微波毫米波新技术及应用(专业硕士讲座2011).ppt

微波毫米波新技术及应用 肖中银 博士 上海大学通信与信息工程学院 主要内容 微波技术学科的发展 微波毫米波新技术 近几年的研究工作 微波技术学科的发展 一、引言 二、微波技术的早期历史 三、我国在微波技术方面的进展 四、微波技术的发展展望 一、引言 “微波” 介于普通无线电波（长波、中波、短波、超短波）与红外线之间的电磁波 波长与电路或元器件尺寸可比拟?分米、厘米、毫米。通常,把30～300 GHz的频域称为近毫米波,把100～1000 GHz的频域称为远毫米波, 把 300～3000GHz的频域称为亚毫米波。 电路?电磁场解（集中参数?分布参数） 国内外对微波定义的区别： 中国（1米-1毫米） 美国（微波30厘米-0.3毫米) 一、引言 一、引言 微波的特点 波长短?易于实现定向发射 雷达?利用无线电波的反射测定目标的位置 波束宽度?目标的方向 抛物面天线电磁波发射波束角: 其中，D和?分别是抛物面的直径和波长 5?波束角(可以相当精确定位)? ?=3cm, D=84cm??=10m,D=280m(困难) 一、引言 频率高（绝对带宽大）、信息容量大 信道?传递某种信息所必须的频带宽度 人耳能听到的声音频带范围约20-20000Hz 听懂语言300-3400Hz 相当逼真传递语言和音乐6-15kHz 传送电视图象和声音我国8MHz频带 多路通讯?信道中心频率必须是被传递信息频带宽度的几十甚至上百倍 渡越时间、趋肤效应、辐射效应 一、引言 能穿透电离层 视距传播?传输距离依赖于天线高度 长波：沿地球弯曲表面传播（地波传播） 中波过渡到短波，地波衰减增大 短波：60-300公里电离层的折射（天波传播） 超短波和微波：视距内沿直线传播（空间波?穿透电离层） 限制作用范围到所需区域，减少干扰 中继通信、卫星通信、天文观测 二、微波技术的早期历史 1862年,J.C.Maxwell提出位移电流假设.1865年,他首次用electromagnetic field 一词. 1885年,H.Hertz实验.发明了抛物反射面天线. 1893年,J.J.Thomson预言了圆波导.1897年, L.Rayleigh分析了矩形和圆形波导理论.1910年,D.Hondros and P.Dbye给出了介质圆柱导波原理. 下一步 总结对听众的要求 总结您要进行的工作 二、微波技术的早期历史 1920–1935: “The Waveguide Era Blossoms and Microwave Communications and Radar are Born” 二、微波技术的早期历史 二、微波技术的早期历史 二、微波技术的早期历史 三、我国在微波技术方面 的进展 四、微波技术的发展展望 1.无线通信（数字微波、卫星通信） 2.毫米波技术 3.隐形军舰 4.光控微波的应用 5.微波输能 6.微波民用技术 1.无线通信（数字微波、卫星通信） 广义上说，用任何方法、通过任何媒质将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。但通信通常指为达到联系目的．使用电的或电子的设施来传送语言、文字、图像等信息的过程．实际上是指电气通信，简称电信。 微波通信是现代通信的支柱之一。数字微波通信更因其具频带宽、容量大、抗干扰能力强、上下话路方便、容易加密、建站容易、投资少等特点而受到广泛重视。 卫星通信方面，从1945年克拉克提出三颗对地球同步的卫星可覆盖全球的设想以来，卫星通信真正成为现实经历了20年左右的时间。先是诸多低轨卫星的试验，而1957年10月4日原苏联成功发射的世界上第一颗距地球高度约1600km的人造地球卫星，实现了对地球的通信，这是卫星通信历史上的一个重要里程碑；1965年4月6日发射的“晨鸟”（Early Bird）号静止卫星标志着卫星通信真正进入了实际商用阶段，并纳入了世界上最大的商业卫星组织INTELSAT的第一代卫星系统IS-I。GEO商用卫星通信以INTELSAT卫星系统为典型，从1965年IS-I以来，至今正式商用的卫星系统历经八代12种，目前正在研制第九代卫星系统IS-IX。 2.毫米波技术 20世纪60年代激光技术的发展曾分散了人们对毫米波技术的注意,但从70年代开始,由于空间技术、军事电子技术和其它科学技术发展的需要,人们又迫切地要求开发界于微波到光波之间的电磁频谱。 与微波相比具有以下特点:频带极宽、波束窄、方向性好,有极高的分辨率;有较宽的多普勒带宽,可提高测量精度。它与激光和红外波段相比,具有穿透烟雾、尘埃的能力,基本上可全天候工作。 2.毫米波技术 在整个毫米波频段有四个传播衰减相对较小的大气“窗口”，它们的中心频率在35 GHz、