第一章 射频微波工程介绍.ppt

微波工程 考试（60%） 作业（10％） 实验（15％） 课程小论文（10％） 考勤（5％） 参考书目： 《微波技术基础》西安电子科技大学出版社 廖承恩编 《微波技术》 科学出版社 顾继慧编著 第1章 射频/微波工程介绍 一、微波的定义 二、微波的特点 三、射频/微波工程中的核心问题 四、微波科学技术的早期历史 五、微波科学技术的应用和发展 六、我国在微波科枝方面的迸展简况 七、 射频/微波电路常识 一、微波的定义 一、微波的定义 一、微波的定义 一 微波的定义 按照国际电工委员会（IEC）的定义，微波（Microwaves）是“波长足够短，以致在发射和接收中能实际应用波导和谐振腔技术的电磁波”。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、毫米波三个波段。 微波技术的历史，如果从1936年波导传输实验成功算起．至今已有六十多年了。无论在理论上还是在实践上，微波科学技术已相当成熟，并拥有庞大的从业入员队伍。 英国物理学家J．C．Maxwell干1862年提出了位移电流的概念，并提出了“光与电磁现象有联系”的想法。 1865年，Maxwell在其论文中第一次使用了“电磁场”（electro一magnetic field）一词，并提出了电磁场方程组，推演了波方程，还论证了光是电磁波的一种。一百多年来的事实证明，建立在电磁场理论基础上的微波科学技术，对入类生活产生了极其巨大的影响。 二 微波的特点 二 微波的特点 1.1 微波及其特点 研究的方法与低频不同。 在低频线路中是采用路的概念和方法，而在微波电路中需要采用场的概念和方法。 在低频电路中，电路的尺寸比波长要小得多，可以认为稳定状态的电压和电流的效应在整个电路系统各处是同时建立起来的，而电压、电流有完全确定的意义，能对系统作完全的描述，这就是以基尔霍夫方程为核心的低频电路理论。 在微波电路中，工作波长与电路尺寸可相比拟，甚至更小，因而在整个系统中，从源端起直至负载端，波已变化了若干个周期，这样，电磁场的相位滞后现象（延时效应）不能再忽视了。此时，电压、电流等概念已失去明确的物理意义，只有用电磁场和电磁波的概念和方法才能对系统作完全的描述。这就是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论。 微波的测量也以功率、波长和驻波比的测量代替了低频电路中的电压、电流的测量。 三 射频/微波工程中的核心问题 射频铁三角 由于频率、 阻抗和功率是贯穿射频/微波工程的三大核心指标,故将其称为射频铁三角。它能够形象地反映射频/微波工程的基本内容。这三方面既有独立特性,又相互影响。三者的关系可以用图1-2表示。 三 射频/微波工程中的核心问题 射频铁三角的内涵 1. 频率 频率是射频/微波工程中最基本的一个参数,对应于无线系统所工作的频谱范围,也规定了所研究的微波电路的基本前提,进而决定微波电路的结构形式和器件材料。直接影响射频/微波信号频率的主要电路有：  (1) 信号产生器： 用来产生特定频率的信号,如点频振荡器、 机械调谐振荡器、 压控振荡器、 频率合成器等。 (2) 频率变换器： 将一个或两个频率的信号变为另一个所希望的频率信号,如分频器、 变频器、 倍频器、 混频器等。 (3) 频率选择电路： 在复杂的频谱环境中,选择所关心的频谱范围。经典的频率选择电路是滤波器,如低通滤波器、 带通滤波器、 高通滤波器和带阻滤波器等。近年发展起来的高速电子开关由于体积小,在许多方面取代了滤波器来实现频率选择。在射频/微波工程中,这些电路可以独立工作,也可以相互组合,还可以与其他电路组合,构成射频/微波电路子系统。 这些电路的测量仪器有频谱分析仪、 频率计数器、 功率计、 网络分析仪等。 2. 功率 功率用来描述射频/微波信号的能量大小。所有电路或系统的设计目标都是实现射频/微波能量的最佳传递。 影响射频/微波信号功率的主要电路有： (1) 衰减器: 控制射频/微波信号功率的大小。通常由有耗材料（电阻性材料）构成, 有固定衰减量和可调衰减量之分。 (2) 功分器: 将一路射频/微波信号分成若干路的组件,可以是等分的,也可以是比例分配的,希望分配后信号的损失尽可能小。功分器也可用作功率合成器,在各个支路口接同频同相等幅信号,在主路叠加输出。 (3) 耦合器: 定向耦合器是一种特殊的分配器。通常是耦合一小部分功率到支路,用以检测主路信号的工作状态是否正常。分支线耦合器和环形桥耦合器可实现不同相位的功率分配/合成，配合微波二极管,完成多种功能微波电路,如混频、 变频、 移相等 (4) 放大器： 提高射频/微波信号功率的电路,在射频/微波工程中地位极为重要。用于接收的是小信号放大器,该类放大器着重要求低噪声、 高增益。用于发射的