微波技术基础-概述(1)

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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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——
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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。
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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。 ……
《Microwave Engineering》 [美]David M.Pozar 电子工业出版社，2006
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绪论——课程主要教学内容
传输线理论 传输线和波导 微波网络分析 阻抗匹配与调谐 微波谐振器 功率分配器和定向耦合器(微波器件……)
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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)
课堂启发（突出知识点内在联系） 互动（反馈—调整、交流与沟通）
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绪论——学习方法
难点——数学公式繁多，不便记忆 学习方法要点 抓住重点，牢固掌握基本概念（如反射 系数、特征阻抗、匹配定义等） 把握内在联系，数学公式转化与推导 1~2本课外参考书对比学习（概念、推导） 独立作业
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绪论——考试形式与教学时间
考试形式
成绩评定：平时 + 期中 + 期末 期中、期末闭卷考试
教学时间
学时：36学时 时间、地点：教三-433
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绪论——教学形式
讲课安排
上节内容回顾—本节重点—本节内容—本节 总结
讲课形式
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微波概念与特点
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从频谱认识微波
什么是“微波”？
频率非常高的电磁波 波长范围 1毫米 ~ 1米
注：也有其它地方定 义为频率300MHz ~3000GHz，波长为 1m~0.1mm
频率范围 300MHz ~ 300GHz
赵克玉/许福永．微波原理与技术．高等教育出版社， 2006 廖承恩．微波技术基础．国防工业出版社，1988
先修基础课程
电磁场与电磁波
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绪论——习题练习参考教材
习题练习参考书目
微波技术学习与解题指南.赵春晖等.高等教育出版 社，2008年 微波技术解题指导.顾继慧编著.科学出版社,2009年 微波技术基础——概念、题解与自测.尚洪臣等.北 京理工大学出版社，2005年。
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从频谱认识微波
微波频段中的一些特殊频段
L波段： S波段波段： C波段： X波段： Ku 波段： Ka 波段： 950M~1750M 10 厘米波段 5厘米波段 3厘米波段 2厘米波段 8毫米波段 (1~2GHz) (2~4GHz) (4~8GHz) (8~12GHz) (12~18GHz) (27~40GHz)
长 波 无 线 电
短 波 无 线 电
甚 高 频 电 视
微波
远红外
红外
可 见 光
103
102
10
1
10−1
10−2
10−3
10−4
10−5
10−6
波长（m）
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从频谱认识微波
微波频段的进一步划分
波段名称 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 波长范围 1m ~ 10cm 10cm ~ 1cm 1cm ~ 1mm 1mm ~0. 1mm 频率范围 波段名称 0.3 ~ 3GHz 特高频UHF 3 ~ 30GHz 超高频SHF 30 ~ 300GHz 极高频EHF 300 ~ 3000GHz 超极高频
分布参数特性——对于微波，系统内各点磁场、电
场不同，呈分布状态,电阻、电感也呈分布状态；传输 线本身具有电阻、电感、电容，构成分布参数系统。
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微波的特点
微波的特点（2）
能穿透电离层的特性：地球的外层空间由于日光等繁 复的原因形成独特的电离层，普通无线电波受大气电 离层反射或吸收，对于短波几乎全反射，这就是短波 的天波通讯方式。而在微波则有若干个特殊频段上的 电磁波可以穿透电离层，成为电磁频谱中的“宇宙窗 口”，给宇宙通信、卫星通信、卫星定位、导航应用 以及射电天文学的研究提供有利条件；
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微波技术发展史
(Continued) 1900 : Wireless Signals Transmission across the Atlantic Ocean (Marconi) 1905 : Einstein’s Narrow Relativity Principle 1944 : Microwave Traveling Wave Tube 1946 : Microwave Oven 1953 : Microstrip Antenna ……
无线通信系统 高频电路/器件设计开发/芯片设计 天线设计 电磁兼容性设计 雷达、电子对抗 生物医疗、地质勘探 ……
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建立微波技术的观点与分 析方法 怎么学？
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建立微波技术的观点与分析方法 波动的“客观性”与“主观性”
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教学内容与教学安排
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绪论——教材说明
课程教材 《微波技术基础》
电子工业出版社 2013年
课件下载
microwave2014@ SN：microwavebupt
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绪论——教材说明
课程参考教材 《微波工程》（第三版）
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
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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
纵观“左邻右舍”，它处于超短波和红外光波之间。
300MHz 300GHz
超短波
微波
北京邮电大学—微波在频谱划分中的位置
频率（Hz）
3 × 105 3 × 106
调 幅 广 播 无 线 电
3 × 107 3 × 108
调 频 广 播 无 线 电
14 3 × 109 3 × 1010 3 × 1011 3 × 1012 3 × 1013 3 × 10
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从频谱认识微波
其他无线电波频谱的划分
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微波的特点
微波的特点（1）
似光特性： 波长短，若遇反射物体几何尺寸大于或可 与波长相比拟时，传播特性与可见光相似，即会产生 透射、反射、散射和绕射等现象； 微波的两重性：微波的两重性指的是对于尺寸大的物 体，它显示出粒子的特点——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。