微波电路与系统幻灯片.ppt

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1、微波电路与系统第1页，共46页，编辑于2022年，星期六第1讲 内容n射频/微波的定义；n 射频/微波的特点；n常规电路元件的射频特性；n 射频/微波的简史；n课程内容设置；n本课程的要求与建议；第2页，共46页，编辑于2022年，星期六1.1 RF/MW的定义n射频(Radio Frequency)/微波(Microwave)n无线电频谱中占据某一特殊频段的电磁波。第3页，共46页，编辑于2022年，星期六无线频谱的划分第4页，共46页，编辑于2022年，星期六RF/MW典型应用的频谱第5页，共46页，编辑于2022年，星期六1.2 RF/MW的特点n频率高q通信系统中相对带宽f/f通常为一

2、定值，q所以频率f越高，越容易实现更大的带宽f，从而信息的容量就越大。q例如，对于1%的相对带宽，600MHz频率下宽带为6MHz（一个电视频道的带宽），而60GHz频率下带宽为600MHz（100个电视频道！）。q因此，RF/MW的一个最广泛应用就是无线通信。第6页，共46页，编辑于2022年，星期六微波接力通讯第7页，共46页，编辑于2022年，星期六蜂窝电话系统第8页，共46页，编辑于2022年，星期六波长短n天线与RF电路的特性是与其电尺寸l/相关的。在保持特性不变的前提下，波长越短，天线和电路的尺寸 l 就越小，因此，波长短有利于电路的小型化。n目标的雷达散射截面（RCS）也与目标的

3、电尺寸成正比，因此在目标尺寸一定的情况下，波长越小，RCS就越大。这就是雷达系统通常工作在MW的原因。第9页，共46页，编辑于2022年，星期六雷达第10页，共46页，编辑于2022年，星期六n大气窗口n地球大气层中的电离层对大部分无线电波呈反射状态（短波传播的原理），但在MW波段存在若干窗口。因此，卫星通信、射频天文通常采用微波波段。n分子谐振n各种分子、原子和原子核的谐振都发生在MW波段，这使得微波在基础科学、医学、遥感和加热等领域有独特的应用。第11页，共46页，编辑于2022年，星期六卫星通讯第12页，共46页，编辑于2022年，星期六卫星定位导航第13页，共46页，编辑于2022年，

4、星期六射电天文望远镜微波炉第14页，共46页，编辑于2022年，星期六微波治疗仪第15页，共46页，编辑于2022年，星期六n上述特点使得RF/MW有着广泛的应用，但是真正使RF/MW成为一门独立学科是因其具有一个独特特点：RF/MW的波长与自然界物体尺寸相比拟。n在RF/MW相邻低端以下的频段，波长比物体尺寸长很多，可以采用集总模型研究。n在RF/MW相邻高端以上的频段，波长比物体尺寸小很多，可以采用几何光学研究。n当波长与物体的尺寸相比拟时，电磁波波动性呈主流，因此必须采用电磁场理论和分布模型研究。第16页，共46页，编辑于2022年，星期六1.3 常规电路元件的射频特性n在常规交流电路中

5、，最常用的电路元件是电阻R，电感L，电容C和连接这些元件的导线。n在频率较低时，电阻器，电感器和电容器分别对应于热能，磁场能量和电场能量集中的区域，所以可以用“集总”元件表征。这时R，L，C基本为常数，不随频率变化，导线也相当于与频率无关的短路线段。n在RF/MW波段，由于导体的趋肤效应，介质损耗效应，电磁感应等的影响，器件区域不再是单纯能量的集中区，而呈现分布特性。第17页，共46页，编辑于2022年，星期六1.3.1 长线概念第18页，共46页，编辑于2022年，星期六对应的波长第19页，共46页，编辑于2022年，星期六第20页，共46页，编辑于2022年，星期六1.3.2 导体的趋肤效

6、应第21页，共46页，编辑于2022年，星期六第22页，共46页，编辑于2022年，星期六第23页，共46页，编辑于2022年，星期六1.3.3 高频电阻第24页，共46页，编辑于2022年，星期六第25页，共46页，编辑于2022年，星期六第26页，共46页，编辑于2022年，星期六1.3.4 高频电容第27页，共46页，编辑于2022年，星期六第28页，共46页，编辑于2022年，星期六第29页，共46页，编辑于2022年，星期六1.3.5 高频电感第30页，共46页，编辑于2022年，星期六1.4 RF/MW发展简史第31页，共46页，编辑于2022年，星期六第32页，共46页，编辑于2

7、022年，星期六第33页，共46页，编辑于2022年，星期六第34页，共46页，编辑于2022年，星期六第35页，共46页，编辑于2022年，星期六第36页，共46页，编辑于2022年，星期六1.5 课程内容设置第37页，共46页，编辑于2022年，星期六无线通信系统射频前端原理框图第38页，共46页，编辑于2022年，星期六雷达系统框图第39页，共46页，编辑于2022年，星期六第40页，共46页，编辑于2022年，星期六第41页，共46页，编辑于2022年，星期六1.6 本课程要求与建议n成绩评定与作业要求q作业30%，期未考试70%。q每周交一次作业，课件从网上下载n教材与参考书籍q1

8、李绪益，微波技术与微波电路，华南理工大学出版社，2007，（教材，习题）q2 R.Ludwig,P.Bretchko,RF circuit Design Theory and Applications,电子工业出版社（中、英本），2004。q3 P.M.Pozar,Microwave Engineering,(Thirdedition),电子工业出版社（中、英本），2006。第42页，共46页，编辑于2022年，星期六第43页，共46页，编辑于2022年，星期六第44页，共46页，编辑于2022年，星期六第45页，共46页，编辑于2022年，星期六小结1n射频/微波的基本概念与特点n射频/微波的简史n课程内容设置n本课程的要求与建议n习题1qP10:0-1，0-2第46页，共46页，编辑于2022年，星期六