微波技術基礎主講教師：李海英

副教授教材：1、廖承恩《微波技術基礎》2、梁昌洪《簡明微波》3、DavidM.Pozar著，張肇儀譯《微波工程》先修課程：《電磁場與電磁波》《電動力學》2024/1/1421、引論（4學時）微波及其特點；微波技術的應用；導行波及其一般傳輸特性；2、傳輸線理論（12學時）傳輸線方程及其解；分布參數(shù)阻抗；無耗傳輸線工作狀態(tài)分析；有耗線的特性與計算；史密斯圓圖；阻抗匹配；習題課。3、規(guī)則金屬波導（8學時）矩形波導；圓波導；同軸線；波導正規(guī)模的特性；習題課。4、微波集成傳輸線（6學時）計算傳輸線特性阻抗的保角變換法；帶狀線；耦合帶狀線和耦合微帶線；其他型式平面?zhèn)鬏斁€。微波技術基礎教學計劃2024/1/1435、介質(zhì)波導與光纖（6學時）表面波及其特性；簡單介質(zhì)波導；光纖。6、微波網(wǎng)絡基礎（8學時）微波接頭的等效網(wǎng)絡；一端口網(wǎng)絡的阻抗特性；阻抗和導納矩陣；散射矩陣；轉(zhuǎn)移參數(shù)矩陣；傳輸散射矩陣；習題課。7、微波諧振器（6學時）微波諧振器的基本特性與參數(shù)；傳輸線諧振器；金屬波導諧振腔；介質(zhì)諧振器；諧振器的激勵；諧振腔的微擾理論。8、常用微波元件（6學時）端口微波元件及其特性（包括一端口，二端口，三端口與四端口）。2024/1/144麥克斯韋創(chuàng)立現(xiàn)代電磁學的基本概念，作為微波技術的理論基礎，已有100多年的歷史。從第二次世界大戰(zhàn)微波技術第一個主要應用-雷達的強勁發(fā)展，到如今高頻固態(tài)器件、微波基層電路及MEMS微機電機系統(tǒng)等微波技術應用的迅速發(fā)展，它已成為一門比較成熟的學科。2024/1/145第1章引論對與電磁場相關的專業(yè)，《微波技術》是一門最重要的基礎課程。電磁波按波長(或頻率)劃分，大致可以把300MHz—3000GHz，(對應空氣中波長λ是1m—0.1mm)這一頻段的電磁波稱之為微波。它處于超短波和紅外光波之間。3000GHz—300GHz—30GHz—3GHz（3000MHz）—300MHz亞毫米波（THz）毫米波厘米波分米波GammaraysX-raysUltra-violetVisibleInfraredMicrowavesTVRadio1-1微波及其特點2024/1/146微波:1mmto1mwavelength.bands:(1GHz=109Hz)

Pband:0.3-1GHz(30-100cm)Lband:1-2GHz(15-30cm)Sband:2-4GHz(7.5-15cm)Cband:4-8GHz(3.8-7.5cm)Xband:8-12.5GHz(2.4-3.8cm)Kuband:12.5-18GHz(1.7-2.4cm)Kband:18-26.5GHz(1.1-1.7cm)Kaband:26.5-40GHz(0.75-1.1cm)2024/1/147微波似光性頻率高頻帶寬

穿透電離層量子特性衛(wèi)星通信多路通信

空間探測研究微波波譜學微波的特點2024/1/1481.微波的兩重性微波的兩重性指的是對于尺寸大的物體，如建筑物、火箭、導彈等，它顯示出粒子特點——即似光性或直線性；而對于相對尺寸小的物體，又顯示出——波動性。2.微波與“左鄰右舍”的比較微波的“左鄰”是超短波和短波，而它的“右舍”又是紅外光波（或亞毫米波,太赫茲）。

擴展通訊通道，微波通信和衛(wèi)星通信光波通過雨霧衰減很大，微波段穿透力強2024/1/149對流層微波傳播電離層短波傳播與微波地空傳播3.微波傳播2024/1/14104.不少物質(zhì)的能級躍遷頻率落在微波的短波段，所以有微波生物醫(yī)療、微波催化等應用。5.計算機的運算次數(shù)進入十億次，其頻率也是微波頻率。超高速集成電路的互耦也是微波互耦問題。當今熱點：微波集成電路（MIC）。6.微波研究方法主要有兩種：場論的研究方法和網(wǎng)絡的研究方法。這也是本門課程要學習的重要方法。其中場論方法的基礎是本征模理論。網(wǎng)絡方法的基礎是廣義傳輸線理論。

2024/1/1411一、微波技術的發(fā)展二、微波技術的應用1-2微波技術的發(fā)展和應用工作頻段向高頻段發(fā)展小型化寬帶化自動化智能化發(fā)展方向微波應用雷達通信科學研究生物醫(yī)藥微波能2024/1/1412麥克斯韋方程克?；舴蚨蓤雠c路相結合場路研究方法基本內(nèi)容1-3微波技術的研究方法和基本內(nèi)容2024/1/1413一、Maxwell方程組的物理意義

從理論上講，一切電磁波(包括光波)在宏觀媒質(zhì)中都服從Maxwell方程組。均勻、各向同性、線性介質(zhì)1-4導行波及其一般傳輸特性2024/1/1414對于無源、均勻、各向同性、線性空間波動方程2024/1/1415這兩個方程左邊物理量為磁(或電)，而右邊物理量則為電(或磁)。深刻揭示了電與磁的相互轉(zhuǎn)化，相互依賴，相互對立，共存于統(tǒng)一的電磁波中。其中，正好是光速，這也是光的電磁學說的重要依據(jù)。2024/1/1416頻率為ω的時諧場Maxwell方程令復介電常數(shù)復傳播常數(shù)赫姆霍茲方程時間因子2024/1/1417第一項為正向傳播波。如沿z正向傳播，相位因子全微分上式波傳播速度

等相位面相速度電磁波場2024/1/1418對應磁場通解的表達形式令，或稱為特征阻抗電場強度通解的表達形式(略去時間因子）由2024/1/1419二、導行波概念及其場分析

導行系統(tǒng)導行波概念和分類導模特點2024/1/1420在均勻、無耗、各向同性、無源導行系統(tǒng)中設導波沿z向傳播，坐標z與橫向坐標無關2024/1/14212024/1/1422在規(guī)則導行系統(tǒng)中，導波場的橫向分量可用縱向分量完全確定。2024/1/1423橫向場縱向場2024/1/14241、分離變量法令分離變量常數(shù)——本征值方程2024/1/14252、色散關系為導波的傳播常數(shù)或相移常數(shù)。解：3、本征值方程為在特定邊界條件下的本征值，稱為導波的橫向截止波數(shù)。2024/1/1426所以：規(guī)則導行系統(tǒng)中沿正z方向傳播的導波縱向場分量4、橫－縱向場的關系2024/1/1427阻抗導納2024/1/14285、導波的種類橫磁波（TM）或電（E）波——橫電波（TE）或磁（H）波——導行系統(tǒng)橫向為調(diào)和（振動）解形式相速，快波，有色散性。2024/1/1429橫電磁波（TEM）——及2024/1/1430又由固有阻抗且同靜態(tài)場，導波的相速、群速與無耗媒質(zhì)平面波相同，無色散現(xiàn)象。(TEM波）2024/1/1431混合波——導行系統(tǒng)橫向為衰減解形式，場被束縛在導行系統(tǒng)表面——表面波。三、導行波的一般傳輸特性

1、導模的截止波長與傳輸條件導行系統(tǒng)中某導模無衰減能傳播的最大波長——截止波長導波的傳播常數(shù)為虛數(shù)時，導模不能傳播。當導模截止。2024/1/1432截止頻率截止波長2、相速度和群速度相速度：導模