微波技术与天线课件 ppt

音频
微波
视
频
射
频
1mm 0.1mm 10mm
1mm 0.1 mm 10nm 1nm
0.1nm0.01nm0.001nm0.0001nm
红 外 线 可见光 紫外线 x 射 线
g 射线
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通信、雷达、探测等常用无线电波的波 段—射频：
波段号 频段名称及简写 码
频率范围
波长名称
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甚低频（VLF） 3~30kHz
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内容： 第一章 引论 第二章 传输线理论 第三章 规则金属波导 第四章 微波集成传输线 第五章 微波网络 第六章 常用微波元件 第七章 天线基础 第八章 常用天线
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第一章 引论
微波
频率为f =300MHz---3000GHz 范围内的无线电波
教材：微波技术与天线 王新稳等编 参考书：微波技术基础 廖承恩 微波技术与天线 刘学观
波长范围
(cm)
30-15 15-7.5 7.5-3.75 3.75-2.5 2.5-1.67 1.67-1.11 1.11-0.75 0.75-0.5 0.5-0.375 0.375-0.3
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2. 微波的特点
1）波长短 与地球上一般物体的尺寸相比在同一数量级或 更小。当微波照射到这些物体时将产生显著的 反射。由其似光性（会聚）和直线传播的特点， 可以确定物体的方位和距离。
主要研究微波产生的方法。
第二阶段：1940年---1945年，应用于雷达 第三阶段：应用于通信，广播，电视
微波技术的传统应用是雷达和通讯。
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▪ 雷 达 对目标进行探测和定位
（1）公共应用：机场监视、海上导航、气象雷达、 测量学、飞机着陆、夜间防盗、 速度测量（警戒雷达）、测绘等。
（2）军事应用：空间和海事导航，飞机、 导弹、空间飞行器的定位、检测和跟 踪，导弹的精确制导，导弹和火炮的 点火控制，武器保险、侦察等。
万米波(甚长波)
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低频（LF）
30~300kHz
千米波（长波）
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中频（MF）
300~3000kHz 百米波（中波）
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高频（HF）
3~30MHz
十米波（短波）
8
甚高频（VHF） 30~300MHz
米波（超短波）
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特高频（UHF） 300~3000MHz 分米波
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超高频（SHF） 3~30GHz
厘米波 微波
• 微波可以穿过生物体，即能够深入物质（介质）内部，
利用微波可以研究分子和原子核的结构。 --近代微波 波谱学和量子电子学所依据的基本物理基础。
4 ）非电离性 微 波的量子能量较小，不能改变物质的内部结 构。--探索物质的内部结构。
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3. 微波的研究方法
场的方法
研
究
方
法
路的方法
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麦克斯韦方程组 求波动方程的特解 得到场的时空变化
频率 300MHz~3GHz 3GHz~30GHz 30GHz~300GHz 300GHz~3000GHz
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表2
波段代号
L S C X Ku K Ka U V W
标称波长
(cm)
22 10 5 3 2 1.25 0.8 0.6 0.4 0.3
频率范围
(GHz)
1-2 2-4 4-8 8-12 12-18 18-27 27-40 40-60 60-80 80-100
（3）科学应用：天文学、绘图和成像， 精密距离测量，自然资源遥感等。
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▪通 信
1901年马可尼使用800KHz中波信号进行了从英国 到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无线电 波的通信试验，
20世纪20年代初 短波通信
20世纪60年代 卫星通信
20世纪80年后 移动通信
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▪ 通信
蓝牙技术 移动通信
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极高频（EHF） 30~300GHz
毫米波
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300~3000GHz 亚毫米波
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1. 微波
频率： f =300MHz----3000GHz
波长： l = 1m----0. 1mm
波段 米波，分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波
波长 1m~0.1m 10cm~1cm 10mm~1mm 1mm~0.1mm
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§1.1 微波及其特点
电磁波：原理上频率从0到无穷大。
3Hz30Hz300Hz 3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3000G Hz
105km104km103km102km10km1km 102m 10m 1m 0.1m 1cm 1mm 0.1mm 10mm
的测绘等。
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军事应用： 目标检测、 监视、目标 确认、绘图
等
天文学应用：行星绘图、 银河星系射电噪声目标 的测绘、太阳辐射测绘、 宇宙黑体辐射的测量等。
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▪ 微波能源
加热
处理
（快速均匀） 消毒
（杀虫灭菌）
微波能量传递
微 波 弹
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▪ 生物医学
诊断（仲瘤）、 治疗（突发性耳聋、疼痛、类风湿关节炎、肩周炎、
GPS 卫星通信
广播电视 中继通信
网络 WLA N
国外发达国家的微 波中继通信在长途 通信网中所占的比 例高达50%以上。
无线微波接入
紧急状态下 的通信
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▪ 电子对抗
电子干扰
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主动干扰 抗干扰
其它干扰
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▪ 微波成像、遥感
环境应用：沙子潮 湿的测量、海洋表 面的风速、洪水绘 图、大气层温度的 轮廓、雪层/冰层
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教 材：微波技术与天线 王新稳等编 参考书：微波技术基础 廖承恩
微波技术与天线 刘学观
共48学时，40学时讲授，8学时实验 考试：期终闭卷考试 70%，平时+实验 30%
答疑 时间：周 三 下午 (3:00~5:00) 周 二 晚上 (7:30~9:30)
地点：2#教2406电子科学与技术教研室
2）频率很高 故其使用频带宽，信息容量大；同时可提供相 位信息、极化信息、频率信息。但由于其振荡 周期很短（10-9---10-12s），则趋肤效应、辐射 效应、相位滞后等可在低频忽略的一些现象和 效应，此时则不能忽略。
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3）具有穿透性
• 微波可以穿过电离层、云雾，是探测宇宙的窗口,是地
面与太空以及深空中通信的主要手段之一；
某些癌症等）、 微波理疗、 组织固定、 免疫组织化学和免疫细胞化学研究。
规律Baidu Nhomakorabea
类比低频电路，采用 等效电压、等效阻抗 等概念。在一定的条 件下，用“路”的理
论求解。 11
4. 微波的传输
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源
导行 空间传播
通过波导、同轴电缆、微 带传输线等导行系统进行 电磁能量的“束缚”传输
通过天线形成波束 在空间进行电磁波
的“自由”传输
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§1.2 微波的应用
发展史： 第一阶段：1940年以前，----实验室早期研究阶段，