天线微波通信系统的基本结构

1.1 微 波
微波在电磁波频谱中所处的位置在甚高频(UHF)和光 波之间。
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
15 18
射线
f (Hz)3
(m) 10
8
3 10 105
3
3 10 10
2
6
3 10 10
-1
9
3 10 10
-4
12
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-7
3 10 10
目 录


微波通信基础
天线技术基础 电波传播基础
1 微波通信基础
微波及其基本特点 微波的研究对象及其应用 微波通信系统构成
1.1 微 波
定
义 ： 频 率 f 为 300MHz ～ 3000GHz 范 围 内 的 无
线电波。
103Hz=1kHz ， 106Hz=1MHz ， 109Hz=1GHz ，
工作原理和分析方法截然不同。
分析低频电路时，只需考虑各物理量随时间的变化，而不考
虑其空间分布。
对于微波系统，必须同时考虑各物理量随时间的变化以及其
空间分布。换句话说：在确定的空间内，对于低频信号我们 观察到的是物理量的振荡，对于高频信号我们观察到的是物 理量的波动。
例如：电磁波f=
50 Hz，波长为 6000 公里；f=100 GHz，其 波长就只有 3 毫米。如果电路的尺度为几十毫米，则在频率 较高时，就必须考虑电磁场的空间分布。
微波技术发展历史
1937 - klystron, Russell, Sigurd and William Hansen World War II – radar, MIT Radiation Laboratory ~1950 – coaxial(同轴) cables for radio communication ~1960 - satellite communication
-10
c 微波的波长范围在 3 108 1 米至 0.1 毫米之间。 40 m f 7.5 106
无线电波段的划分
甚低频 低频（长波）
中频（中波）
高频（短波） 甚高频 特高频
超高频
极高频
微波频段的划分及常用波段代号
波段代号
L
S
Cபைடு நூலகம்
X
Ku
K
W
标称波长 (cm)
22
10
5
3
2
1.25
~1980 - remote sensing satellite, DBS (direct broadcast
satellite)
~1990 - PCS(personal communication services), GPS ，
VSAT (very small aperture terminals，≤2.4m)
0.3
国际上对各微波频段用途的规定
微波炉中磁控管工作频率为 C
2.45 GHz；
波段通 讯卫星 的工作频率：下行频率为 3.700 ~ 波段通讯卫星的工作频率：下行频率为 11.7 ~ 12.2
4.200 GHz，上行频率为 5.925 ~ 6.425 GHz。
Ku
GHz，上行频率为 14.0 ~ 14.5 GHz。
λ~10cm induces at a distant wire loop,” Hertz
1895 - wireless telegraphic communication and 1900 trans-Atlantic Ocean telegraph, Marconi 20th century 1921 – magnetron(磁控管), A. W. Hull 1930-wave propagation in waveguide(波导), Southworth
另外，微波的波长比尘埃、云雾及空气中的水滴尺度大，
所以微波穿过尘埃、云雾和中、小雨的能力比光波强。 因此，利用微波可以穿过尘埃，云雾及中、小雨探测到 自然界中的宏观物体。这是低频电磁波和光波都做不到的。引 导飞行员在恶劣天气条件下降落的微波导航系统
雷达
(2) 分析方法的独特性
分析方法与直流、低频电路系统，低频元、器件以及它们的
蜂窝移动电话的工作频率为
450 MHz、900 MHz 和 1.8
GHz，1.9G。
40
~ 60 GHz 为保密通信频段；26.5 ~ 40 GHz 和 75
~110 GHz 为雷达、制导系统频段等等。
国际上对各微波频段用途的规定
（商用广播）
微波技术发展历史
19th century
1846 - earliest talk on EM wave(电磁波), “Thoughts on ray vibrations,” Faraday 1864 - “Maxwell’s equations,” Maxwell 1887 - first microwave-like experiment, “electric spark at
~2000 -Digital DBS, WLL (wireless local loop), GII (global
information initiative) using mobile satellite network,
fibers, cables and wireless
1.2 微波的特点
1012Hz=1THz，1015Hz=1PHz
一般地说，微波在电磁波频谱中所处的位置在
甚高频(UHF)和光波之间。
微波在电磁波频谱中所处的位置决定了它的许多
特点，并使得微波技术具有许多不同于低频电路理 论和光学理论的概念及独特分析方法。
相关名词
毫米波 millimeter wave : 频率在30 -300GHz之间的交流信号，波长在1cm到 1mm之间. 射频 RF （Radio Frequency): 指用于无线电通信的交流信号，具有很宽的频率范 围，覆盖了从几百KHz到毫米波的整个范围。
当波遇到障碍物，波长大于障 （1）似光性和似声性 碍物尺寸，波将会被绕射；波 长小于障碍物尺寸或与障碍物 尺寸相当时，波将会被反射。 微波的波长介于无线电波和光波之间
似光性: 直线传播、显著反射、折射，容易集中
微波的波长范围恰好比自然界中的宏观物体 (如山峰、 建筑物、舰船、飞机、车辆、导弹等) 的尺寸小或相当。微波 照射在这些物体上时将会产生很强的反射。——雷达。