微波毫米波技术基本知识 ppt课件
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微波毫米波技术基本知识
微波毫米波技术基本知识目录一、内容概要 (2)1. 微波毫米波技术的定义 (2)2. 微波毫米波技术的历史与发展 (3)二、微波毫米波的基本特性 (4)1. 微波毫米波的频率范围 (5)2. 微波毫米波的传播特性 (6)3. 微波毫米波的波形与调制方式 (7)三、微波毫米波的传输与辐射 (8)1. 微波毫米波的传输介质 (10)2. 微波毫米波的辐射方式 (10)3. 微波毫米波的天线与馈电系统 (11)四、微波毫米波的探测与测量 (12)1. 微波毫米波的探测原理 (13)2. 微波毫米波的测量方法 (14)3. 微波毫米波的检测器件 (15)五、微波毫米波的应用 (16)1. 通信领域 (18)2. 雷达与导航 (19)3. 医疗与生物技术 (20)4. 材料科学 (21)六、微波毫米波系统的设计 (22)1. 系统架构与设计原则 (24)2. 混频器与中继器 (25)3. 功率放大器与低噪声放大器 (26)4. 检测与控制电路 (27)七、微波毫米波技术的未来发展趋势 (29)1. 新材料与新结构的研究 (30)2. 高速与高集成度的发展 (31)3. 智能化与自动化的应用 (32)八、结论 (34)1. 微波毫米波技术的贡献与影响 (35)2. 对未来发展的展望 (36)一、内容概要本文档旨在介绍微波毫米波技术的基本知识，包括其定义、原理、应用领域以及发展趋势等方面。
微波毫米波技术是一种利用微波和毫米波进行通信、雷达、导航等系统的关键技术。
通过对这一技术的深入了解，可以帮助读者更好地掌握微波毫米波技术的相关知识，为在相关领域的研究和应用提供参考。
我们将对微波毫米波技术的概念、特点和发展历程进行简要介绍。
我们将详细阐述微波毫米波技术的工作原理，包括传输方式、调制解调技术等方面。
我们还将介绍微波毫米波技术在通信、雷达、导航等领域的应用，以及这些领域中的主要技术和设备。
在介绍完微波毫米波技术的基本概念和应用后，我们将对其发展趋势进行分析，包括技术创新、市场前景等方面。
《微波技术基础》课件
微波具有高频率、短波长、高传输速率、穿透力强等特点。这些特性使得微 波在通信、雷达和射频领域有着广泛的应用。
微波技术的应用领域
பைடு நூலகம்
通信
微波技术在无线通信领域发挥重要作用，包 括移动通信、卫星通信和无线局域网等。
医疗诊断
微波医疗设备可用于乳腺癌检测、皮肤病诊 断等，具有无创、高分辨率的特点。
雷达
微波雷达广泛应用于气象预测、航空导航、 智能交通等领域，实现目标探测与跟踪。
循环器
循环器是一种用于控制信号方向流动的微波器 件，常用于无线通信和雷达系统中。
微波电路的设计原则
1 匹配
保证信号的最大能量传输，减少反射损耗。
2 稳定性
设计电路时考虑温度、供电和尺寸等因素，保持稳定的工作性能。
3 带宽
设计宽带电路以满足不同频率范围的应用需求。
微波技术的未来发展趋势
未来，随着5G通信、物联网和人工智能等技术的快速发展，微波技术将在更 多领域展示出巨大潜力，为人类社会的进步和创新提供支撑。
工业加热
微波加热技术广泛应用于食品加工、材料烧 结等领域，具有快速、节能的特点。
常见的微波器件
波导
波导是一种用于传输和导向微波的金属管道， 常用于通信、雷达等高频电路中。
功分器
功分器用于将一个输入信号分成两个或多个输 出信号，常用于天线阵列和无线通信系统。
微波滤波器
微波滤波器用于选择性地传输或屏蔽特定频率 的信号，常用于通信和雷达系统中。
结论和要点
微波技术是一门重要的学科，应用广泛且前景广阔。深入了解微波技术的基 础知识对于我们掌握相关领域的应用和发展趋势至关重要。
微波技术基础
本PPT课件将带你深入了解微波技术的基础知识，包括微波技术的定义、物 理特性、应用领域、常见器件、电路设计原则以及未来发展趋势。
微波技术的应用领域
பைடு நூலகம்
通信
微波技术在无线通信领域发挥重要作用，包 括移动通信、卫星通信和无线局域网等。
医疗诊断
微波医疗设备可用于乳腺癌检测、皮肤病诊 断等，具有无创、高分辨率的特点。
雷达
微波雷达广泛应用于气象预测、航空导航、 智能交通等领域，实现目标探测与跟踪。
循环器
循环器是一种用于控制信号方向流动的微波器 件，常用于无线通信和雷达系统中。
微波电路的设计原则
1 匹配
保证信号的最大能量传输，减少反射损耗。
2 稳定性
设计电路时考虑温度、供电和尺寸等因素，保持稳定的工作性能。
3 带宽
设计宽带电路以满足不同频率范围的应用需求。
微波技术的未来发展趋势
未来，随着5G通信、物联网和人工智能等技术的快速发展，微波技术将在更 多领域展示出巨大潜力，为人类社会的进步和创新提供支撑。
工业加热
微波加热技术广泛应用于食品加工、材料烧 结等领域，具有快速、节能的特点。
常见的微波器件
波导
波导是一种用于传输和导向微波的金属管道， 常用于通信、雷达等高频电路中。
功分器
功分器用于将一个输入信号分成两个或多个输 出信号，常用于天线阵列和无线通信系统。
微波滤波器
微波滤波器用于选择性地传输或屏蔽特定频率 的信号，常用于通信和雷达系统中。
结论和要点
微波技术是一门重要的学科，应用广泛且前景广阔。深入了解微波技术的基 础知识对于我们掌握相关领域的应用和发展趋势至关重要。
微波技术基础
本PPT课件将带你深入了解微波技术的基础知识，包括微波技术的定义、物 理特性、应用领域、常见器件、电路设计原则以及未来发展趋势。
微波和毫米波技术基本知识
真空中有如下公式：
频率＝光速/波长
光速＝30万公里/秒 波数＝2π/λ
麦克斯韦方程(微分形式）
法拉第电磁感应定律 安培全电流定律
磁通连续性 高斯定律 电荷守恒定律 三个组成关系：
麦克斯韦方程（积分形式）
法拉第电磁感应定律
安培全电流定律 磁通连续性 高斯定律 电荷守恒定律
电磁场量和电路量
由积分形式可看出场量与电路量之间的关系 ：
麦克斯韦预言的基本要点概括如下： （1）变化的磁场能够在周围空间产生电场， 变化的电场能够在周围产生磁场； （2）均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均 匀变化的电场，产生稳定的磁场；这里的“ 均匀变化”指在相等时间内磁感应强度（或 电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强 度（或电场强度）对时间变化率一定.
麦克斯韦预言
（3）不均匀变化的磁场产生变化的电场， 不均匀变化的电场产生变化的磁场；
（4）周期性变化（振荡）的磁场产生同频 率的振荡电场，周期性变化（振荡）的电场 产生同频率的振荡磁场；
（5）变化的电场和变化的磁场总是相互联 系着，形成一个不可分离的统一体，这就是 电磁场，它们向周围空间传播就是电磁波。
大气透明窗口：35GHz，95GHz，220GHz，140GHz，225GHz 大气吸收频段：60GHz，120GHz, 185GHz
二、无线电波传播特性
长波在地面与电离层下边界之间形成的“球 形波导”内以空间波形式传播； 中波在白天以表面波形式传播，而夜间既有 表面波也有空间波形式传播； 短波的远距离传播则依靠电离层反射的空间 波；白天与夜晚电离层高度和密度差别大。 无线电波正是依赖电离层的反射才有可能实 现远距离传播。
225- 0.39390 1.55 MHz MHz
频率＝光速/波长
光速＝30万公里/秒 波数＝2π/λ
麦克斯韦方程(微分形式）
法拉第电磁感应定律 安培全电流定律
磁通连续性 高斯定律 电荷守恒定律 三个组成关系：
麦克斯韦方程（积分形式）
法拉第电磁感应定律
安培全电流定律 磁通连续性 高斯定律 电荷守恒定律
电磁场量和电路量
由积分形式可看出场量与电路量之间的关系 ：
麦克斯韦预言的基本要点概括如下： （1）变化的磁场能够在周围空间产生电场， 变化的电场能够在周围产生磁场； （2）均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均 匀变化的电场，产生稳定的磁场；这里的“ 均匀变化”指在相等时间内磁感应强度（或 电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强 度（或电场强度）对时间变化率一定.
麦克斯韦预言
（3）不均匀变化的磁场产生变化的电场， 不均匀变化的电场产生变化的磁场；
（4）周期性变化（振荡）的磁场产生同频 率的振荡电场，周期性变化（振荡）的电场 产生同频率的振荡磁场；
（5）变化的电场和变化的磁场总是相互联 系着，形成一个不可分离的统一体，这就是 电磁场，它们向周围空间传播就是电磁波。
大气透明窗口：35GHz，95GHz，220GHz，140GHz，225GHz 大气吸收频段：60GHz，120GHz, 185GHz
二、无线电波传播特性
长波在地面与电离层下边界之间形成的“球 形波导”内以空间波形式传播； 中波在白天以表面波形式传播，而夜间既有 表面波也有空间波形式传播； 短波的远距离传播则依靠电离层反射的空间 波；白天与夜晚电离层高度和密度差别大。 无线电波正是依赖电离层的反射才有可能实 现远距离传播。
225- 0.39390 1.55 MHz MHz
微波毫米波技术基本知识 ppt课件
可以说，DGS是PBG的一种特例。
微波毫米波技术基本知识
四、国外毫米波器件和系统应用
现代武器装备的需求促进了毫米波技术 的发展，毫米波技术发展的需要又带动 了半导体和微电子电路技术和工艺的进 步，使毫米波技术成为当今一门知识密 集的综合性技术学科，国外毫米波设备 快速发展，每年以30%-40%的速度增长， 成为军事电子领域的“ 朝阳”产业。
开波导
介质棒波导，哥保线
表面波传输线…特定的频 介质镜象线，光纤
率和波型
微波毫米波技术基本知识
微波集成电路传输线
带状线 ( stripoline ) 微带线（Microstrip） 悬置带线（suspended stripline） 共面线（coplanar line）
微波毫米波技术基本知识
微波集成电路传输线
计算电磁学及其应用
★随着集成密度的增加和工作频率的提高，设计者 必须认真对待互连和封装中的各种电磁效应问题， 如电路间的互耦，寄生谐振，电磁干扰和电磁兼容 性等问题。 ★在电磁场与微波技术学科中，以电磁场理论为基 础，以高性能计算技术为手段，运用计算数学提供 的各种方法，诞生了一门解决复杂电磁场理论和工 程问题的应用科学－计算电磁学(computational electromagnetics)
60GHz, 1W, PAE=20%, 60GHz，3.8W, 31dB，8个模块合成 95GHz, 480mW, PAE=20% TRW公司InP HEMT低噪声MMIC： 170－200GHz, G=15dB, Nf=4.8dB
微波毫米波技术微波毫米波技术基本知识基本知识2004年3月提纲提纲无线电频段划分无线电频段划分射频和微波传输线射频和微波传输线国外毫米波器件和系统应用国外毫米波器件和系统应用一无线电频段划分一无线电频段划分名称长波中波短波超短波微波频率15100khz1001500khz1530mhz30300mhz300以上波长20km3km3km200m200m10m10m1m1m以下微波频段划分微波频段划分uhfuhf名称频率225390mhz039155mhz15539ghz3969ghz69124ghz12418ghz18265ghz波长1332769cm769193cm193769cm769435cm435242cm242167cm167113cm毫米波频段毫米波频段ehfehf名称ka频率ghz2654033504060507560907511090140110170140220波长mm1137591675564533427332127172114大气透明窗口
微波毫米波技术基本知识
四、国外毫米波器件和系统应用
现代武器装备的需求促进了毫米波技术 的发展，毫米波技术发展的需要又带动 了半导体和微电子电路技术和工艺的进 步，使毫米波技术成为当今一门知识密 集的综合性技术学科，国外毫米波设备 快速发展，每年以30%-40%的速度增长， 成为军事电子领域的“ 朝阳”产业。
开波导
介质棒波导，哥保线
表面波传输线…特定的频 介质镜象线，光纤
率和波型
微波毫米波技术基本知识
微波集成电路传输线
带状线 ( stripoline ) 微带线（Microstrip） 悬置带线（suspended stripline） 共面线（coplanar line）
微波毫米波技术基本知识
微波集成电路传输线
计算电磁学及其应用
★随着集成密度的增加和工作频率的提高，设计者 必须认真对待互连和封装中的各种电磁效应问题， 如电路间的互耦，寄生谐振，电磁干扰和电磁兼容 性等问题。 ★在电磁场与微波技术学科中，以电磁场理论为基 础，以高性能计算技术为手段，运用计算数学提供 的各种方法，诞生了一门解决复杂电磁场理论和工 程问题的应用科学－计算电磁学(computational electromagnetics)
60GHz, 1W, PAE=20%, 60GHz，3.8W, 31dB，8个模块合成 95GHz, 480mW, PAE=20% TRW公司InP HEMT低噪声MMIC： 170－200GHz, G=15dB, Nf=4.8dB
微波毫米波技术微波毫米波技术基本知识基本知识2004年3月提纲提纲无线电频段划分无线电频段划分射频和微波传输线射频和微波传输线国外毫米波器件和系统应用国外毫米波器件和系统应用一无线电频段划分一无线电频段划分名称长波中波短波超短波微波频率15100khz1001500khz1530mhz30300mhz300以上波长20km3km3km200m200m10m10m1m1m以下微波频段划分微波频段划分uhfuhf名称频率225390mhz039155mhz15539ghz3969ghz69124ghz12418ghz18265ghz波长1332769cm769193cm193769cm769435cm435242cm242167cm167113cm毫米波频段毫米波频段ehfehf名称ka频率ghz2654033504060507560907511090140110170140220波长mm1137591675564533427332127172114大气透明窗口
微波技术基础课件—第1次课剖析
➢ 生物医学应用 1.利用微波对生物体的热效应，选择性局部加热， 进 行治疗。例如微波治癌机； 2.微波的生物效应还有有害的效应，表现为超剂量的 微波照射有三致作用：致癌、致畸和致突变。
国家标准：300 μW·h/cm2
➢ 微波与其他学科的交叉 例如：微波频段数字集成电路中，已广泛采用分布参 数方法进行研究和设计。
绪论
定义： 微波——频率为300MHz～3000GHz 的电磁波，对应波长1m～0.1mm。
包括 分米波：300MHz～3GHz， 1m～10cm
厘米波：3GHz～30GHz， 10cm～1cm
毫米波：30GHz～300GHz， 1cm～1mm
亚毫米波：300GHz～3THz，1mm～0.1mm
→微波技术主要应用之处
➢ 微波的大气传播特性
1.氧气和水蒸气对微波频率会产生选择性的吸收和散射， 在毫米波频段尤为突出；→大气层之外衰减很小。
2.氧气分子谐振引起的吸收峰出现在60GHz和120GHz附近， 而由水蒸气谐振引起的吸收峰在22GHz和183GHz附近。
3.四个40和220GHz，相应波长分别为8.6、3.2、2.1和 1.4mm；
微波常用波段代号
家用电器频段
移动通信频段
微波的主要特性
➢ 似光性和似声性 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。
➢ 穿透性 1.微波能穿透电离层； 2.穿透云、雨、植被、积雪和地表层； 3.穿透生物体； 4.穿透等离子体。
这些特性是红外与毫米波频段的电磁波所不具有的。
➢ 非电离性 微波的量子能量还不够大，不足以改变物质分子的内部 结构或破坏分子间的键。因而： 1.微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的
国家标准：300 μW·h/cm2
➢ 微波与其他学科的交叉 例如：微波频段数字集成电路中，已广泛采用分布参 数方法进行研究和设计。
绪论
定义： 微波——频率为300MHz～3000GHz 的电磁波，对应波长1m～0.1mm。
包括 分米波：300MHz～3GHz， 1m～10cm
厘米波：3GHz～30GHz， 10cm～1cm
毫米波：30GHz～300GHz， 1cm～1mm
亚毫米波：300GHz～3THz，1mm～0.1mm
→微波技术主要应用之处
➢ 微波的大气传播特性
1.氧气和水蒸气对微波频率会产生选择性的吸收和散射， 在毫米波频段尤为突出；→大气层之外衰减很小。
2.氧气分子谐振引起的吸收峰出现在60GHz和120GHz附近， 而由水蒸气谐振引起的吸收峰在22GHz和183GHz附近。
3.四个40和220GHz，相应波长分别为8.6、3.2、2.1和 1.4mm；
微波常用波段代号
家用电器频段
移动通信频段
微波的主要特性
➢ 似光性和似声性 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。
➢ 穿透性 1.微波能穿透电离层； 2.穿透云、雨、植被、积雪和地表层； 3.穿透生物体； 4.穿透等离子体。
这些特性是红外与毫米波频段的电磁波所不具有的。
➢ 非电离性 微波的量子能量还不够大，不足以改变物质分子的内部 结构或破坏分子间的键。因而： 1.微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的
微波毫米波技术基本知识
a
6
微波系统构成
传输线 及不连续性
无源和有源器件 (半导体或电真空)
微波部件 微波模块
微波系统
a
7
二、微波和毫米波传输线
TEM传输线
非色散传输线－传播速度 等于填充媒质中的光速， 且不随工作频率而变。
平行双导线 同轴线 带状线 微带线
柱面波导
色散传输线－传播速度随 频率而变。
矩形波导，圆形波导 椭圆形波导 脊波导－单脊和双脊波导
60- 75- 90- 110- 14090 110 140- 170 220
5-3.3 4-2.7 3.3- 2.7- 2.12.1 1.7 1.4
大气透明窗口：35GHz，95GHz，220GHz，140GHz，225GHz
大气吸收频段：60GHz，120GHz, 185GHz
a
5
常用称
射频：1MHz-1GHz 微波：1GHz-30GHz 毫米波：30GHz-300GHz 亚毫米波：300-3000GHz(1000GHz=1THz) 红外：300-416000GHz(1000THz=1pHz) 可见光：0.76－0.4µm
a
17
多芯片模块(MCM)分类
– MCM－L：高密度PCB基板，L表示迭层印 制布 线板
– MCM－C：共烧陶瓷基板，C表示共烧陶瓷工艺 (包括HTCC和LTCC)；
HTCC－High Temperatue Cofired Ceramic
LTCC－Low Temperatue Cofired Ceramic
a
14
三维微波集成电路 (3DMIC)
三维微波集成电路 (3DMIC)又称多层微波电 路 (Multilayer Microwave Circuits) 包括:
《微波技术》课件
03
微波器件与系统
微波振荡器
微波振荡器是产生微波信号的 电子器件，其工作原理基于电 磁振荡，通过在谐振腔内形成
电磁振荡来产生微波信号。
常见的微波振荡器有晶体振荡 器和负阻振荡器等，广泛应用 于雷达、通信、电子对抗等领
域。
微波振荡器的性能指标包括频 率稳定度、相位噪声、输出功 率等，这些指标直接影响着微 波系统的性能。
微波滤波器的设计需要考虑电 磁波理论、材料特性、工艺制 造等多个因素，以确保其性能 和可靠性。
微波天线
01
微波天线是用于发射和接收微波信号的设备，其工作原理基于电磁波 的辐射和接收。
02
常见的微波天线有抛物面天线、平板天线、八木天线等，广泛应用于 雷达、卫星通信、广播电视等领域。
03
微波天线的性能指标包括增益、方向性图、极化方式等，这些指标直 接影响着微波系统的性能。
微波技术的发展历程
要点一
总结词
微波技术的发展经历了从基础研究到实际应用的过程，目 前仍在不断发展中。
要点二
详细描述
微波技术的发展始于20世纪初的基础研究，随着电子技术 和计算机技术的不断发展，微波技术逐渐从实验室走向实 际应用。在通信领域，微波技术率先得到广泛应用，如微 波接力通信、卫星通信等。随后，在雷达、加热、医疗等 领域，微波技术也得到了广泛的应用和发展。目前，随着 新材料和新技术的发展，微波技术仍在不断创新和进步中 。
向，以实现微波技术的绿色发展。
THANK YOU
感谢各位观看
新型微波材料的研究与应用
总结词
新型微波材料的研发是推动微波技术进步的关键，它们在改 善微波性能、提高系统稳定性等方面具有重要作用。
详细描述
随着科技的不断发展，新型微波材料如碳纳米管、石墨烯等 逐渐受到关注。这些材料具有优异的电磁性能，能够大幅提 高微波的传输效率和稳定性，为微波技术的应用开拓更广阔 的领域。
《微波知识培训》课件
详细描述
微波滤波器通常采用电抗元件和传输线结构，根据不同的设 计要求，可实现带通、带阻和陷波等不同的频率响应特性。
微波混频器
总结词
微波混频器是用于将两个不同频率的 信号转换为另一个频率的电子器件， 其工作原理是通过非线性效应将两个 信号相互调制。
详细描述
微波混频器通常采用固态电子器件， 如晶体管或场效应管，通过将两个不 同频率的信号输入到混频器中，实现 频率的变换和信号的解调。
微波的应用领域
总结词
微波的应用领域非常广泛，包括通信、 雷达、导航、加热、医学诊断和治疗等 。
VS
详细描述
在通信领域，微波用于无线通信、卫星通 信和光纤通信等领域，是现代通信的重要 手段之一。在雷达和导航领域，微波用于 目标检测、定位和导航等。在加热领域， 微波用于微波炉、物料干燥、物料熔化和 化学反应等领域。在医学领域，微波用于 医学成像、肿瘤治疗和疼痛缓解等。
微波振荡器
总结词
微波振荡器是产生微波信号的电子器 件，其工作原理是将直流电能转换为 微波能量。
详细描述
微波振荡器利用非线性效应，如谐波 产生、调频或反馈放大，在微波频段 产生振荡信号。常见的微波振荡器有 晶体振荡器和负阻振荡器等。
微波放大器
总结词
微波放大器是用于放大微波信号的电子器件，其工作原理是通过增加信号的幅度 来提高信号的功率。
详细描述
微波放大器通常采用固态电子器件，如晶体管或场效应管，利用其放大功能对微 波信号进行放大。根据工作频段和用途，微波放大器可分为低噪声放大器、功率 放大器和中频放大器等。
微波滤波器
总结词
微波滤波器是用于选择特定频率信号的电子器件，其工作原 理是通过设计特定的频率响应来选择性地传输或抑制特定频 率的信号。
微波滤波器通常采用电抗元件和传输线结构，根据不同的设 计要求，可实现带通、带阻和陷波等不同的频率响应特性。
微波混频器
总结词
微波混频器是用于将两个不同频率的 信号转换为另一个频率的电子器件， 其工作原理是通过非线性效应将两个 信号相互调制。
详细描述
微波混频器通常采用固态电子器件， 如晶体管或场效应管，通过将两个不 同频率的信号输入到混频器中，实现 频率的变换和信号的解调。
微波的应用领域
总结词
微波的应用领域非常广泛，包括通信、 雷达、导航、加热、医学诊断和治疗等 。
VS
详细描述
在通信领域，微波用于无线通信、卫星通 信和光纤通信等领域，是现代通信的重要 手段之一。在雷达和导航领域，微波用于 目标检测、定位和导航等。在加热领域， 微波用于微波炉、物料干燥、物料熔化和 化学反应等领域。在医学领域，微波用于 医学成像、肿瘤治疗和疼痛缓解等。
微波振荡器
总结词
微波振荡器是产生微波信号的电子器 件，其工作原理是将直流电能转换为 微波能量。
详细描述
微波振荡器利用非线性效应，如谐波 产生、调频或反馈放大，在微波频段 产生振荡信号。常见的微波振荡器有 晶体振荡器和负阻振荡器等。
微波放大器
总结词
微波放大器是用于放大微波信号的电子器件，其工作原理是通过增加信号的幅度 来提高信号的功率。
详细描述
微波放大器通常采用固态电子器件，如晶体管或场效应管，利用其放大功能对微 波信号进行放大。根据工作频段和用途，微波放大器可分为低噪声放大器、功率 放大器和中频放大器等。
微波滤波器
总结词
微波滤波器是用于选择特定频率信号的电子器件，其工作原 理是通过设计特定的频率响应来选择性地传输或抑制特定频 率的信号。
微波技术基础电子科大第1次课PPT优秀课件
2.5 to 2.6 GHz
Radio altimeters
4.2 to 4.4 GHz
802.11a wireless local area network (WLAN)
5.15 to 5.25 GHz (lower band) 5.25 to 5.35 GHz (middle band) 5.725 to 5.825 (upper band)
• 波段细分： • 分米波： 300MHz～3GHz， 1m～10cm • 厘米波： 3GHz～30GHz， 10cm～1cm • 毫米波： 30GHz～300GHz， 1cm～1mm • 太赫兹波：300GHz～3THz， 1mm～0.1mm
4
电磁频谱分布图
5
2、微波波段划分
• 源于第二次世界大战期间，为了保密和描述方便，用大写 英文字母表示工作雷达的工作波段。
866-870MHz
Cell phones (GSM)
824 to 960 MHz
11
System
Frequency range
Industrial, medical & scientific (ISM) band United States including RFID
902 to 928 MHz
最早用于搜索雷达的电磁波波长为23cm，这一波段被定义为L波段（英语 Long的字头），后来这一波段的中心波长变为22cm。
当波长为10cm的电磁波被使用后，其波段被定义为S波段(英语Short的字 头，意为比原有波长短的电磁波）。 短波通信的“短” (3-30MHz).
为了结合X波段和S波段的优点，逐渐出现了使用中心波长为5cm的雷达， 该波段被称为C波段（C即Compromise，英语“结合”一词的字头）。
Radio altimeters
4.2 to 4.4 GHz
802.11a wireless local area network (WLAN)
5.15 to 5.25 GHz (lower band) 5.25 to 5.35 GHz (middle band) 5.725 to 5.825 (upper band)
• 波段细分： • 分米波： 300MHz～3GHz， 1m～10cm • 厘米波： 3GHz～30GHz， 10cm～1cm • 毫米波： 30GHz～300GHz， 1cm～1mm • 太赫兹波：300GHz～3THz， 1mm～0.1mm
4
电磁频谱分布图
5
2、微波波段划分
• 源于第二次世界大战期间，为了保密和描述方便，用大写 英文字母表示工作雷达的工作波段。
866-870MHz
Cell phones (GSM)
824 to 960 MHz
11
System
Frequency range
Industrial, medical & scientific (ISM) band United States including RFID
902 to 928 MHz
最早用于搜索雷达的电磁波波长为23cm，这一波段被定义为L波段（英语 Long的字头），后来这一波段的中心波长变为22cm。
当波长为10cm的电磁波被使用后，其波段被定义为S波段(英语Short的字 头，意为比原有波长短的电磁波）。 短波通信的“短” (3-30MHz).
为了结合X波段和S波段的优点，逐渐出现了使用中心波长为5cm的雷达， 该波段被称为C波段（C即Compromise，英语“结合”一词的字头）。
微波毫米波会议PPT
3 毫米波八等分功分器
• 经测试，毫米波八等分功分器输入端包括同轴接 头的驻波系数小于1.8 输出端端小于1.9，各端口 隔离度大于18dB，插损小于11.5dB 。整体来说仍 达到实际应用的要求。
4 毫米波八通道发射模块测试
图3 发射模块输入驻波系数（最大输入驻波系数1.9）
4 毫米波八通道发射模块测试
• 本发射模块的外形尺寸为55mm×42.2mm×4.1mm。通道的宽度仅为 4.2mm，装配难度很大。实现高密度组装主要依靠尺寸小、性能优良 的微波单片集成电路（MMIC）和多芯片模块微组装技术。
3 毫米波八等分功分器
• 毫米波八等分功分器要将信号等幅同相地 分配到八个通道内。
• 威尔金森功分器结构简单，适用性强。本 发射模块工作频率范围为25-31GHz，相对 带宽21.4％，为尽可能缩小体积，可选用单 级二进制威尔金森功分器来实现。
毫米波宽频带八通道发射模块
张雄建 黄家栋 周晓明 施耀新 （深圳华达微波科技有限公司 卫星通 信射频传输技术工程实验室 深圳 ）
1 引言
• 毫米波具有频带宽，能传送更多信息的特点。由于毫米波 波长短，天线波束窄，天线孔径较小，增益高，不易受电 磁干扰等优点，使得毫米波成为通信技术开发的热门频段。
• 相控阵天线在雷达和通信系统中得到了越来越多的应用。 通常，毫米波相控阵天线需要更高密度的集成。由于微波 单片集成电路MMIC和多芯片组件MCM，使得毫米波相控 阵天线可以更好地满足体积小、重量轻、成本低、高可靠 的要求。
基于砖块式的纵向集成和横向组装 基于瓦片式横向集成纵向组装。
2 毫米波发射模块的组成与设计
• 通信系统中很多采用收发分开体制的天线，收发组件分成 发射模块和接收模块两部分。
微波技术基础课件第五章毫米波介质波导与光波导
第5章毫米波介质波导与光波导
用同样方法可以分析圆形截面波导慢波存在条件(习题 5-1)。
传输慢波的导行系统，其导模场将被电抗表面束缚在 波导内和波导表面附近沿其轴向传播，即其导模为表面波。 故慢波导行系统通常称为表面波波导或开波导。
理论和实验表明，在波长λ＜1 cm时，表面波波导的 损耗比金属波导小得多，而击穿功率则要比金属波导大得 多，所以在毫米波波段，表面波波导有着广阔的应用前景。
nc fc
2h r 1
n 0,1,2,
(5.1-16)
n=0的TM0模fc=0，是介质基片的主模。
第5章毫米波介质波导与光波导
图 5.1-2 接地介质基片TM表面波的图解
第5章毫米波介质波导与光波导
由式(5.1-15)解得 kc1和kc2
Ez
A sin A sin
kc1 xe jz kc1 he kc2 (xh) e jz
A
s i nkc1
h
D
e
kc2
h
r A
kc1
co skc1
h
D kc2
ekc2 h
由方程组(5.1-12)的系数行列式等于零，得到方程
(5.1-12)
kc1 tgkc1 h r kc2
(5.1-13)
第5章毫米波介质波导与光波导
由式(5.1-9)中消去β，得到
kc21 kc22 ( r 1)k02
对于图5.2-1所示介质板波导，设波沿z向传播，其传播常数
为β。显然，其内电磁场与y无关， / y 0，则由式(5.2-1)
和式(5.2-2)可以得到两种不同的，极化正交的模式，一种是
TE模，其场分量为Ey、Hx和Hz；另一种是TM模，其场分量 为Ex、Hy和Ez。这两种模的波方程如下:
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20km－ 3km－ 200m－ 10m－ 1m以下 3km 200m 10m 1m
微波毫米波技术基本知识
微波频段划分(UHF)
名称 频率
波长
P
L
225- 0.39390 1.55 MHz MHz
133.2- 76.976.9 19.3 cm cm
S
1.553.9 GHz 19.37.69 cm
C
共面波导（coplanar wave guide）
鳍线（fin-line）： 单侧鳍线（Uilateral finline）； 双侧鳍线（Bilateral finline）； 对极鳍线（Antipodal finline）
微波毫米波技术基本知识
鳍线（fin-line
单侧鳍线 双侧鳍线
对极鳍线
微波毫米波技术基本知识
微波毫米波技术基本知识
三维微波集成电路 (3DMIC)
三维微波集成电路 (3DMIC)又称多层微波电 路 (Multilayer Microwave Circuits) 包括: (1)多层微波集成电路 (MuMIC) (2)三维单片微波集成电路 (3DMMIC)两种基 本类型。 (1)多层微波集成电路:
– MCM－L：高密度PCB基板，L表示迭层印 制布 线板
– MCM－C：共烧陶瓷基板，C表示共烧陶瓷工艺 (包括HTCC和LTCC)； HTCC－High Temperatue Cofired Ceramic LTCC－Low Temperatue Cofired Ceramic
– MCM－D：采用其它新绝缘材料的薄膜布线基 板，D表示电介质淀积薄膜工艺；
微波毫米波技术 基本知识
2004年3月
微波毫米波技术基本知识
提纲
1 无线电频段划分 2 射频和微波传输线 3 微波电路技术的发展历程 4 国外毫米波器件和系统应用
微波毫米波技术基本知识
一、无线电频段划分
名称 长波 中波 短波 超短波 微波
频率 波长
15－ 100－ 1.5－ 30－ 300以上 100kHz 1500kHz 30MHz 300MHz
微波毫米波技术基本知识
常用称
射频：1MHz-1GHz 微波：1GHz-30GHz 毫米波：30GHz-300GHz 亚毫米波：300-3000GHz(1000GHz=1THz) 红外：300-416000GHz(1000THz=1pHz) 可见光：0.76－0.4µm
微波毫米波技术基本知识
微波系统构成
– MCM－Si：采用硅工艺的薄膜布线基板，层间 绝缘膜是SiO2、Si；
– MCM－C/D：在共烧陶瓷上形成薄膜布线的基 板。
微波毫米波技术基本知识
MCM的主要特点
集芯片IC和无源元件于一体，避免了元器件 级组装，简化了系统级的组装层次。 高密度互连基板，导线和线间距细化（通常 小于0.1mm）; 高密度多层互连线短，布线密度高，布线密 度每平方英寸250－500根； 能将数字电路、模拟电路、光电器件、微波 器件合理组装在一个封装体内，形成多功能 组件、子系统和系统。
波长 11.3- 9.1-6 7.5-5 6-4 mm 7.5
60- 75- 90- 110- 14090 110 140- 170 220
5-3.3 4-2.7 3.3- 2.7- 2.12.1 1.7 1.4
大气透明窗口：35GHz，95GHz，220GHz，140GHz，225GHz
大气吸收频段：60GHz，120GHz, 185GHz
由分立的有源器件与多层集成无源元件、 连接线构成的集成电路。
微波毫米波技术基本知识
三维微波集成电路 (3DMIC)
(2)三维单片微波集成电路: 在同一基片上将集成的有源器件、无源
元件、连接线等用薄介质层相隔而形成的多 层紧凑的单片集成电路。
两者有着相似的结构 ,将它们统称为三 维微波集成电路。
微波毫米波技术基本知识
多芯片模块(MCM)
MCM－Multi-Chip-Module－是广义的 3DMIC MCM－由若干IC裸片互连在同一块高密度 多层布线基板上并封装在同一管壳中形成的 功能组件。 MCM－与传统平面混合集成电路比较，电 性能提高一个数量级，体积重量降低一个数 量级。
微波毫米波技术基本知识
多芯片模块(MCM)分类
微波毫米波技术基本知识
微波电路技术的发展历程
微波电路或系统的革新体现在元、器件物理 结构和电磁关系两方面。 这种革新来源于对电磁场理论的灵活运用和 商用电磁仿真软件的快速发展； 其成功实现有赖于新材料、新工艺，特别是 半导体和微加工技术的成就。 微波和毫米波集成电路技术和工艺的不断推 陈出新集中体现了微波领域日新月异的技术 进步。
毫米波集成传输线比较
特性 微带
Q 值 较低
单模带 宽 宽 阻抗范 宽 围 过渡 较易
尺寸重 小 量
悬置微 鳍线 带
较高 高
宽
窄
槽线 低 较窄
宽
窄
较窄
较易 较大
容易 大
较难 较小
微波毫米波技术基本知识
共面波 镜像线 导 较低 较高 较窄 较宽
较宽 宽
难 较小 小
三、微波电路技术的发展历程
从分立电路→平面微波集成电路→多层和三维微波 集成电路到多芯片模块。 微波、毫米波子系统的集成化推进了整机系统面貌 迅速更新。 这不仅体现在设备体积重量按数量级减小，而且成 本降低、可靠性提高，从而促进了微波和毫米波技 术在军事和民用领域广泛应用。
传输线 及不连续性
无源和有源器件 (半导体或电真空)
微波部件 微波模块
微波系统
微波毫米波技术基本知识
二、微波和毫米波传输线
TEM传输线
非色散传输线－传播速度 等于填充媒质中的光速， 且不随工作频率而变。
平行双导线 同轴线 带状线 微带线
柱面波导
色散传输线－传播速度随 频率而变。
矩形波导，圆形波导 椭圆形波导 脊波导－单脊和双脊波导
开波导
介质棒波导，哥保线
表面波传输线…特定的频 介质镜象线，光纤
率和波型
微波毫米波技术基本知识
微波集成电路传输线
带状线 ( stripoline ) 微带线（Microstrip） 悬置带线（suspended stripline） 共面线（coplanar line）
微波毫米波技术基本知识
微波集成电路传输线
X
3.9-6.9 6.9GHz 12.4
GHz
7.69- 4.354.35 2.42
cm cm
Ku
12.418 GHz 2.421.67 cm
K
1826.5 GHz 1.671.13 cm
微波毫米波技术基本知识W F D G
频率 26.5- 33- 40- 50GHz 40 50 60 75
微波毫米波技术基本知识
微波频段划分(UHF)
名称 频率
波长
P
L
225- 0.39390 1.55 MHz MHz
133.2- 76.976.9 19.3 cm cm
S
1.553.9 GHz 19.37.69 cm
C
共面波导（coplanar wave guide）
鳍线（fin-line）： 单侧鳍线（Uilateral finline）； 双侧鳍线（Bilateral finline）； 对极鳍线（Antipodal finline）
微波毫米波技术基本知识
鳍线（fin-line
单侧鳍线 双侧鳍线
对极鳍线
微波毫米波技术基本知识
微波毫米波技术基本知识
三维微波集成电路 (3DMIC)
三维微波集成电路 (3DMIC)又称多层微波电 路 (Multilayer Microwave Circuits) 包括: (1)多层微波集成电路 (MuMIC) (2)三维单片微波集成电路 (3DMMIC)两种基 本类型。 (1)多层微波集成电路:
– MCM－L：高密度PCB基板，L表示迭层印 制布 线板
– MCM－C：共烧陶瓷基板，C表示共烧陶瓷工艺 (包括HTCC和LTCC)； HTCC－High Temperatue Cofired Ceramic LTCC－Low Temperatue Cofired Ceramic
– MCM－D：采用其它新绝缘材料的薄膜布线基 板，D表示电介质淀积薄膜工艺；
微波毫米波技术 基本知识
2004年3月
微波毫米波技术基本知识
提纲
1 无线电频段划分 2 射频和微波传输线 3 微波电路技术的发展历程 4 国外毫米波器件和系统应用
微波毫米波技术基本知识
一、无线电频段划分
名称 长波 中波 短波 超短波 微波
频率 波长
15－ 100－ 1.5－ 30－ 300以上 100kHz 1500kHz 30MHz 300MHz
微波毫米波技术基本知识
常用称
射频：1MHz-1GHz 微波：1GHz-30GHz 毫米波：30GHz-300GHz 亚毫米波：300-3000GHz(1000GHz=1THz) 红外：300-416000GHz(1000THz=1pHz) 可见光：0.76－0.4µm
微波毫米波技术基本知识
微波系统构成
– MCM－Si：采用硅工艺的薄膜布线基板，层间 绝缘膜是SiO2、Si；
– MCM－C/D：在共烧陶瓷上形成薄膜布线的基 板。
微波毫米波技术基本知识
MCM的主要特点
集芯片IC和无源元件于一体，避免了元器件 级组装，简化了系统级的组装层次。 高密度互连基板，导线和线间距细化（通常 小于0.1mm）; 高密度多层互连线短，布线密度高，布线密 度每平方英寸250－500根； 能将数字电路、模拟电路、光电器件、微波 器件合理组装在一个封装体内，形成多功能 组件、子系统和系统。
波长 11.3- 9.1-6 7.5-5 6-4 mm 7.5
60- 75- 90- 110- 14090 110 140- 170 220
5-3.3 4-2.7 3.3- 2.7- 2.12.1 1.7 1.4
大气透明窗口：35GHz，95GHz，220GHz，140GHz，225GHz
大气吸收频段：60GHz，120GHz, 185GHz
由分立的有源器件与多层集成无源元件、 连接线构成的集成电路。
微波毫米波技术基本知识
三维微波集成电路 (3DMIC)
(2)三维单片微波集成电路: 在同一基片上将集成的有源器件、无源
元件、连接线等用薄介质层相隔而形成的多 层紧凑的单片集成电路。
两者有着相似的结构 ,将它们统称为三 维微波集成电路。
微波毫米波技术基本知识
多芯片模块(MCM)
MCM－Multi-Chip-Module－是广义的 3DMIC MCM－由若干IC裸片互连在同一块高密度 多层布线基板上并封装在同一管壳中形成的 功能组件。 MCM－与传统平面混合集成电路比较，电 性能提高一个数量级，体积重量降低一个数 量级。
微波毫米波技术基本知识
多芯片模块(MCM)分类
微波毫米波技术基本知识
微波电路技术的发展历程
微波电路或系统的革新体现在元、器件物理 结构和电磁关系两方面。 这种革新来源于对电磁场理论的灵活运用和 商用电磁仿真软件的快速发展； 其成功实现有赖于新材料、新工艺，特别是 半导体和微加工技术的成就。 微波和毫米波集成电路技术和工艺的不断推 陈出新集中体现了微波领域日新月异的技术 进步。
毫米波集成传输线比较
特性 微带
Q 值 较低
单模带 宽 宽 阻抗范 宽 围 过渡 较易
尺寸重 小 量
悬置微 鳍线 带
较高 高
宽
窄
槽线 低 较窄
宽
窄
较窄
较易 较大
容易 大
较难 较小
微波毫米波技术基本知识
共面波 镜像线 导 较低 较高 较窄 较宽
较宽 宽
难 较小 小
三、微波电路技术的发展历程
从分立电路→平面微波集成电路→多层和三维微波 集成电路到多芯片模块。 微波、毫米波子系统的集成化推进了整机系统面貌 迅速更新。 这不仅体现在设备体积重量按数量级减小，而且成 本降低、可靠性提高，从而促进了微波和毫米波技 术在军事和民用领域广泛应用。
传输线 及不连续性
无源和有源器件 (半导体或电真空)
微波部件 微波模块
微波系统
微波毫米波技术基本知识
二、微波和毫米波传输线
TEM传输线
非色散传输线－传播速度 等于填充媒质中的光速， 且不随工作频率而变。
平行双导线 同轴线 带状线 微带线
柱面波导
色散传输线－传播速度随 频率而变。
矩形波导，圆形波导 椭圆形波导 脊波导－单脊和双脊波导
开波导
介质棒波导，哥保线
表面波传输线…特定的频 介质镜象线，光纤
率和波型
微波毫米波技术基本知识
微波集成电路传输线
带状线 ( stripoline ) 微带线（Microstrip） 悬置带线（suspended stripline） 共面线（coplanar line）
微波毫米波技术基本知识
微波集成电路传输线
X
3.9-6.9 6.9GHz 12.4
GHz
7.69- 4.354.35 2.42
cm cm
Ku
12.418 GHz 2.421.67 cm
K
1826.5 GHz 1.671.13 cm
微波毫米波技术基本知识W F D G
频率 26.5- 33- 40- 50GHz 40 50 60 75