微波理论及应用经典

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1、微波理论及应用物理与机电学院电子科学系2011.09.19刘颜回有事联系我Email:yanhuiliu@xmu.edu.cn电话:15160005247地点:物理馆415#考核方式作业：2~3次，15%项目/论文综述：1次（2~3人/组），15%考勤：4次（随机抽查），10%考试：1次，60%一、什么是微波？二、微波理论的主要应用三、电磁场理论及工程的发展简史四、课程内容五、参考书目绪论一、什么是微波？二、微波理论的主要应用三、电磁场理论及工程的发展简史四、课程内容五、参考书目绪论频段2音频（VF)）8基低频（VLF）4低频（LF）5中频（MF）6高频（HF）7甚高频（VHF）8

2、特高频（UHF）9超高频（SHF）10极高频（EHF）11121314超长波（VLW）长波（LW）中波（MW）超短波（VSW）（米波）分米波厘米波毫米波3Hz30Hz300Hz3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3THz30THz300THz105km104km103km102km10km1km100m10m1m10cm1cm1mm100101（公里）（米）（厘米）（毫米）（微米）无线电电磁频谱表1短波（SW）音频雷达频率微波频段红外视频1.1微波的频率范围无线电电磁频谱表2雷达电磁频谱表雷达电磁频谱表常用移动通信电磁频谱

3、表微波能像光线一样在空气或其他媒体中沿直线以光速传播,在不同的媒体界面上存在入射和反射现象。这是因为微波的波长很短,比地球上的一般物体（如舰船、飞机、火箭、导弹、汽车、房屋等）的几何尺寸小的多或在同一个数量级。当微波照射到这些物体上时将产生明显的反射,对于某些物体将会产生镜面反射。因此,可以制成尺寸、体积合适的天线,用来传输信息,实现通信；可接收物体所引起的回波或其他物体发射的微弱信号,用来确定物体的方向、距离和特征,实现雷达探测。1.2微波的基本特性似光性?微波照射某些物体时,能够深入物体的内部。微波（特别是厘米波段）信号能穿透电离层，成为人们探测外层空间的宇宙窗口；能够穿透

4、云雾、植被、积雪和地表层,具有全天候的工作能力,是遥感技术的重要手段；能够穿透生物组织,是医学透热疗法的重要方法；能穿透等离子体，是等离子体诊断、研究的重要手段。穿透性?非电离性一般情况下,微波的量子能量还不够大,不足以改变物质分子的内部结构或破坏物质分子的键结构。由物理学可知,在外加电磁场周期力的作用下,物质内分子、原子和原子核会产生多种共振现象,其中,许多共振频率就处于微波频段。这就为研究物质内部结构提供了强有力的实验手段,从而形成了一门独立的分支学科——微波波谱学。微波频带比普通的中波、短波和超短波的频带要宽几千倍以上,这就意味着微波可以携带的信息量要比普通无线电波可能携

5、带的信息量大的多。因此,现代生活中的移动通信、多路通信、图像传输、卫星通信等设备全都使用微波作为传送手段。微波信号还可提供相位信息、极化信息、多普勒频移信息等。这些特性可以被广泛应用于目标探测、目标特征分析、遥测遥控、遥感等领域。信息性色散传输特性电波传播大气窗口36GHz(8mm),94GHz(3.2mm)电波传播衰减峰22GHz(15mm),60GHz(5mm)一、什么是微波？二、微波理论的主要应用三、电磁场理论及工程的发展简史四、课程内容五、参考书目绪论♥微波作为能量的一种形式，是当今世界最重要的能源，其研究领域涉及电磁能量的产生、储存、变换、传输和综合利用。♥微波作为信息

6、传输的载体，成为当今人类社会发布和获取信息的主要手段，主要研究领域为信息的产生、获取、交换、传输、储存、处理、再现和综合利用。♥微波作为探测未知世界的一种重要手段，主要研究领域为电磁波与目标的相互作用特性、目标特征的获取与重建、探测新技术等。如：遥感、遥测、遥控、无损电磁探伤等。微波理论的主要应用典型应用介绍无线通信系统雷达探测与隐身遥感与遥测卫星导航电磁设计软件开发射频识别能源勘探医学影像一、什么是微波？二、微波理论的主要应用三、电磁场理论及工程的发展简史四、课程内容五、参考书目绪论三、电磁场理论及工程发展简史1．电磁场理论的早期研究电、磁现象是大自然最重要的往来现象，也最早被科

7、学家们关心和研究的物理现象，其中贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家。19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象，没有发现电与磁的联系。但是由于这些研究（特别是伏打1799年发明了电池），为电磁学理论的建立奠定了基础。2．电磁场理论的建立18世纪末期，德国哲学家谢林认为，宇宙是有活力的，而不是僵死的。他认为电就是宇宙的活力，是宇宙的灵魂；电、磁、光、热是相互联系的。奥斯特是谢林的信徒，他从1807年开始研究电磁之间的关系。1820年，他发现电流以力作用于磁针。