微波与毫米波技术基本知识.ppt

传输线 波导管 同轴线 微带线 微波电路 按照工艺分类： 立体电路 微波混合集成电路：采用分离元件及分布参数电路混合集成。 微波集成电路（MIC）：采用管芯及陶瓷或复合材料基片。 微波单片集成电路（MMIC）：采用半导体材料（Si或GaSa）和工艺的微波集成电路。 微波/毫米波电路 从分立电路→平面微波集成电路→多层和三维微波集成电路到多芯片模块。 微波、毫米波子系统的集成化推进了整机系统面貌迅速更新。 这不仅体现在设备体积重量按数量级减小，而且成本降低、可靠性提高，从而促进了微波和毫米波技术在军事和民用领域广泛应用。 噪声的种类和成因?消除噪声的途径和方法 通常我们用“噪声系数”来衡量内部噪声对输出信噪比的影响程度,噪声系数是接收机输入端信号与噪声功率比和其输出端信号与噪声功率比的比值： Psi 、Pni分别为接收机输入端的信号功率和噪声功率; Pso 、Pno分别为接收机输出端的信号功率和噪声功率。 接收机的噪声 如果接收机内部不产生噪声,那么接收机信噪比通过接收机后是不会变化的,因此F = 1 。由于实际接收机是存在内部噪声的,那么输入信噪比通过接收机后将要变坏,因此F 1 ,且F 值越大,表示接收机内部噪声的影响越大。 多个单元级联后的总噪声系数F0 Kpa为接收机的额定功率增益 接收机的噪声 要使级联电路的总噪声系数F0小,就需各级的噪声系数要小和额定功率增益要大，越是靠近前面的几级,噪声系数和额定功率增益对接收机总的噪声系数影响越大，所以，总是力图减小前几级的噪声并增大额定功率增益,以提高接收机的灵敏度。 当未采用高频低噪声放大器时，接收机的噪声系数取决于混频器和前置中放的噪声系数，而混频器的噪声系数主要由二极管的噪声系数和混频损耗决定。 接收机的噪声 二极管的噪声包括： 1）散弹噪声：散弹噪声和热噪声是频谱均匀的白噪声。 散弹噪声是载流子运动的随机性产生的，与电流有关。 2）热噪声功率可表示为： 热噪声功率＝kTBF 其中，k 是波尔兹曼常数 T 是绝对温度 B 是接收机带宽 F 是接收机噪声系数 无线电波传播特性 电离层基本结构特征在地球北纬地区(我国处在此区) 的实验结果如下表所示. 电离层并不能反射所有频率的电磁波，反射频率与离子浓度有关。电离层也吸收电磁波，如白天形成的D层使短波传播衰减，因而白天不能收到远距离电台，夜间D层消失，可收到远地台。 无线电波传播特性 超短波以上频段的电磁波基本上是视距传播，频率越高，其特征越接近于光波；大气特性对毫米波频段以上的电磁波传播衰减与频率有密切关系。 大气电参数的不均匀性、气候和天气现象会导致传播媒质与其中传播的无线电波发生作用，产生如下效应： （1）无线电波传播轨迹的弯曲（折射）； （2）极化面旋转； （3）大气气体对无线电波的吸收（衰减）； （4）水凝物对无线电波的吸收和散射； （5）固体微粒和大微粒（尘粒和沙粒）对无线电波的吸收和散射； （6）大气湍流不均匀性对无线电波能量的耗散； （7）信号色散失真。 大气对无线电波的衰减 地球曲率的影响 当R≤0.8Rmax时，属于视线区， 当 ，为半阴影区， 当 ，则为阴影区。 视距 地球曲率的影响 雷达回波的多径效应 电磁波入射到物体表面将产生反射、散射和绕射，天线接收到的信号是直接波与这些波的合成。所谓多径效应，就是来自不同路径的波对系统的影响，其中主要是地面反射的影响。 当地面不平整高度 △h 满足下式（瑞利准则）时，地面可视为平坦的，可按镜面考虑： 其中θ是电磁波的入射余角，即与地面夹角。 正向波束与来自地面的反射波束的干涉（平坦地面） 平坦地面的影响 平坦地面的 干涉因子 雷达接收的信号与天线高度和距离有关，可用干涉因子Φ表示。 毫米波在地球大气中衰减的物理原因 ◆毫米波在地球大气中传播时，由于大气气体的吸收，水凝物（雨、冰雹、雪、雾、云）的散射和吸收电场强度会发生衰减； ◆在地球与人造地球卫星通信线路上传播时，由于核爆炸、流星侵入和其它因素作用下出现的大气吸收,电场强度会发生衰减。 ◆大气气体的吸收具有双重特性： 非谐振吸收和谐振吸收— 在10 GHz频率以上尤为明显。 雨、雾、云和冰雹的衰减 ◆雾依其形成条件也分为三种 — 辐射雾、平流雾、汽化雾。 ◆辐射雾