微波技術(shù)基礎(chǔ)課件—第1次課

1、 微波技術(shù)基礎(chǔ)微波技術(shù)基礎(chǔ)徐銳敏 教授電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院 地點(diǎn)：清水河校區(qū)科研樓地點(diǎn)：清水河校區(qū)科研樓C309 電話：電話：61830173 電郵：電郵：緒論緒論l微波常用波段代號微波常用波段代號 l家用電器頻段家用電器頻段 l移動(dòng)通信頻段移動(dòng)通信頻段 l微波的主要特性微波的主要特性似光性和似聲性似光性和似聲性1.1.微波的頻率高且波長很短，與幾何光學(xué)相似，即似光性。微波的頻率高且波長很短，與幾何光學(xué)相似，即似光性。2.2.微波的波長與物體的尺寸具有相同的量級，使得微波的微波的波長與物體的尺寸具有相同的量級，使得微波的 特點(diǎn)又與聲波相近，即似聲性。特點(diǎn)又與聲波相近，即似聲性。 穿透性穿透

2、性1.1.微波能穿透電離層；微波能穿透電離層；2.2.穿透云、雨、植被、積雪和地表層；穿透云、雨、植被、積雪和地表層；3.3.穿透生物體；穿透生物體；4.4.穿透等離子體。穿透等離子體。 這些特性是紅外與毫米波頻段的電磁波所不具有的。這些特性是紅外與毫米波頻段的電磁波所不具有的。 非電離性非電離性微波的量子能量還不夠大，不足以改變物質(zhì)分子的內(nèi)部微波的量子能量還不夠大，不足以改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或破壞分子間的鍵。因而：結(jié)構(gòu)或破壞分子間的鍵。因而：1.1.微波為探索物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本特性提供了有效的微波為探索物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本特性提供了有效的 研究手段。研究手段。2.2.利用這一特性和原理，

3、可研制許多適用于微波波段的利用這一特性和原理，可研制許多適用于微波波段的 器件器件 信息性信息性微波的頻率很高，所以在不太大的相對帶寬下，其可用微波的頻率很高，所以在不太大的相對帶寬下，其可用的頻帶很寬，這意味著微波的信息容量大。的頻帶很寬，這意味著微波的信息容量大。微波技術(shù)主要應(yīng)用之處微波技術(shù)主要應(yīng)用之處 微波的大氣傳播特性微波的大氣傳播特性1.1.氧氣和氧氣和水蒸氣對微波頻率會(huì)產(chǎn)生水蒸氣對微波頻率會(huì)產(chǎn)生選擇性選擇性的吸收和散射，的吸收和散射， 在毫米波頻段尤為突出；在毫米波頻段尤為突出；大氣層之外衰減很小。大氣層之外衰減很小。2.2.氧氣分子諧振引起的吸收峰出現(xiàn)在氧氣分子諧振引起的吸收峰出

4、現(xiàn)在60GHz60GHz和和120GHz120GHz附近，附近， 而由水蒸氣諧振引起的吸收峰在而由水蒸氣諧振引起的吸收峰在22GHz22GHz和和183GHz183GHz附近。附近。3.3.四個(gè)傳播衰減相對較小的四個(gè)傳播衰減相對較小的“窗口窗口”，其中心頻率分別在，其中心頻率分別在3535、9494、140140和和220GHz220GHz，相應(yīng)波長分別為，相應(yīng)波長分別為8.68.6、3.23.2、2.12.1和和1.4mm1.4mm； 4.4.隨著電磁波的工作頻率升高，總的衰減呈上升趨勢。隨著電磁波的工作頻率升高，總的衰減呈上升趨勢。 l微波的應(yīng)用微波的應(yīng)用1 1、信息的載體信息的載體 傳統(tǒng)

5、應(yīng)用雷達(dá)和通信等2 2、微波能、微波能 微波加熱，微波醫(yī)學(xué)、生物、微波能武器雷達(dá)雷達(dá)通信通信加熱加熱測量測量生物生物醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)集成集成電路電路微波微波雷達(dá)（包括導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)）雷達(dá)（包括導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)） 1.1.目前目前9595以上的雷達(dá)工作在微波頻段以上的雷達(dá)工作在微波頻段微波雷達(dá)微波雷達(dá)； 2.2.微波工作的雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)：微波工作的雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)：可以使用尺寸較小的天線，來獲得很窄的波束寬度，可以使用尺寸較小的天線，來獲得很窄的波束寬度，以獲取關(guān)于被測目標(biāo)性質(zhì)的更多的信息以獲取關(guān)于被測目標(biāo)性質(zhì)的更多的信息幅度、頻率、幅度、頻率、相位、極化、多普勒頻率等信息相位、極化、多普勒頻率等信息 。通信通信 1.

6、1.微波具有頻率高、頻帶寬和信息量大的特點(diǎn)；微波具有頻率高、頻帶寬和信息量大的特點(diǎn)； 2.2.應(yīng)用業(yè)務(wù)包括：微波多路通信、微波中繼通信、散應(yīng)用業(yè)務(wù)包括：微波多路通信、微波中繼通信、散 射通信、移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信；射通信、移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信； 工農(nóng)業(yè)應(yīng)用工農(nóng)業(yè)應(yīng)用 1.1.大功率應(yīng)用是微波加熱大功率應(yīng)用是微波加熱 如微波爐；如微波爐； 2.2.小功率應(yīng)用是用于各種電量和非電量（包括長度、小功率應(yīng)用是用于各種電量和非電量（包括長度、 速度、濕度、溫度等）的測量。速度、濕度、溫度等）的測量。生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用 1.1.利用微波對生物體的熱效應(yīng)，選擇性局部加熱，利用微波對生物體的熱效應(yīng)，選擇性局部加熱， 進(jìn)進(jìn) 行治療。例如微波治癌機(jī)；行治療。例如微波治癌機(jī)； 2.2.微波的生物效應(yīng)還有微波的生物效應(yīng)還有有害有害的效應(yīng)，表現(xiàn)為超劑量的的效應(yīng)，表現(xiàn)為超劑量的 微波照射有三致作用：致癌、致畸和致突變。微波照射有三致作用：致癌、致畸和致突變。國家標(biāo)準(zhǔn)：國家標(biāo)準(zhǔn)：300 Wh/cm2 微波與其他學(xué)科的交叉微波與其他學(xué)科的交叉 例如：微波頻段數(shù)字集成電路中，已廣泛采用分布參例如：微波頻段數(shù)字集成電路中，已廣泛采用分布參 數(shù)方法進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。數(shù)方法進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。重要性：重要性：是本專業(yè)除是本專業(yè)除“電磁場理論電磁場理論”外最重要的基礎(chǔ)主干課；外最重要的基礎(chǔ)主干課； 是后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)和出發(fā)