微波技术基础知识
微波技术
4-8
5
1218
2
1827
1.25
80100
0.3
•C~K 为早期的微波通信频段，80’s 后较少 •W(3mm) 实际上是卫星通信的主流频段 广播电视、通信频率相对较低： KHz~ 3G 在实验中使用厘米波中的X波段， 其标称波长为3.2cm，中心频率为9375MHz。
国际上对各微波频段用途的规定
2.频率极高，穿透性强
由于微波既能穿透电离层 (低频电磁波不行) 也能穿透 尘埃、云、雾 (光波不行)， 因此，微波就成了卫星通讯、 空间通讯和射电天文研究的 重要手段。 可以容易穿入介质内部： 如微波加热——食品发热
近代物理实验专题讲座 2003.8
3. 频带宽，信息性好
可用频带很宽 (数百兆甚至上千兆赫兹)，是低频 无线电波无法比拟的。因此，微波在通讯领域内得 到了广泛的应用。 微波通讯系统的工作频带宽、信息容量大、机动 性好，特别适合于卫星通讯，宇航通讯和移动通讯 等，因而在现代通讯系统中占有相当重要的地位。
λ(m)
广播 电视 微波 红外可见光 紫外
无 线 电 波 光 波
波长处于光波和无线电波之间
近代物理实验专题讲座 2003.8
微波频段的划分： 分米波, 厘米波，毫米波和亚毫米波
常用波段代号
波段代号 频率范围 （GHz） 标称波长 (cm) L S C X 8-12 3 Ku K W
1-2 2-4
微 波 技
术
山东师范大学物理实验中心
一、微波基础知识
按照国际电工委员会（IEC）的定义，微波 （Microwaves）是：
“波长足够短，以致在发射和接收中能实际 应用波导和谐振腔技术的电磁波”
微波是指：波长为１m至0.１mm,频率在 300MHz-3000GHz之间的电磁波或无线电波。
微波技术基础课程学习知识要点
《微波技术基础》课程学习知识要点第一章 学习知识要点1．微波的定义— 把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。
微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz ～3×1012Hz 。
在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽10000倍。
一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。
2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。
3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。
4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。
第二章 学习知识要点1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。
微波传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。
传输线方程是传输线理论中的基本方程。
2. 均匀无耗传输线方程为()()()()d U z dz U z d I z dzI z 2222220-=-=ββ 其解为 ()()()U z A e A e I z Z A e A e j z j zj z j z=+=---120121ββββ 对于均匀无耗传输线,已知终端电压U 2和电流I 2，则:对于均匀无耗传输线,已知始端电压U 1和电流I 1，则:()()⎪⎭⎪⎬⎫+=+= sin cos sin cos 022022Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ其参量为 Z L C 000=，βπλ=2p ，v v p r =0ε，λλεp r=03. 终端接的不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态： (1) 当Z Z L =0时，传输线工作于行波状态。
《微波技术基础》课件
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。
精选微波技术基础知识
1、第三章、微波集成传输线常用集成传输线的种类和主要特点2、第四章介质波导和光波导
1、传播条件和波型2、特性阻抗3、波长，相速4、功率容量5、衰减
了解
微波集成传输线
微波集成传输线的最大特点是 平面化
五种重要的传输线：带状线（Stripline）微带线（Microstrip line）槽线（Slotline）鳍线（Finline）共面线（Coplanar line）
式中
微波集成传输线－带状线
带状线—优缺点和应用
1、改变线宽一个参数就改变电路参数（特性阻抗）。2、在馈线、功分器，耦合器，滤波器，混频器，开关的设计中，体积小，重量轻，大批量生产的重复性好。3、立体电路的设计，适用于多层微波电路，LTCC等，辐射小。4、封闭的电路，调试难。5、电路需要同轴或波导馈入，引入不连续性，需要在设计时补偿。6、在多层电路设计中，存在不同节点常数的介质之间的连接，介质与金属导体的连接，分析方法非常复杂，尤其对3D电路，尚缺少各种不连续性的模型和相关设计公式，采用全波分析法或者准静态场分析。
毫米波鳍线混频器
介质波导和光波导
当毫米波波段→亚毫米波段→太赫兹波段时普通的微带线将出现一系列新问题1）高次模的出现使微带的设计和使用复杂2）金属波导的单模工作条件限制了其横向尺寸不能超过大约一个波长的范围。这在厘米波段和毫米波低频段不成问题。但到毫米波高频段，单模波导的尺寸就显得太小，不仅制造工艺困难，而且随着工作频率的提高，功率容量越来越小，壁上损耗越来越大，衰减大到不能容忍的地步。因此，对毫米波段的高端及来说，封闭的金属波导已不再适用。于是，适合于毫米波高频段、亚毫米波的传输线 —— 介质波导等非封闭式的传输线（或称开波导）便应运而生
微波集成传输线－微带线
微波技术复习课件
馈线的种类：同轴 线、带状线和微带 线等
馈线与微波器件的 连接方式：通过连 接头或直接焊接
03
微波电路与设计
微波电路的基本组成
微波网络：传输线、电阻、电容、电感等元件组成的网络 微波放大器：用于放大微波信号的器件 微波滤波器：用于滤除干扰信号的器件 微波铁氧体器件：用于控制和调节微波信号的器件
微波电路的设计原理
航空航天技术：利用微波技 术进行导航、通信和雷达监 视等
雷达技术：利用微波技术进 行高精度、远程的探测和识 别
5G通信技术：利用微波技术 实现高速、低延迟的通信
医疗技术：利用微波技术进 行加热治疗、消融等应用
军事领域：利用微波技术进 行电子战、通信干扰等应用
未来挑战：需要克服的问题 和需要进一步研究的方向
微波衰减器：用 于能量损耗控制， 主要有固定衰减 器和可变衰减器 两种类型
微波放大器：用 于信号放大，主 要有固态放大器 和真空管放大器 两种类型
微波混频器：用 于频率转换，主 要有单平衡混频 器和双平衡混频 器两种类型
微波天线与馈线
微波天线的分类： 线性和非线性
馈线的功能：传输 微波信号，连接微 波器件与系统
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微波技术复习课件
汇报人：小无名
目录
01 微 波 技 术 基 础 知 识
02 微 波 器 件 与 系 统
03 微 波 电 路 与 设 计 05 微 波 仿 真 软 件 与 实 验
04 微 波 测 量 技 术
06
微波技术的发展趋势与 展望
01
微波技术基础知识
微波的基本概念及特点
微波是指频率在300MHz-300GHz的电磁波 微波的特点是波长在1mm到1m之间 微波具有穿透性、吸收性和反射性等特点 微波的应用范围广泛，如雷达、通信、加热等领域
微波技术基础
《微波技术基础》复习要求第一章引言1.微波的工作频段2.微波的主要特点第二章微波传输线理论1.微波传输线与低频传输线的对比2.均匀传输线的电报方程（时域形式、频域形式）和波动方程3.已知负载的解型（无损形式）4.传输特性参数：特性阻抗、传播常数、相速、波长5.输入阻抗和反射系数：定义、公式和关系第二章微波传输线理论（续）6.无损传输线的工作状态分析7.传输功率（重点），功率容量和效率（一般）8.掌握阻抗圆图和导纳圆图的基本构成原理、圆图的主要特性（圆图作题不要求）9.阻抗匹配：三种阻抗匹配问题（重点）、阻抗匹配方法及其特点（一般）10.时域分析方法：时空图解法第三章金属规则波导1.规则波导的纵向场法公式（TE和TM）、波动方程和边界条件、波型分类等。
2.矩形波导：场的求解过程、下标含义和范围、场结构简易绘制方法的原理、传输特性（三种波长、截止条件、简并概念、主模、相速和群速、波阻抗等）3.圆波导：纵向场的求解形式、下标含义和范围，三种主要模式的基本特点第三章金属规则波导（续）4.同轴线：主模的特性、设计原则5.激励与耦合的主要方法和举例6.损耗问题：导体损耗（微扰思想）、介质损耗和消失波衰减第四章微波集成传输线1.增量电感法：基本思想和物理解释、解题方法2.对称耦合传输线的奇偶模分析：对称耦合传输线的奇偶模分解（场特性）奇偶模分析的主要特点奇偶模分析的主要结果（偶模阻抗、奇模阻抗、K等参数的关系）第五章介质波导1.介质波导的工作原理：H平面波和E平面波以及独立方程组；两种平面波的反射系数；全反射、全折射的形成条件及其证明；两种基本波型（表面波和辐射模）。
2.圆形介质波导：主要工作模式和主模、截止条件和含义相速度特性第五章介质波导（续）3.平板介质波导：TE和TM的色散方程、基本模式的对称场分布、路的求解方法4.矩形介质波导：EDC方法与马氏方法的主要区别EDC方法的求解（分区、拉伸方向、电场与介质交界面的关系、波阻抗、横向谐振条件、有效介电常数等）第六章微波谐振器1.微波谐振器的基本特性：三个特性；基本参数（谐振波长和品质因数，p值的选取范围）2.金属波导谐振器：矩形谐振腔（波动方程和边界条件、纵向场法公式、下标的含义和范围、主模等）圆形谐振腔（下标的含义和范围、主模、模式图、虚假模式及其定义等）第六章微波谐振器（续）3.传输线谐振腔：横向谐振条件4.非传输线谐振腔（一般）5.谐振腔的微扰理论：基本公式介质微扰（重点是有损情况）腔壁微扰（谐振频率与储能变化的关系）第七章微波网络基础1.微波网络与低频网络的主要不同2.网络阻抗和反射系数与损耗、储能的关系3.[Z]和[Y]的定义、元素含义和主要性质4.[S]的定义、元素含义和主要性质5.[A]和[T]的定义、元素含义和主要性质。
微波技术基础
微波技术基础第一篇：微波技术基础微波技术是指在微波频段内进行无线电波传输和工作的技术。
微波频段的频率范围为300MHz至300GHz，是一种高频电磁波。
微波技术应用广泛，包括通信、雷达、医疗成像、无线电视、卫星通信等方面。
本篇文章主要介绍微波技术的基础知识。
1、微波的特点微波的特点是波长短、频率高、传输能力强、穿透力强、反射和绕射能力弱。
由于微波波长短，具有高频率和短时间间隔，相应的能量高，因此可以携带大量信息。
微波具有很强的穿透力，可以穿透一些物质。
但它对金属等导电材料的反射和绕射能力非常弱。
2、微波的应用微波技术应用广泛，包括通信、雷达、医疗成像、无线电视、卫星通信等方面。
其中，通信是微波技术应用最广的领域。
无线电视也用到了微波技术，它具有大带宽和高清晰度等优点。
雷达是一种利用微波波段特殊频率特性进行目标侦察和跟踪的技术。
医疗成像是微波技术的另一个应用领域，例如计算机断层扫描，实现肿瘤发现和诊断。
3、微波的发射方式微波发射方式包括波束走向和波束展宽两类。
波束走向是指将微波束对准目标以达到传送信息的目的。
波束展宽是指通过微波辐射，以实现信息的传输。
微波发射方式的选择应根据不同的应用场景来确定，例如在通信中应选择波束走向，而在雷达中应选择波束展宽。
4、微波的传输损耗微波在传输过程中会发生一定的损耗。
导致这种损耗的原因主要包括传输路径的衰减、反射和绕射效应、电磁波散射等。
传输路径的衰减是微波传输损耗最主要的原因。
它可以通过加强发射功率、缩短传输距离、采用大口径天线等措施来降低影响。
5、微波天线天线是微波技术的重要组成部分，它能将高频率的电磁波转换成物理信号，实现信息的传输。
微波天线种类繁多，包括Horn天线、微带天线、反射天线、缝隙天线等。
微波天线的使用应根据具体应用需求来选择。
例如，在雷达中，反射天线和缝隙天线可以实现高精度的指向和定位，而微带天线则可以被制成很小的尺寸，方便安装和使用。
6、微波放大器微波放大器的作用是放大微波信号，以便在传输中降低信号衰减。
简明微波知识点总结
简明微波知识点总结一、微波的产生微波是电磁波的一种，其频率范围通常定义为300MHz至300GHz。
微波的产生主要有以下几种方式：1. 电子运动产生的微波：当高速电子在磁场或者电场中运动时，会产生微波辐射。
这种产生微波的方式叫做“同步辐射”，是一种重要的微波源。
2. 电子射频振荡器产生的微波：电子射频振荡器是一种专门用来产生微波的设备，其工作原理是通过调谐某些特定的谐振频率，使得电子在强电场中振荡产生微波。
3. 微波管放大器：微波管放大器是一种设备，通过将微波信号输入到管中，然后通过电磁场的作用来放大微波信号。
4. 光学激光器产生的微波：激光器可以通过频率加倍或者调制的方式产生微波。
二、微波的特点微波具有一些独特的特性，使得它在很多领域有着广泛的应用：1. 穿透性强：微波在穿透物质时，能力比可见光和红外线更强。
这使得微波可以穿透一些通常不透明的物质，如水、塑料、衣物等。
2. 热效应：微波在物质中的能量损耗主要表现为产生热效应，这种热效应可以被应用于微波加热、烤箱等领域。
3. 反射和折射：微波在遇到边界时，会发生反射和折射现象。
这种特性被广泛应用于雷达、卫星通信等领域。
4. 定向传播：微波可以通过定向天线进行传播，这使得微波通信有着更多的灵活性和可靠性。
三、微波的应用由于微波具有穿透性强、热效应明显、定向传播等特点，使得它在很多领域有着广泛的应用：1. 通信领域：微波被广泛应用于通信领域，如无线电、卫星通信、雷达等。
通过微波通信技术，可以实现远距离、高速、高效率的信息传输。
2. 医疗领域：微波被应用于医学诊断和治疗领域。
如微波成像技术、微波治疗设备等，已经成为现代医疗的重要技术手段。
3. 加热领域：微波加热技术被广泛应用于食品加热、工业加热等领域。
由于微波在物质中的能量损耗主要表现为产生热效应，因此可以实现快速、均匀的加热效果。
4. 安全检测领域：微波成像技术被应用于安全检测领域，如机场安检、建筑结构探测等。
微波技术基础
一、简答题：1、电磁波频段划分与使用研究？隐形飞机的隐形原理？核潜艇的对外界通信方式及分析？答：无线电频段和波段的划分：序号频段名称频段范围波段名称波长范围主要用途1 甚低频(VLF) 3～30kHz 甚长波10～1万米音频电话、长距离导航、时标2 低频(LF) 30～300kHz 长波10～1千米船舶通信、信标、导航3 中频(MF) 300～3000kHz 中波1000～100米广播、船舶通信、飞行通信、船港电话4 高频(HF) 3～30MHz 短波100～10米短波广播、军事通信5 甚高频(VHF) 30～300MHz 米波10～1米电视、调频广播、雷达、导航6 特高频(UHF) 300～3000MHz 分米波10～1分米电视、雷达、移动通信7 超高频(SHF) 3～30GHz 厘料波10～1厘米雷达、中继、卫星通信8极高频(EHF) 30～300GHz 毫米波10～1毫米射电天文、卫星通信、雷达隐形飞机的隐形原理：通过降低飞机的电、光、声这些可探测特征，使雷达等防空探测器不能够早期发现来实现的。
为了减弱飞机电、光、声这些可探测特征，这种飞机在外形设计上采用了非常规布局，消除小于或等于90°的外形夹角，发动机进气口置于机身背部或机翼上面，采用矩形设计并朝上翻。
2个垂直尾翼均向外斜置，机身与机翼融为一体，使飞机对所有雷达波形成镜面反射，减小雷达回波。
在材料使用上，大量采用宽波段吸波性轻质耐热复合材料，并在表面涂覆放射性同位素涂层，通过同位素放射高能粒子，使周围空气形成等离子屏障。
在离子与电磁波相互作用过程中，吸收雷达波和红外辐射，整机雷达反射面降到1平方米以下。
即使这一点反射，也因通过等离子体的绕射、散射而造成雷达测量上的误差，从而达到“隐身”的效果。
核潜艇的对外界通信方式：利用无线电波传输分析：潜艇要遂行军事任务必须要与外界有安全可靠的通信方式，短波在水中不能使用，因为短波在水中衰减得太快，为了解决此问题，可以采用浮标天线或浮力天线，即把天线通过一根长长的绳索施放到水面，这样潜艇在水下也可发射信号。
微波技术基础
微波技术基础微波技术是现代通信和雷达系统中不可或缺的技术之一。
它广泛应用于无线通信、卫星通信、雷达探测等领域。
掌握微波技术的基础知识对于从事相关领域的技术人员来说至关重要。
本文将介绍微波技术的基础知识，帮助读者更好地理解和应用微波技术。
一、微波技术的定义和特点微波技术是指利用微波（300MHz-300GHz）进行信息传输和探测的技术。
微波技术具有以下特点：1. 高频特性：微波技术的工作频率较高，能够提供较大的带宽，实现高速数据传输。
2. 穿透力强：微波具有很强的穿透力，可以穿透大气层，适用于远距离通信和雷达探测。
3. 直线性好：微波的传播路径近似直线，适合于直线传播的应用场景。
4. 天线尺寸小：与低频通信相比，微波通信所需的天线尺寸较小，便于集成和应用。
二、微波技术的关键组件微波技术的关键组件包括：1. 微波振荡器：微波振荡器是微波技术中的核心部件，它能够产生稳定的微波信号。
2. 微波放大器：微波放大器用于放大微波信号，提高信号的传输功率。
3. 微波混频器：微波混频器用于实现微波信号与其他信号（如射频信号）的混合，实现信号的调制和解调。
4. 微波天线：微波天线用于发射和接收微波信号，是微波通信和雷达探测的关键组件。
三、微波技术在通信领域的应用微波技术在通信领域的应用广泛，包括：1. 无线通信：微波技术是无线通信技术的重要组成部分，如4G、5G等通信标准都采用了微波技术。
2. 卫星通信：微波技术是卫星通信的关键技术，可以实现全球范围内的通信覆盖。
3. 深空通信：微波技术是实现深空通信（如火星探测、月球探测等）的重要手段。
四、微波技术在雷达探测领域的应用微波技术在雷达探测领域也有广泛应用，包括：1. 雷达探测：微波技术可以用于雷达系统的发射和接收部分，实现目标的探测和跟踪。
2. 气象雷达：微波技术是气象雷达的关键技术，用于气象观测和天气预报。
3. 航空雷达：微波技术在航空雷达中也有广泛应用，如空中交通管制、飞行器探测等。
微波技术常考知识点
微波技术常考知识点一、知识概述《微波技术常考知识点》①基本定义：微波就是频率在300MHz - 300GHz之间的电磁波。
简单说吧，就像咱们手机通信或者微波炉加热用的那种电磁波，不过它的频率范围是特定的这么一段。
②重要程度：在电子信息工程之类的学科里可是相当重要的。
它是现代通信、雷达等多种技术的基础。
就好比盖房子，微波技术就是那些很关键的砖头。
如果不懂这个，好多关于无线技术的东西就理解不了。
③前置知识：你得先掌握基本的电磁学知识，像电场、磁场是咋回事，麦克斯韦方程组（虽然不用精通到能推导，但是大概原理要知道）。
还有就是简单的电路知识，毕竟微波也涉及到能量传输啥的。
④应用价值：实际应用太多了。
微波炉就是很常见的例子，微波在炉子里不断来回反射，让食物的水分子跟着它振动，就把食物加热了。
还有通信方面，像4G、5G网络很多频段都是微波频段，能把咱们手机的信息快速传出去传回来。
二、知识体系①知识图谱：微波技术在整个电子通信相关学科里像是一个枢纽。
它连接着各种无线通信、雷达探测，一边连着基础的电磁理论，一边又关联着很多复杂的系统工程。
②关联知识：和电磁场理论关联可紧密了，很多公式都是从电磁场那些理论推导来的。
还有和电路知识也有关，像微波电路就涉及到传统电路理论的一些延伸。
跟通信原理更是离不开，因为微波就是通信的一种传输载体。
③重难点分析：掌握难度就在于它concept（概念）不容易理解得透彻。
像波导（一个特殊的能让微波传输的部件），概念理解起来有点抽象。
关键点就是要弄清楚微波在各种传输部件中的特性。
④考点分析：在考试里可以说非常重要。
考查方式么，很多都是考微波的特性、传输参数，有时候还会出一些关于微波电路设计的小题目。
比如出个微波某部件的传输损耗相关题目。
三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析：比如微波的波长这个概念。
微波波长很短，在毫米到分米这个量级。
它决定了很多微波的特性，像在小尺寸的天线里，短波长的微波就能方便地让天线实现小型化。
微波技术基础知识
传输媒质为空气和介质的非均匀媒质，微带线的电磁场存 在纵向分量，不能传播纯TEM波。
但是，主模的纵向场分量远小于横向场分量。因此， 主模具有纯TEM相似的特性； 纯TEM的分析方法也对微带线适用。 ———准TEM近似法
D. D. Grieg and H. F. Englemann, “Microstrip—A New Transmission Technique for the Kilomegacycle Range,” Proc. IRE, Vol. 40, pp. 1644– 1650, Dec. 1952.
微波集成传输线－微带线
最后，抑制波导模和表面波，保证单模传输为
min
r (2W 0.8h) 4 r 1h
微带线设计中，金属屏蔽盒高度取H ≥（5 ~ 6）h， 接地板宽度取L≥（5 ~ 6）W
微波集成传输线－微带线
有效相对介电常数→准TEM波引入的
H. A. Wheeler, Transmission-line properties of parallel wide strips by a conformal mapping approximation, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 12:280–289 (May 1964).
五种重要的传输线：
指元器件、传输线导带等 在同一平面
带状线（Stripline）
注意耦合线结构
微带线（Microstrip line）
槽线（Slotline） 鳍线（Finline） 共面线（Coplanar line）
微波知识点总结
微波知识点总结微波是一种电磁辐射波，其频率范围通常被定义为30GHz到300GHz之间。
微波技术在通信、雷达、天文学、材料处理和烹饪等领域有着广泛的应用。
本文将介绍微波的基本原理、特性、应用和安全注意事项。
一、微波的基本原理微波是一种电磁波，其频率高于无线电波和低于红外线波段。
微波的波长通常在1mm到1m之间，因此它们的波长比可见光长得多，而比无线电波短得多。
微波的产生主要有两种方式，一种是通过天线接收自然界中产生的微波，另一种是通过电子设备产生微波。
在接收自然界中产生的微波时，需要用到微波接收天线和微波接收机。
而在电子设备中产生微波时，则需要用到微波发射器。
微波的传播主要有两种方式，即自由空间传播和波导传播。
自由空间传播是微波通过空间传播，而波导传播则是微波通过波导进行传播。
自由空间传播适用于空间通信和雷达系统，而波导传播适用于微波通信和微波设备中的微波传输。
二、微波的特性1. 与电磁波的相互作用微波的传播特性主要受其频率和波长的影响。
由于微波的波长较短，它们可以更好地适应高频信号的传输，因此在通信和雷达系统中有着重要的应用。
2. 高频率微波的频率通常在30GHz到300GHz之间，因此它们具有较高的穿透能力和分辨率，可以用于无线通信、雷达探测和医学诊断等领域。
3. 衰减特性微波在大气中的传播会受到吸收、散射和折射等因素的影响，因此它们的传播距离比较有限。
此外，微波在大气中的传播过程中还会受到气候条件和大气层的影响，因此在无线通信和雷达系统中需要对其进行信号处理和校正。
4. 穿透性微波在一些特定的材料中具有较强的穿透能力，如玻璃、陶瓷和塑料等材料，因此它们可以被用于材料处理和医学成像中。
5. 辐射微波可以被用于辐射加热和干燥，其能量可以迅速转化为热能，因此在食品加热和化工生产中有着广泛的应用。
三、微波的应用1. 通信微波通信是一种通过微波进行传输的无线通信技术，其传输距离较远且传输速度快，因此在移动通信和卫星通信中有着广泛的应用。
微波技术总结知识点
微波技术总结知识点微波技术的基本原理微波是电磁波的一种，波长短于毫米级的电磁波称为微波。
微波技术利用微波进行通信和处理信号，主要包括微波通信技术、微波信号处理技术以及微波器件技术。
微波通信技术是指利用微波进行通信的技术，通常采用微波天线和微波谐振器等设备来传送和接收信号。
微波通信技术在军事和民用领域都有着广泛的应用，可以实现远距离、高速率和大容量的数据传输。
微波信号处理技术是指利用微波对信号进行处理的技术，包括微波滤波器、微波放大器、微波混频器等器件。
这些器件可以对信号进行放大、滤波、混频等操作，以满足不同的通信需求。
微波器件技术是指用于处理微波信号的器件技术，主要包括微波天线、微波电路、微波集成电路等。
这些器件可以完成微波信号的发送、接收和处理，是微波技术的重要组成部分。
微波技术的应用领域微波技术已经广泛应用于通信、雷达、医疗、无线电视、卫星通信等领域，使得这些领域的设备更加高效、精密和方便。
下面将分别介绍微波技术在这些领域的应用。
在通信领域，微波技术主要应用于微波通信系统、微波网络和微波设备中。
微波通信系统利用微波进行信号传输，可以实现高速率和大容量的数据传输，适用于长距离通信。
微波网络是指采用微波进行连接的通信网络，可以覆盖大范围的区域，适用于城市和农村的通信需求。
微波设备包括微波发射器、微波接收器和微波天线等设备，可以实现对微波信号的发送、接收和处理。
在雷达领域，微波技术主要应用于雷达系统、雷达信号处理和雷达器件中。
雷达系统利用微波进行目标检测和跟踪，可以实现对目标的远程监测和控制。
雷达信号处理是指对雷达信号进行处理和分析，以获得目标的位置、速度等信息，是雷达系统中的重要环节。
雷达器件包括雷达天线、雷达电路和雷达传感器等器件，可以实现对雷达信号的发送、接收和处理。
在医疗领域，微波技术主要应用于医疗设备、医疗通信和医疗图像处理中。
医疗设备利用微波进行医疗诊断和治疗，可以实现对人体的无损检测和治疗。
11_微波基础专题知识
ß 在采用dBc旳地方，原则上也能够使用dB替代。
ß dBi 和dBd ：
ß dBi和dBd是表达增益旳值（功率增益），两者都是一种 相对值， 但参照基准不同。dBi旳参照基准为全方向性天线，dBd 旳参照基准为偶极子， 所以两者略有不同。一般以为，表达同一种增益，用dBi 表达出来比用dBd表达出 来要大2. 15。
缺陷：微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能 使用相同频率于同一方向，因为微波直线传播旳特征，在 电波波束方向上，不能有高楼阻挡。
dBm, dB, dBc, dBi, dBd,旳区别
ß dBm:
ß dBm是一种表达功率绝对值旳值,
ß 计算公式为：10lgP（功率值/1mW）。 ß 假如发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。 ß 例：功率为40W换算为多少dBm？ ß 10lg（40W/1mw)=10lg（40000）
微波基础
ห้องสมุดไป่ตู้
微波旳概念
Microwave Concept
ß 微波：
ß
假如把电磁波按波长( 或频率) 划分，则大致能够把
300MHz—3000GHz，(相应空气中波长λ 是1m —0.1mm)这
一频段旳电磁波称之为微波。它处于超短波和红外光波之
间。
ß KHz=1*103Hz，MHz=1*106Hz， GHz=1*109Hz ß 300MHz—3000GHz，(1m —0.1mm) 米波到亚毫米波
ß
300MHz—3GHz，(1m —0.1m) 分米波
天线和微波技术基础知识概述
天线和微波技术基础知识概述天线和微波技术是现代通信领域中非常重要的组成部分。
天线作为接收和发射无线信号的关键装置，而微波技术则主要用于传输和处理高频率的电磁信号。
本文将对天线和微波技术的基础知识进行概述，以帮助读者加深对这一领域的了解。
一、天线基础知识1. 天线的定义和作用天线是一种通过电磁辐射和感应的方式，将电磁信号转换为自由空间中的电磁波，或者将电磁波转换为电信号的装置。
它负责将信号从发射源传输到接收源，或者将接收到的信号转换为电信号。
2. 天线的分类根据天线的形式和使用场景，可以将其分为多种类型，如：（1）微带天线：用于无线通信和雷达系统，具有体积小、重量轻、成本低的优点。
（2）偶极子天线：应用广泛，适用于各种频率范围和工作环境。
（3）扩展频带天线：可以在多个频段上工作，适应不同通信需求。
（4）阵列天线：通过组合多个天线单元，实现波束和指向性辐射。
（5）喇叭天线：用于辐射高功率无线信号，可在长距离范围内传输。
3. 天线参数天线的性能主要由以下参数来衡量：（1）增益：表示天线向某个方向传输/接收信号的能力，可以通过增加天线尺寸或精心设计来提高。
（2）方向性：指示天线向某个方向辐射/接收信号的能力，可以通过改变天线结构来实现。
（3）驻波比：用于衡量天线的适配性和效率，一般要求越小越好。
二、微波技术基础知识1. 微波的概念和特点微波是一种频率范围在300 MHz至300 GHz之间的电磁波，具有高频率、短波长和较强的穿透能力。
微波技术在无线通信、雷达、卫星通信等领域有着广泛的应用。
2. 微波器件和系统（1）微波集成电路（MIC）：它是一种将微波元器件（如传输线、滤波器、放大器等）集成在同一芯片上的技术，可以实现尺寸小、性能优越的微波电子元器件。
（2）高频开关：用于控制微波信号的通断，具有快速响应、低损耗的特点。
（3）微波天线系统：结合天线和微波技术，用于将微波信号进行传输和接收。
（4）微波滤波器：用于筛选和处理特定频率范围内的微波信号，以满足通信系统的要求。
微波基础知识..
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微波通信系统框图
信 源
信 源 编 码
发信 基带 处理
调 制
上 变 频
功 率 放 大
滤 波
天 馈 系 统 传输媒介
同步系统
收 信
信 源 解 码
收信 基带 处理
解 调
下 变 频
低 噪 声 放 大
滤 波
天 馈 系 统
第一章、微波基础知识
微波无线通信系统组成 1. 收发信机
2. 调制解调单元
3. 天馈系统 4. 各种不同的配置（1+0/N+1,同频/异频）
第一章、微波基础知识
传输速率及容量：
Line Rate (Mb/s)
2.048 8.192 16.384 34.368 51.84 155.52 622.08 2488.32 Sub-STM-1 STM-1 STM-4 STM-16
0.8 f I 10Fd / 10 f *d f
式中：Δf/f-两个频率之差与中心频率的比值。 公式中其它参数的取值范围如下： 2GHz≤f≤11GHz; 30km≤d≤70km; Δf/f≤5 ％. 超出这个范围将导致误差。该公式仅仅对于I≥5有效。
第一章、微波基础知识
副瓣
半功率角
侧视图
第一章、微波基础知识
Байду номын сангаас
微波传播自由空间损耗
可见频率提高一倍或距离增加一倍，自由 空间损耗都将增加6dB
第一章、微波基础知识
第一章、微波基础知识
如收发两点T、R相距d,另一动点P，并PT＋PR=d+nλ/2(λ为工作 波长)，此动点在平面上轨迹为一椭圆。它以TR为轴旋转就构成 一椭球，这椭球的内部空间称为第n菲涅尔区（Fn）。P点（椭 球上的动点）至TR垂直线段PO为路径TR上O点的第一菲涅尔半 径。当d及λ一定时，在同一路径TR不同点上，Fn的大小是不同 的，以路径中点的Fn最大。当n＝1时为第一菲涅尔区和第一菲 涅尔半径F1
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微带线
1. 直流到高频均可传输 2. 方便与器件连接，（串并联） 3. 方便器件和电路的在线测试(开放式平面传输结构) 4. 传输线的波导波长小，电路尺寸小
准TEM模（电磁场的纵向分量很小） 具有色散持性，这与纯TEM模不同，而 且随着工作频率的升高，这两种模之间 的差别也愈大。
传输媒质为空气和介质的非均匀媒质，微带线的电磁场存 在纵向分量，不能传播纯TEM波。
但是，主模的纵向场分量远小于横向场分量。因此， 主模具有纯TEM相似的特性； 纯TEM的分析方法也对微带线适用。 ———准TEM近似法
5. 结构稳定，电路可靠性高，能够承受高电压和中等 功率水平
微波集成传输线－微带线
微带线可以看作由双线传输线演变而来。在两根 导线之间插入极薄的理想导体平板，它并不影响 原来的场分布，而后去掉板下的一根导线，并将 留下的一根“压扁”，即构成了微带线。微带线 中的主模是准TEM模
微波集成传输线－微带线
微波技术基础
詹铭周
电子科技大学电子工程学院 地点：清水河校区科研楼B336 电话：61830860 电邮：
本课内容
1、第三章、微波集成传输线
常用集成传输线的种类和主要特点
1、传播条件和波型
2、特性阻抗
了解
3、波长，相速
4、功率容量
5、衰减
2、第四章介质波导和光波导
微波集成传输线
微波集成传输线的最大特点是 平面化
H. A. Wheeler, Transmission-line properties of parallel strips separated by a dielectric sheet, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 13:172–185 (March 1965).
微波集成传输线－微带线
最后，抑制波导模和表面波，保证单模传输为
min
r (2W 0.8h) 4 r 1h
微带线设计中，金属屏蔽盒高度取H ≥（5 ~ 6）h， 接地板宽度取L≥（5 ~ 6）W
微波集成传输线－微带线
有效相对介电常数→准TEM波引入的
H. A. Wheeler, Transmission-line properties of parallel wide strips by a conformal mapping approximation, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 12:280–289 (May 1964).
4、封闭的电路，调试难。 5、电路需要同轴或波导馈入，引入不连续性，需要在设计时补
偿。 6、在多层电路设计中，存在不同节点常数的介质之间的连接，
介质与金属导体的连接，分析方法非常复杂，尤其对3D电路， 尚缺少各种不连续性的模型和相关设计公式，采用全波分析法 或者准静态场分析。
二、微带线
3.2 微带线
另外一种公式：H. Howe, Jr., Stripline Circuit Design, Artech House, Dedham, MA, 1974.
带状线—优缺点和应用
1、改变线宽一个参数就改变电路参数（特性阻抗）。 2、在馈线、功分器，耦合器，滤波器，混频器，开关的设计中，
体积小，重量轻，大批量生产的重复性好。 3、立体电路的设计，适用于多层微波电路，LTCC等，辐射小。
五种重要的传输线：
指元器件、传输线导带等 在同一平面
带状线（Stripline）
注意耦合线结构
微带线（Microstrip line）
槽线（Slotline） 鳍线（Finline） 共面线（Coplanar line）
共面波导（CPW） 共面带线（CPS） 接地共面波导（CBCPW） Conducter-backed CPW
微波集成传输线－微带线
1970,Vendelin指出微带线中除了准TEM模外，还可能存在 其它两种高次模式：波导模（横向谐振模）和表面波模
波导模是指在金属导带与接地板之间构成有限宽 度的平板波导中存在的TE、TM模（宽导体情况下）。 最低横向谐振模为TE模，与准TEM模发生强耦合。
平板波导的最低TE模和TM模是TE10模、TM01模 ，
D. D. Grieg and H. F. Englemann, “Microstrip—A New Transmission Technique for the Kilomegacycle Range,” Proc. IRE, Vol. 40, pp. 1644– 1650, Dec. 1952.
1
Z0 C1 p
Z0
30
r
ln
1
4
.
1 m
8
.
1 m
8
.
1 m
2
6.27
式中
m W W
bt bt
W bt
x
(1
x)
1
0.5
ln
2
x
2
x
0.0796x
n
W / b 1.1x
n
1
2 2.
x
3 1 x
，x t b
式中t为导体带的厚度。当W / (b - t)<10时，精度优于0.5%
按传播模分类
均匀介质 的多导体 传输线
带状线
鳍线
均匀介质 的单导体 传输线
准TEM模
非均匀介质的平面 传输线结构
一、回顾带状线
1950年，R.M. Barrett 发明了带状线，是 一种三导体TEM波传输线。上下两块导体板是 接地板，中间的导体带位于上下板的对称面上， 导体带与接地板之间可以是空气介质或填充其它 介质。故又称为三板线或夹心线。
cTE10 2W r
边缘修正
cTE10 r 2W 0.8h
微波集成传输线－微带线
表面波模：具有金属接地板的介质中传播， 存在于导带的两侧。表面波中最低的TE和TM模 分别是TE1模和TM0模。它们的截止波长分别为：
工作频率上限
TE1模激励频率低，但是相速高，与TEM 发生强耦合的最低模的首先是TM0模。 波导横向谐振模易消除。表面波限制了微 带线的工作频率上限。
微波集成传输线－带状线
为减少带状线在横截面方向的能量泄露，上 下接地板的宽度D和接地板间距必须满足
D>(3~6)W 和 b / 2
带状线的最高工作频率取
f
fc高次模 (GHz)
15
b r
( WΒιβλιοθήκη 1/b) /4
微波集成传输线－带状线
惠勒1978年用保角变换法得到了如下有限厚度导体带带状线特性阻抗公式