微波技术 第一章 绪论
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《微波技术基础》课程学习知识要点第一章 学习知识要点1.微波的定义— 把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。
微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz ~3×1012Hz 。
在整个电磁波谱中,微波处于普通无线电波与红外线之间,是频率最高的无线电波,它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽10000倍。
一般情况下,微波又可划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。
2.微波具有如下四个主要特点:1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。
3.微波技术的主要应用:1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。
4.微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科,它的基本理论是经典的电磁场理论,研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法,即从麦克斯韦方程出发,在特定边界条件下解电磁波动方程,求得场量的时空变化规律,分析电磁波沿线的各种传输特性;另一种是“路”的分析方法,即将传输线作为分布参数电路处理,用克希霍夫定律建立传输线方程,求得线上电压和电流的时空变化规律,分析电压和电流的各种传输特性。
第二章 学习知识要点1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。
微波传输线是一种分布参数电路,线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数,它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。
传输线方程是传输线理论中的基本方程。
2. 均匀无耗传输线方程为()()()()d U z dz U z d I z dzI z 2222220-=-=ββ 其解为 ()()()U z A e A e I z Z A e A e j z j zj z j z=+=---120121ββββ 对于均匀无耗传输线,已知终端电压U 2和电流I 2,则:对于均匀无耗传输线,已知始端电压U 1和电流I 1,则:()()⎪⎭⎪⎬⎫+=+= sin cos sin cos 022022Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ其参量为 Z L C 000=,βπλ=2p ,v v p r =0ε,λλεp r=03. 终端接的不同性质的负载,均匀无耗传输线有三种工作状态: (1) 当Z Z L =0时,传输线工作于行波状态。
《微波技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号:08030010课程中文名称:微波技术课程英文名称:microwave technology课程性质:专业指定选修课考核方式:考查开课专业:电子信息工程、通信工程、信息对抗技术开课学期:5总学时:40+16总学分:3.5二、课程目的和任务《微波技术》是研究微波信号的产生、放大、传输、发射、接收和测量的学科。
通过讲述传输线理论、理想导波系统理论、微波网络理论,使学生掌握传输线的工作状态和特性参量、波导的场结构和传输特性,了解常用微波元件的基本结构和工作原理,具有解决微波传输基本问题的能力。
三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)1.掌握传输线的基本理论和工作状态,具有分析传输线特性参量的基本能力,掌握阻抗圆图和导纳圆图的基本构成和应用,了解阻抗匹配的基本方法和原理。
2.掌握矩形波导的一般理论与传输特性,掌握矩形波导主模的场分布与相应参数,了解圆波导、同轴线、带状线和微带线等传输线的工作原理、结构特点、传输特性和分析方法。
3.掌握微波网络的基本理论,重点包括微波网络参量的基本定义、基本电路单元的参量矩阵、微波网络组合的网络参量、微波网络的工作特性参量,了解二端口微波网络参量的基本性质,具有分析二端口微波网络工作特性参量的基本能力。
4.掌握阻抗变换器、定向耦合器、微带功分器、波导匹配双T的结构特点、工作原理、分析方法及其主要用途,了解电抗元件、连接元件、衰减器和移相器、微波滤波器和微波谐振器等微波元件的结构特点和工作原理。
四、教学内容与学时分配第一章绪论(2学时)微波的概念及其特点,微波技术的发展和应用,微波技术的研究方法和基本内容。
第二章传输线理论(13学时)1.传输线方程及其求解2.传输线的特性参量3.均匀无耗传输线工作状态分析4.阻抗圆图及其应用5.传输线的阻抗匹配第三章微波传输线(9学时)1.理想导波系统的一般理论2.导波系统的传输特性3.矩形波导4.带状线5.微带线第四章微波网络(9学时)1.波导等效为平行双线2.微波元件等效为微波网络3.二端口微波网络4.基本电路单元的参量矩阵5.二端口微波网络的组合及参考面移动的影响6.二端口微波网络的工作特性参量7. 多端口微波网络第五章常用微波元件(7学时)1.阻抗变换器2.定向耦合器3.波导匹配双T4.微波滤波器第六章实验教学(16)五、教学方法及手段(含现代化教学手段)以课堂讲授为主,适当配合课堂讨论,充分使用多媒体教学;以学生自学为辅,学生可以通过网络课堂和微波网站在线学习。
第一章 绪论微波技术已有几十年的发展历史,现已成为一门比较成熟的学科。
在雷达、通信、导航、遥感、电子对抗以及工农业和科学研究等方面,微波技术都得到了广泛的应用。
微波技术是无线电电子学门类中一门相当重要的学科,对科学技术的发展起着重要的作用。
§1-1 微波及其特点一、微波的含义1v 微波是超高频率的无线电波。
由于这种电磁波的频率非常高,故微波又称为超高频电磁波。
电磁波的传播速度与其频率、波长f λ有下列固定关系v f =λ (1-1-1)若波是在真空中传播,则速度为m/s 。
8103×==c v 微波的频率范围通常为3×108Hz~3×1012Hz ,对应的波长范围从1m 到0.1mm 左右。
为使人们对微波在电磁波谱中所占的位置有一个全貌的了解,现将整个宇宙中电磁波的波段划分列于表1-1-1中。
从表中可见,微波频率的低端与普通无线电波的“超短波”波段相连接,其高端则与红外线的“远红外”区相衔接。
在使用中,为方便起见,可将微波分为分米波、厘米波、毫米波及亚毫米波等波段。
还可做更详细的划分,如厘米波又可分为10厘米波段、5厘米波段、3厘米波段及1.25厘米波段等等;毫米波亦可细分为8毫米、6毫米、4毫米及2毫米波段等。
表1-1-1 宇宙电磁波谱实际工程中常用拉丁字母代表微波小段的名称。
例如S、C、X分别代表10厘米波段、5厘米波段和3厘米波段;Ka、U、F分别代表8毫米波段、6毫米波段和3毫米波段等等,详见表1-1-2。
表1-1-2 微波频段的划分波段频率范围(GHz)波段频率范围UHF 0.30~1.12 Ka 26.50~40.00L 1.12~1.70 QLS 1.70~2.60S 2.60~3.95 MC 3.95~5.85 E 60.00~90.00XC 5.85~8.20 F 90.00~140.00 X 8.20~12.40 GKu 12.40~18.00 RK 18.00~26.00二、微波的特点属于无线电波的微波,之所以作为一个相对独立的学科来加以研究,是因为它具有下列独特性质:23f f T /11.频率极高 根据电磁振荡周期T 与频率的关系式=可以推知微波波段的振荡周期在10-9~10-13秒(s )量级,而普通电真空器件中电子的渡越时间一般为10-9秒(s )量级,就是说二者属于同一数量级。