射频微波工程介绍分解.pptx

微波工程微波工程n n 考试（60%）n n 作业（10）n n 实验（15）n n 课程小论文（10）n n 考勤（5）参考书目：微波技术基础微波技术基础西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社 廖承恩编廖承恩编微波技术 科学出版社 顾继慧编著 第第第第11章章章章 射频射频射频射频/微波工程介绍微波工程介绍微波工程介绍微波工程介绍一、微波的定义一、微波的定义一、微波的定义一、微波的定义二、微波的特点二、微波的特点二、微波的特点二、微波的特点三、射频三、射频三、射频三、射频/微波工程中的核心问题微波工程中的核心问题微波工程中的核心问题微波工程中的核心问题四、微波科学技术的早期历史四、微波科学技术的早期历史四、微波科学技术的早期历史四、微波科学技术的早期历史五、微波科学技术的应用和发展五、微波科学技术的应用和发展五、微波科学技术的应用和发展五、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六、我国在微波科枝方面的迸展简况六、我国在微波科枝方面的迸展简况六、我国在微波科枝方面的迸展简况七、七、七、七、射频射频射频射频/微波电路常识微波电路常识微波电路常识微波电路常识一、微一、微波的定义波的定义 电磁波通常按频率高低来划分波段。电磁波通常按频率高低来划分波段。微波微波通常通常是指波长从是指波长从1m1m到到0.1mm0.1mm范围内的电磁波，其低频端范围内的电磁波，其低频端接近于超短波，高频端接近于红外线。根据波长与接近于超短波，高频端接近于红外线。根据波长与频率的关系可知，微波所对应的频率应处于频率的关系可知，微波所对应的频率应处于300300兆兆赫赫(MHz)(MHz)至至30003000千兆赫千兆赫(GHz)(GHz)范围内，所以微波是一范围内，所以微波是一种频率极高的电磁波，因而也叫超高频。种频率极高的电磁波，因而也叫超高频。在使用中，为了方便，将微波波段分为分米波在使用中，为了方便，将微波波段分为分米波（300MHz300MHz3000MHz3000MHz）、厘米波（）、厘米波（3GHz3GHz30GHz30GHz）及）及毫米波（毫米波（30GHz30GHz300GHz300GHz）和亚毫米波（）和亚毫米波（300GHz300GHz3000GH3000GH）四个波段。）四个波段。在微波波段范围内，也使用着一些更为狭窄的具在微波波段范围内，也使用着一些更为狭窄的具体波段名称，例如体波段名称，例如1010厘米波段、厘米波段、5 5厘米波段、厘米波段、3 3厘米厘米波段等等。在工程应用上，还习惯上用拉丁字母来波段等等。在工程应用上，还习惯上用拉丁字母来代表某特定波段，例如代表某特定波段，例如S S波段代表波段代表1010厘米波段，厘米波段，X X波波段代表段代表3 3厘米波段等。如表厘米波段等。如表1.1-1(a)1.1-1(a)一、微一、微波的定义波的定义一、微一、微波的定义波的定义一 微波的定义n n按照国际电工委员会（按照国际电工委员会（按照国际电工委员会（按照国际电工委员会（IECIEC）的定义，微波（）的定义，微波（）的定义，微波（）的定义，微波（MicrowavesMicrowaves）是）是）是）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技术的电磁波技术的电磁波技术的电磁波”。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、毫。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、毫。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、毫。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、毫米波三个波段。米波三个波段。米波三个波段。米波三个波段。n n微波技术的历史，如果从微波技术的历史，如果从微波技术的历史，如果从微波技术的历史，如果从19361936年波导传输实验成功算起至今年波导传输实验成功算起至今年波导传输实验成功算起至今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。已相当成熟，并拥有庞大的从业入员队伍。已相当成熟，并拥有庞大的从业入员队伍。已相当成熟，并拥有庞大的从业入员队伍。n n英国物理学家英国物理学家英国物理学家英国物理学家J JC CMaxwellMaxwell干干干干18621862年提出了位移电流的概念，年提出了位移电流的概念，年提出了位移电流的概念，年提出了位移电流的概念，并提出了并提出了并提出了并提出了“光与电磁现象有联系光与电磁现象有联系光与电磁现象有联系光与电磁现象有联系”的想法。的想法。的想法。的想法。n n18651865年，年，年，年，MaxwellMaxwell在其论文中第一次使用了在其论文中第一次使用了在其论文中第一次使用了在其论文中第一次使用了“电磁场电磁场电磁场电磁场”（electroelectro一一一一magnetic fieldmagnetic field）一词，并提出了电磁场方程组，）一词，并提出了电磁场方程组，）一词，并提出了电磁场方程组，）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。活产生了极其巨大的影响。活产生了极其巨大的影响。活产生了极其巨大的影响。1.1.似光性和似声性（短波特性）似光性和似声性（短波特性）微波的波长极短，比地球上一般宏观物体（如飞机、微波的波长极短，比地球上一般宏观物体（如飞机、舰船、导弹、建筑物等）的尺寸相对小得，多或在同一舰船、导弹、建筑物等）的尺寸相对小得，多或在同一个数量级。因此当微波照射在这些物体上时，将产生显个数量级。因此当微波照射在这些物体上时，将产生显著的反射。其传播特性与几何光学相似，即具有所谓的著的反射。其传播特性与几何光学相似，即具有所谓的“似光性似光性”，直线传播的特点。因此能制成体积小，方，直线传播的特点。因此能制成体积小，方向性强，增益极高的天线系统，接收来自地面或宇宙空向性强，增益极高的天线系统，接收来自地面或宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方向间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方向和距离。和距离。二 微波的特点微波的两重性微波的两重性微波的两重性指的是对于尺寸大的物体，如建筑物火箭、导弹微波的两重性指的是对于尺寸大的物体，如建筑物火箭、导弹它显示出粒子的特点它显示出粒子的特点即似光性或直线性而对于相对尺寸小即似光性或直线性而对于相对尺寸小的物体，又显示出的物体，又显示出波动性。波动性。微波与微波与“左邻右舍左邻右舍”的比较的比较微波的微波的“左邻左邻”是超短波和短波，而它的是超短波和短波，而它的“右舍右舍”又是红外光波。又是红外光波。微波与超短波和短波相微波与超短波和短波相比较，大大扩展了通比较，大大扩展了通信通道，开辟了微波信通道，开辟了微波通信与卫星通信通信与卫星通信微波与光波段比较光通过雨微波与光波段比较光通过雨雾衰减很大，特别是雾天，雾衰减很大，特别是雾天，兰光和紫光几乎看不见，兰光和紫光几乎看不见，这正是采用红光作警戒的这正是采用红光作警戒的原因。而微波波段穿透力原因。而微波波段穿透力强。强。二、微波的特点二、微波的特点1.1.似光性和似声性（波长极短）似光性和似声性（波长极短）2.2.信息性（频率极高）信息性（频率极高）由于微波频率极高，故它的实际可用频带由于微波频率极高，故它的实际可用频带很宽，可达很宽，可达109Hz数量级，这是低频无线电波无数量级，这是低频无线电波无法比拟的。频带宽意味着信息容量大，这就使法比拟的。频带宽意味着信息容量大，这就使微波得到了更广泛的应用。微波得到了更广泛的应用。如现代多路通信系统（卫星通信）；微波如现代多路通信系统（卫星通信）；微波信号可提供相位信息、极化信息，多普勒频率信号可提供相位信息、极化信息，多普勒频率信息，故在探测、遥感，目标特征分析等应用信息，故在探测、遥感，目标特征分析等应用中十分重要。中十分重要。1.1.似光性和似声性（似光性和似声性（波长极短波长极短）2.2.信息性（高频特性）信息性（高频特性）振荡周期极短（振荡周期极短（1010-3-31010-9-9秒），与电真空器件秒），与电真空器件中电子渡越时间的数量级（中电子渡越时间的数量级（1010-9-9秒）相同。因此普通秒）相同。因此普通静电控制的电子管中的电子渡越时间和极间电容、引静电控制的电子管中的电子渡越时间和极间电容、引线电感的影响就不能忽略，普通电子管不能用做微波线电感的影响就不能忽略，普通电子管不能用做微波振荡器、放大器或检波器等。反之利用电子渡越特性振荡器、放大器或检波器等。反之利用电子渡越特性，却可制成微波电子器件，如速调管、磁控管、行波，却可制成微波电子器件，如速调管、磁控管、行波管和反波管等。它们在原理和构造上都与普通真空管管和反波管等。它们在原理和构造上都与普通真空管有很大差别。有很大差别。二二 微波的特点微波的特点1.1 微波及其特点微波及其特点二、微波的特点二、微波的特点1.1.似光性和似声性（波长极短）似光性和似声性（波长极短）2.2.信息性（频率极高）信息性（频率极高）3.3.穿透性穿透性 微波可以毫无阻碍地穿透电离层。对微波可以毫无阻碍地穿透电离层。对于人类来说，它是无线电波谱中的一个于人类来说，它是无线电波谱中的一个“宇宙窗户宇宙窗户”，通信质量远高于短波，为宇，通信质量远高于短波，为宇宙通信、导航、定位以及射电天文学的研宙通信、导航、定位以及射电天文学的研究和发展提供了广阔的前途。究和发展提供了广阔的前途。地球的外层空间由于日光等繁复的原因形成独特的地球的外层空间由于日光等繁复的原因形成独特的电离层，它对于短波几乎全反射，这就是短波的天波通电离层，它对于短波几乎全反射，这就是短波的天波通讯方式。而在微波波段则有若干个可以通过电离层的讯方式。而在微波波段则有若干个可以通过电离层的“宇宙窗口宇宙窗口”。因而微波是独特的宇宙通讯手段。因而微波是独特的宇宙通讯手段。二、微波的特点二、微波的特点1.1.似光性和似声性（波长极短）似光性和似声性（波长极短）2.2.信息性（频率极高）信息性（频率极高）3.3.穿透性穿透性4.4.非电离性（量子性）非电离性（量子性）微波波段的电磁波，单个量子的能量为微波波段的电磁波，单个量子的能量为10-610-3eV。而一般顺。而一般顺磁物质在外磁场中所产生的能级间的能量差额介于磁物质在外磁场中所产生的能级间的能量差额介于10-510-4eV之间，之间，因而电子在这些能级间跃迁时所释放或吸收的量子的频率是属于微因而电子在这些能级间跃迁时所释放或吸收的量子的频率是属于微波范畴的，因此，微波可用来研究分子和原子的精细结构。波范畴的，因此，微波可用来研究分子和原子的精细结构。同样地，在超低温时物体吸收一个微波量子也可产生显著反应。同样地，在超低温时物体吸收一个微波量子也可产生显著反应。上述两点对近代尖端科学，如微波波谱学、量子无线电物理的发展上述两点对近代尖端科学，如微波波谱学、量子无线电物理的发展都起着重要作用。都起着重要作用。由于微波量子能量还不够大，可利用其探索物质的内部结构和由于微波量子能量还不够大，可利用其探索物质的内部结构和基本特征。利用这一特性和原理，可设计适用于微波波段的器件！基本特征。利用这一特性和原理，可设计适用于微波波段的器件！不少物质的能级跃迁频率恰好落在微波的短波段，不少物质的能级跃迁频率恰好落在微波的短波段，因此近年来微波生物医疗和微波催化等领域已是前因此近年来微波生物医疗和微波催化等领域已是前沿课题。沿课题。计算机的运算次数进入十亿次，其频率也是微波频计算机的运算次数进入十亿次，其频率也是微波频率。超高速集成电路的互耦也是微波互耦问题因此，率。超高速集成电路的互耦也是微波互耦问题因此，微波的研究已进入集成电路和计算机。微波的研究已进入集成电路和计算机。6.微波研究方法主要有两种：场论的研究方法和网络微波研究方法主要有两种：场论的研究方法和网络的研究方法。这也是本门课程要学习的重要方法。的研究方法。这也是本门课程要学习的重要方法。其中场论方法的基础是本征模理论。网络方法的基其中场论方法的基础是本征模理论。网络方法的基础是广义传输线理论。础是广义传输线理论。&研究的方法与低频不同。研究的方法与低频不同。在低频线路中是采用在低频线路中是采用路路的概念和方法，而在微波电的概念和方法，而在微波电路中需要采用路中需要采用场场的概念和方法。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处是同时建立起来的，而电压、电流有完全确定的意义，义，能对系统作完全的描述，这就是以能对系统作完全的描述，这就是以基尔霍夫方程基尔霍夫方程为核心的低频电路理论。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，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。这就是以的概念和方法才能对系统作完全的描述。这就是以麦麦克斯韦方程克斯韦方程为核心的场与波的理论。为核心的场与波的理论。微波的测量也以微波的测量也以功率功率、波长波长和和驻波比驻波比的测量代替了的测量代替了低频电路中的电压、电流的测量。低频电路中的电压、电流的测量。三三 射频射频/微波工程中的核心问题微波工程中的核心问题 射频铁三角射频铁三角 由于频率、由于频率、阻抗和功率是贯穿射频阻抗和功率是贯穿射频/微波微波工程的三大核心指标工程的三大核心指标,故将其称为射频铁三故将其称为射频铁三角。它能够形象地反映射频角。它能够形象地反映射频/微波工程的基微波工程的基本内容。这三方面既有独立特性本内容。这三方面既有独立特性,又相互影又相互影响。三者的关系可以用图响。三者的关系可以用图1-21-2表示。表示。三三 射频射频/微波工程中的核心问题微波工程中的核心问题射频铁三角的内涵射频铁三角的内涵1.1.频率频率 频频频频率率率率是是是是射射射射频频频频/微微微微波波波波工工工工程程程程中中中中最最最最基基基基本本本本的的的的一一一一个个个个参参参参数数数数,对对对对应应应应于于于于无无无无线线线线系系系系统统统统所所所所工工工工作作作作的的的的频频频频谱谱谱谱范范范范围围围围,也也也也规规规规定定定定了了了了所所所所研研研研究究究究的的的的微微微微波波波波电电电电路路路路的的的的基基基基本本本本前前前前提提提提,进进进进而而而而决决决决定定定定微微微微波波波波电电电电路路路路的的的的结结结结构构构构形形形形式式式式和和和和器器器器件件件件材材材材料料料料。直直直直接接接接影影影影响响响响射射射射频频频频/微微微微波波波波信信信信号号号号频频频频率率率率的的的的主主主主要电路有：要电路有：要电路有：要电路有：(1)(1)(1)(1)信信信信号号号号产产产产生生生生器器器器：用用用用来来来来产产产产生生生生特特特特定定定定频频频频率率率率的的的的信信信信号号号号,如如如如点点点点频频频频振振振振荡荡荡荡器器器器、机机机机械械械械调调调调谐谐谐谐振振振振荡荡荡荡器器器器、压压压压控控控控振振振振荡荡荡荡器器器器、频频频频率合成器等。率合成器等。率合成器等。率合成器等。(2)(2)(2)(2)频频频频率率率率变变变变换换换换器器器器：将将将将一一一一个个个个或或或或两两两两个个个个频频频频率率率率的的的的信信信信号号号号变变变变为为为为另另另另一一一一个个个个所所所所希希希希望望望望的的的的频频频频率率率率信信信信号号号号,如如如如分分分分频频频频器器器器、变变变变频频频频器器器器、倍倍倍倍频频频频器器器器、混频器等。混频器等。混频器等。混频器等。(3)(3)(3)(3)频频频频率率率率选选选选择择择择电电电电路路路路：在在在在复复复复杂杂杂杂的的的的频频频频谱谱谱谱环环环环境境境境中中中中,选选选选择择择择所所所所关关关关心心心心的的的的频频频频谱谱谱谱范范范范围围围围。经经经经典典典典的的的的频频频频率率率率选选选选择择择择电电电电路路路路是是是是滤滤滤滤波波波波器器器器,如如如如低低低低通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器、带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器、高高高高通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器和和和和带带带带阻阻阻阻滤滤滤滤波波波波器器器器等等等等。近近近近年年年年发发发发展展展展起起起起来来来来的的的的高高高高速速速速电电电电子子子子开开开开关关关关由由由由于于于于体体体体积积积积小小小小,在在在在许许许许多多多多方方方方面面面面取取取取代代代代了了了了滤滤滤滤波波波波器器器器来来来来实实实实现现现现频频频频率率率率选选选选择择择择。在在在在射射射射频频频频/微微微微波波波波工工工工程程程程中中中中,这这这这些些些些电电电电路路路路可可可可以以以以独独独独立立立立工工工工作作作作,也也也也可可可可以以以以相相相相互互互互组组组组合合合合,还还还还可可可可以以以以与其他电路组合与其他电路组合与其他电路组合与其他电路组合,构成射频构成射频构成射频构成射频/微波电路子系统。微波电路子系统。微波电路子系统。微波电路子系统。这这这这些些些些电电电电路路路路的的的的测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器有有有有频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析仪仪仪仪、频频频频率率率率计计计计数数数数器器器器、功率计、功率计、功率计、功率计、网络分析仪等。网络分析仪等。网络分析仪等。网络分析仪等。2.2.功率功率 功率用来描述射频功率用来描述射频功率用来描述射频功率用来描述射频/微波信号的能量大小。所有电路或微波信号的能量大小。所有电路或微波信号的能量大小。所有电路或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系统的设计目标都是实现射频系统的设计目标都是实现射频系统的设计目标都是实现射频/微波能量的最佳传递。微波能量的最佳传递。微波能量的最佳传递。微波能量的最佳传递。影响射频影响射频影响射频影响射频/微波信号功率的主要电路有：微波信号功率的主要电路有：微波信号功率的主要电路有：微波信号功率的主要电路有：(1)(1)(1)(1)衰减器衰减器衰减器衰减器:控制射频控制射频控制射频控制射频/微波信号功率的大小。通常由有微波信号功率的大小。通常由有微波信号功率的大小。通常由有微波信号功率的大小。通常由有耗材料（电阻性材料）构成耗材料（电阻性材料）构成耗材料（电阻性材料）构成耗材料（电阻性材料）构成,有固定衰减量和可调衰减有固定衰减量和可调衰减有固定衰减量和可调衰减有固定衰减量和可调衰减量之分。量之分。量之分。量之分。(2)(2)(2)(2)功分器功分器功分器功分器:将一路射频将一路射频将一路射频将一路射频/微波信号分成若干路的组件微波信号分成若干路的组件微波信号分成若干路的组件微波信号分成若干路的组件,可可可可以是等分的以是等分的以是等分的以是等分的,也可以是比例分配的也可以是比例分配的也可以是比例分配的也可以是比例分配的,希望分配后信号的损希望分配后信号的损希望分配后信号的损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失尽可能小。功分器也可用作功率合成器失尽可能小。功分器也可用作功率合成器失尽可能小。功分器也可用作功率合成器,在各个支路在各个支路在各个支路在各个支路口接同频同相等幅信号口接同频同相等幅信号口接同频同相等幅信号口接同频同相等幅信号,在主路叠加输出在主路叠加输出在主路叠加输出在主路叠加输出。(3)(3)(3)(3)耦耦耦耦合合合合器器器器:定定定定向向向向耦耦耦耦合合合合器器器器是是是是一一一一种种种种特特特特殊殊殊殊的的的的分分分分配配配配器器器器。通通通通常常常常是是是是耦耦耦耦合合合合一一一一小小小小部部部部分分分分功功功功率率率率到到到到支支支支路路路路,用用用用以以以以检检检检测测测测主主主主路路路路信信信信号号号号的的的的工工工工作作作作状状状状态态态态是是是是否否否否正正正正常常常常。分分分分支支支支线线线线耦耦耦耦合合合合器器器器和和和和环环环环形形形形桥桥桥桥耦耦耦耦合合合合器器器器可可可可实实实实现现现现不不不不同同同同相相相相位位位位的的的的功功功功率率率率分分分分配配配配/合合合合成成成成，配配配配合合合合微微微微波波波波二二二二极极极极管管管管,完完完完成成成成多多多多种种种种功功功功能能能能微微微微波波波波电电电电路路路路,如如如如混混混混频频频频、变变变变频频频频、移移移移相相相相等等等等(4)(4)(4)(4)放放放放大大大大器器器器：提提提提高高高高射射射射频频频频/微微微微波波波波信信信信号号号号功功功功率率率率的的的的电电电电路路路路,在在在在射射射射频频频频/微微微微波波波波工工工工程程程程中中中中地地地地位位位位极极极极为为为为重重重重要要要要。用用用用于于于于接接接接收收收收的的的的是是是是小小小小信信信信号号号号放放放放大大大大器器器器,该该该该类类类类放放放放大大大大器器器器着着着着重重重重要要要要求求求求低低低低噪噪噪噪声声声声、高高高高增增增增益益益益。用用用用于于于于发发发发射射射射的的的的是是是是功功功功率率率率放放放放大大大大器器器器,对对对对于于于于该该该该类类类类放放放放大大大大器器器器,为为为为了了了了满满满满足足足足要要要要求求求求的的的的输输输输出出出出功功功功率率率率,可可可可以以以以不不不不惜惜惜惜器器器器件件件件和和和和电电电电源源源源成成成成本本本本。用用用用于测试仪器的放大器于测试仪器的放大器于测试仪器的放大器于测试仪器的放大器,完善和丰富了仪器的功能。完善和丰富了仪器的功能。完善和丰富了仪器的功能。完善和丰富了仪器的功能。3.3.3.3.阻抗阻抗阻抗阻抗阻抗是在特定频率下阻抗是在特定频率下阻抗是在特定频率下阻抗是在特定频率下,描述各种射频描述各种射频描述各种射频描述各种射频/微波电路对微波信号微波电路对微波信号微波电路对微波信号微波电路对微波信号能量传输的影响的一个参数。能量传输的影响的一个参数。能量传输的影响的一个参数。能量传输的影响的一个参数。电路的材料和结构对工作频率的响应决定电路阻抗参数的电路的材料和结构对工作频率的响应决定电路阻抗参数的电路的材料和结构对工作频率的响应决定电路阻抗参数的电路的材料和结构对工作频率的响应决定电路阻抗参数的大小。工程实际中大小。工程实际中大小。工程实际中大小。工程实际中,应设法改进阻抗特性应设法改进阻抗特性应设法改进阻抗特性应设法改进阻抗特性,实现能量的最实现能量的最实现能量的最实现能量的最大传输。所涉及的射频大传输。所涉及的射频大传输。所涉及的射频大传输。所涉及的射频/微波电路有：微波电路有：微波电路有：微波电路有：(1)(1)(1)(1)阻抗变换器阻抗变换器阻抗变换器阻抗变换器:增加合适的元件或结构增加合适的元件或结构增加合适的元件或结构增加合适的元件或结构,实现一个阻抗实现一个阻抗实现一个阻抗实现一个阻抗向另一个阻抗的过渡。向另一个阻抗的过渡。向另一个阻抗的过渡。向另一个阻抗的过渡。(2)(2)(2)(2)阻抗匹配器阻抗匹配器阻抗匹配器阻抗匹配器:一种特定的阻抗变换器一种特定的阻抗变换器一种特定的阻抗变换器一种特定的阻抗变换器,实现两个阻抗实现两个阻抗实现两个阻抗实现两个阻抗之间的匹配。之间的匹配。之间的匹配。之间的匹配。(3)(3)(3)(3)天线天线天线天线:一种特定的阻抗匹配器一种特定的阻抗匹配器一种特定的阻抗匹配器一种特定的阻抗匹配器,实现射频实现射频实现射频实现射频/微波信号在微波信号在微波信号在微波信号在封闭传输线和空气媒体之间的匹配传输。封闭传输线和空气媒体之间的匹配传输。封闭传输线和空气媒体之间的匹配传输。封闭传输线和空气媒体之间的匹配传输。四四 微波科学技术的早期历史微波科学技术的早期历史n n美国贝尔研究所（美国贝尔研究所（美国贝尔研究所（美国贝尔研究所（BTLBTL）的）的）的）的G GC CSouthworthSouthworth，早在，早在，早在，早在19201920年就仔细观察了水槽中的波，思考了导波问题。年就仔细观察了水槽中的波，思考了导波问题。年就仔细观察了水槽中的波，思考了导波问题。年就仔细观察了水槽中的波，思考了导波问题。19311931年他年他年他年他进行了高频实验。进行了高频实验。进行了高频实验。进行了高频实验。19331933年，在美国有波长年，在美国有波长年，在美国有波长年，在美国有波长15cm15cm的信号源可的信号源可的信号源可的信号源可用了，他加紧了实验波导线的建设。用了，他加紧了实验波导线的建设。用了，他加紧了实验波导线的建设。用了，他加紧了实验波导线的建设。19361936年年年年3 3月，他宣布波月，他宣布波月，他宣布波月，他宣布波导传输实验成功导传输实验成功导传输实验成功导传输实验成功实验线路长实验线路长实验线路长实验线路长260m260m，是直径，是直径，是直径，是直径12.5cm12.5cm的圆的圆的圆的圆形青铜管，传输的波长是形青铜管，传输的波长是形青铜管，传输的波长是形青铜管，传输的波长是9cm9cm。19381938年年年年2 2月月月月1 1日，美国日，美国日，美国日，美国IREIRE举举举举行了关干波导的学术报告会，表演了四种重要的模式。行了关干波导的学术报告会，表演了四种重要的模式。行了关干波导的学术报告会，表演了四种重要的模式。行了关干波导的学术报告会，表演了四种重要的模式。2 2月月月月2 2日，日，日，日，IREIRE又举行了关于喇叭天线（由波导开口逐步扩大而又举行了关于喇叭天线（由波导开口逐步扩大而又举行了关于喇叭天线（由波导开口逐步扩大而又举行了关于喇叭天线（由波导开口逐步扩大而成）的报告和演示会，自此以后，微波（成）的报告和演示会，自此以后，微波（成）的报告和演示会，自此以后，微波（成）的报告和演示会，自此以后，微波（MicrowavesMicrowaves）成）成）成）成为一个热门话题。为一个热门话题。为一个热门话题。为一个热门话题。19381938年，美籍华入朱兰成（年，美籍华入朱兰成（年，美籍华入朱兰成（年，美籍华入朱兰成（L LJ JChuChu）在（）在（）在（）在（JourJourApplApplPhysPhys）杂志上发表了题为）杂志上发表了题为）杂志上发表了题为）杂志上发表了题为“椭椭椭椭圆形中空金属管子里的电磁波圆形中空金属管子里的电磁波圆形中空金属管子里的电磁波圆形中空金属管子里的电磁波”的文章，是关于椭圆波导的文章，是关于椭圆波导的文章，是关于椭圆波导的文章，是关于椭圆波导的第一篇论文。今天，椭圆波导已广泛应用在微波中继站、的第一篇论文。今天，椭圆波导已广泛应用在微波中继站、的第一篇论文。今天，椭圆波导已广泛应用在微波中继站、的第一篇论文。今天，椭圆波导已广泛应用在微波中继站、卫星地球站等领域。卫星地球站等领域。卫星地球站等领域。卫星地球站等领域。四四 微波科学技术的早期历史微波科学技术的早期历史n n 也是在也是在也是在也是在19381938年，美国斯坦福大学（年，美国斯坦福大学（年，美国斯坦福大学（年，美国斯坦福大学（University of StanfordUniversity of Stanford）的的的的WWWWHansenHansen教授发表了关于谐振腔（当时叫教授发表了关于谐振腔（当时叫教授发表了关于谐振腔（当时叫教授发表了关于谐振腔（当时叫RumbatronRumbatron）的想法。并且，他指导）的想法。并且，他指导）的想法。并且，他指导）的想法。并且，他指导VarianVarian兄弟（兄弟（兄弟（兄弟（R RVarianVarian和和和和S SVarianVarian）利用谐振腔对电子束进行速度调制，从而发明）利用谐振腔对电子束进行速度调制，从而发明）利用谐振腔对电子束进行速度调制，从而发明）利用谐振腔对电子束进行速度调制，从而发明了双腔速调管（了双腔速调管（了双腔速调管（了双腔速调管（KlystronKlystron），解决了在厘米波段产生小功率振），解决了在厘米波段产生小功率振），解决了在厘米波段产生小功率振），解决了在厘米波段产生小功率振荡的问题。荡的问题。荡的问题。荡的问题。n n 磁控管（磁控管（磁控管（磁控管（MagnetronMagnetron）的发明和发展具有更大意义。）的发明和发展具有更大意义。）的发明和发展具有更大意义。）的发明和发展具有更大意义。19211921年，年，年，年，A WA WHullHull在（在（在（在（PhysPhysRevRev杂志上最旱对此作了探讨。杂志上最旱对此作了探讨。杂志上最旱对此作了探讨。杂志上最旱对此作了探讨。19241924年，在德国和捷克也有入作了些研究。年，在德国和捷克也有入作了些研究。年，在德国和捷克也有入作了些研究。年，在德国和捷克也有入作了些研究。19361936年年年年6 6月，我国月，我国月，我国月，我国学者曾昭抡教授率北京大学参观团访日，曾去大版帝国大学学者曾昭抡教授率北京大学参观团访日，曾去大版帝国大学学者曾昭抡教授率北京大学参观团访日，曾去大版帝国大学学者曾昭抡教授率北京大学参观团访日，曾去大版帝国大学理学部参观，看到了日本（）理学部参观，看到了日本（）理学部参观，看到了日本（）理学部参观，看到了日本（）CobeCobe教授研制的磁控管，能产教授研制的磁控管，能产教授研制的磁控管，能产教授研制的磁控管，能产生的最短波长是生的最短波长是生的最短波长是生的最短波长是6cm6cm。n n 19401940年年年年7 7月，英国伯明翰大学（月，英国伯明翰大学（月，英国伯明翰大学（月，英国伯明翰大学（University ofBerminghamUniversity ofBermingham）的的的的J JT TRandallRandall和和和和A AHHBootBoot发明了多腔磁控管（发明了多腔磁控管（发明了多腔磁控管（发明了多腔磁控管（multimulticavity magnetroncavity magnetron），迅即送往美国），迅即送往美国），迅即送往美国），迅即送往美国BTLBTL作全面测试，证明正作全面测试，证明正作全面测试，证明正作全面测试，证明正是磁控管打开了通往是磁控管打开了通往是磁控管打开了通往是磁控管打开了通往“厘米波、大功率厘米波、大功率厘米波、大功率厘米波、大功率”的道路。的道路。的道路。的道路。四四 微波科学技术的早期历史微波科学技术的早期历史 1940 1940年初夏，年初夏，年初夏，年初夏，Samuel BushSamuel Bush写信给罗斯福（写信给罗斯福（写信给罗斯福（写信给罗斯福（F FDDRooseveltRoosevelt）总统，建议成立专门机构研制战争中急需的雷达（总统，建议成立专门机构研制战争中急需的雷达（总统，建议成立专门机构研制战争中急需的雷达（总统，建议成立专门机构研制战争中急需的雷达（RADARRADAR）。）。）。）。6 6月月月月3 3日，总统在白宫接见他，只谈了日，总统在白宫接见他，只谈了日，总统在白宫接见他，只谈了日，总统在白宫接见他，只谈了1515分钟就确定下来。国防分钟就确定下来。国防分钟就确定下来。国防分钟就确定下来。国防研究委员会（研究委员会（研究委员会（研究委员会（NationalDefenceResearchCommitteNationalDefenceResearchCommitte）的负责入就）的负责入就）的负责入就）的负责入就是麻省理工学院（是麻省理工学院（是麻省理工学院（是麻省理工学院（MMl lT T）的校长、诺贝尔奖获得者）的校长、诺贝尔奖获得者）的校长、诺贝尔奖获得者）的校长、诺贝尔奖获得者K KP PComptonCompton，他决定就在，他决定就在，他决定就在，他决定就在MITMIT成立辐射实验室（成立辐射实验室（成立辐射实验室（成立辐射实验室（Radiation Radiation laboratorylaboratory），全力进行雷达的研制。当时英国人达到的水平是，），全力进行雷达的研制。当时英国人达到的水平是，），全力进行雷达的研制。当时英国人达到的水平是，），全力进行雷达的研制。当时英国人达到的水平是，在在在在10cm10cm波长上产生波长上产生波长上产生波长上产生10kw10kw的脉冲功率。辐射实验室后来能做到：的脉冲功率。辐射实验室后来能做到：的脉冲功率。辐射实验室后来能做到：的脉冲功率。辐射实验室后来能做到：波长降到波长降到波长降到波长降到1cm1cm，脉冲功率升为，脉冲功率升为，脉冲功率升为，脉冲功率升为400kw400kw。但是，要研制出雷达需要多方面的工作。在美国，除但是，要研制出雷达需要多方面的工作。在美国，除但是，要研制出雷达需要多方面的工作。在美国，除但是，要研制出雷达需要多方面的工作。在美国，除BTLBTL负责负责负责负责改进和生产磁控管以外，西屋（改进和生产磁控管以外，西屋（改进和生产磁控管以外，西屋（改进和生产磁控管以外，西屋（WestingHouseWestingHouse）公司负责设计）公司负责设计）公司负责设计）公司负责设计脉冲发生器，脉冲发生器，脉冲发生器，脉冲发生器，SPerrySPerry公司负责设计扫描天线，通用电气公司公司负责设计扫描天线，通用电气公司公司负责设计扫描天线，通用电气公司公司负责设计扫描天线，通用电气公司（GEGE）负责设计接收机，等等。这样，）负责设计接收机，等等。这样，）负责设计接收机，等等。这样，）负责设计接收机，等等。这样，4040年代初就有厘米波脉年代初就有厘米波脉年代初就有厘米波脉年代初就有厘米波脉冲雷达在美国诞生。冲雷达在美国诞生。冲雷达在美国诞生。冲雷达在美国诞生。n n 辐射实验室干辐射实验室干辐射实验室干辐射实验室干19411941年正式成立，到年正式成立，到年正式成立，到年正式成立，到19451945年共有年共有年共有年共有38003800入（其中入（其中入（其中入（其中18001800入是科技人员）。到入是科技人员）。到入是科技人员）。到入是科技人员）。到19911991年年年年6 6月月月月MITMIT举行该所成立举行该所成立举行该所成立举行该所成立5050周年纪周年纪周年纪周年纪念活动时仍活在世上的只有念活动时仍活在世上的只有念活动时仍活在世上的只有念活动时仍活在世上的只有300300人。在这支队伍中，有人。在这支队伍中，有人。在这支队伍中，有人。在这支队伍中，有8 8人曾人曾人曾人曾荣获诺贝尔奖，例如荣获诺贝尔奖，例如荣获诺贝尔奖，例如荣获诺贝尔奖，例如I II IRabiRabi（在（在（在（在19441944年），年），年），年），NN。RamsayRa