2019年最新-电磁场与微波技术教学资料 微波武器3-PPT精选文档-精选文档
第5章电磁场与微波技术+课件PPT(黄玉兰)演示教学

a , 0b (5.69)
2
2
图5.13 脊波导
5.3 圆波导
图5.14 圆波导
5.3.1 圆波导中的波型及场 分量
1. TM模
c
2R
v mn
(5.78)
图5.15 J m (x)、Jm (x) 和 Nm (x) 的变化曲线
波型 TM01 TM11 TM21 TM02
表5.1
TM波型的截止波长
kc2
m2
a
n2
b
5.2.2 矩形波导中波的纵向 传输特性
1. 截止波长
k 2 kc2 或 c
(5.52)
c
2
m
2
n
2
a b
(5.54)
fc
v
c
m
2
n
2
a b
2
(5.55)
图5.5 BJ-100型波导的截止波长分布图
2. 相速度和相波长
vp
v
2
1
c
p
1
c
2
vg
dd v
1c
2
(5.29)
4. 波导波长
p
vp f
1
c
2
(5.31)
5. 波阻抗
ZTE
Eu Hv
1c
2
(5.32)
ZTMH Euv
1c 2
(5.33)
6. 功率流
P1ReEH
2S
dS
12ReSE0t u,vH0t u,vezdS
(5.34)
5.2 矩形波导
图5.3 矩形波导
x cos n b
y e jz
电磁场与微波技术教学资料微波遥感

目录
• 微波遥感简介 • 电磁场与微波基础 • 微波遥感原理 • 微波遥感技术及应用 • 案例分析
01
微波波遥感是指利用微波辐射探测地表 、大气和海洋信息的技术。
特点
具有全天候、全天时的工作能力,能 够穿透云层和一定厚度的植被,获取 地表信息。
水体信息提取
总结词
微波遥感技术在水体信息提取方面具有优势,可提取水体面积、水质和流速等 信息。
详细描述
微波遥感通过分析水体的介电常数和含水量差异,能够提取水体信息。通过卫 星遥感和无人机遥感的结合,可以监测水体面积、水质和流速等参数,为水资 源管理、水环境保护和水灾预警提供重要数据支持。
THANKS
于地质灾害监测、城市规划等领域。
微波散射计遥感
总结词
微波散射计遥感是通过测量电磁波与地面目标相互作用后的散射系数,获取地面目标的物理特性和表 面粗糙度等信息。
详细描述
微波散射计遥感利用微波雷达或激光雷达等设备,向地面目标发射电磁波并接收反射回来的信号,通 过测量散射系数和表面粗糙度等信息,推断出地面目标的物理特性和表面状态等信息。该技术具有高 精度、高分辨率的优势,广泛应用于气象监测、环境监测等领域。
微波器件与系统
微波管
01
利用微波激发气体、等离子体或磁性材料等,产生高功率微波
辐射的器件。
微波集成电路
02
将多个微波元件集成在一块芯片上,实现微波信号的产生、放
大、混频和滤波等功能。
微波系统
03
由多个微波器件组成的复杂系统,如雷达、通信系统等,用于
实现特定的功能和应用。
03
微波遥感原理
微波辐射传
灾害监测与评估
电磁场与微波技术2篇

电磁场与微波技术电磁场与微波技术(第一篇)导引电磁场是物理学中一个重要的概念,它在我们日常生活中扮演着重要的角色。
微波技术作为一种应用电磁场的技术,也在现代社会中得到广泛应用和发展。
本文将探讨电磁场的基本概念、性质以及微波技术的原理、应用和发展趋势。
电磁场的基本概念与性质电磁场是一种具有电场和磁场相互耦合而成的物理场。
电场是由电荷构成的粒子在空间中产生的力场,具有电荷之间相互作用的性质。
磁场则是由电流在空间中产生的力场,具有磁性物质与外磁场相互作用的性质。
电磁场具有许多基本性质。
首先,电磁场具有连续性。
在空间中任何一点,电磁场的数值和方向都是连续变化的,不存在突变。
其次,电磁场具有叠加性。
即多个电荷或电流所产生的电磁场可以叠加在一起,形成一个合成的电磁场。
此外,电磁场的传播速度是有限的,即光速。
根据麦克斯韦方程组的推导,电磁波在真空中传播的速度为光速,约为每秒300000公里。
微波技术的原理与应用微波技术是一种应用电磁场的技术,其原理基于电磁波的特性和传播规律。
微波指的是频率介于300MHz至300GHz之间的电磁波,其具有波长短、穿透力强等特点。
微波技术具有广泛的应用。
首先,微波技术在通信领域中有重要的应用。
无线电通信、卫星通信等都离不开微波技术的支持。
其次,微波技术在雷达和无线电导航系统中也有广泛应用。
雷达通过发送和接收微波信号来测量目标的距离和速度,实现目标探测和定位。
此外,微波技术还应用于微波炉、无线电频率识别等领域。
微波技术的发展趋势随着科技的进步和需求的不断增长,微波技术正在不断发展和创新。
未来,微波技术将朝着以下几个方向发展。
首先,微波技术的频率范围将进一步扩展。
随着物联网和5G通信的兴起,对更高频率的微波技术需求增加。
因此,微波技术将向毫米波甚至太赫兹波段发展,以满足更高速率、更大容量的通信需求。
其次,微波技术将越来越多地与其他技术结合。
例如,微波与纳米技术的结合,可以实现更小尺寸、更高性能的微波器件。
微波课件绪论

3.全球卫星导航定位系统
应用:用以帮助舰船和空中飞行器拟定它们旳位置,
目前已扩展到涉及陆地上及外层空间中一切需要定位旳 物体(如车辆、导弹等)。 工作频段:卫星导航系统需要地面与卫星间旳信息传播, 而微波具有穿透电离层旳特征,所以卫星导航系统都工 作在微波波段。 种类:
(1)GPS全球卫星导航系统(美国) (2)伽利略卫星定位系统(欧盟和中国)
2.微波元器件及整机设备不断向小型化、宽频带方 向发展。
微波元器件经历了从电真空器件向半导体微波器件、 从分离元件到集成电路旳发展过程。整机设备不断向体 积小、重量轻、频带宽、可靠性高旳方向发展。
3.微波系统向自动化、智能化和多功能化方向发展。
各学科间旳相互渗透,促使微波设备、系统和测试 仪表逐渐实现了自动化、智能化和多功能一体化。
卫星通信示意图
(3)移动通信 早期旳移动通信利用短波和超短波。 近年来其工作频率大部分已进入微波旳低频段。如
个人数字蜂窝系统(PDC, Personal Digital Cell )、 个人通信系统(PCS, Personal Communication System)、 数字蜂窝系统(DCS, Digital Cellular System )、 无线局域网(WLAN, Wireless Local Area Network)、 蓝牙技术(Blue Teeth Technique)。
表 0.1.2 常用微波分波段代号
波段代号
频率范围(GHz)
波长范围(cm)
标称波长(cm)
L
1~2
30~15
22
S
2~4
15~7.5
10
C
4~8
7.5~3.75
5
X
《微波技术》课件

03
微波器件与系统
微波振荡器
微波振荡器是产生微波信号的 电子器件,其工作原理基于电 磁振荡,通过在谐振腔内形成
电磁振荡来产生微波信号。
常见的微波振荡器有晶体振荡 器和负阻振荡器等,广泛应用 于雷达、通信、电子对抗等领
域。
微波振荡器的性能指标包括频 率稳定度、相位噪声、输出功 率等,这些指标直接影响着微 波系统的性能。
微波滤波器的设计需要考虑电 磁波理论、材料特性、工艺制 造等多个因素,以确保其性能 和可靠性。
微波天线
01
微波天线是用于发射和接收微波信号的设备,其工作原理基于电磁波 的辐射和接收。
02
常见的微波天线有抛物面天线、平板天线、八木天线等,广泛应用于 雷达、卫星通信、广播电视等领域。
03
微波天线的性能指标包括增益、方向性图、极化方式等,这些指标直 接影响着微波系统的性能。
微波技术的发展历程
要点一
总结词
微波技术的发展经历了从基础研究到实际应用的过程,目 前仍在不断发展中。
要点二
详细描述
微波技术的发展始于20世纪初的基础研究,随着电子技术 和计算机技术的不断发展,微波技术逐渐从实验室走向实 际应用。在通信领域,微波技术率先得到广泛应用,如微 波接力通信、卫星通信等。随后,在雷达、加热、医疗等 领域,微波技术也得到了广泛的应用和发展。目前,随着 新材料和新技术的发展,微波技术仍在不断创新和进步中 。
向,以实现微波技术的绿色发展。
THANK YOU
感谢各位观看
新型微波材料的研究与应用
总结词
新型微波材料的研发是推动微波技术进步的关键,它们在改 善微波性能、提高系统稳定性等方面具有重要作用。
详细描述
随着科技的不断发展,新型微波材料如碳纳米管、石墨烯等 逐渐受到关注。这些材料具有优异的电磁性能,能够大幅提 高微波的传输效率和稳定性,为微波技术的应用开拓更广阔 的领域。
电磁场与微波技术教学资料 微波武器-黄文亮-PPT精选文档

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第五章 结语
• 微波武器是一个“全能杀手”,它具有短时巨能、杀伤面广以及投送方式多样等特性,几乎能 够使半径数十千米内的所有电子设备瘫痪。 • 对于在现代军事行动越来越依赖于电子设备和信息战系统的信息化军队来说,电磁脉冲武器无 疑正巧中其“软肋”。 14 14
Thanks
• … 3 3
最早:二战时期
1.提出:在雷达发明并成功应用于实战,不久就有人创造性的提出用电磁波去攻击对方飞机。 2.到战争后期,当时的纳粹德国为对抗处于绝对 优势的盟军空中力量,其科学家提出用特大型聚焦天 线将电磁波汇焦后发射出去。 3.战后,纳粹德国电磁波武器的相关资料分别被 美国和苏联获得,在此基础上美、苏分别开始各自电 磁波武器的研制工作,后来随着技术的进步,电磁波 武器最终发展为目前的微波武器。
3
信息性 由于微波频率很高,所以在不大的相对带宽下,其可用的频带很宽,可达数百甚至上千兆赫 兹。这意味着微波的信息容量大,所以现代多路通信系统,包括卫星通信系统,几乎无例外 都是工作在微波波段。
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第三章 杀伤机理和作用
• 微波武器的工作机理 • 杀伤人员 • 破坏电子设备 7 7
15
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第二章 什么是微波
What Is Microwave • 高频电磁波
• 基本特点 • 信息性 5 5
1
微波是一种高频电磁波
波长范围在0.01mm-1mm之间,频率0.5GHz-100GHz。在空中以光速沿直线传播,在几
十公里的距离,瞬时到达,没有时间延迟。
2
基本特点:穿透、反射、吸收 对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自 身发热。而对金属类东西,则会反射微波。
第十一讲 电磁场与微波技术PPT课件

• 概念:电磁波具有波粒二重性:波动性(传播)、能量 子(粒子性)。
• A、即将微波视为携带一系列能量的“小包子”并以波动方 式向外传播。
• B、粒子能量(能量小包):
E=hf (j)
E=hf (j)
• 2) . 课程性质 • 3).课程的特点
1) .电磁场和微波技术是实现无线 通信和控制等的理论基础;
• ⑴通信方面:移动通信、微波通信、宇宙通信 等;
• ⑵广播电视: 广播:长、中短波广播 电视广播:模拟和数字电视 ⑶遥控和遥测:如无人职守的控制和测量装备
2) . 课程性质
• ⑴该课程是一门专业课; • ⑵该课程的前期课程是:高等数学,大学物
2. 电波和磁波的互生规律
• 电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁 可说是一体两面,变化的电场会产生磁场 ,变化的磁场则会产生电场。变化的电场 和变化的磁场构成了一个不可分离的统一 的场,这就是电磁场,而变化的电磁场在 空间的传播形成了电磁波,电磁的变动就 如同微风轻拂水面产生水波一般,因此被 称为电磁波,也常简称为电波。
(3)微波器件采用专用器件
• 微波电子管:速调管、磁控管和行波管; • 微波固体器件:体效应管、PIN(微量金属)
管(使 电荷积累↓)和场效应管(见微波 技术第六章)
3)微波的频率很高 f=300M~3000Ghz
• 很高的频率,能够将微波脉冲做得很窄,(一般在毫微 秒到皮秒),这样会取得四种有益的结果波的特点 • 3)、微波的主要应用
3.微波的概述
• 1)、定义:在无线电频谱中(见表3.1),将300MHz--3000GHz的电磁波称为微波。即波长为1m~~0.1mm的电 磁波称为微波。(1)电磁波谱
电磁场与微波技术

微波滤波器
低通微波滤波器
用于抑制高频噪声和干扰,提高信号 纯度。
高通微波滤波器
用于提取高频信号成分,进行信号分 离和筛选。
带通微波滤波器
用于选择特定频段的信号,实现信号 的选择性传输。
陷波微波滤波器
用于抑制特定频段的干扰信号,提高 通信系统的抗干扰能力。
微波天线
抛物面天线
喇叭天线
利用抛物面反射聚焦原理,实现定向发射 和接收。
电磁场的基本定律
总结词
介绍电磁场的基本定律,包括高斯定律、法拉第的闭合性质,法拉第定律揭 示了磁场的变化可以产生电场,安培-麦克斯韦方程则综合了 电场和磁场的规律,描述了电磁波的传播和相互作用。
电磁场的分类
总结词
根据不同的分类标准,对电磁场进行分类,如自然界的电磁场、人工产生的电磁 场等。
详细描述
自然界的电磁场包括地球磁场、太阳辐射等;人工产生的电磁场包括无线电波、 微波、红外线、紫外线等。这些电磁波在通信、雷达、导航、医疗等领域有着广 泛的应用。
02
微波技术概述
微波的定义与特性
微波是指频率在300MHz至 300GHz之间的电磁波,具有波 长短、频率高、穿透性强等特点。
微波的传播速度与光速相同,约 为3×10^8米/秒,在真空中传
气象观测
雷达发射的电磁波能够穿透云层, 通过反射和散射现象探测降水、风 速、风向等气象信息。
军事侦察
雷达系统在军事领域广泛应用于侦 察、目标识别和导弹制导等方面。
卫星通信
全球覆盖
卫星通信利用地球同步轨道卫星实现全球覆盖,提供语音、数据 和视频通信服务。
高速传输
卫星通信能够实现高速数据传输,满足远程教育和医疗等领域的通 信需求。
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Part3
优点:微波武器的打击范围涵括了海陆空三地,集探测跟踪杀 伤功能于一体,微波发射的成本较低,作用显著持久。
缺点:1. 微波武器研制技术难度较大。 2. 设备的体积太大,迄今为止生产的 样机一般都重达几吨甚至几十吨 3.对自然环境适应性差。微波穿过大 气层传播时,大气中的水蒸汽、氧气 和雨水对微波具有吸收作用。 4. 由于微波武器的发射功率很大,在 作战使用中,可能会在一定范围内对 友邻部队的电子设备和通讯情报系统 形成干扰。
主要功能:
NO.1 杀伤人员
这一杀伤机理分为“非热效应”和“热效应”。非热效应指当微 波照射强度低时,使导弹和雷达的操纵人员、飞机驾驶员以及炮 手、坦克手等的生理功能紊乱。微波的功率密度达到13mW/cm2 时,武器操纵人员的工作状态会发生变化,导致武器系统失灵。 热效应指在高频率微波照射下,人的皮肤灼热,眼白内障,皮肤 内部组织严重烧伤和致死等。当微波的功率密度为0.5W/cm2、 单个脉冲释放的能量达到20J/cm2时,会造成人体皮肤轻度烧伤; 当功率密度为20W/cm2时照射2s,可造成三度烧伤;当功率密 度为80W/cm2时,仅1s就可使人丧命。
统域,武其器特,点其是特广点域是
原美国空军实验室和定向能管理局给出生完了存全高力广功强域率,、微防高波区速的外飞未来未来发展
目前微波武器发展处于试验研究阶段,机载形式是 未来高功率微波发展的重要方向,机载高功率微波 武器是定向能武器发展的一条新思路,作为信息化 战争条件下的电磁攻击武器在军事领域有着良好的 发展应用前景,结合我同现有装备,解决关键技术 难题,研制出适合信息化战争的机载高功率微波武 器刻不容缓。
NO.3攻击隐身武器
能够攻击隐身武器。隐身武器除了具有独特的气动外形设计以减 少雷达反射波之外,更重要的是采用吸波材料,吸收雷达要探测 的电磁波。如美国的B-2隐身轰炸机不仅机体采用吸波材料,而且 机体表面也涂有吸波涂料。高频率微波的强度和能量密度要比雷 达微波高几个数量级,它产生的纳秒级脉冲的主瓣频带达数千兆, 远超过吸波涂层的带宽。气动外形设计和吸波涂层的隐身效果约 为30dB,而高频率微波源的发射功率足以抵消这种隐身效果,轻 者可使机毁人亡,重者甚至可使武器即刻熔化。 高功率微波武器还能破坏反辐射导弹的制导系统,使其偏离航向。
美国作为超级军事大国,在高功率微波的研究方面投资最多,每
年仅花费在脉冲源上的投资就达数亿美元。
美国各军种对AB微表波示武大器力都发有展特机制殊载导的电炸要子弹求攻的:陆军提出战术微波武器
要能装在大型击弹履无药带人电战机子车、攻上生击,存,而能其且力特要强点把的是定向性极高的天线装在直立
的桅杆上,以无生利人存于机能最来力佳在强瞄近、准距有:离人空上驾军电驶要子、求微波武器体积小,并采用
Part2
微波武器的核心技术有:脉冲功率源技术,高功率微波源技术 和定向发射天线技术 其工作机理是基于微波与被照射物之间的分子相互作用,将电 磁能转变为热能。其特点是不需要传热过程,一下子就可让被 照射材料中的很多分子运动起来,使之内外同时受热,产生高 温烧毁材料。
较低功率的轻型微波武器,主要作 为电子对抗手段和“非杀伤武器”使 用;
微波 武器
by 谷扬
通信工程 2019051659
Main {
Part1: 微波武器简介
Part2: 作用原理及功能 Part3: 优缺点及发展前景
}
Part1
微波武器:也称射频武器。一般由微波发生器、 天线、定向微波发射装置、控制系统等组成。 微波发生器用于发射微波电磁脉冲,天线将微 波波束聚成方向性极强、能量极高的窄波束, 定向微波发射装置将电子束的能量或爆炸的化 学能量转换为微波能量。
由于其威力大、速度高、作用 距离远,而且看不见、摸不着, 往往伤人于无形,因此,被军 事专家誉为高技术战场上的 “无形杀手”。
反卫星高能微波武器
微波武器研发背景
电磁武器 (军队里俗称“E弹”)的概念,最早是在1962年7月8 日提出的。也是在那一天,美国进行了当时最高当量,代号为 “海星一号”的高空核试验。当天夜里11点零9秒(夏威夷时 间),一枚140万吨当量的热核弹头在太平洋中部400千米的高 空被引爆。爆炸产生的大量高密度带电粒子沿着地球磁场向外 迸发。它们的回旋运动产生了一束微波脉冲,导致测量仪器失 准。爆炸所产生的极光带在洋面上空闪烁,照亮了整个夜空。 在距离爆点1 300多千米外的檀香山(Honolulu),脉冲不仅导 致防盗警报器此起彼伏,路灯也纷纷熄灭,最后连供电线路也 跳闸瘫痪了。
专用提用 距 出天离的线。限:可制海以条杀在设军看件伤防备的出较商区的舰,小业外要载海。准发 害微军因军射波对此用,武微,要攻器波海害击要武军军求器的用具在微有重波C攻D外表高量武击发示功、器散射的率空极布电是、 间 有的子弹在大和可电攻药防天功能子击电区线率在系广子和等未远方来作面20
年内首先投入作战使用。
NO.2 破坏电子设备
破坏各种武器系统中的电子设备,使其丧失作战效能,又称非核 电磁脉冲效应。当微波的功率密度为0.01~1μW/cm2时,可以干 扰相应频段的雷达、通信、导航设备的正常工作;0.01~1W/cm2 时,武器系统设备中的电子元器件失效或烧毁;10-100W/cm2时, 高频率微波辐射形成的瞬变电磁场可使金属表面产生感应电流, 通过天线、导线、电缆和各种开口或缝隙耦合到卫星、导弹、飞 机、舰艇、装甲车辆等内部,破坏各种敏感元件。如果辐射的微 波功率足够强,则装备外壳开口与缝隙处可以被电离,从而变成 良导体;103~104W/cm2时,会在很短的时间内使目标受高热而 破坏,甚至能够提前引爆导弹中的战斗部或炸药。
而高能微波武器则是一种威力极强 的大规模毁灭性武器。
作用概述
微波武器主要由高功率发射机,大型高增益天线和瞄准,跟踪, 控制等系统组成。微波能量密度达到0.01微瓦/平方厘米,-1微 瓦/平方厘米时,可使相应波段雷达瘫痪,达到10瓦/平方厘米-100瓦/平方厘米时,可烧毁任何此波段的电子元器件。并且还 可以无视防御和装甲直接杀死内部的工作人员。