微波工程基础
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微波工程基础(上)
>(c )TE11
H e z
衰减系数：
kc2 k 2
2
2 , 1 c c
2
c
0 s l e
e l 0
L(l ) L(0) 8.68 l (dB)
截止衰减器通常有20～30dB的起始衰减， 最大衰减量可达120dB～160dB。频带宽， 量程大，精度高是其优点。
5.1 引言
本章无源微波电路研究的内容：
一端口到六端口的各种微波器件与电路的工作原理与基本性能， 并导出它们的散射参量——利用传输线理论、导波理论和微波网络 理论分析。
微波铁氧体器件对不同方向传输的导波呈现不同的衰减特性和相 移特性，在于器件中的铁氧体材料在外加恒定磁场时呈现各向异性， 研究铁氧体非互易器件。
12.4-18.0 18.0-26.5 26.5-40 2cm 1.4cm 9.5mm
0.2 微波的基本特点
为什么微波波段的电磁波要专门研究？
1、波长短，易实现窄波束定向辐射
•传播特点：与物体尺寸可比拟，甚至小的多 ，因而微波具有直线传播、 反射、折射等的似光性。 •发射接收：效率高，特性好，天线的尺寸小。若雷达要精确定位， 须使电磁波定向辐射。例抛物面天线的主波束角：
3. 穿透性强
微波可传透电离层（卫星通信、射电天文）遥感、全天候雷达
0.3 微波的应用
•
• •
•
雷达：远程警戒雷达 、火控雷达；导航雷达、气象雷 达、汽车防撞雷达、遥感雷达。 通信：有线电视；微波中继、卫星通信；移动通信 大规模、高密度、高速数字集成电路的发展，芯片内 部和集成电路的互联线的互耦串音、电磁兼容研究属 于微波领域。 其他：微波加热（微波高频介质损耗）, 微波炉、微波 理疗仪等。
微波工程安装与维护培训课件
微波设备的维护与故障排除
预防性维护
• 定期检查设备并清洁 • 替换易损件 • 更新软件和固件
故障排除
• 了解常见故障类型 • 使用适当的工具和
技术进行排查 • 修复或更换故障部件
备份与恢复
• 定期备份关键数据 • 熟悉恢复流程 • 测试恢复操作的有效性
安全操作与风险管理
学习微波工程中的安全操作要点，包括个人防护、设备操作规范、应急处理等内容。了解常见的 风险并采取相应的管理措施，以确保工作安全。
微波工程安装与维护培训 课件
本课件旨在提供微波工程的安装与维护培训，让您掌握微波工程的基础知识、 天线的安装与调试、设备的维护与故障排除等内容。
微波工程基础知识
1 频段与波长
学习微波工程中不同 频段的特点和应用， 以及波长对传输性能 的影响。
2 信号传输与调制
了解微波信号传输的 原理，包括调制技术 和常见的调制方式。
培训课件示例和实践案例
示例课件
查看一些精心设计的微波工程培训课件示例， 以获得灵感和学习新的教学方法。
实践案例
探索真实的微波工程实践案例，了解在不同场 景下的应用和解决问题的方法。
总结和课程评价
在这个部分中，我们将回顾课程的要点并总结所学内容。同时，听取学员的反馈和评价，以持续 改进课程质量和教学效果。
3 传输介质与信道
认识各种微波传输介 质和信道类型，了解 它们的特性和应用。微波天线的Fra bibliotek装与调试1
天线选择与布局
学习选择合适的天线类型和布局方式，以最大化信号传输效果。
2
方向性与架设
了解如何调整天线的方向性和架设方式，以使其与目标设备保持良好的信号连接。
3
天线调试与排查故障
微波工程基础(下)
边界条件要求 r=a，b 处
H z 0 r
AJ AJ
'
n
'
n
(kca) (kcb)
BN ' n
BN ' n
(kca) (kcb)
0 0
J' n
(kca)
N
' n
(kc
a)
J
' n
(kcb)
N
'
n
(kcb)
TE模的特征方程（超越方程、近似、图解）
; c(TE0i )
2(a b) i
(i 1, 2,...)
0.6 - x
Z0 r 120 Z0 r 120
x 30 0.441 Z0 r
带线设计(综合)
已知特性阻抗求尺寸（W/b）
(2)导带厚度不为零
W W0 W bb b
W0 8(1 x)
b
e A 0.568 eA 1
A Z0 r
30
W b
x
1
-
0.5
ln
2
x -x
2
0.0796 x W0 / b 0.26
导带厚度为零时：
Zc
30 r
We
b 0.441b
()
We是中心导带的有效宽度
We b
W b
0
(0.35
-W
/ b)2
w / b 0.35 w / b 0.35
W大，Zc小；r大，Zc小
厚带的工作则由Wheeler完成，在W '/(b t) 10 精度可达0.5%
Zc
r
30
ln
1
4
bt W'
微波工程基础
– 1.3 微波的应用
军事应用：
雷达目标跟踪、导弹制导、火炮瞄准、 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)
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
• 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:
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)
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
微波工程基础
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
“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)
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）
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)
透电离层）
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
微波工程基础
微波工程基础
微波工程基础是指在微波频段（300 MHz至300 GHz）上进行设计、分析和应用微波电子器件和系统的基本知识和
技能。
微波工程基础涵盖了微波电磁场理论、微波传输线
理论、微波电路设计、微波毫米波器件、微波天线设计、
微波无线通信系统等方面的知识。
微波频段的特点是具有较高的频率和较短的波长，电磁波
在这个频段上具有独特的传输和传播特性。
微波工程基础
研究这些特性，并利用它们设计和开发微波电子器件和系统，如微波集成电路、微波天线和雷达系统等。
微波工程基础需要掌握微波电磁场理论、微波传输线理论、微波电路设计和微波器件的工作原理和设计方法。
此外，
还需要了解微波天线设计的原理和方法，以及微波无线通
信系统的原理和架构。
微波工程基础是电子工程、通信工程和无线电工程等专业中的重要内容，对于从事相关技术和产业研究的人员来说是必备的知识和技能。
微波工程基础课件
案例四
总结词
该卫星导航系统在设计与实现过程中， 通过对定位算法和信号处理技术的优化， 提高了定位精度和可靠性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱVS
详细描述
该卫星导航系统在设计与实现过程中，采 用了先进的定位算法和信号处理技术，实 现了高精度、高可靠性的目标定位。同时， 通过对卫星信号接收质量的分析和优化， 提高了系统的抗干扰性能。此外，还通过 采用模块化设计方法，降低了系统复杂度， 提高了可维护性和可扩展性。
宽带宽和短波长的特点。
高增益特性
02 由于微波毫米波系统的传输距离较短，因此需要高定
向性和高增益的天线来提高信号接收效率。
干扰和噪声特性
03
由于微波毫米波系统的频带很宽，因此容易受到各种
干扰和噪声的影响，需要采取有效的措施进行抑制。
微波毫米波系统的应用领域
通信领域
01
利用微波毫米波系统的宽带和高速特性，可以实现大容量、高
介质谐振器参数
描述介质谐振器性能的参数，包括谐 振频率、品质因数、损耗角等。
PART 03
微波电子学基础
电子注与微波电场
电子注
在微波工程中，电子注指的是在强电场作用 下，具有足够动能的电子束。
微波电场
微波电场是一种交变电场，其频率在微波频 段。
电子注的驱动与控制
要点一
电子注驱动
通过在电子注通道中施加适当的高频电场，使电子注得到 加速。
微波工程的应用领域
雷达和通信
雷达是利用微波进行测距、定 位和跟踪的一种装置，而通信 则是利用微波进行信息传输的
一种方式。
导航
在飞机、船舶等交通工具中， 利用微波进行导航定位已经成 为了普遍的应用。
加热和干燥
微波工程基础(李宗谦)-第一章
第一章 电磁场概述
10
B
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
坡印亭矢量的时间平均值
复数形式的坡印亭矢量
2012-6-13
第一章 电磁场概述
11
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
微分形式的复数坡印亭定理
2012-6-13
第一章 电磁场概述
12
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
2012-6-13
第一章 电磁场概述
19
1. 9 波动方程
E ( E ) E
2
2 2 ˆ 2 ˆ 2 ˆ E x E x y E y z E z
E j H
H j E J
E j H = E j J
J e1 , J m 1 E 1 , H 1
J e2 , J m 2 E 2 , H 2
2012-6-13
第一章 电磁场概述
23
1.11 反作用和互易定理
互易定理的微分形式
2012-6-13
第一章 电磁场概述
24
1.11 反作用和互易定理
场2对源1的反作用 场1对源2的反作用 互易定理的积分形式 同频的两组源及其产生的电磁场之间应该满足的关系。如 果已知一组源及其产生的电磁场，那么利用互易原理即可获知 另一组源及其产生的电磁场之间的关系。 互易原理中涉及的两组源的频率必须相同。
1 1 1
ˆ n
E1
H1 H2
E1
2 2 2
2012-6-13
第一章 电磁场概述
7
1. 4 边界条件
10
B
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
坡印亭矢量的时间平均值
复数形式的坡印亭矢量
2012-6-13
第一章 电磁场概述
11
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
微分形式的复数坡印亭定理
2012-6-13
第一章 电磁场概述
12
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
2012-6-13
第一章 电磁场概述
19
1. 9 波动方程
E ( E ) E
2
2 2 ˆ 2 ˆ 2 ˆ E x E x y E y z E z
E j H
H j E J
E j H = E j J
J e1 , J m 1 E 1 , H 1
J e2 , J m 2 E 2 , H 2
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第一章 电磁场概述
23
1.11 反作用和互易定理
互易定理的微分形式
2012-6-13
第一章 电磁场概述
24
1.11 反作用和互易定理
场2对源1的反作用 场1对源2的反作用 互易定理的积分形式 同频的两组源及其产生的电磁场之间应该满足的关系。如 果已知一组源及其产生的电磁场，那么利用互易原理即可获知 另一组源及其产生的电磁场之间的关系。 互易原理中涉及的两组源的频率必须相同。
1 1 1
ˆ n
E1
H1 H2
E1
2 2 2
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第一章 电磁场概述
7
1. 4 边界条件
微波工程基础
微波工程基础微波工程是一项非常重要的技术，它涉及到收发无线信号的应用。
微波技术在改善无线通信，传输电力和其他科学应用等方面都发挥着举足轻重的作用。
微波技术也用于制作一些先进的电子设备，如微波炉、雷达等。
微波工程基础是一门关于微波技术的学科，它涵盖了微波技术的全部内容，包括微波学论、微波线路技术、微波系统、微波电子器件以及微波测量和测试技术等等。
学习这门学科，可以帮助学生了解微波技术的概念，全面掌握各种微波应用的知识，提高灵活的分析和解决问题的能力，以及理解新技术的发展及其必要的技术支持。
微波技术的发展改变了我们的生活方式，伴随着它的发展，该技术也变得复杂而多样化。
为了更好地理解微波技术，学习者应该做好准备，首先要学习微波基础知识，以及基本的数学和物理知识。
微波工程基础知识包括微波电磁理论、微波电子学和微波线路原理等。
这些知识涉及到各种微波电路、微波元件和微波系统等，并且还有关于微波发射、接收、多径及其他效应等方面的知识。
微波电磁理论主要讲述了微波电磁场的产生原理、运行原理、特性以及如何使用它们。
微波电子学研究的是微波信号在电子设备中的传播和变化，它和微波电子器件有关。
微波线路原理研究的是将微波信号转换成有用的定向输出信号的方法，它也和微波电子器件有关。
微波工程基础还涉及到一些其他方面，如微波测量、测试和服务技术，它们也是学习微波工程的基础。
微波测量技术包括测量微波信号的功率、频率、回波损耗等，而微波测试技术则包括测量微波电子器件的性能以及安装定位系统的准确度等等。
服务技术则包括安装、维护和修理微波设备和系统等。
总之，微波工程基础是学习微波技术必备知识，其基础理论涵盖微波电磁、电子学、线路原理，以及微波测量、测试和服务技术等内容，所有这些知识都有助于我们理解微波技术及其应用，并能够有效地应用它们。
微波工程基础(李宗谦)-第三章1
ˆ T Ez z Ez
横向场量与纵向场量关系：
(k 2 k z2 ) HT j z T Ez jk z T H z
同理可得：
(k 2 k z2 ) ET j z T H z jk z T Ez
其中：k
2013-8-1
第三章
导波与波导
6
沿正z方向传播的波：Ez ( x, y, z ) zEz ( x, y)e jkz z
表示推导
亥姆霍兹方程
2 E k E 0 2 2 H k H 0
2
纵向分量方程
2 Ez k 2 Ez 0 2 H z k 2 H z 0
a≥ / 2
4
2013-8-1
4
2
第三章
导波与波导
3.2 规则金属波导的一般理论
y z
3.2.1 直接法求解： （1）时空分离
x o
E ( x, y, z; t ) E ( x, y, z )e jt
（2）纵横分离
ˆ E ( x, y, z ) ET ( x, y, z ) zEz ( x, y, z )
j z T E z 2 2 k kz jk z ET 2 T E z 2 k kz HT
TM 波的波阻抗：TM E k T z HT
HT
kz
z ET
z ET
HT
TM
ET TM z H T
横向电场、横向磁场和传播方向满足右手螺旋关系。 TM波Ez分量满足的边界条件： Ez
z HT
E T HT kz
ET TE z HT
微波工程基础第1章
在空间中的传播。
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
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
射频微波工程基础介绍课件
雷达天线
不同雷达系统中天线的设计和应用，如阵列天线 、相控阵天线等。
电子对抗系统中的射频微波技术
通信对抗
射频微波技术在通信对抗中的应用，包括通信干扰、通信侦察等 。
雷达对抗
射频微波技术在雷达对抗中的应用，包括雷达干扰、雷达侦察与 反侦察等。
电子支援措施
射频微波技术在电子支援措施中的应用，如电磁频谱监测、信号 分析等。
射频微波工程基础介绍课件
目录
CONTENTS
• 射频微波工程概述 • 射频微波基础知识 • 射频微波工程关键技术 • 射频微波工程应用实例 • 射频微波工程测试与仿真 • 射频微波工程发展趋势与挑战
01 射频微波工程概述
CHAPTER
射频微波工程定义
01
射频微波工程是一门研究射频和 微波频段内电磁波的产生、传输 、控制和应用的学科。
避免频谱冲突是射频微波工程需要解决的重要问题。
射频微波工程未来发展展望
5G/6G移动通信技术
随着5G/6G移动通信技术的不断发展，射频微波工程将在其 中发挥重要作用，如毫米波通信、大规模天线阵列等技术的 研究和应用。
物联网与智能家居
物联网和智能家居的快速发展为射频微波工程提供了新的应 用场景和需求，如无线传感器网络、智能家居控制系统等的 研究和开发。
射频微波在其他领域的应用
医学影像
射频微波技术在医学影像中的应用，如核磁共振成像（MRI）中的 射频脉冲发生器和接收器。
微波炉
射频微波技术在微波炉中的应用，利用微波加热食物。
工业加热与干燥
射频微波技术在工业加热与干燥中的应用，如高频感应加热、微波干 燥等。
05 射频微波工程测试与仿真
CHAPTER
射频微波信号特点与传播
不同雷达系统中天线的设计和应用，如阵列天线 、相控阵天线等。
电子对抗系统中的射频微波技术
通信对抗
射频微波技术在通信对抗中的应用，包括通信干扰、通信侦察等 。
雷达对抗
射频微波技术在雷达对抗中的应用，包括雷达干扰、雷达侦察与 反侦察等。
电子支援措施
射频微波技术在电子支援措施中的应用，如电磁频谱监测、信号 分析等。
射频微波工程基础介绍课件
目录
CONTENTS
• 射频微波工程概述 • 射频微波基础知识 • 射频微波工程关键技术 • 射频微波工程应用实例 • 射频微波工程测试与仿真 • 射频微波工程发展趋势与挑战
01 射频微波工程概述
CHAPTER
射频微波工程定义
01
射频微波工程是一门研究射频和 微波频段内电磁波的产生、传输 、控制和应用的学科。
避免频谱冲突是射频微波工程需要解决的重要问题。
射频微波工程未来发展展望
5G/6G移动通信技术
随着5G/6G移动通信技术的不断发展，射频微波工程将在其 中发挥重要作用，如毫米波通信、大规模天线阵列等技术的 研究和应用。
物联网与智能家居
物联网和智能家居的快速发展为射频微波工程提供了新的应 用场景和需求，如无线传感器网络、智能家居控制系统等的 研究和开发。
射频微波在其他领域的应用
医学影像
射频微波技术在医学影像中的应用，如核磁共振成像（MRI）中的 射频脉冲发生器和接收器。
微波炉
射频微波技术在微波炉中的应用，利用微波加热食物。
工业加热与干燥
射频微波技术在工业加热与干燥中的应用，如高频感应加热、微波干 燥等。
05 射频微波工程测试与仿真
CHAPTER
射频微波信号特点与传播
微波工程基础总复习2014
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
总复习
第一章：微波的基本特点和应用范围 波长与电路结构尺寸可比拟，路场， 集中参数分布参数。 第二章：麦克斯韦方程；边值问题；波动方程； 坡印廷定理；电磁波的偏振特点；平面 波；洛仑兹互易定理 1、麦克斯韦微分方程与边值问题的结合， 边界条件的意义和应用、有源和无源边 界的差异，亥姆霍兹方程；
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
第四章：能够熟练写出基本微波元件的[S]参数 （例如：E-T、H-T、魔T）；熟悉传输线阻抗 公式在微波元件中的应用；掌握模式的激励和 耦合方法和手段（激励和耦合的条件、规则和 实现手段）；熟悉基本微波元件的性质、作用 和应用（同轴波导和同轴微带转换，小孔耦合， 方圆变换，阶跃跳变，匹配负载，波导和同轴 接头，短路活塞，衰减器，移相器，魔T，定 向耦合器，圆极化器，隔离器，环行器等）。
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
第七章：理解速调管、行波管和回旋管的基本工 作原理和各自的特点，掌握它们各自同步和群聚 的机理、过程和特点；了解微波与物质相互作用 的特殊性
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
第五章：掌握谐振腔的基本参量（谐振电路和 谐振腔之间的差异，腔和路之间的等效，谐振 腔参数的计算方法）；了解谐振腔场解的基本 特点；熟悉介质腔和金属腔基本场解的差别； 掌握微扰对腔基本参量的影响及其应用 第六章：掌握电子与波同步的概念以及对电子 与波相互作用的意义；熟悉快波和慢波传播的 特点以及慢波结构的特点；了解电磁波在均匀 系统和周期系统中传播的差别；从数学和物理 上理解和掌握螺旋线是如何实现慢波的
总复习
第一章：微波的基本特点和应用范围 波长与电路结构尺寸可比拟，路场， 集中参数分布参数。 第二章：麦克斯韦方程；边值问题；波动方程； 坡印廷定理；电磁波的偏振特点；平面 波；洛仑兹互易定理 1、麦克斯韦微分方程与边值问题的结合， 边界条件的意义和应用、有源和无源边 界的差异，亥姆霍兹方程；
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
第四章：能够熟练写出基本微波元件的[S]参数 （例如：E-T、H-T、魔T）；熟悉传输线阻抗 公式在微波元件中的应用；掌握模式的激励和 耦合方法和手段（激励和耦合的条件、规则和 实现手段）；熟悉基本微波元件的性质、作用 和应用（同轴波导和同轴微带转换，小孔耦合， 方圆变换，阶跃跳变，匹配负载，波导和同轴 接头，短路活塞，衰减器，移相器，魔T，定 向耦合器，圆极化器，隔离器，环行器等）。
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
第七章：理解速调管、行波管和回旋管的基本工 作原理和各自的特点，掌握它们各自同步和群聚 的机理、过程和特点；了解微波与物质相互作用 的特殊性
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第五章：掌握谐振腔的基本参量（谐振电路和 谐振腔之间的差异，腔和路之间的等效，谐振 腔参数的计算方法）；了解谐振腔场解的基本 特点；熟悉介质腔和金属腔基本场解的差别； 掌握微扰对腔基本参量的影响及其应用 第六章：掌握电子与波同步的概念以及对电子 与波相互作用的意义；熟悉快波和慢波传播的 特点以及慢波结构的特点；了解电磁波在均匀 系统和周期系统中传播的差别；从数学和物理 上理解和掌握螺旋线是如何实现慢波的
微波工程基础第7章
第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 速调管
第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 速调管
靠近阴极的腔体称为输入腔或者群聚腔，它使电子注产生速度调制，另一腔称为输出腔，它将群聚电子注的能量转换为微波能量。 1）假定电子注横截面上密度均匀 2）忽略空间电荷效应 3）假定输入的微波信号幅度远小于直流加速电压 速度调制过程 电子注进入群聚腔前首先被直流高压加速，其速度是均匀的
螺旋线行波管原理简图
高频输入
螺旋线行波管简化电路
第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 7.1.2 螺旋线行波管（TWT） 互作用过程
慢波线上基波的每周相移是
0是平均速度下电子注的相位常数，而P是周期或者螺距.
电子的直流渡越时间为：
第n次空间谐波的相位常数则为
第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 速调管 群聚过程
对tb时刻的电子来说，从群聚间隙到电子密度群聚位置的距离为
对于ta和tc时刻的电子而言，距离分别是
(7.9)
(7.10)
(7.11)
第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 速调管
第七章 微波与物质相互作用 7.1 微波与电子相互作用—微波的产生 速调管（速度调制和电流调制）
从阴极发射的所有电子以均匀速度到达第一腔，在间隙电压（或信号电压）为零时通过第一腔间隙的电子速度不变。在腔间隙电压正半周通过的电子速度加快。在腔间隙电压负半周通过的电子速度减慢。这样的作用使电子在漂移过程中逐渐产生群聚。漂移空间电子速度的变化速度调制。在第二腔缝隙处电子密度随时间周期地变化。电子注包含有交变分量电流调制。电子注应该在第二腔间隙的中间达到最大群聚并处于减速相位，于是电子的动能便转变为第二腔的微波场能。从第二腔出来而被减速了的电子最后终止在收集极上。
微波理论和工程的基础知识
V SWR
| (z ) | 1 1
Z(z ) 1 j tan (z z) j tan (z z)
U(z )
mzx
U(z )
m in
第1章 微波理论和工程的基础知识
从表1-2-1 (1)三个工作参数的值之间是相互联系的。 (2)无耗传输线上任一点处的反射系数的模值为常数，
等于负载ZL处的反射系数ΓL（尽管线上距离负载电长度
1．1．1 麦克思韦方程组 电磁波的运动规律遵从19世纪给出的麦克思韦方程组，
是英国科学家麦克思韦对法拉第（Faraday）等前人的实 验成果的总结和发展。麦克思韦方程组是描述宏观电磁场 规律的基本方程。微分形式的麦克思韦方程组在空间中的 任何一点都成立，它由以下四个方程组成：
第1章 微波理论和工程的基础知识
第1章 微波理论和工程的基础知识
E jB
（1－1－10）
H jD J （1－1－11）
D
（1－1－12）
B 0
（1-1-13）
【注意】这里的复数量是前文瞬时值的有效值，它们
不再是时间的函数，但仍然是位置的函数。这种选择的理
由是：①在实际工程中,这些物理量通常是用有效值来标明
或测量的；②复数功率和能量的方程能同它们的瞬时值对
第1章 微波理论和工程的基础知识
一个工作在边界Γ包围的区域Ω内的实际工程问题中
(1)第一类边界条件，也称为狄利克莱（Dirichlet） 边界条件。这种边界条件直接给出变量在边界上的值：
U 1 U1
（1-1-16）
式中，Γ1为第一类边界，U1为已知函数，可以为常数或0。
第1章 微波理论和工程的基础知识
应式保持同样的比例因子。
第1章 微波理论和工程的基础知识
微波工程基础课程设计
微波工程基础课程设计1. 概述微波工程是一门综合性的学科，与微电子、光电子等学科密切相关，涉及通信、雷达、导航、天气预报等众多领域。
本文介绍的微波工程基础课程设计旨在帮助学生加深对微波原理的理解，提高综合实践能力。
2. 理论知识2.1 微波的基本概念微波是电磁波的一种，具有高频、短波长、小传播损耗等特点。
在微波频段中，常用的频段有X波段、K波段、Ka波段等。
2.2 微波传输线微波传输线是在微波频段中传输微波信号的主要手段。
在微波传输线中，常用的有同轴线、矩形波导、同轴波导等。
2.3 微波元器件微波元器件是指用于微波电路中的元器件，常用的有耦合器、功分器、滤波器、放大器等。
2.4 微波测量技术微波测量技术是指在微波电路中测量各种参数的技术，常用的有散射参数测量、功率测量、谐振频率测量等。
3. 实验设计3.1 实验目的本次实验的目的是设计一个具有一定功能的微波电路，并在仿真软件上进行仿真验证。
3.2 实验设计方案1.确定所要设计的微波电路的功能。
2.选择合适的仿真软件，在软件中进行电路设计。
3.仿真验证并得到仿真结果。
4.优化设计，直至结果满足实验要求。
3.3 实验要求1.具有明确的功能需求。
2.仿真结果准确，各项参数满足要求。
3.基本电路图和仿真结果需输出。
3.4 实验步骤1.配置仿真软件环境，包括输入所需的元器件和连接线，设置仿真属性。
2.仿真设置，确认所需测量参数。
3.仿真操作，进行仿真并收集结果。
4.结果分析，输出仿真结果和其他必要的结果分析。
5.优化设计，对设计进行优化，直至满足实验要求。
3.5 实验注意事项1.在仿真软件中进行仿真操作时要小心谨慎，不要有误操作。
2.要确保仿真结果的准确性，如果实验无法达到要求，需考虑修改设计方案。
3.要及时保存实验数据，以便分析和修改设计方案。
4. 总结本文介绍了微波工程的基础知识和实验设计方案，可以帮助学生提升综合实践能力，对微波工程有更深入的了解。
实验设计过程中需要注意的事项和要求都有明确的说明，希望同学们能够认真学习，完成对应实验。
第1章-射频微波工程基础介绍
第1章 射频/微波工程介绍 表1-1
第1章 射频/微波工程介绍
以上这些波段的划分并不是惟一的,还有其他许多 不同的划分方法,它们分别由不同的学术组织和政府机 构提出,甚至还在相同的名称代号下有不同的范围,因 此波段代号只是大致的频谱范围。其次,以上这些波段 的分界也并不严格,工作于分界线两边临近频率的系统 并没有质和量上的跃变,这些划分完全是人为的,仅是 一种助记符号。
电路,取得一个比较好的折中方案。
第1章 射频/微波工程介绍
1.3 射频/
1.3.1 由于频率、 阻抗和功率是贯穿射频/微波工程的
三大核心指标,故将其称为射频铁三角。它能够形象地 反映射频/微波工程的基本内容。这三方面既有独立特 性,又相互影响。三者的关系可以用图1-2表示。
第1章 射频/微波工程介绍
第1章 射频/微波工程介绍
1.2.2 射频/ 由上述基本特性可归纳出射频/微波与普通无线电相
比有以下优点: (1) 频带宽。可传输的信息量大。 (2) 分辨率高。连续波多普勒雷达的频偏大,成像更
清晰,反应更灵敏。 (3) 尺寸小。电路元件和天线体积小。 (4) 干扰小。不同设备相互干扰小。 (5) 速度快。数字系统的数据传输和信号处理速度
第1章 射频/微波工程介绍
(3) 导航系统： 微波着陆系统（MLS）,GPS,无线信标,防撞系统, 航空、 航海自动驾驶等。 (4) 遥感： 地球监测,污染监测,森林、 农田、 鱼汛监测,矿 藏、 沙漠、 海洋、 水资源监测,风、 雪、 冰、 凌监 测,城市发展和规划等。
第1章 射频/微波工程介绍
4. 射频/微波频带比普通的中波、 短波和超短波的 频带要宽几千倍以上,这就意味着射频/微波可以携带 的信息量要比普通无线电波可能携带的信息量大的多。 因此,现代生活中的移动通信、 多路通信、 图像传输、 卫星通信等设备全都使用射频/微波作为传送手段。 射频/微波信号还可提供相位信息、 极化信息、 多普勒频移信息等。这些特性可以被广泛应用于目标 探测、 目标特征分析、 遥测遥控、 遥感等领域。
微波工程基础(李宗谦)-绪论
整个微波频段又可以划分为几段，它们是：
0.1 什么是微波
对于微波频段的划分和命名，国内外有多种方法，下列表格给 出了在雷达和制导技术领域划分微波频段的方法及其频段代号：
不同工作频率的微波系统具有不同的技术特性、生产成本和用 途。一般说来，微波系统的工作频率越高，其结构尺寸就越小、生 产成本也越高；微波通信系统的工作频率越高，其信息容量越大； 微波雷达系统的工作频率越高，微波大气传输的方向性和系统分辨 力就可能提高。另外，微波的频率越高，其大气传输和传输线传输 的损耗就越大。
0.1 什么是微波
根据电磁波频率、波长与速度的关系：f 3108 米/秒可知， 微波的波长范围在 1 米至 0.1 毫米之间。可以采用如下的等式进行 微波波长和频率之间的换算： 波长 (米) 频率 (MHz) = 300 (106米/秒)
波长 (毫米) 频率 (GHz) =300 (106米/秒)
学时安排48总计8实验2第六章天线及微波工程子系统简介8第五章无源微波电路8第四章微波网络理论10第三章导波与波导10第二章传输线理论2第一章电磁场理论概述学时数内容0
微波技术基础
课程概况
课程目的
本课程是电子信息科学与技术类专业的专业基 础课。微波技术广泛应用于当前的通信与广播电视 等方面，如微波通信、微波遥感、雷达、电子对抗、 微波电磁兼容等。课程主要研究微波的产生、变换、 放大、传输、辐射、传播、散射、供 最基本的入门知识。
0.1 什么是微波
为了充分利用微波频谱资源，避免相互干扰，国际上对各微波频段 的用途都有一些规定。例如： 微波炉中磁控管的工作频率为 2.45 GHz； C 波段通讯卫星的工作频率：下行频率为 3.700 ~ 4.200 GHz，上 行频率为 5.925 ~ 6.425 GHz。 Ku 波段通讯卫星的工作频率：下行频率为 11.7 ~ 12.2 GHz，上行 频率为 14.0 ~ 14.5 GHz。
0.1 什么是微波
对于微波频段的划分和命名，国内外有多种方法，下列表格给 出了在雷达和制导技术领域划分微波频段的方法及其频段代号：
不同工作频率的微波系统具有不同的技术特性、生产成本和用 途。一般说来，微波系统的工作频率越高，其结构尺寸就越小、生 产成本也越高；微波通信系统的工作频率越高，其信息容量越大； 微波雷达系统的工作频率越高，微波大气传输的方向性和系统分辨 力就可能提高。另外，微波的频率越高，其大气传输和传输线传输 的损耗就越大。
0.1 什么是微波
根据电磁波频率、波长与速度的关系：f 3108 米/秒可知， 微波的波长范围在 1 米至 0.1 毫米之间。可以采用如下的等式进行 微波波长和频率之间的换算： 波长 (米) 频率 (MHz) = 300 (106米/秒)
波长 (毫米) 频率 (GHz) =300 (106米/秒)
学时安排48总计8实验2第六章天线及微波工程子系统简介8第五章无源微波电路8第四章微波网络理论10第三章导波与波导10第二章传输线理论2第一章电磁场理论概述学时数内容0
微波技术基础
课程概况
课程目的
本课程是电子信息科学与技术类专业的专业基 础课。微波技术广泛应用于当前的通信与广播电视 等方面，如微波通信、微波遥感、雷达、电子对抗、 微波电磁兼容等。课程主要研究微波的产生、变换、 放大、传输、辐射、传播、散射、供 最基本的入门知识。
0.1 什么是微波
为了充分利用微波频谱资源，避免相互干扰，国际上对各微波频段 的用途都有一些规定。例如： 微波炉中磁控管的工作频率为 2.45 GHz； C 波段通讯卫星的工作频率：下行频率为 3.700 ~ 4.200 GHz，上 行频率为 5.925 ~ 6.425 GHz。 Ku 波段通讯卫星的工作频率：下行频率为 11.7 ~ 12.2 GHz，上行 频率为 14.0 ~ 14.5 GHz。
微波工程基础李宗谦-第章(1)
微波工程基础李宗谦-第章(1)
《微波工程基础李宗谦-第章》小节研读
一、引言
本文重点关注李宗谦所著《微波工程基础》的第一章小节，该章节主
要讲述了微波的基本概念以及与其他波长的联系。
二、微波的基本概念
微波波长在1mm至1m之间，频率在300MHz至300GHz之间。
微波的传
播速度与光速十分接近，且具有高频、高速、大功率等特点。
微波不
仅可以传输数据，还可以进行无线通讯、雷达探测、电磁干扰、物体
热处理等应用。
三、微波的分类
- 根据波长分类：短微波、中微波、长微波。
- 根据频率分类：甚高频微波、超高频微波、高频微波、低频微波。
四、微波与其他波长的联系
根据麦克斯韦方程组，电磁波分为电场和磁场两部分。
当电磁波的波
长变短、频率变高时，其电场和磁场的振动会变得比较强烈，从而形
成微波。
与其他波长相比，微波在穿透金属、水、冰等材料时的衰减
相对较小，因此微波在军事、通讯、医疗等领域具有比较广泛的应用。
五、总结
通过对《微波工程基础》第一章小节的研读，我们对微波的基本概念、分类以及与其他波长的联系有了更加深入的了解，从而对后续微波应
用的研究和开发具有重要意义。
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微波工程专家和输线和波导场解（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 ）
“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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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
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§ 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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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
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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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
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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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）
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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、火炮瞄准、 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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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）
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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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§ 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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