緒論0.1微波與微波技術0.2天線0.3電波傳播0.4本書的內(nèi)容及研究方法0.1微波與微波技術

1.微波與微波技術的概念微波是一種頻率非常高的電磁波。微波技術在軍用、民用和科學研究方面都得到了極其廣泛的應用。如果把電磁波按波長(或頻率)劃分，則可以把300MHz~3000GHz(對應空氣中波長λ是1m~0.1mm)這一頻段的電磁波稱為微波，如表0.1-1所示。表0.1-1微波波段的劃分表0.1-2微波波段的代號及對應的頻率范圍微波處于超短波和紅外光波之間，如圖0.1-1所示。對于任何波，波長和頻率與波速相關，即v=λf因此，只用一個波長λ(或頻率f)不能確定是何種波。例如，聲波在有些情況下也有與微波相近的波長。在微波頻段范圍內(nèi)，一方面，其波長比普通電磁波波長短得多，相應的頻率高得多；另一方面，其波長又比可見光長得多。因而，微波具有自己的特點、應用領域和研究方法，它的產(chǎn)生、傳輸、輻射、傳播也與別的波段不同。這就是把微波波段單獨列出來進行專門研究的原因。圖0.1-1電磁波頻譜圖

2.微波的特點微波具有兩重性。

3.微波技術的主要應用微波技術的實際應用相當廣泛，尤其是近年來隨著它的發(fā)展，新的應用層出不窮。

1)在雷達方面的應用

2)在通信方面的應用

3)在導航與定位方面的應用

4)在科學研究方面的應用

5)在其它方面的應用0.2天線

對于無線電系統(tǒng)，如通信、廣播、電視、雷達、導航、電子對抗、遙測、遙感、射電天文等等，都是通過輻射和接收電磁波來傳輸信息的。而電磁波的輻射和接收必須依靠天線來完成，即天線是電磁波的“出口”與“入口”。以無線電通信系統(tǒng)為例，從發(fā)射機輸出的高頻功率信號經(jīng)傳輸線送到發(fā)射天線，發(fā)射天線將高頻功率變換成空間的輻射波；在接收端，接收天線將入射的空間電磁波變換成高頻導波，再經(jīng)傳輸線送到接收機。展望未來，下述天線技術具有巨大的發(fā)展空間和應用前景：

(1)左手材料(媒質(zhì)的電磁參數(shù)ε和μ是負值)在天線中的應用是一個熱門課題。已有的研究進展表明，將左手材料用于天線，利用它奇異的電磁特性有利于天線的集成和一體化，可以明顯地改善天線的輻射特性。

(2)等離子的獨特性質(zhì)給天線的發(fā)展注入了新的動力和廣闊的應用前景，值得引起天線界的高度重視。0.3電波傳播電波傳播是指無線電波在地球、地球大氣層和宇宙空間中的傳播過程。電波受媒質(zhì)和媒質(zhì)交界面的作用，產(chǎn)生反射、散射、折射、繞射和吸收等現(xiàn)象，使電波的特性參量如幅度、相位、極化、傳播方向等發(fā)生變化。電波傳播研究無線電波與媒質(zhì)間的這種相互作用，闡明其物理機理，計算傳播過程中的各種特性參量，為各種無線電技術設備的方案論證、最佳工作條件選擇和傳播誤差修正等提供數(shù)據(jù)和資料。電波傳播基本上是按研究對象進行分類的。電波傳播基本上是按研究對象進行分類的。由于電波傳播是研究電波和媒質(zhì)間的作用過程，因而電波和媒質(zhì)都是研究的對象，這樣就形成了電波傳播按電波頻率(波段)劃分和按媒質(zhì)劃分兩類方法。按頻率分類，有極長波傳播、超長波傳播、長波傳播、中波傳播、短波傳播、超短波傳播、微波傳播和毫米波傳播等；按媒質(zhì)分類，則有地下電波傳播、地面波傳播、對流層電波傳播、電離層電波傳播和磁層電磁波傳播等。這兩種分類基本上是“平行”的和彼此對應的，但又是互相交叉的。電波傳播同無線電技術設備關系非常密切。電波傳播在無線電技術設備中的應用非常廣泛，幾乎所有的無線電技術設備都要涉及電波傳播問題，都要利用電波傳播。早期的電波傳播研究就是為了建立和改善無線電通信而開展起來的。隨著電子技術的發(fā)展，無線電技術設備日新月異，提出各種各樣的電波傳播問題。無線電技術設備工作頻段需要根據(jù)系統(tǒng)技術指標和電波傳播特性來選擇。以水下潛艇通信為例，為了要使無線電信號穿過海水而不遭受太大的損耗，只能選用在海水中吸收損耗小的超長波或更長的波段。超遠程精密導航系統(tǒng)選用長波和超長波，就是因為這樣的電波沿地面的傳播衰減很小，而且相位和幅度都相當穩(wěn)定。無線電技術設備必須考慮的另一電波傳播問題是傳播衰減預計。通信、廣播和導航系統(tǒng)必須有足夠的輻射功率，以便經(jīng)過傳播的波在接收端能夠保證有足夠的信噪比，為此就需要預計單向傳播衰減。為使所有的無線電技術設備互不干擾，每一無線電發(fā)射系統(tǒng)還應保證不干擾其他系統(tǒng)，這又需要預計干擾場強，即電磁兼容性研究。無線電技術設備的電路設計在很大程度上是電波傳播條件設計。如通信站址選擇、天線架設高度和仰角的確定以及如何采取有效的分集接收措施以減輕衰落等，都要根據(jù)電波傳播規(guī)律來進行。另外，系統(tǒng)設備的設計還要適應傳播信道的特性。例如，傳輸容量或傳輸速率都不能超過傳播信道所容許的限度。0.4本書的內(nèi)容及研究方法本書的內(nèi)容涵蓋微波技術、天線與電波傳播兩部分。第一部分為微波技術，主要研究微波傳輸方面的基本理論，它是研究其它方面問題的基礎。第二部分為天線與電波傳播，主要研究天線的輻射規(guī)律和電磁波的傳播規(guī)律。在微波技術、天線與電波傳播中所涉及的理論問題，基本上屬于電磁場的范