微波技术基础1
微波技术基础(微波技术与天线)第1章
g
2
0
r
其中， r 为传输线周围填充介质的相对介电常数。
均匀无耗传输线上的导行波为无色散波，有耗线的波为色散波。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
1.2 传输线的阻抗与状态参量
当传输线特性阻抗一定时，输入阻抗与反射系数有一一对应 的关系，因此，输入阻抗可通过反射系数的测量来确定。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
4. 驻波比（standing wave ratio (VSWR)）
电压驻波比—传输线上电压最大 值与电压最小值之比
U U
max min
输入阻抗 —传输线上任意一点处的电压和电流之比值
Z l jZ 0 tan(z ) U ( z) Z in ( z ) Z0 I ( z) Z 0 jZ l tan(z )
均匀无耗传输线的输入阻抗为
结论
均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、 传输线的特性阻抗、终端负载阻抗及工作频率有关，且一 般为复数，故不宜直接测量。 由于tan(z+/2)= tan(z)，所以Zin (z+/2)= Zin(z)，即传输 线上的阻抗具有/2的周期性。
Z l jZ 0 tan l Z in Z 0 100() Z 0 jZ l tan l
结论：若终端负载为复数，传输线上任意点处输入阻抗一般 也为复数，但若传输线的长度合适，则其输入阻抗可变换为 实数，这也称为传输线的阻抗变换特性。
《微波技术与天线》
微波技术基础课程学习知识要点
《微波技术基础》课程学习知识要点第一章 学习知识要点1．微波的定义— 把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。
微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz ～3×1012Hz 。
在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽10000倍。
一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。
2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。
3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。
4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。
第二章 学习知识要点1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。
微波传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。
传输线方程是传输线理论中的基本方程。
2. 均匀无耗传输线方程为()()()()d U z dz U z d I z dzI z 2222220-=-=ββ 其解为 ()()()U z A e A e I z Z A e A e j z j zj z j z=+=---120121ββββ 对于均匀无耗传输线,已知终端电压U 2和电流I 2，则:对于均匀无耗传输线,已知始端电压U 1和电流I 1，则:()()⎪⎭⎪⎬⎫+=+= sin cos sin cos 022022Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ其参量为 Z L C 000=，βπλ=2p ，v v p r =0ε，λλεp r=03. 终端接的不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态： (1) 当Z Z L =0时，传输线工作于行波状态。
微波技术基础
摘要本文主要介绍了微波的基础知识，在第一章中介绍了微波的概念、基本特点以及微波在民用和军事上的应用，在第二章中介绍了微波传输线理论，主要介绍了TE型波的理论和传输特性。
10This paper describes the basics of microwave in the microwave first chapter introduces the concept of the basic characteristics and microwave in the civilian and military applications, in the second chapter describes the microwave transmission line theory, introduces the theory and the type of wave Transmission characteristics.微波技术基础第一章微波简介1.1 什么是微波微波是频率非常高的电磁波，就现代微波理论的研究和发展而论，微波是指频率从GHz300的电磁波，其相应的波长从1m~0.1mm，这段电磁频谱包~MHz3000括分米波（频率从300MHz~3000MHz），厘米波（频率从3GHz~30GHz），毫米波（频率从30GHz~300GHz）和亚毫米波（频率从300GHz~3000GHz）四个波段。
下图为电磁波谱分布图：1.2微波的基本特点1.似光性和似声性微波波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体的尺寸相当或小的多，当微波辐射到这些物体上时，将产生显著地反射、折射，这和光的反射折射一样。
同时微波的传播特性也和几何光学相似，能够像光线一样直线传播和容易集中，即具有似光性。
这样利用微波就能获得方向性极好、体积小的天线设备，用于接收地面上或宇宙空间中各种物体发射或反射的微弱信号，从而确定该物体的方向和距离，这就是雷达及导航技术的基础。
微波技术基础-概述(1)
北京邮电大学——《微波技术基础》
32
应用
基础理论作用
高频通信技术基础 高频器件设计、高频电路设计基础 天线设计技术基础 电磁兼容技术基础 后续课程理论基础：
“光纤通信”、 “天线技术”、 “电磁兼容”、 “移动通信”、……
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应用
从事专业领域——
北京邮电大学——《微波技术基础》
25
微波技术发展史
1831 : Faraday’s Electromagnetism Induction Phenomenon 1864 : Maxwell’s Equation Publication 1887 : Hertz’s Experiment for the Existence of Electromagnetic Field 1893 : Waveguide Theory for Propagation of Microwaves in a Guided Structure
互耦问题
计算机的运算次数进入十亿次，其频率也是微波频率。超高速 集成电路的互耦也是微波互耦问题。因此，微波的研究已进入 集成电路和计算机。
北京邮电大学——《微波技术基础》
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微波的特点
微波的特点（5）
趋肤效应：即频率越高、导线中的电磁能量越紧贴导 线表面传输。材料的电导率越高、趋肤效应越明显； 量子特性：电磁辐射能量不是连续的，而是由“能量 子”组成，每个量子的能量与其频率成正比。不少物 质的能级跃迁频率恰好落在微波的短波段，因此近年 来微波生物医疗和微波催化等领域已是热点。在特定 条件下当微波与物质相互作用时，须考虑量子效应； 热效应：穿透性强，可深入物质内部产生热效应，加 热速度快而均匀。 ……
微波技术基础第一章
G
140.0～220.0
Ku
12.40～18.00R220.0～325.0
K
18.00～26.50
某些波段习惯上的称谓：
S 波段 — 10 cm 波段， C 波段 — 5 cm 波段， X 波段 — 3 cm 波段， Ku波段 — 2 cm 波段， K 波段 — cm波段， Ka波段 — 8 mm 波段， U 波段 — 6 mm 波段， F 波段 — 3 mm 波段等等。
❖ 微波的波长范围大约从1米到毫米左右。
❖ 微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz～ 3×1012Hz，是频率非常高的电磁波，所以又 称为超高频。
第
普通无线电波频段划分 如下:
一 章
波段名称
波长范围
频率范围
绪 超长波 论
长波
105~104m 3KHz~30KHz 104~103m 30KHz~300KHz
U 波段 — 6 mm 波段， 微波可作为一种能源，用于加热和烘干。 用微波进行疾病诊断和治疗，如用微波理疗仪对病灶进行局部 微波可作为一种能源，用于加热和烘干。 某些波段习惯上的称谓：
300KHz~3MHz 如利用微波与水分子相互作用产生热效应，用大功率微波辐射， S 波段 — 10 cm 波段， §1-1 什么是微波 一、什么是微波 Ka波段 — 8 mm 波段， 普通无线电波频段划分 如下: 如利用微波与水分子相互作用产生热效应，用大功率微波辐射， 图2-4 我国对空警戒引导雷达REL-1 微波也是无线电波，但它是一个比普通无线电波段的波长更短(频率更高)的波段，故名微波 。 二、微波技术的应用 和速度, 从而对运动目标实现定位、跟踪和识别。 卫星，就能实现全球通信和电视实况转播。 卫星，就能实现全球通信和电视实况转播。 普通无线电波频段划分 如下:
微波技术基础
《微波技术基础》复习要求第一章引言1.微波的工作频段2.微波的主要特点第二章微波传输线理论1.微波传输线与低频传输线的对比2.均匀传输线的电报方程（时域形式、频域形式）和波动方程3.已知负载的解型（无损形式）4.传输特性参数：特性阻抗、传播常数、相速、波长5.输入阻抗和反射系数：定义、公式和关系第二章微波传输线理论（续）6.无损传输线的工作状态分析7.传输功率（重点），功率容量和效率（一般）8.掌握阻抗圆图和导纳圆图的基本构成原理、圆图的主要特性（圆图作题不要求）9.阻抗匹配：三种阻抗匹配问题（重点）、阻抗匹配方法及其特点（一般）10.时域分析方法：时空图解法第三章金属规则波导1.规则波导的纵向场法公式（TE和TM）、波动方程和边界条件、波型分类等。
2.矩形波导：场的求解过程、下标含义和范围、场结构简易绘制方法的原理、传输特性（三种波长、截止条件、简并概念、主模、相速和群速、波阻抗等）3.圆波导：纵向场的求解形式、下标含义和范围，三种主要模式的基本特点第三章金属规则波导（续）4.同轴线：主模的特性、设计原则5.激励与耦合的主要方法和举例6.损耗问题：导体损耗（微扰思想）、介质损耗和消失波衰减第四章微波集成传输线1.增量电感法：基本思想和物理解释、解题方法2.对称耦合传输线的奇偶模分析：对称耦合传输线的奇偶模分解（场特性）奇偶模分析的主要特点奇偶模分析的主要结果（偶模阻抗、奇模阻抗、K等参数的关系）第五章介质波导1.介质波导的工作原理：H平面波和E平面波以及独立方程组；两种平面波的反射系数；全反射、全折射的形成条件及其证明；两种基本波型（表面波和辐射模）。
2.圆形介质波导：主要工作模式和主模、截止条件和含义相速度特性第五章介质波导（续）3.平板介质波导：TE和TM的色散方程、基本模式的对称场分布、路的求解方法4.矩形介质波导：EDC方法与马氏方法的主要区别EDC方法的求解（分区、拉伸方向、电场与介质交界面的关系、波阻抗、横向谐振条件、有效介电常数等）第六章微波谐振器1.微波谐振器的基本特性：三个特性；基本参数（谐振波长和品质因数，p值的选取范围）2.金属波导谐振器：矩形谐振腔（波动方程和边界条件、纵向场法公式、下标的含义和范围、主模等）圆形谐振腔（下标的含义和范围、主模、模式图、虚假模式及其定义等）第六章微波谐振器（续）3.传输线谐振腔：横向谐振条件4.非传输线谐振腔（一般）5.谐振腔的微扰理论：基本公式介质微扰（重点是有损情况）腔壁微扰（谐振频率与储能变化的关系）第七章微波网络基础1.微波网络与低频网络的主要不同2.网络阻抗和反射系数与损耗、储能的关系3.[Z]和[Y]的定义、元素含义和主要性质4.[S]的定义、元素含义和主要性质5.[A]和[T]的定义、元素含义和主要性质。
最新微波技术基础课程学习知识要点
《微波技术基础》课程学习知识要点 第一章 学习知识要点1 •微波的定义一 把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。
微波波段对应的频率范围 为：3X108H Z 〜3X 1012H Z 。
在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的 无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽 10000倍。
一般情况下，微波又可划分为 分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。
2 •微波具有如下四个主要特点：1）似光性、2）频率高、3）能穿透电离层、4）量子特性。
3 •微波技术的主要应用：1）在雷达上的应用、2）在通讯方面的应用、3）在科学研究方面的 应用、4）在生物医学方面的应用、5）微波能的应用。
4•微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理 论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方 法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析 电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用 克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输 特性。
第二章学习知识要点1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。
微波传输线是一种分布参数电路, 线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。
传 输线方程是传输线理论中的基本方程。
2. 均匀无耗传输线方程为其解为U Z i= A “e 八 A 2e jZ I Z 丁 Z — A 2e j 'ZZ o 对于均匀无耗传输线，已知终端电压U 2和电流丨2,则:U Z =U 2COS ：Z jl 2Z 0sin ：zd 2U Z d平2Z dz 2 -：2U Z ]=0 -■21 Z = 0 I Z = l 2 COS ：Z jU对于均匀无耗传输线，已知始端电压U 和电流丨1,则:3. 终端接的不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态:（1） 当Z L 二Zo 时，传输线工作于行波状态。
Chapter1微波概念微波技术基础 幻灯片
三、场的方法向路的方法转化
注意在波中出现了阻抗概念, 它与R、L、C的低频阻 抗有所不同。 (1-11) 令Γ为反射系数 (1-12)
三、场的方法向路的方法转化
［讨论］衡量电磁波的反射和传输, 我们引入了反 射系数 和波阻抗 ,波阻抗η与媒质特性( ) 相关。 换句话说，媒质的变化影响波的传输。
一、Maxwell方程组的物理意义
图 1-5
一、Maxwell方程组的物理意义
3. Maxwell方程还指出: 电磁转化有一个重要条 件，即频率ω。让我们写出单色波频域的 Maxwell方程 (1-4) (1-5) 只有较或者说任何形式的信号高频分量都包含很少 高的ω，才能确保电磁的有效转换，直流情况没有 转换。可以这样说，在高频时封闭电路才有可能变 成开放电路。不过很有意思的是频率愈高，越难出 功率，这也是一个有趣的矛盾。
一、Maxwell方程组的物理意义
值得指出: 人类对于电磁的相互转化在认识上走了很多 弯路。其中Faraday起到关键的作用。Oersted首先 发现电可转化为磁(即线圈等效为磁铁)，而Faraday坚 信磁也可以转化为电。但是无数次实验均以失败而告 终。只是在10年无效工作后，沮丧的Faraday鬼使神 差地把磁铁一拔，奇迹出现了，连接线圈的电流计指 针出现了晃动。
三、场的方法向路的方法转化
[例3]无限大无源 空间的均匀平面波研究波传输
问题。设 只有x分量, 只有y分量并不失一般性
。波只有可能(±)z方向, 且均匀平面波
不随x, y
变化。
图 1-10 均匀平面波传播
三、场的方法向路的方法转化
写出Maxwell方程组
均匀无源媒质
均匀平面波
上面这两个方程也称为均匀平面波的传播方程。
微波技术基础
一、简答题：1、电磁波频段划分与使用研究？隐形飞机的隐形原理？核潜艇的对外界通信方式及分析？答：无线电频段和波段的划分：序号频段名称频段范围波段名称波长范围主要用途1 甚低频(VLF) 3～30kHz 甚长波10～1万米音频电话、长距离导航、时标2 低频(LF) 30～300kHz 长波10～1千米船舶通信、信标、导航3 中频(MF) 300～3000kHz 中波1000～100米广播、船舶通信、飞行通信、船港电话4 高频(HF) 3～30MHz 短波100～10米短波广播、军事通信5 甚高频(VHF) 30～300MHz 米波10～1米电视、调频广播、雷达、导航6 特高频(UHF) 300～3000MHz 分米波10～1分米电视、雷达、移动通信7 超高频(SHF) 3～30GHz 厘料波10～1厘米雷达、中继、卫星通信8极高频(EHF) 30～300GHz 毫米波10～1毫米射电天文、卫星通信、雷达隐形飞机的隐形原理：通过降低飞机的电、光、声这些可探测特征，使雷达等防空探测器不能够早期发现来实现的。
为了减弱飞机电、光、声这些可探测特征，这种飞机在外形设计上采用了非常规布局，消除小于或等于90°的外形夹角，发动机进气口置于机身背部或机翼上面，采用矩形设计并朝上翻。
2个垂直尾翼均向外斜置，机身与机翼融为一体，使飞机对所有雷达波形成镜面反射，减小雷达回波。
在材料使用上，大量采用宽波段吸波性轻质耐热复合材料，并在表面涂覆放射性同位素涂层，通过同位素放射高能粒子，使周围空气形成等离子屏障。
在离子与电磁波相互作用过程中，吸收雷达波和红外辐射，整机雷达反射面降到1平方米以下。
即使这一点反射，也因通过等离子体的绕射、散射而造成雷达测量上的误差，从而达到“隐身”的效果。
核潜艇的对外界通信方式：利用无线电波传输分析：潜艇要遂行军事任务必须要与外界有安全可靠的通信方式，短波在水中不能使用，因为短波在水中衰减得太快，为了解决此问题，可以采用浮标天线或浮力天线，即把天线通过一根长长的绳索施放到水面，这样潜艇在水下也可发射信号。
微波工程基础第1章
波动方程的形式
波动方程的一般形式为▽²E + ₀²c²²E
= 0，其中E是电场强度，₀是真空中的
电常数，c是光速。
02
03
波动方程的解
对于特定的边界条件和初始条件，可
以通过求解波动方程得到电磁波的传
播特性。
微波的导波系统
导波系统的定义
导波系统是指能够引导电
磁波在其中传播的系统，
微波新器件的研发
总结词
详细描述
新型微纳加工技术的发展，新型微波器件如
的应用领域，提升微波系统的性能。
平面天线、集成电路、微波传感器等不断涌
现。这些新器件具有体积小、重量轻、功耗
低等优点，可广泛应用于通信、雷达、导航
、电子战等领域，提升系统的整体性能。
微波系统的集成化与小型化
微波工程基础第1章
目录
• 引言
• 微波基础知识
• 微波器件与电路
• 微波系统与应用
• 微波工程展望
01
引言
微波的定义与特性
微波是指频率在300MHz到300GHz
之间的电磁波，具有波长短、频率高
的特点。
微波具有穿透性、反射性、吸收性和
散射性等特性，这些特性使得微波在
通信、雷达、加热等领域具有广泛的
微波的传输线理论
传输线的定义
传输线是指用来传输电磁波的媒介，如同轴线、波导
等。
传输线的分类
根据结构和工作原理，传输线可分为均匀传输线和非
均匀传输线。
传输线的等效电路
传输线可以用等效电路来表示，其中电导和电感代表
能量损失，电容和电感代表波动效应。
微波的波动方程
波动方程的定义
微波技术基础
– b，封闭金属波导（非TEM波）：能量完全限制 在导体包围的空间内。
– c，表面波波导（开波导） （非TEM波）：能量 约束在波导结构的周围。
2、关于导波系统的四点说明
• 3）导模——（特定边界下，麦克斯韦方程的特解） • 能够沿导波系统独立存在的场型。其特点： • ①在导行系统横截面上的电磁场呈驻波分布，且是
t
2
2 z 2
HEzz((rr,,
z) z)
k2
Ez (r, Hz (r,
z) z)
0
2Ez k 2Ez 0
以 Ez (r, z)求解为例，应用分离变量法，令
Ez (r, z) E0z (r) Z (z)
t2E0z (r)
状和尺寸、媒质分布情况、结构材料及边 界条件沿轴向均不变化。
•→均直无限长
3、导波的场分析
• 不同导波系统所引导的电磁波虽然具有不 同特点，但都属于导波，且具有共同的规 律。——研究导波的共性。
• 前提：
• 1、规则导波系统——均直无限长——横截 面形状与Z无关；
• 2、导波随时间变化为正弦波变化——时谐 场——其他形式也可傅立叶级数表示出来。
• 横-纵向场关系式
把 / z ， 2 /代z入2 到 横2 向场的表达式中，并 整理得到：
Et
kc2
t Ez
j
kc2
H
z
avz
Ht
kc2
t Hz
j
kc2
t Ez avz
★重要结论：横-纵向场关系式
ZTE
微波技术基础简答题整理
对于电场线，总是垂直于理想管壁，平行于理想管壁的分量为 对于磁场线，总是平行于理想管壁，垂直于理想管壁的分量为 （ P82）
0 或不存在； 0 或不存在。
2-10. 矩形波导的功率容量与哪些因素有关？ 矩形波导的功率容量与波导横截面的尺寸、模式（或波形） 导中填充介质的击穿强度等因素有关。 （P90）
工作波长 λ，即电磁波在无界媒介中传输时的波长， λ与波导的形状与尺寸无关。 截止波数为传播常数 γ等于 0 时的波数，此时对应的频率称为截止频率，对应的 波长则称为截止波长。它们由波导横截面形状、尺寸，及一定波形等因素决定。 波长只有小于截止波长， 该模式才能在波导中以行波形式传输， 当波长大于截止 波长时，为迅衰场。
2-2. 试从多个方向定性说明为什么空心金属波导中不能传输 TEM模式。※
如果空心金属波导内存在 TEM 波，则要求磁场应完全在波导横截面内，而且是 闭合曲线。 由麦克斯韦第一方程， 闭合曲线上磁场的积分应等于与曲线相交链的 电流。由于空心金属波导中不存在沿波导轴向（即传播方向）的传到电流，所以 要求存在轴向位移电流，这就要求在轴向有电场存在，这与 TEM 波的定义相矛 盾，所以空心金属波导内不能传播 TEM 波。
按损耗特性分类： （ 1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （ 2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （ 3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微 带线） （ 4）光频波段传输线（介质光波导、光纤）
1-3. 什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什 么？
4-5. 微波谐振器的两个主要功能是 储能 和选频 。
4-6. 无耗传输线谐振器串联谐振的条件是 Zin =0，并联谐振的条件是 Zin =∞。
微波技术基础 第1章 引论
H
D t
E
B t
D 0
B 0
波动方程
2020/1/23
H
E t
E
H t
2 E
2E t 2
0
2 H
2H t 2
0
15
西安电子科技大学
H E
筑物、火箭、导弹等，它显示出粒子特点——即似 光性或直线性；而对于相对尺寸小的物体，又显示 出——波动性。
2. 微波与“左邻右舍”的比较 微波的“左邻”是超短波和短波，而它的“右舍” 又是红外光波（或亚毫米波,太赫兹） 。
扩展通讯通道，微 波通信和卫星通信
光波通过雨雾衰减很 大，微波段穿透力强
2020/1/23
9
西安电子科技大学
3. 微波传播
对流层微波传播 电离层短波传播与 微波地空传播
2020/1/23
10
西安电子科技大学
4. 不少物质的能级跃迁频率落在微波的短波段，所 以有微波生物医疗、微波催化等应用。
5. 计算机的运算次数进入十亿次，其频率也是微波 频率。超高速集成电路的互耦也是微波互耦问题。当 今热点：微波集成电路（MIC）。
S band: 2 - 4 GHz (7.5 - 15 cm)
C band: 4 - 8 GHz (3.8 - 7.5 cm)
X band: 8 - 12.5 GHz (2.4 - 3.8 cm)
Ku band: 12.5 - 18 GHz (1.7 - 2.4 cm)
K band: 18 - 26.5 GHz (1.1 - 1.7 cm)
微波技术基础 第一章 传输线的基本理论
[8] 微波在线： [9] 美国MIT教学资源网：/OcwWeb/Electrical-Engineering-andComputer-Science/6-013Electromagnetics-andApplicationsFall2002/CourseHome/index.htm [10] Microwave Journal: [11] European Microwave Week: [12] Computer Simulation Technology: [13] European Microwave Association： /en/ [14] IEEE Microwave Theory and Techniques Society： /index.html
课程有关说明
“微波技术基础”课程是一门内容广泛，跨度较 大，理论抽象，难于理解和掌握。 理论讲授44学时,实验10学时. 成绩考核采取多种形式，既包括期末考试成绩 ，又包括平时作业、实验，期末考试采取闭卷 形式，对学生做到统一试卷、统一评分标准， 公正合理。平时作业占总成绩的15%,实验占总 成绩的15%，期末考试占总成绩的70%。
r 1 303 . m 2R0
使我们更加明确了Guide Line的含义，导线只是起到引导的作用，而 实际上传输的是周围空间(Space)(但是，没有Guide Line又不行)。
J
D
H S E
传 输 空 间
d
J
高频电阻
close all; % close all opened graphs figure; % open new graph sigma_Cu=64.516e6; % define material conductivity mu=4*pi*1e-7; % permeability of free space % define constants for this example R=500; % resistance in Ohms C=5e-12; % capacitance in Farads l=0.025; % length of leads in meters a=2.032e-4; % radius of the leads in meters (AWG 26) % define frequency range f_min=1e6; % lower frequency limit f_max=1000e9; % upper frequency limit N=300; % number of points in the graph f=f_min*((f_max/f_min).^((0:N)/N)); % compute frequency points on log scale L=2*l/(4*pi*a)*sqrt(mu./(pi*sigma_Cu*f)); % determine inductance Z=1./(j*2*pi*f*C+1/R)+j*2*pi*f.*L; % determine impedance loglog(f,abs(Z)); title('Impedance of a 500 {\Omega} thin-film resistor as a function of frequency'); xlabel('Frequency {\itf}, Hz'); ylabel('Impedance |Z|, {\Omega}');
微波技术基础1
绪论— 微波的应用
微波技术 应用
应注意：长时间、大剂量的微波辐射也会伤害人体，还应注意对环境的污染。
中国在1979年制定的《微波辐射暂行卫生标准》中规定： 1）一天八小时连续辐射时，其剂量不应超过38 μW/cm2；
2)短时间间断辐射及一天超过八小时照射时，一天总剂量不超过
300 μW·h/cm2；
直线传播、反射、折 射、衍射等。雷达利 用此特性工作。
1.微波的频率高且波长很短，与几何光学相似，即似光性。
2.微波的波长与物体的尺寸具有相同的量级，使得微波的 特点又与声波相近，即似声性。
绪论— 微波的主要特性
穿透性好
物质内部：微波探伤
电离层：卫星通信
雨雾、雨、植被、积雪和地表层：微波遥感
生物体：医学透热疗法
导波的一般特性 —
导波场分析
导波场的纵向分布和横向分布 采用广义柱坐标系（u，υ，z，），设导波沿z 向 （轴向）传播，则：
令
E(u,, z) Et (u,, z) az Ez (u,, z) H (u,, z) Ht (u,, z) az H z (u,, z)
2Z 2 2 E0 2 Z t E0 k E0 Z 0 z
（两边同除以 E0 Z ）
导波的一般特性 —
导波场的纵向分布和横向分布 式左、式右坐标不相关， 因此共同等于一常数
令 2 1 2Z 1 (t2 E0 k 2 E0 ) Z 2 z E0
?导波系统按导行波分类11横电磁tem或准tem传输线导波的一般特性导波和导波系统平行双线频率低低米波同轴线分米波厘米波或毫米波带状线功率低厘米波或毫米波微带线功率低厘米波或毫米波22封闭金属波导33表面波波导或称开波导导波的一般特性导波和导波系统矩形波导圆波导脊波导椭圆波导介质圆波导介质带线镜像线?导模导行波的模式导波的一般特性导波和导波系统又称传输模正规模是能够沿导行系统独立存在的场型定义电磁场在横向以驻波分布导模离散性正交性对称性完备性截止性
微波技术基础-概述(1)
微波器件——谐振器、功分器、 耦合器等 微波基础理论 传输线理论、史密斯圆图应用 微波网络理论 阻抗变换与阻抗匹配 波导理论(矩形波导、圆波导、同轴线) 器件原理(谐振腔、功分器、耦合器等)
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学习内容
传输线理论和阻抗匹配概念，掌握传输线电路模型、端 接任意负载时传输线的特性，史密斯圆图及其在阻抗匹 配方面的应用，宽带匹配理论的设计实现；(第2、5章) 微波传输线、波导理论，矩形、圆柱形波导中的传输特 性和模式理论，单模传输条件，为“光纤通信”类课程 做基础理论准备； (第3章) 微波网络基础和微波网络矩阵分析法； (第4章) 微波基本元器件（微波谐振器、微波无源器件和微波滤 波器）的分析及其基本工作原理，以及在通信设备中的 应用，为“无线通信”类课程作准备。 (第6、7章)
合成橡胶处理 废物处理 核废料 纤维废料
发展方向 工作频段向高频段发展 小型化、宽带化 自动化、智能化
从频谱认识微波
我国移动通信所用频谱的划分
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学习本课程的作用与意义
北京邮电大学——《微波技术基础》
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学习什么内容？
围绕信号、功率的传输，学习微波 在器件中传输的基本分析方法，学 习微波器件的基本原理 微波传输——传输线、波导
现象是客观存在的，客观存在的事物一定能表现出 来吗?未必。它的表现与观察者及环境有关。地球是一 个圆球(严格地说是似椭圆球)。但直至麦哲伦发现新 大陆才算最后解决，因为人与地球上的尺寸比太微小 了。现在，宇航员在太空中能够清晰地看到地球是圆 形。 同样，波动性是客观存在的。但是，观察波动性却 与主观性、仪器、尺寸、时间等有关。
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微波技术基础(目录大纲)
课程详情：微波技术基础（64讲）-西安电子科技大学梁昌洪等国家级精品课程“微波技术基础”简介“微波技术基础”课程在西安电子科技大学是早已闻名的精品课程。
60年代初在我校毕德显教授的有力指导和系统策划下，出现了蒋同泽的《长线》和吕海寰的《超高频技术》，这是全国最早的同类教材，对多所高校均有大的影响，只是当时军校的原因，没有正式出版。
文革结束后，廖承恩编写的《微波技术基础》一直是国内多所高校引用和执教的教材。
1988年梁昌洪的《计算微波》获全国优秀教材奖，同时实践的需要也希望把微波集成电路的进展，网络的统一思想，计算机的应用以及CAI的先进手段融入教学。
90年代后期根据上述思想，推出了《简明微波》作为教学改革和课程发展的一次有益尝试。
目前的“微波技术基础”是电子信息专业微波方向学生的骨干课程，其讲授的内容涵盖了微波技术所涉及的各个方面的基础知识，信息量大。
为该课程配套的电子工程学院实验中心微波实验室和国家电工电子基地条件优良，实验设备从传统微波实验的测量线到现代的网络分析仪一应俱全，并建设了微波技术虚拟实验室，学生可以在虚拟实验室中进行有效的工程实际经验的训练。
总的来说，西安电子科技大学的“微波技术基础”在长期教学实践和学科发展中，已经逐步形成了自身的特色。
总结起来主要有：（1）现代性在内容、方法讲述和实施等环节都要体现跟上时代的潮流。
在内容选择上紧密结合通信等学科的发展，引入微波集成电路，光纤、开腔等实践需求的领域和内容；在方法上复频率法，统一传输线理论，特性阻抗的微扰理论等等，都是梁昌洪教授和同事们在教学科研结合上的创新体会；讲述和实施的CAI和虚拟实验使教材的现代性有所增色。
（2）简明性本课程在简明扼要，通俗易懂上狠下功夫，使内容尽量集中于发展主线，脉络清晰，在教学上强调。
统一性传输线和波导的统一；圆波导和矩形波导的统一；网络理论对于微波技术基础的主线统一。
主题性在本课程执教过程中，大胆实施分讲制，每一讲都有一个主题，有一个“戏核”，每5－6讲为一个单元，每个单元都有一个脉络一个系统，整个课程有一条主线，即把网络方法和场论方法的有机结合。
精品课件-微波技术基础(廖承恩)-第1章
开波导使电磁波能量约束在波导结构的周围(波导内和波 导表面附近)沿轴向传播，其导行波是表面波。
第1章 引论
● 导模(guided mode) 导行波的模式，又称传输模、 正规模，是能够沿导行系统独立存在的场型。其特点是: ①在 导行系统横截面上的电磁场呈驻波分布，且是完全确定的。这 一分布与频率无关，并与横截面在导行系统上的位置无关；② 导模是离散的，具有离散谱；当工作频率一定时，每个导模具 有唯一的传播常数；③导模之间相互正交，彼此独立，互不耦 合；④具有截止特性，截止条件和截止波长因导行系统和模式 而异。
第1章 引论
第1章 引论
从电子学和物理学的观点看，微波这段电磁谱具有不同于 其它波段的如下重要特点:
● 似光性和似声性 微波的波长很短，比地球上一般物 体(如飞机、舰船、汽车、坦克、火箭、导弹、建筑物等)的尺 寸相对要小得多，或在同一量级。这使微波的特点与几何光学 相似，即所谓似光性。因此，使用微波工作，能使电路元件尺 寸减小；使系统更加紧凑；可以设计制成体积小、波束很窄、 方向性很强、增益很高的天线系统，接收来自地面或宇宙空间 各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方位和距离， 分析目标的特征。
第1章 引论
第1章 引 论
1.1 微波及其特点 1.2 微波的应用 1.3 本书的内容框图 1.4 导行波及其一般传输特性 本章提要 习题
第1章 引论
1.1 微波及其特点 就现代微波理论和技术的研究和发展而论，微波 (microwave)是指频率从300 MHz至3 000 GHz范围内的电磁波， 其相应的波长从1 m至0.1 mm。这段电磁频谱包括分米波(频率 从300 MHz至3 000 MHz)、厘米波(频率从3 GHz至30 GHz)、 毫米波(频率从30 GHz至300 GHz)和亚毫米波(频率从300 GHz 至3 000 GHz)四个波段。 在雷达、通信及常规微波技术中，常用拉丁字母代号表示 微波的分波段。表1.1- 1(a)、(b)分别示出常用微波分波段代 号和家用电器的频段。
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频段名称 超低频(ULF)
长波
中波
104~103m 30KHz~300KHz 低频（LF）
103~102m 300KHz~3MHz 中频(MF)
短波
超短波
102~10m
10~1m
3MHz~30MHz
高频(HF)
30MHz~300MHz 超高频(VHF)
第 微波波段划分 如下: 一 章 波段名称 波长范围 频率范围 绪 0.3GHz~3GHz 论 分米波 1m~10cm
厘米波 毫米波 10cm~1cm 1cm~1mm
3GHz~30GHz 30GHz~300GH z
频段名称 特高频 （UHF） 超高频 （SHF）
极高频 (EHF) 亚毫米波 1mm~0.1m 300GHz~3000G 超极高频 Hz m
微波波段的代号及对应的频率范围
第 一 章 绪 论
波 段 UHF L LS S C
电波段的波长更短(频率更高)的波段，故名微 波。 微波的波长范围大约从1米到0.1毫米左右。 微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz～ 3×1012Hz，是频率非常高的电磁波，所以又 称为超高频。
普通无线电波频段划分 如下: 第 一 波段名称 波长范围 频率范围 章 105~104m 3KHz~30KHz 超长波 绪 论
第 一 章 绪 论
一、微波技术的发展
发展方向
工作频段向高频段发展
小型化、宽带化
自动化、智能化
二、微波技术的应用
微波应用
雷达
通信
科学研究
生物医学
微波能
1-3 微波技术的研究方法和基本内容 第 一 章 绪 论
麦克斯韦方程 场 研究方法 第三章
场与路相结合 第四章 路
基本内容 克希霍夫定律
第二章
5.85～8.20
8.20～12.40 12.40～18.00 18.00～26.50
F
G R
90.00～140.0
140.0～220.0 220.0～325.0
二、微波在电磁波谱中的位置
无线电波 视频 射频 微波 光波 可见光 红外线 紫外线 宇宙射线
x 射线
射线
f
(Hz) 3
8
3
10 10
微波技术基础
姚爱琴
第一章 绪论
§1-1 什么是微波 一、什么是微波 二、微波在电磁波谱中的位置 三、微波的特点与应用 §1-2 微波技术的发展 一、微波技术的发展 二、微波技术的应用 § 1-3 微波技术的研究方法和基本内容
§1-1 什么是微波 一、什么是微波
微波也是无线电波，但它是一个比普通无线
频率范围(GHz) 0.30～1.12 1.12～1.70 1.70～2.60 2.60～3.95 3.95～5.85
波 段 Ka Q U M E
频率范围(GHz) 26.50～40.00 33.00～50.00 40.00～60.00 50.00～75.00 60.00～90.00
XC
X Ku K
5
3
3
10 10
2
6
3 10Biblioteka 10-193
10 10
-4
12
3
10 10
-7
15
3
10 10
-10
18
(m) 10
三 、 微 波 的 特 点 与 应 用
似光性
似声性
卫星通信 天线 天文学研究 多路通信 非电离性 微波波谱学 真空器件 特殊元器件
微 波
穿透性 信息性 量子特性
共度性
分析方法独特性
1-2 微波技术的发展和应用