微波毫米波技术基本知识
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。
微波和毫米波技术基本知识
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
微波与毫米波在通讯信号中的应用与发展
微波与毫米波在通讯信号中的应用与发展微波（Micro wave）和毫米波（Millimeter wave）是电磁波的一种，广泛应用于通讯信号传输上。
本文将从什么是微波和毫米波，它们在通讯中的应用和未来的发展方向三个方面展开探讨。
一、微波与毫米波的概述微波是电磁波中波长较短、频率较高的波段，波长通常在1mm~1m之间。
这种波段具有许多良好的特性，比如容易调制，信号传输速度快，可靠性较高，信噪比好等。
因此，广泛应用于通讯、雷达、导航等领域。
毫米波是电磁波的一种，其频率范围通常在30GHz~300GHz，相当于波长为1mm~10mm。
毫米波波长短，所以可以实现大容量的无线传输，速度比较快，这些优点使其适合于5G通讯、毫米波雷达、微波辐射等领域。
二、微波与毫米波在通信中的应用1. 微波在通信中的应用微波通讯是指采用微波技术进行的通讯的方法, 主要用于陆-陆、陆-空、舰-空、舰-陆之间的通信。
微波通讯已经被广泛地应用于民用、军事和科学研究等领域。
其中最常见的应用是卫星通信和微波塔传输。
短波电台已经发展了许多年，它形成了集中广播、分散通信两个主要应用的层级。
微波射频电台同样可以实现集中广播和分散通信，但不能实现长距离通信，通常适用于中短距离的通信。
微波通讯的特点是可靠性高、容量大、带宽宽、传输效率高，同时由于信号传播是通过电磁波进行的，它无需布线，具有便捷性。
2. 毫米波在通信中的应用毫米波通信是5G网络通信技术中的一种，它通过使用毫米波高频信号，以实现高速移动通信。
事实上，毫米波通信在天线方向性、空间复用、波束成形和多小区间合作等方面也有广泛的应用，是下一代移动通讯的关键技术。
与微波相比，毫米波的波长更短，能量较弱，频率更高。
因此，它比先前频段的通讯信号传输速率更高，也因此，需要天线数组技术来提高波束电位，实现带宽和容量的增加。
毫米波通信在物联网、监控、自动驾驶、医疗、航空航天等领域也有广泛的应用。
三、微波和毫米波的未来发展方向1. 微波的未来发展方向事实上，现在的无线电技术越来越需要更高的带宽，快速的响应能力和强大的抗干扰能力和高信噪比。
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
微波技术基础复习重点
第一章引论微波是指频率从300MHz到3000GHz范围内的电磁波，相应的波长从1m到0.1mm。
包括分米波（300MHz到3000MHz）、厘米波（3G到30G）、毫米波（30G 到300G）和亚毫米波（300G到3000G）。
微波这段电磁谱具有以下重要特点：似光性和似声性、穿透性、信息性和非电离性。
微波的传统应用是雷达和通信。
这是作为信息载体的应用。
微波具有频率高、频带宽和信息量大等特点。
强功率—微波加热弱功率—各种电量和非电量的测量导行系统：用以约束或者引导电磁波能量定向传输的结构导行系统的种类可以按传输的导行波划分为：(1)TEM(transversal Electromagnetic,横电磁波)或准TEM传输线(2)封闭金属波导(矩形或圆形，甚至椭圆或加脊波导)(3)表面波波导(或称开波导)导行波：沿导行系统定向传输的电磁波，简称导波微带、带状线，同轴线传输的导行波的电磁能量约束或限制在导体之间沿轴向传播。
是横电磁波(TEM)或准TEM波即电场或磁场沿即传播方向具有纵向电磁场分量。
开波导将电磁能量约束在波导结构的周围(波导内和波导表面附近)沿轴向传播，其导波为表面波。
导模(guided mode ):即导波的模式，又称为传输模或正规模，是能够沿导行系统独立存在的场型。
特点：(1)在导行系统横截面上的电磁场呈驻波分布，且是完全确定的，与频率以及导行系统上横截面的位置无关。
(2)模是离散的，当工作频率一定时，每个导模具有唯一的传播常数。
(3)导模之间相互正交，互不耦合。
(4)具有截止频率，截止频率和截止波长因导行系统和模式而异。
无纵向磁场的导波(即只有横向截面有磁场分量)，称为横磁(TM)波或E波。
无纵向电场的导波(即只有横向截面有电场分量)，称为横电(TE)波或H波。
TEM波的电场和磁场均分布在与导波传播方向垂直的横截面内。
第二章传输线理论传输线是以TEM模为导模的方式传递电磁能量或信号的导行系统，其特点是横向尺寸远小于其电磁波的工作波长。
射频微波基础知识
射频微波基础知识射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。
每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。
有线电视系统就是采用射频传输方式的。
在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。
在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波成为射频，英文缩写：RF一、射频和微波技术基础知识1、什么是射频?射频(RF)是指无线通信系统中使用的电磁频率范围。
它涵盖了广泛的频率范围，通常从3kHz(千赫)到300GHz(千兆赫)。
射频信号的特点是能够长距离传播并穿过障碍物，这使其成为各种通信应用的理想选择。
2、微波频率微波是射频频率的一个子集，频率范围为300MHz(兆赫)到300GHz。
虽然微波仍然是像射频一样的电磁波，但它们具有更短的波长，这在特定应用中提供了某些优势，例如高数据传输速率和精确成像能力。
二、射频和微波技术的应用1、无线通信射频和微波技术最突出的应用之一是在无线通信系统中。
从简单的无线电传输到复杂的蜂窝网络，射频技术使移动设备上的语音通话、短信、互联网浏览和视频流成为可能。
此外，Wi-Fi网络、蓝牙连接和其他无线协议依赖RF信号进行无缝数据交换。
2、卫星通信卫星通信严重依赖微波频率。
地球静止轨道或近地轨道卫星利用微波远距离传输电视信号、互联网数据和电话，确保在传统通信基础设施有限，或无法使用的偏远地区实现全球连接。
3、雷达系统微波雷达系统对各种应用至关重要，包括空中交通管制、天气监测和军事防御。
雷达使用微波脉冲来探测物体的存在、距离和速度，从而进行精确的跟踪和分析。
4、医疗应用射频和微波技术在医学领域有着重要的应用，例如磁共振成像(MRI)和微波消融。
微波毫米波技术基本知识
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毫米波低噪声放大器MMIC
毫米波低噪声放大器MMIC（芯片）产品性能
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PGG构成：
PBG可采用金属、介质、铁磁或铁电物质 植入衬底材料，或直接由衬底材料周期性形 状排列而成。目前国内外所提出的PBG结构： 在介质基板上钻孔； 在衬底中填充其他介质或金属； 在微带电路底板上刻蚀光子晶体结构； 在微带电路表面冗余部分形成PBG； 在微带线上刻蚀谐振单元。
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计算电磁学及其应用
电磁场问题求解方法：
★解析法：
建立和求解偏微分方程和积分方程。 ★数值法： 直接以数值的、程序的形式代替解析形式。 ★半解析数值法： 将解析与数值法结合，人的理论分析与计算 机数值解结合。
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计算电磁学的几种重要方法
计算电磁学的几钟重要方法： ★有限元法－FEM (Finite Element Method) ★时域有限差分法－FDTD (Finite Differencen Time Domain method) ★矩量法－MoM (Method of Moments)
PHEMT有更高的功率，成为毫米波功率器件的主 流。
HBT效率高，1/f相噪低, InP基HBT振荡管工作频 率已达138GHz。
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毫米波MMIC
82年第一只Ka 波段MMIC二极管混频器问世以来， MMIC品种迅速增多，性能改善，工作频率提高： 美国TRW和Hughes公司InP基MMIC工作频率已超过 250GHHz。 TRW公司InP HEMT 功率MMIC：
微波毫米波的波长
微波毫米波的波长微波和毫米波都属于电磁波谱中的一部分，它们在波长上相对较长，但频率较高。
本文将分别介绍微波和毫米波的波长范围、特点和应用。
微波波长范围在1毫米到1米之间，对应的频率在300兆赫兹到300千赫兹之间。
微波具有穿透力强、辐射能量大和传输距离远的特点。
由于其波长适中，能够与物体发生较强的相互作用，因此在通信、雷达、无线电和微波炉等领域得到广泛应用。
微波通信是指利用微波进行信息传输的技术。
相比于其他频段的通信方式，微波通信具有传输速度快、信号稳定、抗干扰能力强等优势。
由于微波的穿透力较强，可以在大气层中传播，因此在地面通信、卫星通信和移动通信等领域被广泛应用。
雷达是利用微波进行目标探测和测距的技术。
雷达系统通过发射微波信号，利用目标物体反射回来的信号进行探测和测量。
微波波长的特点使得雷达具有较高的分辨率和穿透力，可以在不同天气条件下进行探测和跟踪。
无线电是利用微波进行广播和接收的技术。
微波具有较高的频率和较大的带宽，可以实现多路复用和高质量音频传输。
微波的穿透力较强，可以穿透墙壁和建筑物，因此在室内无线电通信和卫星广播中得到广泛应用。
微波炉是利用微波的热效应进行加热和烹饪的设备。
微波通过与食物中的水分子相互作用，产生摩擦热，使食物迅速加热。
微波炉具有加热速度快、效率高和食物保持营养的优势，因此在家庭和商业厨房中得到广泛应用。
毫米波波长范围在1毫米到10毫米之间，对应的频率在30千兆赫兹到300千赫兹之间。
毫米波具有穿透力弱、传输距离短和易受大气吸收的特点。
由于其波长较短，能够实现更高的数据传输速率和更精确的测量。
毫米波通信是指利用毫米波进行高速数据传输的技术。
由于毫米波的高频率和大带宽特性，可以实现更高的数据传输速率，因此在无线宽带接入、高清视频传输和智能车联网等领域被广泛应用。
毫米波雷达是利用毫米波进行高精度目标探测和成像的技术。
毫米波具有较短的波长和较高的频率，可以实现更高的分辨率和精确度，因此在安全检测、无人驾驶和气象观测等领域得到广泛应用。
微波与毫米波传感技术在安防领域的应用研究
微波与毫米波传感技术在安防领域的应用研究随着科技的不断进步，越来越多的传感技术被应用到了安防领域中，为安全保障提供了更加可靠的手段。
微波与毫米波传感技术作为其中的重要一部分，已经成为安防领域不可或缺的监测手段。
一、微波与毫米波传感技术介绍微波和毫米波均属于电磁波，它们的频率与波长分别处于射频与光频之间。
微波频率在300MHz至300GHz之间，而毫米波频率则在30GHz至300GHz之间。
微波和毫米波传感技术基于这两种电磁波的特点，利用其在空气中传播的特性，来监测周围的环境变化。
在安防领域中，微波和毫米波传感技术被广泛应用于监测人员的出入、车辆的行驶、动物的进出等情况，具有精准、可靠、快速的特点。
二、微波与毫米波传感技术在安防领域中的应用1. 微波传感技术在安防领域中的应用微波传感技术是一种基于多普勒效应的监测技术。
这种技术可以探测目标物体的运动状态，即使在低光、弱红外光、强光干扰等复杂环境下，仍可正常运作。
微波传感器可以通过对微波信号的接收和处理，来监测目标物体的移动速度、方向和距离等信息，从而实现对人员、车辆等的监测和预警。
在实际运用中，微波传感器通常被应用于围栏式雷达、短距离雷达、双向雷达和智能感应门等监控设备中。
在车库门、门禁系统、广场灯等场所中，微波传感器可以快速地感应到周围环境的变化，从而保证设备的智能化和人性化，提高安全性。
2. 毫米波传感技术在安防领域中的应用毫米波传感技术是一种新型的监测技术，得到了广泛应用。
毫米波被称为超高频电磁波，在大气中的传播特性与光波相似，具有穿透力强、抗干扰能力强、精准度高等优点，并且不会对人体产生伤害。
毫米波传感器可以通过对毫米波信号的接收和处理，来监测目标物体的尺寸、密度、方向等信息，从而实现对人员、车辆等的监测和预警。
此外，由于毫米波传感器作为一种无线通信技术，可以很好地应用于室内安防领域中。
在车载安全、绿色花卉墙体、环保等行业中，毫米波传感技术得到了广泛应用。
微波和毫米波技术在物联网中的应用
微波和毫米波技术在物联网中的应用随着技术的不断发展和进步，物联网的概念也逐渐从理论走向了现实。
而微波和毫米波技术则成为了物联网中非常重要和必要的一部分。
一、微波和毫米波技术的定义和特点微波技术是指波长在1毫米至1米之间，频率在1GHz至300GHz之间的电磁波所构成的工程技术。
它具有波长短、频率高、穿透力强、采用方便、无噪声等优点。
在无线通讯、遥感控制、雷达测距、仪器与测量、能量转换以及高速传输等领域中，都有着广泛的应用。
毫米波技术则是指波长在1毫米至10毫米之间，频率在30GHz至300GHz之间的电磁波。
与微波技术相比，毫米波技术的频率更高、功率更小、穿透力更弱，但它在视距范围内会有更高的信号传输速度和较低的信号衰减。
在车道测速、安防监控、无人驾驶、医疗影像、天气预测、移动通讯等方面的应用也越来越广泛。
二、微波和毫米波技术在物联网中的应用1. 无线通讯：无线通讯是物联网的基础，而微波和毫米波技术则是无线通讯的关键。
它们可以实现高速、远距离、低功耗、稳定的数据传输，因此在物联网中有着广泛的应用。
无线传感器网络、智能家居、智慧城市、智能交通、工业自动化等领域都需要无线通讯技术的支持，而微波和毫米波技术的高速传输能力正好可以满足这一需要。
2. 雷达测距：雷达是一种使用微波或毫米波来探测、测量、成像的电子设备。
在物联网中，雷达测距技术可以实现对物体位置、距离、速度、方向等参数的实时监测和控制，对于交通管理、物流运输、环境监测、智能安防等方面的需求都尤为重要。
3. 医疗影像：微波和毫米波技术也被广泛应用于医疗领域。
因为它们的穿透能力强，所以可以用来进行非侵入性的人体成像，还可以用于脑磁图、心电图等医学研究。
此外，微波和毫米波技术还可以用于医疗器械的通信、控制和监测等方面。
4. 安防监控：微波和毫米波技术的高速传输和穿透力，使得它们在安防监控领域的应用非常广泛。
如借助微波和毫米波技术可以帮助高速公路进行车速的实时测量，起到了对交通流量监测和路况疏导的作用。
全新的治疗技术——毫米波
全新的治疗技术——毫米波随着科学技术的不断进步与人们对健康的高度重视，医学领域的治疗技术不断更新与创新。
其中，一种新兴的治疗技术——毫米波，受到越来越多的关注和应用。
本文将详细介绍毫米波的定义、特点、作用机理和应用领域等相关内容。
一、毫米波的定义及特点毫米波，又称毫米波射频、毫米波微波、微波射频等，是一种介于红外线和微波之间的电磁波。
它的波长在1毫米到10毫米之间，频率约为30-300 GHz。
毫米波的穿透力比较弱，但可以穿透绝大部分的非金属材料，如塑料、木头、纸张等。
毫米波与其他电磁波相比，具有以下几个特点：1.高频：毫米波的频率比其他电磁波高，因此传输速度更快，数据量更大。
2.短波长：毫米波的波长比其他电磁波短，因此可以更精确地定位目标。
3.穿透力弱：毫米波的穿透力比较弱，只能穿透非金属材料，难以穿透人体。
二、毫米波的作用机理毫米波在医学应用中主要是通过对人体组织的加热、杀菌、消炎等作用来治疗疾病。
其作用机理主要有以下几个方面：1.加热作用：毫米波可以通过诱导电流和摩擦作用使组织局部产生热效应，达到治疗目的。
比如在治疗关节炎、发热等疾病时，毫米波可以加快局部血液循环，缓解疼痛和肿胀。
2.杀菌作用：毫米波能破坏细菌的细胞壁和核酸，达到抑制病原体生长的效果。
比如在治疗口腔溃疡、皮肤病等疾病时，毫米波可以消除炎症和杀灭细菌。
3.消炎作用：毫米波在局部产生生物物理效应时，可激活机体的免疫功能，产生消炎作用。
三、毫米波的应用领域毫米波在医学方面的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面：1.骨科：毫米波可以有效治疗各类骨科疾病，如骨折、关节炎、腰痛等。
2.口腔科：毫米波可以安全、无痛、无创地治疗口腔溃疡、牙周炎、口臭等。
3.皮肤科：毫米波可以治疗皮肤炎症、过敏、瘙痒等疾病，并能改善皮肤质量。
4.妇科：毫米波可以治疗宫颈炎、附件炎、月经不调等妇科疾病。
5.运动医学：毫米波可以缓解肌肉疲劳、增强肌肉力量和耐力，是体育运动中的重要辅助手段。
微波和毫米波雷达的研究及其应用
微波和毫米波雷达的研究及其应用雷达技术作为一种探测和识别目标的技术，已经广泛应用于人类社会的各个领域，包括军事、民用、科学研究等。
其中，微波和毫米波雷达是当前最为先进的雷达技术之一，被广泛应用于军事和民用领域。
本文就微波和毫米波雷达的研究及其应用问题进行了阐述和探讨。
一、微波和毫米波雷达技术的原理及分类微波是一种波长在1mm以上至30cm以下的电磁波，它的频率范围在1GHz和300GHz之间。
毫米波是在微波和红外线之间的一种电磁波，其波长在1mm以下至0.1mm之间，频率在300GHz和30THz之间。
微波和毫米波雷达是通过发射微波或毫米波来扫描目标并接收它们的回波信号，从而实现目标探测和识别。
它们具有探测距离远、探测精度高、信号处理能力强等优点。
现代雷达技术中，微波和毫米波雷达种类很多，常见的微波雷达主要包括：主动相控阵雷达、被动相控阵雷达、脉冲雷达、连续波雷达、多普勒雷达、合成孔径雷达等。
毫米波雷达常见的几种类型有：毫米波成像雷达、毫米波和太赫兹波探伤雷达、副本雷达（双波段雷达）等。
二、微波和毫米波雷达的应用1、军事应用微波和毫米波雷达在军事领域的应用十分广泛。
它们可以用于目标探测、目标定位、目标追踪、制导武器等多个方面。
主动相控阵雷达是目前最为先进的雷达技术之一，可以用于飞机、舰艇和导弹等多种平台上，实现目标探测和识别。
同时，它还可以进行干扰抵抗和反制等任务，提高军事作战力量的实战能力。
2、民用应用微波和毫米波雷达在民用领域中的应用也十分广泛。
例如，它们可以用于汽车安全，实现雷达测距和自动驾驶等任务。
在航空航天领域，微波和毫米波雷达可以用于飞机避免障碍物、控制高度、高速命中等任务。
在电子商务和智能物流方面，它们可以实现快递物流的追踪和监控等功能。
此外，微波和毫米波雷达还可以用于环保、地质勘探、人体生命体征监测等多个领域。
三、微波和毫米波雷达技术的发展趋势随着雷达技术的不断发展，微波和毫米波雷达在功能和性能方面也在不断提高。
毫米波及其应用
毫米波技术及其应用一、毫米波与电磁波毫米波，顾名思义就是指波长为1毫米到10毫米的电磁波。
根据波长公式，波长=波速/频率，电磁波的波速与光速相同，都是3*108m/s，所以毫米波的波动频率为30-300GHz（1GHz=1010Hz 即10亿Hz）。
过去一百多年，电磁波带给世界的改变是颠覆性的。
从1887年德国物理学家赫兹首次证明了电磁波的存在，到1899年“无线电之父”马可尼用他的仪器证明了电磁波确实可以远距离传输、进而发明无线电通讯技术，到1973年世界上第一台1G移动电话、只有半小时通话时间价格高达26,000多人民币的DynaTAC问世，再到后来的2G、3G、4G,以及今天的5G甚至6G，电磁波的使用频段从最初超长波的3-30kHz，到后来长波的30-300kHz、中波的300kHz-3MHz、短波的3-30MHz、超短波的30-300MHz、分米波的300MHz-3GHz，发展到今天已经广泛使用厘米波3-30GHz、毫米波30-300GHz。
下面这张表可以看到不同频段电磁波的波长、频率和应用范围。
从这张表大家可以看到，电磁波的波长越短，频率范围越大，而且每一级的增长量级都达到了10倍。
比如超长波3-30kHz，它的频率范围只有27kHz，长波30-300kHz的频率范围是270kHz。
电磁波技术发展到今天，低频段的资源基本被占用殆尽，但是高频段特别是超高频段还有大量资源可供使用，其中毫米波的频率资源是之前所有频率资源总和的9倍。
并且，频率越高，能使用的频率资源越丰富，相同时间内传输的信息也越多，能实现的传输速率就越高。
这也就是为什么2G、3G、4G、5G的数据传输速度越来越快。
二、毫米波的优缺点不同频段的电磁波存在不同的传播特性。
比如，频率越高，传输速度越快，但是传输衰减也越大，穿墙能力也就越差。
现在家用WiFi路由器很多都是双频的，大家可以明显感受到5G信号的穿墙能力弱于2.4G信号。
(参考资料)微波技术的基本原理
频率范围/MHz
890～940 2400～2500 5725～5875 22000～22250
波段/m
L S C K
表 2 常用微波频率范围
中心波长/m
常用主频率/MHz
0.330 0.122 0.052 0.014
915 2450 5800 22125
波长/m
0.328 0.122 0.052 0.014
物质吸收微波辐射后，微波能部分转变为热能，导致微波强度从物质表面到物质内部指 数地迅速减弱。常用穿透深度(dE)(能量密度减弱到表面处能量密度的 1/e 倍的深度)描述微波 的减弱程度。微波的穿透深度与物质的介电性质及微波辐射的波长有关，可用式(4)表示：
式中：λ0 为真空中的人射波长，在 915 MHz 时，λ0≈33 cm;在 2450 MHz 时λ0≈12cm。 由式(4)可见，微波的穿透深度与微波的真空波长成正比。因为低频时材料内部体积能量密 度较低，尽管低频有较大的穿透深度，但加热升温并不明显。表 4 为 2.45GHz 频率的微波 对一些物质穿透深度的计算值。
（1）在研究微波问题时，应使用电磁场的概念，许多高频交变电磁场的效益不能忽略。 例如微波的波长和电路的直径尺寸已是同一数量级，位相滞后现象已十分明显，这一点必须 加以考虑。
（2）微波传播时是直线传播，遇到金属表面将发生反射，其反射方向符合光的反射规 律。
（3）微波的频率很高，因此其辐射效应更为明显，它意味着微波在普通的导线上传播 时，伴随着能量不断地向周围空间辐射，波动传播将很快地衰减，所以对传输元件有特殊的 要求。
tanδ值的大小依赖于电磁波的频率，温度和物质的物理状态及其成分。tanδ值或 εrˊ ˊ值越高的物质，在微波场中越容易被加热。如水和各种含水物质具有较高的介电损耗因子， 这类物质都能很好地吸收高频能和微波能。表 3 列出了一些物质的 tanδ值。
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。
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5-3.3 4-2.7 3.32.1
大气透明窗口：35GHz，95GHz，220GHz，140GHz，225GHz 大气吸收频段：60GHz，120GHz, 185GHz
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
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% 30%30% 40%的速度增长， 成为军事电子领域的“ 朝阳”产业。
波长
毫米波频段(EHF) 毫米波频段(EHF)
名称 Ka Q U 4060 V 5075 E 6090 W 75110 F D G 频率 26.5- 33GHz 40 50 90- 110- 140140- 170 220 2.71.7 2.11.4
波长 11.3- 9.1-6 7.5-5 6-4 mm 7.5
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。
多芯片模块(MCM) 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。
尺寸重 小 量
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。
微波电路技术的发展历程
毫米波固态器件水平
80年代以来，毫米波技术的迅速发展得益于固态器 件的进步；毫米波军事需求促进了毫米波发展。 70年代GaAs肖特基二极管的出现是毫米波器件的 重大突破：已用于亚毫米波上下混频和倍频。 三端器件的发展迅速：BJT，FET，HEMT，HBT ， ， ， HEMT比FET有更好的频率特性，更高的效率，更 比 低的噪声，94GHz的噪声系数1.4dB。 PHEMT有更高的功率，成为毫米波功率器件的主 流。 HBT效率高，1/f相噪低, InP基HBT振荡管工作频 率已达138GHz。
毫米波MMIC 毫米波MMIC
82年第一只Ka 波段MMIC Ka MMIC二极管混频器问世以来， MMIC MMIC品种迅速增多，性能改善，工作频率提高： MMIC 美国TRW Hughes TRW和Hughes InP基 TRW Hughes公司InP基MMIC InP MMIC工作频率已超过 250GHHz。 250GHHz。 TRW公司InP HEMT 功率MMIC TRW InP MMIC： MMIC 60GHz, 1W, PAE=20%, 60GHz， 31dB， 60GHz，3.8W, 31dB，8个模块合成 95GHz, 480mW, PAE=20% TRW公司InP HEMT MMIC： TRW InP HEMT低噪声MMIC MMIC 170－ 170－200GHz, G=15dB, Nf=4.8dB
微波毫米波技术 基本知识
2004年3月
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
一、无线电频段划分
名称 长波 中波 短波 超短波 微波
频率
15－ 100kHz 20km－ 3km
100－ 1.5－ 1500kHz 30MHz 3km－ 200m 200m－ 10m
计算电磁学及其应用
电磁场问题求解方法：
★解析法：
建立和求解偏微分方程和积分方程。 ★数值法： 直接以数值的、程序的形式代替解析形式。 ★半解析数值法： 将解析与数值法结合，人的理论分析与计算 机数值解结合。
计算电磁学的几种重要方法
计算电磁学的几钟重要方法： ★有限元法－FEM (Finite Element Method) ★时域有限差分法－FDTD (Finite Differencen Time Domain method) ★矩量法－MoM (Method of Moments)
MCM的主要特点 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。
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。
三维微波集成电路 (3DMIC)
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）
微波集成电路传输线
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）
毫米波器件－电真空器件
行波管 反波管 速调管 磁控管 回旋管 自由电子激光管
毫米波器件－半导体器件
两端器件： 雪崩二极管－Impatt 耿氏管或体效验管－Gunn，TED ， 混频、检波二极管，变容二极管，隧道二极管 三端器件： 双极管－BJT 场效应管－FET 异质结双极管－HBT 高速电子迁移三极管－HEMT 膺配高速电子迁移三极管－PHEMT
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 微波系统 微波模块
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。 柱面波导 色散传输线－传播速度随 频率而变。 开波导 表面波传输线…特定的频 率和波型 平行双导线 同轴线 带状线 微带线 矩形波导，圆形波导 椭圆形波导 脊波导－单脊和双脊波导 介质棒波导，哥保线 介质镜象线，光纤
多芯片模块(MCM) 多芯片模块(MCM)分类
– MCM－L：高密度PCB基板，L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； – 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。
鳍线（fin-line
单侧鳍线
双侧鳍线
对极鳍线
毫米波集成传输线比较
特性 Q值 微带 较低 悬置微 鳍线 带 较高 宽 宽 较易 较大 高 窄 窄 容易 大 槽线 低 较窄 较窄 较难 较小 较小 共面波 镜像线 导 较低 较窄 较宽 较高 较宽 宽 难 小
单模带 宽 宽 阻抗范 宽 围 过渡 较易
PBG应用：
宽带带阻滤波器，抑制谐波； 高Q微带谐振器； 小型匹配网络，改善放大器性能； 单向辐射微带天线，提高效率； 频率选择表面； 延时线； 无源网络：混合环、正向耦合器； 改善微带天线性能 。
微带线中的光子带隙结构
在微带接地面上腐蚀一个或少量的孔，称为有 缺陷的接地结构(DGS－defected Ground Structure)，或译为非理想接地板结构。 可以说，DGS是PBG的一种特例。
LTCC－ LTCC－MCM
LTCC－ LTCC－MCM
LTCC工艺流程 LTCC工艺流程
LTCC实例－LMDS发射模块 LTCC实例－LMDS发射模块
计算电磁学及其应用
★微波电路的小型化，特别是三维电路的发展 不仅以先进的电路制造工艺为基础，而且依赖 计算电磁学和商用电磁仿真软件的迅速发展。 ★随着射频集成电路（RFIC）、单片集成电路 （MMIC）和超大规模集成电路（VLSI）技术 的迅速发展，低成本、高性能的高速数字、射 频、微波和毫米波集成电路和系统的互连和封 装成为重要的理论和工艺技术课题。 商用CAD软件应运而生。 Ansoft公司 软件 ：designer和HFFS
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 计算电磁学(computational 计算电磁学 electromagnetics)
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: 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。