微波工程基础
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微波工程基础(上)
>(c )TE11
H e z
衰减系数：
kc2 k 2
2
2 , 1 c c
2
c
0 s l e
e l 0
L(l ) L(0) 8.68 l (dB)
截止衰减器通常有20～30dB的起始衰减， 最大衰减量可达120dB～160dB。频带宽， 量程大，精度高是其优点。
5.1 引言
本章无源微波电路研究的内容：
一端口到六端口的各种微波器件与电路的工作原理与基本性能， 并导出它们的散射参量——利用传输线理论、导波理论和微波网络 理论分析。
微波铁氧体器件对不同方向传输的导波呈现不同的衰减特性和相 移特性，在于器件中的铁氧体材料在外加恒定磁场时呈现各向异性， 研究铁氧体非互易器件。
12.4-18.0 18.0-26.5 26.5-40 2cm 1.4cm 9.5mm
0.2 微波的基本特点
为什么微波波段的电磁波要专门研究？
1、波长短，易实现窄波束定向辐射
•传播特点：与物体尺寸可比拟，甚至小的多 ，因而微波具有直线传播、 反射、折射等的似光性。 •发射接收：效率高，特性好，天线的尺寸小。若雷达要精确定位， 须使电磁波定向辐射。例抛物面天线的主波束角：
3. 穿透性强
微波可传透电离层（卫星通信、射电天文）遥感、全天候雷达
0.3 微波的应用
•
• •
•
雷达：远程警戒雷达 、火控雷达；导航雷达、气象雷 达、汽车防撞雷达、遥感雷达。 通信：有线电视；微波中继、卫星通信；移动通信 大规模、高密度、高速数字集成电路的发展，芯片内 部和集成电路的互联线的互耦串音、电磁兼容研究属 于微波领域。 其他：微波加热（微波高频介质损耗）, 微波炉、微波 理疗仪等。
微波工程安装与维护培训课件
微波设备的维护与故障排除
预防性维护
• 定期检查设备并清洁 • 替换易损件 • 更新软件和固件
故障排除
• 了解常见故障类型 • 使用适当的工具和
技术进行排查 • 修复或更换故障部件
备份与恢复
• 定期备份关键数据 • 熟悉恢复流程 • 测试恢复操作的有效性
安全操作与风险管理
学习微波工程中的安全操作要点，包括个人防护、设备操作规范、应急处理等内容。了解常见的 风险并采取相应的管理措施，以确保工作安全。
微波工程安装与维护培训 课件
本课件旨在提供微波工程的安装与维护培训，让您掌握微波工程的基础知识、 天线的安装与调试、设备的维护与故障排除等内容。
微波工程基础知识
1 频段与波长
学习微波工程中不同 频段的特点和应用， 以及波长对传输性能 的影响。
2 信号传输与调制
了解微波信号传输的 原理，包括调制技术 和常见的调制方式。
培训课件示例和实践案例
示例课件
查看一些精心设计的微波工程培训课件示例， 以获得灵感和学习新的教学方法。
实践案例
探索真实的微波工程实践案例，了解在不同场 景下的应用和解决问题的方法。
总结和课程评价
在这个部分中，我们将回顾课程的要点并总结所学内容。同时，听取学员的反馈和评价，以持续 改进课程质量和教学效果。
3 传输介质与信道
认识各种微波传输介 质和信道类型，了解 它们的特性和应用。微波天线的Fra bibliotek装与调试1
天线选择与布局
学习选择合适的天线类型和布局方式，以最大化信号传输效果。
2
方向性与架设
了解如何调整天线的方向性和架设方式，以使其与目标设备保持良好的信号连接。
3
天线调试与排查故障
微波工程基础(下)
边界条件要求 r=a，b 处
H z 0 r
AJ AJ
'
n
'
n
(kca) (kcb)
BN ' n
BN ' n
(kca) (kcb)
0 0
J' n
(kca)
N
' n
(kc
a)
J
' n
(kcb)
N
'
n
(kcb)
TE模的特征方程（超越方程、近似、图解）
; c(TE0i )
2(a b) i
(i 1, 2,...)
0.6 - x
Z0 r 120 Z0 r 120
x 30 0.441 Z0 r
带线设计(综合)
已知特性阻抗求尺寸（W/b）
(2)导带厚度不为零
W W0 W bb b
W0 8(1 x)
b
e A 0.568 eA 1
A Z0 r
30
W b
x
1
-
0.5
ln
2
x -x
2
0.0796 x W0 / b 0.26
导带厚度为零时：
Zc
30 r
We
b 0.441b
()
We是中心导带的有效宽度
We b
W b
0
(0.35
-W
/ b)2
w / b 0.35 w / b 0.35
W大，Zc小；r大，Zc小
厚带的工作则由Wheeler完成，在W '/(b t) 10 精度可达0.5%
Zc
r
30
ln
1
4
bt W'
微波工程基础
– 1.3 微波的应用
军事应用：
雷达目标跟踪、导弹制导、火炮瞄准、 测 量、预警
通讯点对点、保密
电子对抗干扰和抗干扰
微波武器微波炮、微波弹、微波武器平 台(集雷达侦察和火控制导、超强干扰和定 向能攻击于一体多功能电子对抗平台)
民用
雷达气象、导航、汽车防撞、遥感
通讯中继通信、多路通信、卫星通信、 广播电视
• 1.2 微波的特点
波长短易于实现定向发射
雷达利用无线电波的反射测定目标的位置 波束宽度目标的方向 抛物面天线电磁波发射波束角:
D和 分别是抛物面的直径和波长 5波束角(可以相当精确定位) =3cm, D=84cm
=10m,D=280m(困 难)
频率高（绝对带宽大）、信息容量大
信道传递某种信息所必须的频带宽度
微波工程基础
第一章 绪论
• 1.1 微波的基本概念 电磁频谱微波的频率范围
“微波”
介于普通无线电波（长波、中波、短波、超短 波）与红外线之间的电磁波
波长与电路或元器件尺寸可比拟分米、厘米 、毫米 电路电磁场解（集中参数分布参数） 国内外对微波定义的区别：
中国（1米-1毫米） 美国（微波30厘米-0.3毫米)
微波加热应用食物制作（微波炉）、材料 烘干（干燥机）、消毒（牛奶、医用）、微 波治疗（癌症、前列腺疾病和理疗等）
科学研究：
加速器核医学、对撞机等
等离子体加热核聚变能源
射电天文观测（20世纪六十年代天文学 四大发现—类星体、中子星、2.7K背景 辐射(1978年诺贝尔物理学奖）和星际 有机分子都是以微波作为主要观测手段)
透电离层）
限制作用范围到所需区域，减少干扰
中继通信、卫星通信、天文观测
微波工程基础
微波工程基础
微波工程基础是指在微波频段（300 MHz至300 GHz）上进行设计、分析和应用微波电子器件和系统的基本知识和
技能。
微波工程基础涵盖了微波电磁场理论、微波传输线
理论、微波电路设计、微波毫米波器件、微波天线设计、
微波无线通信系统等方面的知识。
微波频段的特点是具有较高的频率和较短的波长，电磁波
在这个频段上具有独特的传输和传播特性。
微波工程基础
研究这些特性，并利用它们设计和开发微波电子器件和系统，如微波集成电路、微波天线和雷达系统等。
微波工程基础需要掌握微波电磁场理论、微波传输线理论、微波电路设计和微波器件的工作原理和设计方法。
此外，
还需要了解微波天线设计的原理和方法，以及微波无线通
信系统的原理和架构。
微波工程基础是电子工程、通信工程和无线电工程等专业中的重要内容，对于从事相关技术和产业研究的人员来说是必备的知识和技能。
微波工程基础课件
案例四
总结词
该卫星导航系统在设计与实现过程中， 通过对定位算法和信号处理技术的优化， 提高了定位精度和可靠性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱVS
详细描述
该卫星导航系统在设计与实现过程中，采 用了先进的定位算法和信号处理技术，实 现了高精度、高可靠性的目标定位。同时， 通过对卫星信号接收质量的分析和优化， 提高了系统的抗干扰性能。此外，还通过 采用模块化设计方法，降低了系统复杂度， 提高了可维护性和可扩展性。
宽带宽和短波长的特点。
高增益特性
02 由于微波毫米波系统的传输距离较短，因此需要高定
向性和高增益的天线来提高信号接收效率。
干扰和噪声特性
03
由于微波毫米波系统的频带很宽，因此容易受到各种
干扰和噪声的影响，需要采取有效的措施进行抑制。
微波毫米波系统的应用领域
通信领域
01
利用微波毫米波系统的宽带和高速特性，可以实现大容量、高
介质谐振器参数
描述介质谐振器性能的参数，包括谐 振频率、品质因数、损耗角等。
PART 03
微波电子学基础
电子注与微波电场
电子注
在微波工程中，电子注指的是在强电场作用 下，具有足够动能的电子束。
微波电场
微波电场是一种交变电场，其频率在微波频 段。
电子注的驱动与控制
要点一
电子注驱动
通过在电子注通道中施加适当的高频电场，使电子注得到 加速。
微波工程的应用领域
雷达和通信
雷达是利用微波进行测距、定 位和跟踪的一种装置，而通信 则是利用微波进行信息传输的
一种方式。
导航
在飞机、船舶等交通工具中， 利用微波进行导航定位已经成 为了普遍的应用。
加热和干燥
微波工程基础(李宗谦)-第一章
第一章 电磁场概述
10
B
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
坡印亭矢量的时间平均值
复数形式的坡印亭矢量
2012-6-13
第一章 电磁场概述
11
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
微分形式的复数坡印亭定理
2012-6-13
第一章 电磁场概述
12
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
2012-6-13
第一章 电磁场概述
19
1. 9 波动方程
E ( E ) E
2
2 2 ˆ 2 ˆ 2 ˆ E x E x y E y z E z
E j H
H j E J
E j H = E j J
J e1 , J m 1 E 1 , H 1
J e2 , J m 2 E 2 , H 2
2012-6-13
第一章 电磁场概述
23
1.11 反作用和互易定理
互易定理的微分形式
2012-6-13
第一章 电磁场概述
24
1.11 反作用和互易定理
场2对源1的反作用 场1对源2的反作用 互易定理的积分形式 同频的两组源及其产生的电磁场之间应该满足的关系。如 果已知一组源及其产生的电磁场，那么利用互易原理即可获知 另一组源及其产生的电磁场之间的关系。 互易原理中涉及的两组源的频率必须相同。
1 1 1
ˆ n
E1
H1 H2
E1
2 2 2
2012-6-13
第一章 电磁场概述
7
1. 4 边界条件
10
B
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
坡印亭矢量的时间平均值
复数形式的坡印亭矢量
2012-6-13
第一章 电磁场概述
11
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
微分形式的复数坡印亭定理
2012-6-13
第一章 电磁场概述
12
1.5 坡印亭定理
1.5.2 谐变场坡印亭定理
2012-6-13
第一章 电磁场概述
19
1. 9 波动方程
E ( E ) E
2
2 2 ˆ 2 ˆ 2 ˆ E x E x y E y z E z
E j H
H j E J
E j H = E j J
J e1 , J m 1 E 1 , H 1
J e2 , J m 2 E 2 , H 2
2012-6-13
第一章 电磁场概述
23
1.11 反作用和互易定理
互易定理的微分形式
2012-6-13
第一章 电磁场概述
24
1.11 反作用和互易定理
场2对源1的反作用 场1对源2的反作用 互易定理的积分形式 同频的两组源及其产生的电磁场之间应该满足的关系。如 果已知一组源及其产生的电磁场，那么利用互易原理即可获知 另一组源及其产生的电磁场之间的关系。 互易原理中涉及的两组源的频率必须相同。
1 1 1
ˆ n
E1
H1 H2
E1
2 2 2
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第一章 电磁场概述
7
1. 4 边界条件
微波工程基础
微波工程基础微波工程是一项非常重要的技术，它涉及到收发无线信号的应用。
微波技术在改善无线通信，传输电力和其他科学应用等方面都发挥着举足轻重的作用。
微波技术也用于制作一些先进的电子设备，如微波炉、雷达等。
微波工程基础是一门关于微波技术的学科，它涵盖了微波技术的全部内容，包括微波学论、微波线路技术、微波系统、微波电子器件以及微波测量和测试技术等等。
学习这门学科，可以帮助学生了解微波技术的概念，全面掌握各种微波应用的知识，提高灵活的分析和解决问题的能力，以及理解新技术的发展及其必要的技术支持。
微波技术的发展改变了我们的生活方式，伴随着它的发展，该技术也变得复杂而多样化。
为了更好地理解微波技术，学习者应该做好准备，首先要学习微波基础知识，以及基本的数学和物理知识。
微波工程基础知识包括微波电磁理论、微波电子学和微波线路原理等。
这些知识涉及到各种微波电路、微波元件和微波系统等，并且还有关于微波发射、接收、多径及其他效应等方面的知识。
微波电磁理论主要讲述了微波电磁场的产生原理、运行原理、特性以及如何使用它们。
微波电子学研究的是微波信号在电子设备中的传播和变化，它和微波电子器件有关。
微波线路原理研究的是将微波信号转换成有用的定向输出信号的方法，它也和微波电子器件有关。
微波工程基础还涉及到一些其他方面，如微波测量、测试和服务技术，它们也是学习微波工程的基础。
微波测量技术包括测量微波信号的功率、频率、回波损耗等，而微波测试技术则包括测量微波电子器件的性能以及安装定位系统的准确度等等。
服务技术则包括安装、维护和修理微波设备和系统等。
总之，微波工程基础是学习微波技术必备知识，其基础理论涵盖微波电磁、电子学、线路原理，以及微波测量、测试和服务技术等内容，所有这些知识都有助于我们理解微波技术及其应用，并能够有效地应用它们。
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中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
微波工程专家和输线和波导场解（传输模式和方式） 微波电路(场和路的等效) 微波元件（激励、耦合、衰减、过渡、变换） 微波谐振腔（谐振模式） 快波和慢波（放大） 天线（发射和接收） 微波传播（大气传播反射、衰减、穿透） 微波与物质相互作用（粒子加速器,等离子体加热、 射 电天文学, 材料的微波处理、微波化学、微波生物效应） 微波测量（工程实验手段 ）
“微波”
介于普通无线电波（长波、中波、短波、超短 波）与红外线之间的电磁波 波长与电路或元器件尺寸可比拟分米、厘米、 毫米 电路电磁场解（集中参数分布参数） 国内外对微波定义的区别：
中国（1米-1毫米） 美国（微波30厘米-0.3毫米)
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
科学研究：
加速器核医学、对撞机等 等离子体加热核聚变能源 射电天文观测（20世纪六十年代天文学 四大发现— 类星体、中子星、 2.7K背景 辐射 (1978 年诺贝尔物理学奖）和星际 有机分子都是以微波作为主要观测手段)
微波与物质相互作用
材料的微波处理烧结、合成、改性 微波化学加速反应过程 微波生物效应改变生物成长过程
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
§ 1.4微波工程研究的主要内容
集中参数电路失效分布参数影响严重 波长与电路尺寸可比拟渡越时间，非屏蔽 电路辐射损耗 分布参数与频率之间的复杂关系 渡越时间、电极间的距离、输出功率、噪声 性能之间的相互制约 无损耗传输 波导 电压、电流概念失效 场 模式的激励、耦合、过渡、变换、传输和传 播、振荡、放大、发射
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微波工程基础
主讲人：罗积润 上课时间：星期四下午1:30~4:30 预修课程：大学物理、学过电动力学或电磁场理论更 好 教学目的：从工程应用角度入手，强调学生对概念的 理解和应用。既考虑从事物理、化学、材料和生物方 面学生的入门，又有兼顾致力于无线电学科领域学生 对微波技术方面知识的提升。 18周共54学时, 讲课16周, 复习一周,考试一周
第一章 绪论
§ 1.1 微波的基本概念 电磁频谱微波的频率范围
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频率高（绝对带宽大）、信息容量大
信道传递某种信息所必须的频带宽度
—人耳能听到的声音频带范围约20-20000Hz
• 听懂语言300-3400Hz • 相当逼真传递语言和音乐6-15kHz
—传送电视图象和声音我国8MHz频带
多路通讯 信道中心频率必须是被传递信息 频带宽度的几十甚至上百倍 渡越时间、趋肤效应、辐射效应
限制作用范围到所需区域，减少干扰 中继通信、卫星通信、天文观测
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量子特性低功率电平下明显
波粒二象性
E hf h 是普郎克常数，f 是频率。 量子能量范围：10-5~10-2电子伏 超低温、低电平量子特性成为决定过程本质 的主要因数一些大分子振动和转动造成的 能级超精细结构，接近绝对零度是每个自由 度具有的能量，落在微波量子的能量范围内
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science
能穿透电离层
视距传播传输距离依赖于天线高度
— 长波：沿地球弯曲表面传播（地波传播） — 中波过渡到短波，地波衰减增大 — 短波：60-300公里电离层的折射（天波传播） — 超短波和微波：视距内沿直线传播（空间波 穿透电离层）
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§ 1.3 微波的应用
军事应用：
雷达 目标跟踪、导弹制导、火炮瞄准、 测 量、预警 通讯点对点、保密 电子对抗干扰和抗干扰
微波武器 微波炮、微波弹、微波武器平 台 ( 集雷达侦察和火控制导、超强干扰和定 向能攻击于一体多功能电子对抗平台)
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民用
雷达气象、导航、汽车防撞、遥感
通讯中继通信、多路通信、卫星通信、 广播电视 微波加热应用食物制作（微波炉）、材料 烘干（干燥机）、消毒（牛奶、医用）、微 波治疗（癌症、前列腺疾病和理疗等）
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教学方式：课堂讲授和提问讨论相结合
• 讨论的问题紧密与讲授内容结合 • 习题多作为课前的讨论主题
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§ 1.2 微波的特点
波长短易于实现定向发射
雷达利用无线电波的反射测定目标的位置 波束宽度目标的方向 抛物面天线电磁波发射波束角:
140 D/
D和 分别是抛物面的直径和波长 5波束角(可以相当精确定位) =3cm, D=84cm =10m,D=280m(困 难)
中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Science