华中科技大学微波绪论改

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1、微波技术基础华中科技大学电信系陈柯Email：chenke@mail.hust.edu.cn绪论§0.1电磁波的实质与发展历程§0.2微波在电磁波谱中的位置§0.3微波的特点§0.4微波的应用§0.1电磁波的实质与发展历程一.电磁波的产生与实质波的产生是由物质的各部分振动造成的；如：水波：是由于水分子的上下振动引起的声波：是由于空气分子的来回振动引起的电磁波是由电磁场的振动产生的（即电场和磁场的方向、大小的循环变化）；注：电磁波由于其“不可捉摸”而显得十分抽象；§0.1电磁波的实质与发展历程电场：是由带电物体（多余电子或失去电子）产生的；磁场：是

2、由于电荷的运动产生的；电磁波实质是不断变化着的电场和磁场在空间中的传播；§0.1电磁波的产生及实质下图是导体周围某一确定时刻空间各点电磁场强度变化的图形(此犹如我们在某一瞬间拍摄下来的水面上各点水波的凹凸起伏图形一样)。电磁场理论的学科内涵电磁场理论的科学内涵和应用领域无线电技术的理论基础：电磁场与物质相互作用信息传输新器件和系统信息获取新方法和技术人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾一.电磁波的发展历程电、磁现象是大自然最重要的自然现象，也是最早被科学家们关心和研究的物理现象。19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象被广泛的关注和研究

3、。正是由于这些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。其中贡献最大的有富兰克林、伏打、安培、法拉第、高斯等科学家。人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾1864年,麦克斯韦提出位移电流的新假设,用严谨的数学方式揭示了电场与磁场的内在联系,以及它们所遵循的规侓---麦克斯韦方程,从而建立了系统而完整的电磁场理论。---经典电磁理论。1868年,麦克斯韦从他所建立的偏微分方程中推出电磁波来,科学的预言了电磁波的存在。麦克斯韦（1831-1879）人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾1855年：开始致力于电磁学的研究1864年：《电磁场的动力学理论》1873年

4、：《电磁通论》著作完成1873年:经典宏观电磁场理论建立人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾麦克斯韦预言电磁波的存在，但却没有能通过亲手实验证实他的预言。1887年德国科学家赫兹透过闪烁的火花，第一次证实电磁波的存在。此后过了不到7年时间，电磁波开始实际应用到通信领域。从此开始了电磁场和电磁波理论的应用与发展时代。赫兹（1857-1894）赫兹实验频率的单位Hz即以他的姓氏命名。人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾20岁的马可尼偶然读到赫兹论述电磁波实验的文章，从而把兴趣全部转移到利用电磁波进行通信的实验上，立志实现无线电通信。1901年，他试验

5、成功了在加拿大的纽芬兰与英国的昆沃尔之间、横跨大西洋3000公里的越洋无线电通信。从而使无线电技术的发展成为20世纪的热门话题。开辟了人类应用无线电的新纪元。马可尼成为1909年的诺贝尔奖得主马可尼（1874-1937）人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾无线电报(telegraph）1895年，马可尼进行了2.5公里无线电报传送1896年，波波夫进行了250米的电报传送试验1899年,跨越英吉利海峡电报传送试验成功1901年，跨越大西洋的3200公里的试验成功人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾有线电话（telephone)1876年,美国科学

6、家贝尔在美国建国100周年博览会上展示了他所发明的有线电话。人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾广播(broadcasting)1906年，美国费森登用50KHz的发电机作发射机，用微音器接入天线实现调制，使大西洋航船上的报务员听到了广播播出的音乐。1919年第一个定时的无线电广播电台在英国建成人类探索、开发和利用电磁波的历史回顾电视(televisionvideo)1884年，德国尼普科夫提出机械扫描电视的设想，1927年，英国贝尔德成功用电话线路把图像从伦敦传至大西洋中的船上。兹沃霄金在1923年和1924年相继发明了摄像管和显像管。1931

7、年，世界上第一个全电子电视系统出现。在发现电磁波不到6年，利用电磁波的技术，如雨后春笋般相继问世。无线电报（1894年）无线电广播（1906年）无线电导航（1911年）无线电话（1916年）短波通信（1921年）无线电传真（1923年）电视（1929年）微波通信（1933年）雷达（1935年）遥控、遥感、卫星通信、移动通信、射电天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。§0.2微波在电磁波谱中的位置一、电磁波谱电磁场的振动有快有慢，因此电磁波的频率有高有低，电磁波的频率十分宽广。根据不同频段（或波段）电磁波的不同特性和不同的适用场合，可以将电

8、磁波划分成几个大的类别范围，即电磁波的频谱。§0.2微波在电磁波谱中的位置图0-3电磁波谱§0.2微波在电磁波谱中的位置微波波段的划分长