《微波技术与天线》课件第0章.ppt

绪论绪论0.1微波与微波技术0.2天线0.3电波传播0.4本书的内容及研究方法0.1微波与微波技术1.微波与微波技术的概念微波是一种频率非常高的电磁波。微波技术在军用、民用和科学研究方面都得到了极其广泛的应用。如果把电磁波按波长(或频率)划分，则可以把300MHz~3000GHz(对应空气中波长λ是1m~0.1mm)这一频段的电磁波称为微波，如表0.1-1所示。表0.1-1微波波段的划分表0.1-2微波波段的代号及对应的频率范围微波处于超短波和红外光波之间，如图0.1-1所示。对于任何波，波长和频率与波速相关，即v=λf因此，只用一个波长λ(或频率f)不能确定是何种波。例如，声波在有些情况下也有与微波相近的波长。在微波频段范围内，一方面，其波长比普通电磁波波长短得多，相应的频率高得多；另一方面，其波长又比可见光长得多。因而，微波具有自己的特点、应用领域和研究方法，它的产生、传输、辐射、传播也与别的波段不同。这就是把微波波段单独列出来进行专门研究的原因。图0.1-1电磁波频谱图2.微波的特点微波具有两重性。3.微波技术的主要应用微波技术的实际应用相当广泛，尤其是近年来随着它的发展，新的应用层出不穷。1)在雷达方面的应用2)在通信方面的应用3)在导航与定位方面的应用4)在科学研究方面的应用5)在其它方面的应用0.2天线对于无线电系统，如通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥测、遥感、射电天文等等，都是通过辐射和接收电磁波来传输信息的。而电磁波的辐射和接收必须依靠天线来完成，即天线是电磁波的“出口”与“入口”。以无线电通信系统为例，从发射机输出的高频功率信号经传输线送到发射天线，发射天线将高频功率变换成空间的辐射波；在接收端，接收天线将入射的空间电磁波变换成高频导波，再经传输线送到接收机。展望未来，下述天线技术具有巨大的发展空间和应用前景：(1)左手材料(媒质的电磁参数ε和μ是负值)在天线中的应用是一个热门课题。已有的研究进展表明，将左手材料用于天线，利用它奇异的电磁特性有利于天线的集成和一体化，可以明显地改善天线的辐射特性。(2)等离子的独特性质给天线的发展注入了新的动力和广阔的应用前景，值得引起天线界的高度重视。0.3电波传播电波传播是指无线电波在地球、地球大气层和宇宙空间中的传播过程。电波受媒质和媒质交界面的作用，产生反射、散射、折射、绕射和吸收等现象，使电波的特性参量如幅度、相位、极化、传播方向等发生变化。电波传播研究无线电波与媒质间的这种相互作用，阐明其物理机理，计算传播过程中的各种特性参量，为各种无线电技术设备的方案论证、最佳工作条件选择和传播误差修正等提供数据和资料。电波传播基本上是按研究对象进行分类的。电波传播基本上是按研究对象进行分类的。由于电波传播是研究电波和媒质间的作用过程，因而电波和媒质都是研究的对象，这样就形成了电波传播按电波频率(波段)划分和按媒质划分两类方法。按频率分类，有极长波传播、超长波传播、长波传播、中波传播、短波传播、超短波传播、微波传播和毫米波传播等；按媒质分类，则有地下电波传播、地面波传播、对流层电波传播、电离层电波传播和磁层电磁波传播等。这两种分类基本上是“平行”的和彼此对应的，但又是互相交叉的。电波传播同无线电技术设备关系非常密切。电波传播在无线电技术设备中的应用非常广泛，几乎所有的无线电技术设备都要涉及电波传播问题，都要利用电波传播。早期的电波传播研究就是为了建立和改善无线电通信而开展起来的。随着电子技术的发展，无线电技术设备日新月异，提出各种各样的电波传播问题。无线电技术设备工作频段需要根据系统技术指标和电波传播特性来选择。以水下潜艇通信为例，为了要使无线电信号穿过海水而不遭受太大的损耗，只能选用在海水中吸收损耗小的超长波或更长的波段。超远程精密导航系统选用长波和超长波，就是因为这样的电波沿地面的传播衰减很小，而且相位和幅度都相当稳定。无线电技术设备必须考虑的另一电波传播问题是传播衰减预计。通信、广播和导航系统必须有足够的辐射功率，以便经过传播的波在接收端能够