微波技术基础 ppt
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微波技术基础引论PPT课件
1011 109 108 107 106
102
1 101
2021/7/12
3000GHz — 300GHz — 30GHz — 3GHz（3000MHz）— 300MHz
亚毫米波（THz）毫米波 5厘米波
第5页/共35页
分米波
微波:
1 mm to 1 m wavelength. bands: (1 GHz = 109 Hz) •P band: 0.3 - 1 GHz (30 - 100 cm) •L band: 1 - 2 GHz (15 - 30 cm) •S band: 2 - 4 GHz (7.5 - 15 cm) •C band: 4 - 8 GHz (3.8 - 7.5 cm) •X band: 8 - 12.5 GHz (2.4 - 3.8 cm) •Ku band: 12.5 - 18 GHz (1.7 - 2.4 cm) •K band: 18 - 26.5 GHz (1.1 - 1.7 cm) •Ka band: 26.5 - 40 GHz (0.75 - 1.1 cm)
及
Et
j
kc2
[t Ez
Zht H z
zˆ]
(0 形式) 0
Ht
j
kc2
[t H z
Ye zˆ
tEz ]
kc 0
k 2 kc2 2
k
2021/7/12
29
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k 0 k2 kc2 k 1 (kc / k)2
c
k
又由 t Et jzˆHz t Ht j zˆEz
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30
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混合波——
kc2 0
导行系统横向为衰减解形式，场被束缚在导行系统表面——表面波。
微波技术基础ppt课件
延长OA在单位圆上读出
L 26
（2）过A点作等S圆与V m a x线交于B，与 V m线in 交于C，由 B点的 值R 可得 S2.6
由A、C两点所对应的电长度的值可得
mi n0.50.214 0.286
去归一化得
minming1.7 1(6cm )
（3） 的归一化值为 g7.4 460 1.24
计算串或并联时需去归一化
首先对负载阻抗及线长进行归一化
Z 1 Z 1Z c 1 2 .2 j 4 ,Z 2 Z 2Z c 2 0 .6 j 0 .8
l1 l1 g 0.38 l3 l3 g 0.15 l2 l2 g 0.288
a). 求 S1, S2
在阻抗圆图上分别找出 Z 和1 Z所2对应的点 和A 1 ，A 2
数 和S驻波相位 ；（mi3n ）
入阻抗 Z。
处的7输4.4cm
公式计算——直接求解法
画出等效电路图（参考面） 列出公式 写出相应步骤即可
圆图——图表法
（1）负载阻抗的归一化值为 Z L Z LZ 0 ( 1 0 0 j5 0 )5 0 2 j1
在实用阻抗圆图上找出的圆的交点A，如图 L OAOa0.44
YY1'Y2'0.9j2.62
将阻抗圆图视为导纳圆图 ，找出对应的点B，再将 Y
倒换为 Z得 B，'即 Z0.12j0.34
最后，在阻抗圆图（实际又将导纳圆图视为阻抗圆图）
上找出Z 对应的点 B，' 以 为O半B'径作等Γ圆与Vmax线
相交。从交点的 R值读出 S为3
S3 10
C). 求 S和 lmin
lm in0.50.2180.282
L 26
（2）过A点作等S圆与V m a x线交于B，与 V m线in 交于C，由 B点的 值R 可得 S2.6
由A、C两点所对应的电长度的值可得
mi n0.50.214 0.286
去归一化得
minming1.7 1(6cm )
（3） 的归一化值为 g7.4 460 1.24
计算串或并联时需去归一化
首先对负载阻抗及线长进行归一化
Z 1 Z 1Z c 1 2 .2 j 4 ,Z 2 Z 2Z c 2 0 .6 j 0 .8
l1 l1 g 0.38 l3 l3 g 0.15 l2 l2 g 0.288
a). 求 S1, S2
在阻抗圆图上分别找出 Z 和1 Z所2对应的点 和A 1 ，A 2
数 和S驻波相位 ；（mi3n ）
入阻抗 Z。
处的7输4.4cm
公式计算——直接求解法
画出等效电路图（参考面） 列出公式 写出相应步骤即可
圆图——图表法
（1）负载阻抗的归一化值为 Z L Z LZ 0 ( 1 0 0 j5 0 )5 0 2 j1
在实用阻抗圆图上找出的圆的交点A，如图 L OAOa0.44
YY1'Y2'0.9j2.62
将阻抗圆图视为导纳圆图 ，找出对应的点B，再将 Y
倒换为 Z得 B，'即 Z0.12j0.34
最后，在阻抗圆图（实际又将导纳圆图视为阻抗圆图）
上找出Z 对应的点 B，' 以 为O半B'径作等Γ圆与Vmax线
相交。从交点的 R值读出 S为3
S3 10
C). 求 S和 lmin
lm in0.50.2180.282
《工学微波技术》课件
仿真与优化
利用仿真工具对设计进行验证和优化，确保设计 的可行性和有效性。
工学微波技术的实现过程
硬件实现
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ根据设计要求，选择合适的硬 件设备，搭建工学微波技术的
硬件平台。
软件实现
编写和调试软件程序，实现各 项功能，保证系统的稳定性和 可靠性。
系统集成与测试
将硬件和软件集成在一起，进 行系统测试，确保整个系统能 够正常工作。
工学微波技术的发展趋势
01
智能化
随着人工智能技术的发展，工学 微波技术将逐渐实现智能化，提 高自动化和自适应性。
微型化
02
03
集成化
随着微电子技术的进步，工学微 波设备将逐渐微型化，便于携带 和应用。
工学微波技术将与其他技术进行 集成，形成多学科交叉的综合应 用。
工学微波技术的未来展望
拓展应用领域
工学微波技术的概念
微波是指频率在300MHz300GHz的电磁波，具有穿透 性、反射性、吸收性等特点。
工学微波技术是指利用微波的 特性，将其应用于工程领域中 的一种技术。
工学微波技术涉及的领域包括 通信、雷达、加热、检测等。
工学微波技术的原理
微波在传输过程中，遇到不同 介质会因为反射、折射、散射 和吸收等作用而发生能量衰减
05
工学微波技术的挑战与展望
工学微波技术面临的挑战
技术更新迅速
随着科技的不断进步，工学微波 技术需要不断更新和升级，以满 足新的应用需求。
设备成本高昂
工学微波技术需要高精度的设备 和材料，导致其成本较高，限制 了大规模应用。
安全性问题
工学微波技术在应用过程中可能 存在一定的安全风险，需要加强 安全管理和防范措施。
微波技术课件
微波技术在乳制品中的应用
牛奶等乳制品的生产过程中,消毒杀菌是最重 要的处理工艺,传统方法是采用高温短时巴氏杀菌。 其缺点是需要庞大的锅炉和复杂的管道系统,而且 耗费能源、占用煤场、劳动强度大,还会污染环境 等问题。若用微波对牛奶进行杀菌消毒处理,鲜奶 在80℃左右处理数秒钟后,杂菌和大肠杆菌完全达 到卫生标准要求,不仅营养成分保持不变,而且经 微波作用的脂பைடு நூலகம்球直径变小,且有均质作用,增加 了奶香味,提高了产品的稳定性,有利于营养成分 的吸收。
10-9
10-6
10-3
m
微波技术的原理
微波原理：依靠以每秒几亿次速度进行周期变化的 微波透入物料内, 与物料的极性分子相互作用, 物料中 的极性分子吸收了微波能以后, 其极性取向随着外电磁 场的变化而变化, 致使分子急剧碰撞而产生了大量的摩 擦热, 使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温。
微波特点： 1、加热时间短、速度快
参考文献
[1] 辛志宏, 马海乐, 樊明涛.微波技术在食品杀菌与保鲜中的 应用[ J] .粮油加工与食品机械, 2000,4: 30 - 32.
[2] 郭建中, 郝玉书.微波促进食品工业发展[ J] .食品工业科技, 1999, 5: 59 - 61.
[3] STEVE ENNEN.Microwaves step up totheplate[J] .Food Processing, 2002, 63( 8) : 50 - 54.
微波技术
目录
1、微波技术简述 2、微波技术的原理 3、微波技术在食品中应用 4、专业联想---微波技术在乳制品中的应用 5、总结 6、参考文献
微波技术简述
微波是指波长在10-3～ 1M,频率在300～30000MHz 之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称 ,以 每秒24.5亿次的惊人速度进行周期变化。
微波技术基础 ppt课件
由此两式消去 H t ：
k2 z2 2 E vt z tE zja vz tH z ⑤
同理，由①、③可得：
k2 z2 2 H vt z tH zja vz tE z ⑥
k2 2 →无界媒质中电磁波的传播常数
★重要结论：规则导行系统中，导波场的横向分量可 由纵向分量完全确定。
再由③出发：
结构—两根平行导线； 缺点—随着信号频率升高，导线电阻损耗增大，不能有效引
导微波。
➢ 微波频段导波系统
米波频段结构—改进型双导线即平行双导体线； 分米波～厘米波频段结构—封闭式双导体导波系统即同轴线； 厘米波～毫米波频段结构—柱面金属波导；
毫米波～亚毫米波频段结构—柱面金属波导、介质波导。
导波系统的主要功能 1）、无辐射损耗地引导电磁波沿其轴向行进而将能
× H vjE v
× E vj H v
v H0
v E0
采用广义柱坐标系（u，υ，z），设导波沿z向（轴向）传播， 微分算符▽和电场Ε、磁场Η可以表示成：
E v ( u , v t, z ) a v z E /v t ( z u , v , z ) a r z E z ( u , v , z )
H v ( u , v , z ) H v t ( u , v , z ) a v z H z ( u , v , z )
展开后令方程两边的横向分量和纵向分量分别相等
两边乘以
jωμ
v
t× H t j
a v zE v z ①
ta v zH za v z H zt j
v E t②
两边作
★重要结论：规则导行系统中导波场的纵向分量满足标量亥 姆霍兹方程 。
色散关系式
纵向场分量可以表示成横向坐标r和纵向坐标z的函数，即
《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。
微波技术基础学习课件精品共68页
பைடு நூலகம்
微波技术基础学习课件精品
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
§5-2---圆柱形谐振腔-微波技术基础-课件-PPT
❖ 多谐性：当腔体尺寸（R,l）和填充介质(、)给定时, 腔内可存在无穷多谐振模式，对应有无穷多个谐振频率
§5－2 圆柱形谐振腔——一、电磁场的表达式
（二）TMmnp
与求TEmnp类似 ▪ 行波状态下，圆波导中TMmn
模： ▪ 圆波导中两个传播方向相反的行波叠加时：
▪ 圆柱形谐振腔， 假定是在z＝0和z＝l处放导体板短路， 则 Er(z=0)= Er(z= l)=0
▪ 缺点： (a) m0,有极化简并 腔体稍有变化就会出现极化简并模，测量误差大 (b) Q值低,约为TE011模的一半
▪ 应用 (a) 适宜于中等精度要求的波长计 (b) 由于能产生极化简并，且在同一fr上又有体积最小的特点 可用作多模频率滤波器的谐振腔体。
§5－2 圆柱形谐振腔——四、常用的三种模式
▪ 一般干扰型
• 与工作波型调谐曲线平行，斜率为(vp/2)2 • 下标p相同，但m、n不同 • 调谐时，不同l有相同fr或同一l有多个fr
▪ 交叉型
• 与工作波型调谐曲线相交,场结构完全不同 • 相交处fr相同，应避免 • 下标m、n、p均不同
▪ 简并型
• 与工作波型调谐曲线完全重合、fr相同 • 场结构完全不同
TE011/TM111
TE211
TM110
TM011
TE111
TM010
D 2 l
§5－2 圆柱形谐振腔——二、谐振频率与波型图——（二）波型图
➢ 单模腔与多模腔
➢ 谐振腔中的几种干扰波型 ▪ 自干扰型
• 场结构在横截面内与所选工作波型分布 规律相同，但纵向场结构和谐振频率不同 • 下标m、n相同，p不同（如TE011与TE012） • 与工作波型耦合最强，难抑制
TE012（自干扰型） TE312 /TM112 TE212 TM012 TE112
§5－2 圆柱形谐振腔——一、电磁场的表达式
（二）TMmnp
与求TEmnp类似 ▪ 行波状态下，圆波导中TMmn
模： ▪ 圆波导中两个传播方向相反的行波叠加时：
▪ 圆柱形谐振腔， 假定是在z＝0和z＝l处放导体板短路， 则 Er(z=0)= Er(z= l)=0
▪ 缺点： (a) m0,有极化简并 腔体稍有变化就会出现极化简并模，测量误差大 (b) Q值低,约为TE011模的一半
▪ 应用 (a) 适宜于中等精度要求的波长计 (b) 由于能产生极化简并，且在同一fr上又有体积最小的特点 可用作多模频率滤波器的谐振腔体。
§5－2 圆柱形谐振腔——四、常用的三种模式
▪ 一般干扰型
• 与工作波型调谐曲线平行，斜率为(vp/2)2 • 下标p相同，但m、n不同 • 调谐时，不同l有相同fr或同一l有多个fr
▪ 交叉型
• 与工作波型调谐曲线相交,场结构完全不同 • 相交处fr相同，应避免 • 下标m、n、p均不同
▪ 简并型
• 与工作波型调谐曲线完全重合、fr相同 • 场结构完全不同
TE011/TM111
TE211
TM110
TM011
TE111
TM010
D 2 l
§5－2 圆柱形谐振腔——二、谐振频率与波型图——（二）波型图
➢ 单模腔与多模腔
➢ 谐振腔中的几种干扰波型 ▪ 自干扰型
• 场结构在横截面内与所选工作波型分布 规律相同，但纵向场结构和谐振频率不同 • 下标m、n相同，p不同（如TE011与TE012） • 与工作波型耦合最强，难抑制
TE012（自干扰型） TE312 /TM112 TE212 TM012 TE112
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将 B沿' 等Γ圆顺时针旋转 到l 3 得B, '' ZB'' 1.1j2.9
去归一化得: Z T Z B ''Z 0 3 8 2 .5 j2 1 7 .5
将
Z
用
T
Z归0 一化为
,Z在T 阻抗圆图上找出对应点，以
OC
为半径作等Γ圆与
V
相交读得
m ax
S 16
C对应的电长度为0.218。由C沿等Γ圆顺时针转到Vmin线得
工程上要求快速，在一定精度范围内就可以了。
-
23
精确的？ 还是近似的？
（1）.在阻抗圆图上作 SL 的3.圆5 如图所示, 必然Z 在L
此圆上.
以O为圆心，将Ob逆时针旋转0.05电长度（即l min ）与S L圆
相交于C点，则C点就代表Z L，读出为
去归一化 ZL 0.28j0.29
g ，50cm l，1 16c，m l2 ，14cm l3 7.5cm
Z01 ，50 Z，02 70， Z03 ，75 Z0 50
Z 111 ，j2 00 0Z24 2j5 6
试求各线段 l1,上l2 ,的l3 驻波系数S和驻波相位。
-
12
公式计算——直接求解法
画出等效电路图 列出公式 写出相应步骤即可
在实用阻抗圆图上找出的圆的交点A，如图
L OAOa0.44
延长OA在单位圆上读出
L
26 -
9
（2）过A点作等S圆与V m a x线交于B，与 V m线in 交于C，由 B点的 值R 可得 S2.6
由A、C两点所对应的电长度的值可得
mi n0.50.214 0.286
去归一化得
minming
1.7 1(6cm ) -
和 l 2 得 A 1 、' A 2 ' ，读得 A 1 、' A 2 '的归一化阻抗
Z 1 ' 0.15 j0.71
Z1'Z1'Z017.5j35.5
Z 2 ' 0.95 j1.15 去归一化 - Z2'Z2'Z0266.5j80.5 17
使用导纳计算 Z 和1 ' 并Z 2 联' 后的值。这里用圆图进行倒
10
（3） 的归一化值为 g7.4 460 1.24
固定O点，OA线顺时针旋转1.24电长度，到D点。读
出D点的归一化阻抗即为
Zl0.4 2j0.24
去归一化得
Z lZ lZ - 0 2 1 j1 2
11
无耗传输线上阻抗与导纳倒换，不同特性阻抗传输线 的 串联、并联
例2.如图所示的无耗传输线电路中，已知
YY1'Y2'0.9j2.62
将阻抗圆图视为导纳圆图 ，找出对应的点B，再将 Y
倒换为 Z得 B，'即 Z0.12- j0.34
19
最后，在阻抗圆图（实际又将导纳圆图视为阻抗圆图）
上找出Z 对应的点 B，' 以 为O半B' 径作等Γ圆与Vmax线
相交。从交点的 R值读出 S为3
S3 10
-
20
C). 求 S和 lmin
2、阻抗圆图与导纳圆图叠加在一起的圆图， 直接读出对应圆图上的数值即可。
3、注意用导纳圆图和用阻抗圆图时，应分别 用导纳和阻抗作为设计参数为好。
4、并联电路用导纳圆图，串联一般用阻抗圆 图较为方便
-
6
5.10.3 圆图的应用（三个方面）
无耗传输线的阻抗（或导纳）变换
例1. 已知无耗传输线的特性阻抗 Z0 5，0工作波长
lm in0.50.2180.282 - lminlming14.1cm 21
小结 ①正确的对阻抗（或导纳）进行归一化。计算不同特征 阻抗传输线段组成的电路时，在哪一段线上计算就对该 线段的特性阻抗归一化，在各线段的交接处必须进行换 算； ②在阻抗圆图上由阻抗倒换成导纳后，若还要进行导纳 的运算，可将阻抗圆图视为导纳圆图使用。反之，在导 纳圆图上由导纳倒换成阻抗后，若再需要进行阻抗运算， 可将导纳圆图视为阻抗圆图继续使用.
-
22
进行小损耗线的计算
例3.一小损耗传输线的特性阻抗 Z070，j每0 波长
的衰减为 0.0，6N负p载端的驻波系数
，SL 3.5
lmin，0.设05线g长
，l试求0.（8１g ）负载阻
抗 Z；L（２）输入端驻波系数 ；S（l３）输入
端阻抗 Z。l
有耗线的工作参量与传输线特性参量和负载条件 的相关公式联立求解——计算繁琐
在阻抗圆图上分别找出 Z 和1 Z所2对应的点 和A 1 ，A 2
如图所示。以O为圆心，以OA 和1 O为A 半2 径分别作圆与
V m a线x 交于10和3。于是就得
S11,0S23
-
16
b). 求 S 3
先将分支线 l1 和 l 2 在并联处 T '的输入阻抗 Z 1 '和 Z 2 '
求出，为此，在圆图上将 OA 1和 OA 2分别顺时针旋转 l 1
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C305 电话：61831021 电邮：mzzhan@
-
1
圆图的应用
1、分析电路——简化计算
2、综合电路——匹配设计
-
2
-3Leabharlann -4-5
导纳圆图即把阻抗圆图旋转180度得到
1、用阻抗圆图求导纳——找出中心对称点
-
13
将每一段彩色的线都等效为：
-
计算串或并联时需去归一化 14
首先对负载阻抗及线长进行归一化
Z 1 Z 1Z c 1 2 .2 j 4 ,Z 2 Z 2Z c 2 0 .6 j 0 .8
l1 l1 g 0.38 l3 l3 g 0.15 l2 l2 g 0.288
-
15
a). 求 S1, S2
，6终0c端m负载
ZL ，(1 求：0（0 j5 1）)0
负载反射系数的模 和 相L 角 ；（ L2）驻波系
数 和S驻波相位 ；（min3）
入阻抗 Z。
处的7输4.4cm
-
7
公式计算——直接求解法
画出等效电路图（参考面） 列出公式 写出相应步骤即可
-
8
圆图——图表法
（1）负载阻抗的归一化值为 Z L Z LZ 0 ( 1 0 0 j5 0 )5 0 2 j1
换，因它们均为线段
l
的负载，应对
3
Z进0 3行归一化：
Z1'Z1' Z030.1j0.47
Z 2'Z 2' Z 0 30 .8 8 7j1 .0 7
分别对应阻抗圆图的 B点1 和 点B 2，如上图所示
-
18
B 1 ' 和 B 2的' 归一化导纳：
Y1' 1 Z1' 0.43 j2.04
Y2' 1 Z2' 0.47 j0.58 线段的总负载导纳归一化值为两者之和：