用， 磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁 生电的实验。1831年他发现，当磁捧插入导体线圈 时；导线圈中就产生电流。这表明，电与磁之间存 在着密切的联系。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术080904（一级学科：电子科学与技术）本学科是电子科学与技术一级学科下属的二级学科，是1990年由国务院学位办批准的博士学位授予点，同时承担接收博士后研究人员的任务，2003年被批准为国防科工委委级重点学科点。
本学科专业内容涉及电磁场理论、微波毫米波技术及其应用，主要领域包括电磁波的产生、传播、辐射、散射的理论和技术，微波和毫米波电路系统的理论、分析、仿真、设计及应用，以及环境电磁学、光电子学、电磁兼容等交叉学科内容。
多年来在多种军事和国民经济应用的推动下，本学科在天线理论与技术、电磁散射与逆散射、电磁隐身技术、微波毫米波理论与技术、光电子技术、电磁兼容、计算电磁学与电磁仿真技术、微波毫米波系统工程与集成应用等方面的研究形成了鲜明的特色，取得了显著成果。
其主要研究方向有： 1.计算电磁学及其应用：设计、研究、开发高精度、高效率电磁计算算法；研究高效精确电磁计算算法在目标特性、微波成像及遥感、电磁环境预测、天线分析和设计等方面的应用。
2.微波/毫米波电路设计理论与技术：研究有源元器件与电路模型、与微电子、微机械工艺相关的材料器件等模型的建立及参数提取；研究低相噪频率源技术，微波/毫米波单片集成电路设计，基于微机械（MEMS）的微波/毫米波开关、移相器和滤波器设计。
3.电磁波与物质的相互作用：研究电磁散射和逆散射算法，军事装备目标特性测试技术，隐身目标测试技术，目标散射中心三维成像技术；研究轻质、宽频、自适应智能隐身材料。
4.微波/毫米波系统理论与集成应用技术：设计、研究、开发特殊环境下的微波/毫米波系统；研究微波/毫米波测试技术；研究天线设计理论与技术。
一、培养目标掌握坚实的电磁场与微波技术以及相应学科的基础理论，具有系统的专门知识，熟练应用计算机，掌握相应的实验技术，掌握一门外国语，学风端正，具备独立从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力，能胜任科研、生产单位和高等院校的研究、开发、教学或管理等工作。
电磁场与微波技术的研究进展
电磁场与微波技术的研究进展引言：电磁场与微波技术是现代科学与技术的重要领域之一，它们在通信、医疗、材料科学等众多领域都有着广泛的应用。
随着科技的不断进步，电磁场与微波技术的研究也在不断深入，取得了许多重要的成果。
本文将从电磁场与微波技术的基础理论、应用领域以及未来发展方向三个方面来探讨其研究进展。
一、电磁场与微波技术的基础理论研究电磁场与微波技术的基础理论研究是其发展的重要基石。
在电磁场理论方面，麦克斯韦方程组的提出为电磁场的研究奠定了基础。
通过对麦克斯韦方程组的深入研究，人们对电磁场的本质有了更深入的认识，为电磁场的应用提供了理论依据。
在微波技术方面，人们对微波的传输、辐射和吸收等现象进行了广泛研究，建立了微波工程学的理论体系。
这些理论的建立和发展为电磁场与微波技术的应用提供了坚实的基础。
二、电磁场与微波技术的应用领域研究电磁场与微波技术在通信领域有着广泛的应用。
随着移动通信的快速发展，人们对无线通信的需求越来越高。
电磁场与微波技术的应用使得无线通信成为可能，人们可以通过手机、无线网络等方式进行远距离的通信。
此外，电磁场与微波技术还在雷达、卫星通信等领域发挥着重要作用。
在医疗领域，电磁场与微波技术也有着广泛的应用。
例如，磁共振成像技术利用了电磁场的特性，可以对人体进行高清晰度的成像，为医生提供准确的诊断信息。
微波治疗技术则利用微波的加热效应，对肿瘤等疾病进行治疗，取得了良好的疗效。
在材料科学领域，电磁场与微波技术也得到了广泛的应用。
例如，微波辅助化学合成技术可以提高反应速率和产率，促进新材料的合成。
电磁场在材料表面改性、材料性能测试等方面也有着重要的应用。
三、电磁场与微波技术的未来发展方向电磁场与微波技术在未来的发展中仍有许多挑战和机遇。
一方面，随着通信技术的快速发展，人们对更高速、更稳定的通信需求不断增加，电磁场与微波技术需要不断创新，提供更好的解决方案。
另一方面，随着人工智能、物联网等技术的兴起，电磁场与微波技术也需要与之结合，为其提供支持和保障。
电磁场与微波技术2篇
电磁场与微波技术电磁场与微波技术（第一篇）导引电磁场是物理学中一个重要的概念，它在我们日常生活中扮演着重要的角色。
微波技术作为一种应用电磁场的技术，也在现代社会中得到广泛应用和发展。
本文将探讨电磁场的基本概念、性质以及微波技术的原理、应用和发展趋势。
电磁场的基本概念与性质电磁场是一种具有电场和磁场相互耦合而成的物理场。
电场是由电荷构成的粒子在空间中产生的力场，具有电荷之间相互作用的性质。
磁场则是由电流在空间中产生的力场，具有磁性物质与外磁场相互作用的性质。
电磁场具有许多基本性质。
首先，电磁场具有连续性。
在空间中任何一点，电磁场的数值和方向都是连续变化的，不存在突变。
其次，电磁场具有叠加性。
即多个电荷或电流所产生的电磁场可以叠加在一起，形成一个合成的电磁场。
此外，电磁场的传播速度是有限的，即光速。
根据麦克斯韦方程组的推导，电磁波在真空中传播的速度为光速，约为每秒300000公里。
微波技术的原理与应用微波技术是一种应用电磁场的技术，其原理基于电磁波的特性和传播规律。
微波指的是频率介于300MHz至300GHz之间的电磁波，其具有波长短、穿透力强等特点。
微波技术具有广泛的应用。
首先，微波技术在通信领域中有重要的应用。
无线电通信、卫星通信等都离不开微波技术的支持。
其次，微波技术在雷达和无线电导航系统中也有广泛应用。
雷达通过发送和接收微波信号来测量目标的距离和速度，实现目标探测和定位。
此外，微波技术还应用于微波炉、无线电频率识别等领域。
微波技术的发展趋势随着科技的进步和需求的不断增长，微波技术正在不断发展和创新。
未来，微波技术将朝着以下几个方向发展。
首先，微波技术的频率范围将进一步扩展。
随着物联网和5G通信的兴起，对更高频率的微波技术需求增加。
因此，微波技术将向毫米波甚至太赫兹波段发展，以满足更高速率、更大容量的通信需求。
其次，微波技术将越来越多地与其他技术结合。
例如，微波与纳米技术的结合，可以实现更小尺寸、更高性能的微波器件。
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【优质】电磁场与微波技术专业介绍-精选word文档本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==电磁场与微波技术专业介绍导语：考研选专业时，电磁场与微波技术专业怎么样是广大考研朋友们十分关心的问题，以下电磁场与微波技术专业介绍，包含：电磁场与微波技术专业研究方向、培养目标、就业方向和就业前景等，希望对大家有所帮助。
电磁场与微波技术隶属于电子科学与技术一级学科。
电磁场与微波技术是一门以电磁场理论、光导波理论、光器件物理及微波电路理论为基础，并和通信系统、微电子系统、计算机系统等实际相结合的学科。
1.电磁场与微波技术专业研究方向目前，各大院校与电磁场与微波技术专业相关的研究方向都略有不同的侧重点。
以西安电子科技大学为例，该专业研究方向有：01电磁兼容、电磁逆问题、计算微波与计算电磁学02 计算电磁学、智能天线、射频识别03 宽带天线、电磁散射与隐身技术04 卫星通信、无线通信、智能天线、信号处理05 天线理论与工程及测量、新型天线06电磁散射与微波成像07天线CAD、工程与测量2.电磁场与微波技术专业培养目标本专业培养德、智、体全面发展，在电磁信号(高频、微波、光波等)的产生、交换、发射、传输、传播、散射及接收等有关的理论与技术和信息(图像、语音、数据等)的获取、处理及传输的理论与技术两大方面具有坚实的理论基础和实验技能，了解本学科发展前沿和动态，具有独立开展本学科科学研究工作能力的高层次人才。
3.电磁场与微波技术专业就业方向电磁场与微波技术专业性比较强,由于无线通信的迅速发展,该专业就业范围也变得更为广泛,毕业生主要就业方向如下:(1)在IT行业、通信行业、国防、航空、航天、公安、安全等部门从事微波通信、雷达、电子对抗、电磁场工程等科学研究、系统设计、产品开发与生产、设备运行维护、科技管理、市场营销。
电磁场与微波技术(场论)
交通管制：监测道 路交通状况，实现 智能交通管理
无线通信：电磁波在空间中传播，实现无线通信 卫星通信：利用卫星转发信号，实现全球通信 雷达系统：利用微波反射原理，实现对目标距离、速度、方位的测量 移动通信：手机、平板等移动设备通过电磁波进行通信
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测量技术中的应用：利用电磁波的传播特性，可以实现对物体位置、速 度、距离等参数的测量，如雷达测距、激光测距等。
通信领域：利用 微波进行无线通 信，包括移动通 信、卫星通信等
雷达探测：利用 微波的反射和散 射特性，探测目 标的位置、速度 和形状等信息
导航定位：利用 微波信号的传播 特性，进行全球 定位系统（GPS） 等导航定位
遥感遥测：利用 微波辐射和散射 特性，进行气象 观测、资源调查 和环境监测等
电磁场与微波技术的起源 20世纪的发展和应用 21世纪的最新进展和趋势 未来展望
纳米技术：利 用纳米尺度的 特性，开发出 更小、更快、 更省能的电子 器件和系统。
生物技术：结合 电磁场与微波技 术，开发出用于 医疗、生物检测 和生物成像等领 域的先进技术和
设备。
电磁场与微波技术与通信技术的结合，实现高速、大容量、低延迟的通信。 电磁场与微波技术与生物医学的交叉，应用于生物医学成像、微波热疗等领域。 电磁场与微波技术与新材料技术的结合，开发新型微波介质材料、超材料等。 电磁场与微波技术与新能源技术的交叉，研究微波在太阳能、风能等新能源领域的应用。
电磁场的基本理论
简介：麦克斯韦方程组是描述电磁场运动和变化的经典方程组，由麦克斯韦在19世纪 提出。
内容：包括四个方程，分别描述电场、磁场、电荷密度和电流密度的关系，以及电 磁场的变化规律。
应用：麦克斯韦方程组在电磁波传播、电磁场与物质相互作用等领域有着广泛的应用。
第12篇 电磁场与微波技术
第12篇电磁场与微波技术12.1电磁波的概念1）定义从科学的角度来说，电磁波是能量存在的一种形式，凡是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。
正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。
电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。
2）电磁波的产生1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。
他预言了电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。
1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。
之后，人们又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的性质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。
电磁波是电磁场的一种运动形态。
电与磁可以说是一体两面，变化的电会产生磁，变化的磁也会产生电。
变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播则形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。
3）电磁波的性质电磁波频率低时，主要借助有形的导电体才能传递。
原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电磁波频率高时既可以在自由空间内传播，也可以束缚在有形的导电体内传递。
电磁波在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。
举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到太阳光的光与热，其实光波也是电磁波。
在空间中电磁波为横波。
电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。
电磁波振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，其强度与距离的平方成反比，电磁波本身携带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。
电磁波的速度等于光速c（3×108米/秒）。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场及其在微波技术中的应用引言：电磁场是现代科学研究中不可或缺的重要概念之一。
它不仅在基础物理学中有着重要地位，而且在应用技术领域中也发挥着巨大的作用。
微波技术作为其中的一个分支，基于电磁场的特性，广泛应用于通信、雷达、无线能量传输和生物医学等领域。
本文将重点讨论电磁场与微波技术的关系和在实际应用中的具体应用场景。
电磁场的基本概念：电磁场是由电磁场源产生的一种物理现象。
它是由电场和磁场组成的，并在空间中以波的形式传播。
电磁场的特性由麦克斯韦方程组描述，包括电场和磁场的分布与变化规律。
电场与磁场相互耦合，通过相互作用产生电磁波，进而实现信息的传输和能量的传导。
微波技术的基本原理：微波技术是一种利用微波电磁场进行信息传输和信号处理的技术。
微波波段一般指频率在300MHz到300GHz之间的电磁波。
与其他频段相比，微波波段具有传输损耗小、传输带宽大等优点，因此在通信和雷达领域得到广泛应用。
微波技术的基本原理是利用微波波段的高频电磁场特性，通过天线的辐射和接收实现信号的传输与处理。
微波通信技术：微波通信技术是微波技术的一个重要应用领域。
通过利用微波频段的高频特性，可以实现长距离、高质量的通信。
微波通信系统由发送端和接收端组成，通过天线发射和接收微波信号。
微波通信可以分为点对点通信和广播通信两种模式，广泛应用于卫星通信、移动通信和无线电广播等领域。
微波雷达技术：微波雷达技术是利用微波频段的高频特性实现目标探测与跟踪的一种技术。
微波雷达可以通过发射接收微波信号，利用目标散射和干涉原理实现对目标的定位和距离测量。
微波雷达的应用领域广泛，包括航空、军事、气象等领域。
它可以实现对目标的精确探测和跟踪，为人们提供重要的信息支持。
无线能量传输技术：无线能量传输技术是利用微波电磁场将能量传输到远距离的一种技术。
通过发射端产生微波信号，并通过电磁波传输将能量传递到接收端，实现无线能量传输。
该技术在无线充电、无线电源等方面有着广泛的应用前景。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场与微波技术是现代科技领域中的重要研究方向。
电磁场，作为一种能量传播媒介，广泛应用于通信、能源、医疗等各个领域。
微波技术则是利用电磁波的特性进行信息传输和无线通信的科学和技术。
电磁场作为一种物理现象，是指空间中由电荷或电流产生的电、磁相互作用力。
常见的电磁场包括静电场、静磁场和交变电磁场。
静电场由电荷引起，静磁场由电流引起，而交变电磁场则由交变电荷或电流引起。
电磁场的研究对于电磁学的发展具有重要的意义。
通过对电磁场的研究，我们可以深入理解电磁波的传播特性，为通信、雷达等技术的发展提供基础。
微波技术是利用微波频段的电磁波进行信息传输和无线通信的技术。
微波频段位于无线电波和红外线之间，具有较高的频率和较短的波长。
微波技术主要包括微波电子学、微波通信、微波光子学等方面。
微波技术在通信领域中有着广泛的应用。
通过利用微波频段的电磁波进行信号传输，可以实现高速、高容量的数据传输。
微波通信技术在无线网络、移动通信、卫星通信等领域中都有重要的应用。
微波技术在雷达领域也有着重要的应用。
雷达是一种利用电磁波进行目标探测和测距的技术，而微波频段的电磁波是雷达系统常用的工作频段。
通过利用微波频段的电磁波进行雷达扫描，可以实现高精度的目标探测和跟踪。
此外，微波技术还有广泛的应用于医学领域。
微波医学诊断技术是一种利用微波频段的电磁波进行疾病诊断和治疗的技术。
通过测量微波信号在人体组织中的传播特性，可以获取人体内部的结构和组织信息，实现无创、无痛的疾病诊断。
总之，电磁场与微波技术作为现代科技的重要研究方向，具有广泛的应用前景。
通过深入研究电磁场的基本定律和微波技术的原理，可以推动通信、雷达、医学等领域的发展，为人类社会的进步做出贡献。
电磁场与微波技术考研专业课资料
电磁场与微波技术考研专业课资料电磁场与微波技术是考研专业课中的重要内容之一，它关乎着无线通信、雷达系统、天线设计等众多实际应用。
对于考研学子来说，掌握电磁场与微波技术的理论知识和实际运用是非常重要的。
本文将介绍一些电磁场与微波技术的基本概念和常用方法，以供考生参考。
一、电磁场理论的基本概念在电磁场与微波技术中，电场和磁场是非常重要的研究对象。
简单来说，电场由电荷引起，磁场则由电流引起。
二者都是通过场的概念来描述的，场的本质是指可以对其他物质或者电磁场产生作用力的物理量。
电磁场可以通过麦克斯韦方程组进行描述，包括四个方程：电场的高斯定律、电磁感应定律、安培环路定理和法拉第电磁感应定律。
二、微波技术的基本原理微波技术是对电磁波在微波频段的应用和研究，是电波的一种。
微波技术在通信、遥感、雷达等领域有着广泛的应用。
在微波技术中，常用的设备有微波源、微波天线、微波传输线等。
微波技术的主要特点是具有高频段、高速度、高带宽、宽动态范围以及能够进行高度集成等特点。
三、常用的微波技术方法在微波技术领域，有许多常用的方法和技术可以用于系统设计和分析。
下面介绍几种常用的方法：1. S参数法（散射参数法）：S参数是指描述网络中端口之间连接关系的参量，通过测量和分析电磁波的散射参数可以获得网络的特性。
S参数法在微波技术中被广泛应用于器件的测量和系统的设计。
2. 阻抗匹配方法：在微波技术中，阻抗匹配是非常重要的一环。
通过合理选择传输线的特性阻抗和使用阻抗匹配网络，可以实现信号在传输过程中的最大功率传递。
3. 天线设计方法：天线在无线通信系统中起到重要的作用，而在微波技术中，对天线进行设计和优化更为复杂。
天线的设计方法主要包括理论计算、仿真模拟和实验验证等。
4. 多端口网络方法：在微波技术中，多端口网络扮演着重要角色。
多端口网络的分析和设计可以基于矩阵理论和矩阵方程，通过求解矩阵的特征值和特征向量来得到网络的特性。
四、电磁场与微波技术考研资料推荐为了帮助考研学子更好地掌握电磁场与微波技术的知识，推荐以下几本经典教材：1. 《电磁场与电磁波》：主要内容包括电场、磁场、电磁波、电磁场理论研究方法等，适合初学者入门。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场与微波技术1. 引言电磁场是一个包含电场和磁场的物理场，广泛应用于科学、工程和日常生活中。
微波技术是一种利用电磁波传输能量和信息的技术，具有广泛的应用领域。
本文将探讨电磁场与微波技术的基本原理、应用以及对于社会发展的影响。
2. 电磁场基本原理电磁场是由电场和磁场相互作用形成的。
电场是由带电粒子产生的，而磁场则是由电流或者磁铁产生的。
电磁场在空间中以电磁波的形式传播，具有粒子和波动性质。
3. 微波技术原理微波是一种波长较短、频率较高的电磁波。
微波技术利用微波的特性，通过天线将电能转化为电磁能，并进行传输。
微波技术可以应用于通信、雷达、热处理、无线电焊接等领域。
4. 电磁场与微波技术的应用4.1 通信领域微波技术在通信领域中起到了至关重要的作用。
无线通信、卫星通信、移动通信等都利用了微波技术传输信息。
微波通信可以实现远距离高速传输，极大地方便了人们的日常生活。
4.2 雷达技术雷达是利用电磁波传播的特性，通过接收和发送信号来测量和探测目标物体的位置、速度和方向。
雷达技术广泛应用于导航、遥感、气象预报等领域。
借助微波技术，雷达技术不仅可以探测大气层的异常变化，还能在航空、航海等领域，提供精确的目标检测和定位。
4.3 热处理技术微波热处理技术利用微波的加热效果，可以快速、均匀地加热材料。
这种技术被广泛应用于食品加热、胶粘剂固化、陶瓷制品烧结等领域。
与传统的加热方式相比，微波热处理技术具有更高的效率和更短的处理时间。
5. 电磁场与微波技术对社会发展的影响电磁场与微波技术的应用已经深入到我们的生活中，改变了我们的生产和生活方式。
通信技术的发展使得人与人之间的沟通更加方便和快捷，推动了经济和社会的发展。
雷达技术的发展提高了目标检测和定位的准确性，广泛应用于军事、民用航空等领域，提高了安全性和效率。
微波热处理技术的应用使得加热过程更加高效和节能，促进了制造业的发展。
6. 结论电磁场与微波技术是现代科学和技术的重要组成部分。
电磁场与微波技术第二版教学大纲
电磁场与微波技术第二版教学大纲一、课程信息1.1 课程名称电磁场与微波技术1.2 学时与学分72学时，3学分1.3 先修课程电磁学、微积分、物理学1.4 授课对象电子、通信、计算机等相关专业的本科生1.5 课程简介本课程主要介绍电磁场理论及在微波技术中的应用，内容包括静电场、静磁场、时变电磁场及其电磁波的传播等。
本课程将以理论讲解和实践案例分析相结合的方式，让学生掌握电磁场和微波技术的基础知识和应用技能。
二、教材2.1 主教材电磁场与微波技术第二版，吴荣华著，中国科学技术出版社，2019年2.2 辅助教材1.微波工程，主编田俊鹏，清华大学出版社，2017年2.微波电路设计，谢学海，机械工业出版社，2018年三、课程内容3.1 静电场•电场的概念与性质•静电场的高斯定理和环路定理•电势与电势能•连续介质静电场的边值问题3.2 静磁场•磁场的概念与性质•静磁场的安培定理和环路定理•磁场中的基本电路•磁场能量3.3 时变电磁场•波动方程和电磁波的传播•时变电磁场的感应定律•介质中的电磁波•电磁波在导体中的传播3.4 微波技术•微波电路传输线路基础•微波天线和辐射系统•微波传输系统和雷达•微波器件，如隔离器、功分器、耦合器、变相器、滤波器等3.5 实践案例•静电场的数值计算•模拟静电场基础电路板设计•计算微波天线特性•使用ADS进行微波电路仿真•组成小组开发计算机控制雷达四、评分标准•平时考核：20%•作业、实验：30%•中期考核：20%•期末考试：30%五、教学方法本课程采用理论讲解和实践案例相结合的授课方式，注重学生的理论学习和实践经验的积累。
教师除了讲解基本原理外，还将根据学生实际情况经常性地开展案例分析、课程设计、实验操作等教学活动，加强学生的实践能力和团队协作能力，鼓励学生独立思考和创新。
六、教学进度第一周•课程简介•静电场第二周•静电场第三周•静磁场第四周•静磁场第五周•时变电磁场第六周•时变电磁场•微波技术第八周•微波技术第九周•微波器件第十周•微波器件第十一周•实践案例1：静电场的数值计算第十二周•实践案例2：模拟静电场基础电路板设计第十三周•实践案例3：计算微波天线特性第十四周•实践案例4：使用ADS进行微波电路仿真第十五周•实践案例5：组成小组开发计算机控制雷达第十六周•期末复习•期末考试七、教学要求7.1 学生要求学生应具备一定的电磁学和微积分知识，有一定的数学基础。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术第一篇：电磁场技术电磁场技术是指人们利用电磁场的作用、特性和规律，从事于电磁场方面的研究、应用和开发的技术。
电磁场是由电荷带电粒子所产生的空间环境。
它包括电场和磁场两个部分，而且它是可以相互作用、相互影响的。
电磁场技术的研究领域十分广泛，包括无线通信、雷电监测、电磁辐射控制、电磁兼容性等等。
在无线通信领域，电磁场技术起到了至关重要的作用。
无线通信信号需要通过空气传输，在传输过程中受到电磁干扰的影响很大。
如果通信系统对电磁干扰的抗干扰性能不足，会导致通信的信号失真以及无法正常通信。
因此，电磁场技术的研究可以为无线通信系统的设计提供更好的抗干扰性能，从而提高无线通信的可靠性和稳定性。
在雷电监测领域，电磁场技术也有着重要的作用。
雷电是由大气中的电荷分布不均引起的电现象，它对人们的生产和生活产生了很大的威胁。
电磁场技术可以通过探测雷电产生的电荷分布情况，提高监测雷电的精度和准确性，从而为我们提供更好的防雷服务。
在电磁辐射控制领域，电磁场技术也可以用来控制和减少电磁辐射对人体的影响。
电磁辐射是一种电磁波的辐射现象，会对人体产生一定的影响，如头痛、失眠、疲劳等等。
电磁场技术可以通过调节电磁波的频率、放大程度等参数，来减少电磁辐射的强度和对人体的影响。
在电磁兼容性领域，电磁场技术可以用来实现不同电子设备之间的兼容性。
由于电子设备的不同，它们所使用的电磁场参数也是不同的。
因此，在电子设备之间进行数据传输的过程中，如果没有良好的电磁兼容性，会导致数据传输失真甚至数据丢失。
电磁场技术可以通过调节电磁场的特性和规律，实现不同电子设备之间的兼容性，从而提高数据传输的稳定性和可靠性。
总之，电磁场技术对于我们的生产和生活有着广泛的应用，它可以为我们提供更好的无线通信服务、更好的防雷服务、更好的电磁辐射控制、更好的电磁兼容性等等。
因此，电磁场技术的研究和应用有着非常重要的意义，也迎来了越来越广阔的发展前景。
第二篇：微波技术微波技术是指在微波波段内进行通讯、雷达、天线、电子测量和医疗等领域的电路设计和测试的技术。
电磁场与微波技术
微波滤波器
低通微波滤波器
用于抑制高频噪声和干扰，提高信号 纯度。
高通微波滤波器
用于提取高频信号成分，进行信号分 离和筛选。
带通微波滤波器
用于选择特定频段的信号，实现信号 的选择性传输。
陷波微波滤波器
用于抑制特定频段的干扰信号，提高 通信系统的抗干扰能力。
微波天线
抛物面天线
喇叭天线
利用抛物面反射聚焦原理，实现定向发射 和接收。
电磁场的基本定律
总结词
介绍电磁场的基本定律，包括高斯定律、法拉第的闭合性质，法拉第定律揭 示了磁场的变化可以产生电场，安培-麦克斯韦方程则综合了 电场和磁场的规律，描述了电磁波的传播和相互作用。
电磁场的分类
总结词
根据不同的分类标准，对电磁场进行分类，如自然界的电磁场、人工产生的电磁 场等。
详细描述
自然界的电磁场包括地球磁场、太阳辐射等；人工产生的电磁场包括无线电波、 微波、红外线、紫外线等。这些电磁波在通信、雷达、导航、医疗等领域有着广 泛的应用。
02
微波技术概述
微波的定义与特性
微波是指频率在300MHz至 300GHz之间的电磁波，具有波 长短、频率高、穿透性强等特点。
微波的传播速度与光速相同，约 为3×10^8米/秒，在真空中传
气象观测
雷达发射的电磁波能够穿透云层， 通过反射和散射现象探测降水、风 速、风向等气象信息。
军事侦察
雷达系统在军事领域广泛应用于侦 察、目标识别和导弹制导等方面。
卫星通信
全球覆盖
卫星通信利用地球同步轨道卫星实现全球覆盖，提供语音、数据 和视频通信服务。
高速传输
卫星通信能够实现高速数据传输，满足远程教育和医疗等领域的通 信需求。
电磁场理论与微波技术
电磁场理论与微波技术随着国民经济持续发展和人民生活水平的不断提高，社会各行各业对电磁场和微波技术的需求日益增长。
但公众在享受先进技术带来的舒适生活的同时，对电磁场和微波设施是否产生电磁辐射、是否影响人体健康也产生了很多疑虑。
其实，电磁场与微波并不神秘，在我们身边普遍存在。
电场是在带电体周围的空间，存在的一种看不见的特殊物质，对电荷有力的作用。
电场在自然界普遍存在，人体在冬天将化纤及毛料衣服混合穿着，摩擦时就会产生较高静电场；带电云团对地也同样存在电场。
当电气设备接通电源（即加上电压或称为带电）时，在其周围空间就形成了工频电场。
电场强度的计量单位为伏每米（V/m）。
磁场是电流回路或永久磁铁周围空间存在的一种看不见的特殊物质，对运动电荷经过时有力的作用，人类生存的地球本身就是一个大磁场。
电气设备工作或运转时，其电流便在周围空间产生磁场，称为工频磁场。
磁感应强度的计量单位是特斯拉（T）。
交流电力设施产生的电场和磁场属于工频电场和工频磁场。
工频的特点是频率低、波长长、衰减快。
我国电力工频是50赫兹（Hz），波长是6000公里。
英国科学家法拉第曾经做过一个著名的实验——法拉第笼实验，法拉第把自己关在金属笼内，当外界对笼体发生强大的静电放电时，他并未受到任何影响，并且验电器也无任何显示。
物理学将这种现象称为静电屏蔽。
同样，带电体封闭在接地的金属容器内也会产生静电屏蔽，对金属容器外部不产生电场。
电磁辐射是指电磁辐射源以电磁波的形式发射到空间的能量流，计量单位是：毫瓦/平方厘米。
电磁辐射源发射的电磁波频率越高，它的波长就越短，电磁辐射就越容易产生。
国际电磁标准规定，9000赫兹以上的频率称射频，即是说，频率在9000赫兹以下的电源，不会产生电磁辐射。
由以上数据对比可知，在居民家中及小区附近常见的电磁场和微波场，在距离波源1米处，实测电场强度只有国际标准的1/267，磁感应强度只有国际标准的1/1526，根本不会对人的身体健康造成任何影响。
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9
微波网络分析
若满足阻抗约束 Z 0 Z w 1， 则有
C1 =C2
B）阻抗概念
=
Et 1 Zw = H t Yw
媒质的固有阻抗，只取决于材料 参数，等于平面波的波阻抗； 特定导行波的特性参数，与工作模式相关； 特性阻抗，对于TEM波有唯一的定义， 等于行波工作时的电压与电流之比。
y
j a
H10 sin
x
a
e j z dy
y
式中显示，电压值与坐标x的值有关系，电压不唯一。 非 TEM 模的等效电压和电流没有唯 模的等效电压和电流没有唯一正确的定义，通常 正确的定义，通常 遵循如下原则可获得有意义结果 电压和电流定义针对特定波导模式，电压与横向电 场成正比，电流与横向磁场成正比； 电压与电流的乘积应等于该模式的功率流密度，以
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20
微波网络分析
散射参数矩阵定义如下，它反映的是入射电压与反射电压 的关系
V1 S11 V2 S21 SN1 VN
或者写成
S12 S22 SN 2
S1N V1 S2 N V2 S NN VN
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4
微波网络分析
阻抗和等效电压、电流
A）等效电压和电流 在微波频段，电压和电流的测量是困难的，甚至定义 都是难以唯 地给出的。 都是难以唯一地给出的 对于 TEM 传输线，通常要由双导体或多导体组成，图 中给出任意形状的双导体TEM传输线。
V
E dl
Vi , I i
ti
Vi , I i
Vi Vi Vi
Ii Ii Ii
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微波网络分析
N端口网络的阻抗矩阵方程为
V1 Z11 V Z 2 21 VN Z N 1
或者简写为
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1 Z0 = = Y0
10
微波网络分析
C）福斯特电抗定理 左图所示的微波网络具有 个输入 左图所示的微波网络具有一个输入 输出端口，称作一端口网络。输入 阻抗记作
Z in
I V
一端口 端口 网络
Z in Rin jX in
Yin Yin jBin
e j z j z t ( x, y ) A e ) Et et ( x, y )( A e (V e j z V e j z ) C1 h ( x, y ) j z j z j z A e ) I e j z ) H t ht ( x, y )( A e (I e C2
I I
C
H dl
对于行波 可得特性阻抗 对于行波，可得特性阻抗
Z0 V
积分与 路径无 关
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y
5
矩形波导
微波网络分析
z
x
对于非 TEM 传输线，定义电压、电流则较为困难。以矩 形波导的主模 形波导的 模 TE10为例 为例，有 有
V E y dy
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微波网络分析
波阻抗和电磁场满足
ˆ Et z Ht Zw
等效电压和电流定义为
V ( z ) V e j z V e j z I ( z ) I e j z I e j z
入射复波功率
* 2 1 V I * ˆ ˆ P A e h* zds e h zds * 2 2C1C2 S S
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微波网络分析
互易网络满足
Z ij Z ji 和
无耗网络
Yij Y ji
考虑一个N端口互易无耗网络。因为无耗，传送给网络的 净功率必定为零，即 Re Pav 0。为此需求解
Pav
1 1 T T * * V I I Z I 2 2 1 1 N N * * * I1Z11 I1 I1Z12 I 2 I 2 Z 21 I1 I i Z ij I j * 2 2 i 1 j 1
Z ii不是接负载时的阻抗！ 学习及工作中特别注意：
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微波网络分析
N端口网络的导纳矩阵方程为
I1 Y11 Y12 I Y Y22 2 21 I N YN 1 YN 2
或者简写为 二者满足
Z12 Z 22
ZN 2
Z1 N I 1 Z2N I2 Z NN I N
V Z I
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微波网络分析
由定义知
Vi Z ij Ij
I k 0, k j
Y1N V1 Y2 N V2 YNN VN
I Y V Y Z
1
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微波网络分析
类似地
Ii Yij Vj
Vk 0, k j
表示除编号为j的端口外，其余端口全部短路，在第 的端口外 其余端口全部短路 在第j端口 上加电压激励源 V j，测量第i个端口的短路电流 I i 。Yij 是 上述电流和电压比值。 互易网络 当网络中不含非互易物质，如铁氧体、等离子体和有源 当网络中不含非互易物质 如铁氧体 等离子体和有源 部件时，阻抗矩阵和导纳矩阵具有对称性，这类网络称 作互易网络。
该式含义为：除编号为j的端口外，其余端口开路 （ I k 0, k j ），在第j端口上加电流激励源 I j ，测量第i 个端口的开路电压 Z ij 是上述电压和电流比值，称作端 个端口的开路电压。 是上述电压和电流比值 称作端 口j和端口i间的转移阻抗。 作为特殊情况， i j 时， Z ii 表示除端口i外所有端口开路 时，端口i的输入阻抗。
Z R ( ) jX ( ) X ( ) 是频率 的奇函数。 则 R ( ) 是频率 的偶函数；
同样地，反射系数、电压、电流等实部为频率 的偶函 数；虚部是频率 的奇函数。（相关证明学习课本第 192-194页）。 上述特性在研究宽带匹配网络设计和综合时相关 上述特性在研究宽带匹配网络设计和综合时相关。
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微波网络分析
便应用电路相似的分析方法； 单一行波的电压和电流之比，应等于该传输线的特 单 行波的电压和电流之比，应等于该传输线的特 性阻抗。原则上该比值可任意选择，但通常这样选 择（与TEM有些类似），或归一化阻抗1。 对于任意波导模式，讨论如下： 任意具有正、反向行波分量的波导模式，横向场
V S V
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VN , I N
微波网络分析
分析S参数定义
VN , I N
V1 , I1 V1 , I1 t 1
V2 , I 2
tN
N 端口 网络
Vi , I i
ti
V Sij i Vj
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微波网络分析
考虑到各端口激励电流可以是独立的，不妨使除端口j外 的其 端 均为零 于是可依次知 的其它端口均为零，于是可依次知
Re I j Z jj I j I j Re Z jj 0 Re Z jj 0
* 2
再令除端口 令除端 i和j外的其它端口均为零，则有 的其它端 均 有
t2
V2 , I 2
Vi , I i
Vk 0, k j
其物理含义解释为：除端口 其物理含义解释为 除端口j外，其余端口均接上匹配负 外 其余端口均接上匹配负 载。在端口j加入激励源，入射波电压为 V j 。此时测量 端口i的反射波（由端口i流出），反射波电压为 V j 。反 射波电压与入射波电压之比即为散射参数 Sij 。 由定义不难看出， Sii 表示所有端口接匹配负载时，由端 口i向网络看去的反射系数；Sij 是其余端口接匹配负载时 端口j到端口i的传输系数。
Re I i I j * I i I j * Z ij 0 Re Z ij 0
总之，对于无耗互易 网络满足
Re Z iYij 0 Re
即阻抗矩阵为纯虚数矩阵。对于导纳矩阵具有相同结论。
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对于无源和无耗一端口网络，福斯特电抗定理表明
X in 4(We Wm ) 0 2 I
Bin 4(We Wm ) 0 2 V
即电抗随频率变化的斜率非负。该物理现象在分析和设 计如宽带匹配网络等时具有指导意义。
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微波网络分析
D）阻抗和反射系数的奇偶性 设 端口网络的输入阻抗 设一端口网络的输入阻抗
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微波网络分析
微波网络的散射矩阵
A）散射参数的定义 我们已多次讨论，对于微波电路或系统，特别是非 TEM 传输线的情况，电压和电流难以定义和测量。为此 希望寻找一种与阻抗矩阵或导纳矩阵相类似，一样地只 需在端口信息就能网络特性全面描述的方法，同时该方 法还应克服难以定义和测量的缺点。 散射矩阵，就是这样一种好的工具，它是利用网络各 端 入射波电压和反射波电压来描述网络特性的波的矩 端口入射波电压和反射波电压来描述网络特性的波的矩 阵。