电磁场及微波技术第五章.ppt

微波常用波段代号 由于电磁波是以光速传播的，因此它从电路的一端传到另一端需要一定的时间，这就是“延时效应”。在低频电路中延时远小于振荡周期，可忽略;但在微波电路中延时可与周期相比拟，不能忽略。在简谐振荡情况下，这种延时表现为电路中的各点具有不同的相位。 此外，如高频电流的趋肤效应、传输线的辐射效应等，也随频率的提高而越来越显著，在微波波段不可忽略。 更重要的是，由于微波的频率很高，因此在不太大的相对频宽下，可用频带却很宽，可达数百甚至上千MHz，这是低频无线电波无法比拟的。频带宽意味着信息容量大，因此微波具有巨大的信息传输潜力，使得它在需要很大信息容量的场合得到了广泛的应用。 三、微波的应用 由电磁场理论, 对无源、自由空间电场和磁场满足以下矢量亥姆霍兹方程: 既满足导波方程又满足边界条件的解有许多, 每一个解对应一种波型也称之为模式,不同的模式具有不同的传输特性; * 任课教师：杨天虹 ytianhong@126.com 电磁场与微波技术 Electromagnetic Fields and Microwave Technology 绪 论 一、微波的定义 微波的波长（或频率）范围 微波波长 1米 ~ 0.1毫米 300MHz 3000GHz ~ 微波频率 18.0 ∽ 26.5 K 220.0 ∽ 325.0 R 12.4 ∽ 18.0 Ku 140.0 ∽ 220.0 G 8.2 ∽ 12.4 X 90.0 ∽ 140.0 F 5.85 ∽ 8.2 XC 75.0 ∽ 90.0 E 3.95 ∽ 5.85 C 60.0 ∽ 75.0 M 2.6 ∽ 3.95 S 50.0 ∽ 60.0 U 1.2 ∽ 2.6 LS 40.0 ∽ 50.0 Q 1.12 ∽ 1.7 L 26.5 ∽ 40.0 Ka 0.3 ∽ 1.12 UHF 频率范围/GHz 波段代号 频率范围/GHz 波段代号 微波的振荡频率极高，比低频提高了几个数量级，一些在低频段并不显著的效应在微波波段就能非常明显地表现出来。例如：在普通栅控电子管内，电子在极间飞越的时间一般为10－9s的数量级，这比长、中、短波段无线电波的振荡周期小得多，可以忽略不计，但与微波的振荡周期相比就绝不能忽略。因此在低频时可以认为是无惯性的普通栅控电子管，当频率提高到微波波段以后，就会由于电子的惯性而失去有效的控制作用，从而被建立在新原理基础上的微波电子管、微波固体器件和量子器件所代替。 1.? 高频特性 二、微波的特点 微波的波长比一般宏观物体如建筑物、船舰、飞机等的尺寸短的多，因此当微波波束照射到这些物体上时将产生显著的反射，一般地说，电磁波的波长越短，其传输特性就越接近于几何光学，波束地定向性和分辨能力就越高，天线也可以做得更小。微波的波长短这一特点，对于雷达、导航和通信等应用都是很重要的。 此外，一般微波电路的尺寸可以和波长相比拟，使得电磁场的能量分布于整个微波电路之中，形成所谓的“分布参数”；这与低频时电场和磁场能量分别集中在各个元件中的所谓“集总参数”有原则的区别。? 2.? 短波特性 ? 微波能穿透高空电离层，这一特点为天文观测增加了一个“窗口”，使得射电天文学研究成为可能。同时，微波能穿透电离层这一特点又可被用来进行卫星通信和宇航通信。但另一方面，也正是由于微波不能为电离层所反射，所以利用微波的地面通信只限于天线的视距范围之内，远距离微波通信需用中继站接力。 3.? 穿透性 微波的实际应用领域相当地广泛，特别是近60年里微波应用发展很快。微波除了军事用途外，还涉及并渗透到科学研究和国民经济的许多部门。微波除广泛应用于军事目的各种大型和小型雷达外，还运用于民用的如导航、空中交通管制、气象预报、微波遥感、汽车防撞、公安检测、防盗等，还可用于加热、杀菌等。 四、微波的分析方法 1.场的方法 2.路的方法 3.网络的方法 第五章 微波传输线 　　§5-1 概述 　 §5-2 微波传输线的基本方程 　　§5-3 矩形波导 　　§5-4 圆波导 　　§5-5 同轴线 　　§5-6 微带线 §5-1 概述 一、微波传输线的定义 引导超高频电磁波（微波）沿一定方向传输的系统称为微波传输线（导波系统）。 二、微波传输线的种类 1、双导体传输线（TEM波、准TEM波）： 平行双线频率低 米波 同轴线 分米波、厘米波或毫米波 带状线，功率低 厘米波或毫米波 微带线，功率低 厘米波或毫米波 矩形波导 圆波导 脊波导 椭圆波导 2.金属波导管（TE波、TM波——色散波）： 3.介质波导（表面波——色散波）： 介质线 镜像线 介质