微波技术基础论文16794.doc

第一章 绪论 1.1 引 “微波技术基础” [1]是电子类专业本科生的一门重要技术基础课。在本课程中, 学生是首次接触到射频和微波工程中的一些常用概念和方法。由于“微波技术基础”课中涉及到分布参数电路理论、场的理论和微波网络理论, 新概念多而且抽象, 公式推导相对较复杂, 初学者学习时会经常遇到困难。 微波理论和微波技术的基础是19世纪科学家和数学家奠定的。1873年麦克斯韦（James Clerk Maxwell）总结了拉普拉斯（Laplace）、泊松（Poisson）、法拉第（Faraday）、高斯（Gauss）等人的研究，提出了电磁场的基本规律和电磁波传播的假设，并指出光也是电磁能量的一种形式。由麦克斯韦等人建立和完善了麦克斯韦方程。后由赫兹（Heinrich Hertz）在1887－18891年做了一系列实验，完全证实了麦克斯韦的电磁波理论。 20世纪初无线电技术[2]的快速发展主要发生在高频(HF)到甚高频（VHF）范围。20世纪40年代第二次世界大战期间，雷达的出现和发展使微波理论和技术得到了人们根本上的重视。随后，微波技术在通信领域得到了迅速的发展。 天线在现代人类社会生活中的重要性与日俱增，天线提供了必不可少的通信联络。移动电话和所有类型的无线联系都借助天线为人们提供对任何地点和任何人的通信，随着人类活动向太空扩展，对天线的要求将会达到史无前例的程度。总之，天线是人们见闻世界的耳目，是人类与太空的联系纽带，是文明社会的组成要素。本文介绍matlab、HFSS和Flash这三个软件，主要结合Flash软件对天线的求解和分析，具有非常重要的意义。 1.2 Matlab基础知识 20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWork公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件[3]。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学和工程计算及绘图需求而开发的。它是美国Math Works公司于1984年正式特推出的，1988年推出MATLAB 3.1(Dos)版本，1992年推出MATLAB 4.1(Windows)版本，1997年推出5.1(Windows)版本。 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 　　MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。 MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： 　　●数值分析 　　●数值和符号计算 　　●工程与科学绘图 　　●控制系统的设计与仿真 　　●数字图像处理技术 　　●数字信号处理技术 ●通讯系统设计与仿真 ●财务与金融工程 　　MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问