微波工程基础

微波与物质相互作用
材料的微波处理烧结、合成、改性 微波化学加速反应过程 微波生物效应改变生物成长过程
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
§ 1.4微波工程研究的主要内容
集中参数电路失效分布参数影响严重 波长与电路尺寸可比拟渡越时间，非屏蔽 电路辐射损耗 分布参数与频率之间的复杂关系 渡越时间、电极间的距离、输出功率、噪声 性能之间的相互制约 无损耗传输 波导 电压、电流概念失效 场 模式的激励、耦合、过渡、变换、传输和传 播、振荡、放大、发射
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§ 1.3 微波的应用
军事应用：
雷达 目标跟踪、导弹制导、火炮Fra Baidu bibliotek准、 测 量、预警 通讯点对点、保密 电子对抗干扰和抗干扰
微波武器 微波炮、微波弹、微波武器平 台 ( 集雷达侦察和火控制导、超强干扰和定 向能攻击于一体多功能电子对抗平台)
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微波工程基础
主讲人：罗积润 上课时间：星期四下午1:30~4:30 预修课程：大学物理、学过电动力学或电磁场理论更 好 教学目的：从工程应用角度入手，强调学生对概念的 理解和应用。既考虑从事物理、化学、材料和生物方 面学生的入门，又有兼顾致力于无线电学科领域学生 对微波技术方面知识的提升。 18周共54学时, 讲课16周, 复习一周,考试一周
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教学方式：课堂讲授和提问讨论相结合
• 讨论的问题紧密与讲授内容结合 • 习题多作为课前的讨论主题
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频率高（绝对带宽大）、信息容量大
信道传递某种信息所必须的频带宽度
—人耳能听到的声音频带范围约20-20000Hz
• 听懂语言300-3400Hz • 相当逼真传递语言和音乐6-15kHz
—传送电视图象和声音我国8MHz频带
多路通讯 信道中心频率必须是被传递信息 频带宽度的几十甚至上百倍 渡越时间、趋肤效应、辐射效应
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能穿透电离层
视距传播传输距离依赖于天线高度
— 长波：沿地球弯曲表面传播（地波传播） — 中波过渡到短波，地波衰减增大 — 短波：60-300公里电离层的折射（天波传播） — 超短波和微波：视距内沿直线传播（空间波 穿透电离层）
§ 1.2 微波的特点
波长短易于实现定向发射
雷达利用无线电波的反射测定目标的位置 波束宽度目标的方向 抛物面天线电磁波发射波束角:
140 D/
D和 分别是抛物面的直径和波长 5波束角(可以相当精确定位) =3cm, D=84cm =10m,D=280m(困 难)
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民用
雷达气象、导航、汽车防撞、遥感
通讯中继通信、多路通信、卫星通信、 广播电视 微波加热应用食物制作（微波炉）、材料 烘干（干燥机）、消毒（牛奶、医用）、微 波治疗（癌症、前列腺疾病和理疗等）
限制作用范围到所需区域，减少干扰 中继通信、卫星通信、天文观测
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量子特性低功率电平下明显
波粒二象性
E hf h 是普郎克常数，f 是频率。 量子能量范围：10-5~10-2电子伏 超低温、低电平量子特性成为决定过程本质 的主要因数一些大分子振动和转动造成的 能级超精细结构，接近绝对零度是每个自由 度具有的能量，落在微波量子的能量范围内
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微波工程专家和技术人员应该具备如下基础：
电磁场理论（基础知识） 传输线和波导场解（传输模式和方式） 微波电路(场和路的等效) 微波元件（激励、耦合、衰减、过渡、变换） 微波谐振腔（谐振模式） 快波和慢波（放大） 天线（发射和接收） 微波传播（大气传播反射、衰减、穿透） 微波与物质相互作用（粒子加速器,等离子体加热、 射 电天文学, 材料的微波处理、微波化学、微波生物效应） 微波测量（工程实验手段 ）
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科学研究：
加速器核医学、对撞机等 等离子体加热核聚变能源 射电天文观测（20世纪六十年代天文学 四大发现— 类星体、中子星、 2.7K背景 辐射 (1978 年诺贝尔物理学奖）和星际 有机分子都是以微波作为主要观测手段)
“微波”
介于普通无线电波（长波、中波、短波、超短 波）与红外线之间的电磁波 波长与电路或元器件尺寸可比拟分米、厘米、 毫米 电路电磁场解（集中参数分布参数） 国内外对微波定义的区别：
中国（1米-1毫米） 美国（微波30厘米-0.3毫米)
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第一章 绪论
§ 1.1 微波的基本概念 电磁频谱微波的频率范围
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