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1、1,微波技术与天线,电信科09级讲授 刘成国 武汉理工大学物理系2012年秋季,2,第一讲 引论(1),课程简介引论(1),3,一、课程简介,课程性质：电子信息科学类专业本科生的一门重要技术基础课。合格本科生所应具备的知识结构的重要组成部分。涵盖内容：传输线理论、波导理论、微波网络基础、微波元器件等,第一讲 引论(1),4,一、课程简介,先修课程：电动力学、电路基础教材：微波技术与天线主要参考书：廖承恩微波技术基础刘学观：微波技术与天线，西安电子科技大学出版社赵春晖：现代微波技术基础，哈工程林为干：微波理论与技术，科学出版社David M. Pozar：Microwave Engineerin
2、g,第一讲 引论(1),5,一、课程简介,第一讲 引论(1),6,一、课程简介,授课日历,第一讲 引论(1),7,二、引论(1) Introduction,1. 微波的基本概念(Microwave)微波(Microwave)：是电磁波谱中的一部分，严格说来是其中无线电波中的高频部分，一般是指频率为300MHz 3000GHz、响应波长为1m0.1mm的电磁波。电磁波(Electromagnetic waves)： ，无线电波、红外线、光波、紫外线、宇宙射线无线电波(Radio waves)：,第一讲 引论(1),8,二、引论(1) Introduction,2. 微波波段的划分,第一讲 引论(
3、1),9,二、引论(1) Introduction,1. 微波的基本概念(Microwave),第一讲 引论(1),10,二、引论(1) Introduction,1. 微波的基本概念(Microwave),第一讲 引论(1),11,二、引论(1) Introduction,2. 微波波段的划分波长：米波(3003000MHz)、厘米波(330GHz)、毫米波(30300GHz)、亚毫米波(3003000GHz)应用频段划分：UHF、L、S、X、K、Q等相关知识：ITU-R的无线电业务频率分配,第一讲 引论(1),12,二、引论(1) Introduction,2. 微波波段的划分 电信频率和
4、波段命名,第一讲 引论(1),13,二、引论(1) Introduction,2. 微波波段的划分 微波频段的命名标识,第一讲 引论(1),14,二、引论(1) Introduction,3. 微波的特点物理本质决定的,第一讲 引论(1),15,二、引论(1) Introduction,3. 微波的特点 (1) 似光性和似声性：光波：波长一般比地球上物体的尺寸要小得多，其传播特性与几何光学相似。声波：波长与常见的设备尺寸有相同的量级，其许多特点与声波类似。波导和传声筒；喇叭天线缝隙天线和声学喇叭、萧、笛；微波谐振腔和声学共鸣箱,第一讲 引论(1),16,二、引论(1) Introduction
5、,3. 微波的特点 (2) 穿透性具有深入物质内部的能力。穿透地球周围的介质：大气层(对流层和电离层)、地物植被、土壤岩石等，全天候遥感的重要波段。穿透生物体：医学治疗和诊断的重要手段。,第一讲 引论(1),17,二、引论(1) Introduction,3. 微波的特点 (3) 电离性能量子能量不够大，通常不足以改变物质分子的内部结构或破坏分子间的化学键。量子能量：可以用以研究物质的内部结构，或用于能量的转换,第一讲 引论(1),18,二、引论(1) Introduction,3. 微波的特点 (4) 信息性能源于微波频率极高。这意味微波的信息容量大。所以现代现代多路无线通信都几乎没有例外地
6、使用了微波波段。它所提供的相位(Phase)、极化(Polarization)、多普勒(Doppler)等信息，也是它在目标探测、遥感、目标特征分析等应用中十分重要。,第一讲 引论(1),19,二、引论(1) Introduction,3. 微波的特点 (4) 信息性能信息容量和带宽、频率的关系香农定律(Shannon-Hartley Theorem)带宽(Band WidthBW)的经验估计方法是：带宽是载频的10%。这说明载波的频率限制了带宽，频率越高，带宽越宽，信息容量也越大。,第一讲 引论(1),20,二、引论(1) Introduction,3. 微波的特点 (5) 其他特性空间传播
7、方面：视距传播特性电路参数不确定性散射特性电磁兼容和电磁污染：抗低频干扰的特点,第一讲 引论(1),21,二、引论(1) Introduction,4. 微波技术的发展20世纪初到二十世纪60年代：基本理论、技术应用20世纪60是年代：微波通信、卫星通信兴起，加快了微波技术的发展20世纪70年代：应用领域扩展，遥感、医疗、无损检测和能源等，促进了新领域的产生微波波谱学、微波生物学、微波超导等交叉学科,第一讲 引论(1),22,二、引论(1) Introduction,4. 微波技术的发展发展方向1. 工作频段不断扩展，使微波资源得到越来越充分的利用。各种复用技术。2. 微波系统：不断向自动化、
8、智能化、多功能方向发展,第一讲 引论(1),23,二、引论(1) Introduction,4. 微波技术的发展3. 微波设备的小型化、元器件的集成化，工作宽频带化。设备：体积小、重量轻、可靠性高、寿命长元器件：真空器件半导体微波器件 分立元件集成电路 超导微波器件工作频带：宽带、超宽带系统兴起,第一讲 引论(1),24,二、引论(1) Introduction,4. 微波技术的发展3. 微波设备的小型化、元器件的集成化，工作宽频带化。,第一讲 引论(1),25,二、引论(1) Introduction,4. 微波技术的发展3. 微波设备的小型化、元器件的集成化，工作宽频带化。,第一讲 引论(
9、1),26,二、引论(1) Introduction,5. 微波技术的应用1. 雷达探测：(RadarRadio Detection and Ranging)功能：测距、定向、测速、目标识别应用：气象雷达、导航雷达、遥感雷达类型：单脉冲雷达、相控阵雷达、合成孔径雷达,第一讲 引论(1),27,二、引论(1) Introduction,5. 微波技术的应用2. 通信领域特点：通信容量大、可穿透电离层、直线传播类型：微波中继通信、卫星通信、移动通信等,第一讲 引论(1),28,二、引论(1) Introduction,5. 微波技术的应用3. 科学研究微波的辐射、传输和吸收特性研究应用系统：各种微
10、波遥感系统各种微波辐射计、成像雷达等应用领域：水文、农业、森林、海洋、气象、地质、考古等,第一讲 引论(1),29,二、引论(1) Introduction,5. 微波技术的应用4. 生物医学应用疾病的诊治：微波治疗仪、微波针灸5. 微波能方面热效应：加热、烘干、能量传输6. 特殊应用如人工改造大气环境等,第一讲 引论(1),30,二、引论(1) Introduction,5. 微波技术的应用,第一讲 引论(1),31,二、引论(1) Introduction,6. 学习方法由于微波波长短、频率高，使其和物质的作用通常需要使用“场”的方法分析，也有一些方面可用“路”的方法研究。两种方法都进行分
11、析。,第一讲 引论(1),32,二、引论(1) Introduction,7. 微波的不利方面不当使用可造成危害电磁污染问题,第一讲 引论(1),33,二、引论(1) Introduction,7. 微波的不利方面不当使用可造成危害 电子战,第一讲 引论(1),34,二、引论(1) Introduction,8. 总结,第一讲 引论(1),35,二、引论(1) Introduction,作业1.11. 试述对微波概念的理解。2. 查找一些微波宽带应用的资料，试选择一种应用研究。3. 简述微波的应用，试对你熟悉的一种应用进行分析！4. 试研究以频率为特征的无线电技术的历史进程。,第一讲 引论(1),
