《通信工程微波技术》教学课件

通信工程微波技术欢迎学习通信工程微波技术课程本课程将系统介绍微波技术在现代通信领域的理论基础与应用实践，涵盖微波频段的基本特性、300MHz~300GHz传输原理及关键器件设计微波技术作为现代通信系统的核心，已广泛应用于通信、雷达系统、遥感5G技术等前沿领域通过本课程的学习，您将掌握微波通信的基本原理、关键技术及发展趋势，为未来在相关领域的深入研究与工程实践奠定坚实基础让我们共同探索微波技术的奥秘，领略电磁波在现代通信中的魅力！微波的基本性质微波的电磁波本质微波与射频、光波的主要区别微波本质上是电磁波，遵循麦克斯韦方程组描述的电磁场基本规微波频率300MHz~300GHz律微波在空间以电场和磁场相位于射频与光波之间，波长范围互垂直的方式传播，传播速度接为毫米至米与低频射频相比，11近光速这种电磁波特性使微波微波具有更高的频率和更短的波能够在各种介质中高效传输信息长；与光波相比，微波具有更强的穿透能力和更低的频率这种独特的频谱位置赋予了微波特殊的应用价值高频技术的挑战与优势微波技术面临电路寄生效应增强、材料损耗增加等挑战然而，其高频特性带来了宽带宽、高数据传输率和小型化设备的显著优势现代微波集成电路已能克服大部分技术难题，实现高性能、低成本的通信解决方案微波技术对人体和环境的影响科学评估风险基于实证研究的风险评估体系遵守安全标准符合国家电磁辐射限值要求采取防护措施工程防护与个人防护相结合微波辐射安全阈值在中国遵循《电磁环境控制限值》标准，规定公众暴露限值为功率密度，职业暴露限值GB8702-201410W/m²为这些标准基于国际非电离辐射防护委员会的建议，确保在正常使用条件下的安全50W/m²ICNIRP微波对人体的主要影响是热效应，过量微波辐射可能导致组织温度升高，引起不适或损伤长期低强度辐射的非热效应仍有待进一步研究防护措施包括遵守安全距离、使用屏蔽材料、控制暴露时间等，特别是对微波设备维护人员尤为重要微波信号的传播机制基础电磁波传播基本定律微波传播遵循麦克斯韦方程组，表现为电场与磁场相互垂直且与传播方向垂直的横电磁波自由空间传播遵循平方反比定律，信号强度随距离平方衰减微波传播特性与频率、介质特性密切相关，高频微波在传播过程中表现出更强的方向性多路径与阴影效应实际环境中，微波会经历反射、折射、绕射和散射，产生多路径效应不同路径的信号在接收端叠加，可能导致信号增强或削弱城市建筑、山体等障碍物会产生阴影效应，形成信号覆盖盲区现代通信系统通过多样性接收等技术克服这些挑战大气吸收影响微波在大气中传播时，水汽、氧气等分子会吸收特定频率的能量附60GHz近的氧气吸收峰和附近的水汽吸收峰显著影响信号传输此外，降雨、22GHz雾、云等天气因素也会增加微波的衰减，特别是对毫米波频段影响更大，这对微波链路设计提出了更高要求传输线基本理论

（一）传输线的定义与作用常见传输线类型基本电路等效模型传输线是连接信号源与负载的导体结构，同轴线内外导体同轴结构，具有良传输线可用分布参数电路模型表示，每•用于高效传输电磁能量当信号波长与好屏蔽性单位长度包含串联阻抗和并联R+jωL线路物理尺寸相当时，必须考虑传输线导纳其中表示导体损耗，带状线两平行导体间夹有介质，结G+jωC RL•效应传输线既能传输能量，又能实现表示电感，表示介质损耗，表示电容构简单G C阻抗匹配和信号处理功能，是微波系统这种分布参数模型能准确描述微波频率微带线金属条与接地平面间有介质，•的基础下传输线的电气特性易于集成波导中空金属管或介质通道，高功•率低损耗传输线基本理论

（二）传输线方程推导基于分布参数电路模型与电磁理论阻抗、电压、电流关系建立传输线上任意点的参数计算方法驻波与反射概念理解不匹配传输线中的波动现象传输线方程是描述电压与电流沿线分布的基本方程通过分析分布参数模型，可得到电报方程和，其中∂²V/∂z²=γ²V∂²I/∂z²=γ²I是传播常数这些方程的解表示正向传播波与反向传播波的叠加γ=√R+jωLG+jωC在传输线上，特性阻抗₀决定了电压与电流的比值关系对于无损传输线，简化为₀当负载阻抗与特性Z=√R+jωL/G+jωC Z=√L/C阻抗不匹配时，产生反射波，反射系数₀₀入射波与反射波叠加形成驻波，驻波比描述了电压Γ=ZL-Z/ZL+ZVSWR=1+|Γ|/1-|Γ|最大值与最小值的比例传输线的状态参数VSWRΓ驻波比反射系数表示传输线上电压最大值与最小值的比例，反映描述入射波与反射波幅度比，表示完全匹配，0阻抗匹配程度表示全反射1₁₁S散射参数网络分析中的反射参数，等同于输入反射系数驻波比是传输线状态的重要指标，完美匹配时，越大表示匹配越差工程上通常要VSWR VSWR=1求，即反射功率低于可通过驻波仪直接测量，观察传输线上电压驻波的分布VSWR

1.54%VSWR情况，确定驻波峰值与谷值的比值反射系数的物理含义是反射波与入射波的复数比值，包含幅度和相位信息通过可计算反射功率Γ|Γ|比和传输功率比反射系数也可表示为阻抗形式₀₀，这为阻抗匹配设|Γ|²1-|Γ|²Γ=Z-Z/Z+Z计提供了理论基础在实验室中，可通过矢量网络分析仪测量₁₁参数获得反射系数的精确值S有损传输线与实际应用有损无损传输线的差异重负载与匹配条件/实际传输线均存在导体损耗和重负载指阻抗值较大的负载，如开R介质损耗，而理想无损传输线路传输线接重负载时，G Z→∞假设有损线中，电磁波反射系数接近，几乎全部能量反R=G=01幅度随传输距离指数衰减，传播常射实际应用中，需设计匹配网络数，其中为衰减常数，使负载阻抗转换为接近线路特性阻γ=α+jβαβ为相位常数有损线的复特性阻抗抗的值完美匹配时，，Z_L=Z_0与频率相关，且波的传播速度也会反射系数，实现最大功率传输Γ=0受损耗影响真实电缆与走线损耗数据典型同轴电缆在频率下损耗约，时增至RG-581GHz

0.4dB/m10GHz微带线损耗受材料、几何尺寸影响，基板上微带

1.5dB/m PCBFR-45GHz线损耗约高频应用应选用低损耗材料如，其损耗仅为

0.8dB/cm PTFEFR-4的温度升高也会增加传输损耗，每升高℃损耗增加约1/5102%传输线阻抗匹配技术理解阻抗匹配必要性阻抗匹配是微波系统设计的关键环节不匹配会导致信号反射，造成功率损失、驻波干扰和信号失真在高速数据传输系统中，阻抗不匹配会引起信号完整性问题，产生串扰和抖动完善的阻抗匹配可提高系统效率、扩展带宽并提升可靠性掌握主要匹配方法常用匹配技术包括四分之一波长变压器，利用长度传输线实现窄1λ/4带阻抗转换；短截线匹配，通过并联或串联短截线调整阻抗；集总元23件匹配，使用电感、电容组合形成匹配网络；宽带匹配技术，如多节变4压器和塔帕变换器，可实现较宽频带的良好匹配应用斯密斯圆图工具斯密斯圆图是阻抗匹配设计的强大图形工具，将复杂的阻抗计算转化为直观的图形操作在圆图上，归一化阻抗、反射系数和驻波比等参数可直接读取通过在圆图上旋转和移动，可以模拟传输线长度变化和并/串联元件的效果，快速确定最佳匹配方案微波波导简介波导种类波导工作优势矩形波导工程应用最广泛，结构简单，极低传输损耗，适合远距离传输••易于分析高功率承载能力，击穿电压高•圆形波导对称性好，适合旋转模式传•出色的电磁屏蔽性能，抗干扰能力强•输无辐射损耗，能量传输效率高•介质波导利用介质约束电磁波，损耗•结构稳定，使用寿命长•低脊波导带宽更宽，尺寸更小•集成波导适合毫米波大规模集成•典型应用场景雷达系统发射与接收单元•通信基站高功率信号传输•卫星通信地面站馈电系统•微波炉能量传输•粒子加速器射频系统•医疗设备精确能量传递•波导的导波原理横电模式TE模式中，电场完全垂直于传播方向，而磁场既有垂直分量也有平行分量模式TE TE也称模，常用表示，其中、指示波导横截面场分布的复杂程度通H TEmnm nTE10常是矩形波导的主模，具有最低截止频率横磁模式TM模式中，磁场完全垂直于传播方向，而电场既有垂直分量也有平行分量模式TM TM也称模，常用表示模式通常具有更高的截止频率，在特定应用如滤波E TMmnTM器和谐振器中具有独特优势模式与混合模式TEM模式中，电场和磁场均垂直于传播方向，类似于自由空间中的平面波模TEM TEM式只存在于有两个或以上独立导体的传输结构中，如同轴线实际应用中常见的混合模式或包含更复杂的场分布，主要出现在介质波导和光纤中HE EH波导模式的切换取决于频率、波导尺寸和材料特性当频率增加时，更高阶模式开始传播，可能导致多模干扰在工程应用中，通常尽量控制工作频率在单模区间，避免模式转换带来的信号失真波导尺寸与波长的比例关系直接决定了可能激发的模式类型矩形波导的电磁场分布模式场分布TE模式场分布矩形波导模式中，电场分布为TEmn TM矩形波导模式中，磁场分量，电场Ex=0TMmn Hz=0分量Ey=E0sinmπx/asinnπy/be-jβzEz=E0sinmπx/asinnπy/be-jβzEz=0模式要求且，否则场强为零TM m≥1n≥1其中、分别为波导宽度和高度，为传播常数a bβ常用规格参数主模特性标准波导波段内尺寸WR-90X

22.86×

10.16mm，工作频率

8.2-矩形波导中，TE10为主模，其截止频率最低，电场仅有分量，沿方向正弦分布，方向均

12.4GHz Eyx y波段×，WR-62Ku

15.

807.90mm匀在工程应用中，通常让波导工作在单模状态，

12.4-18GHz即频率范围控制在主模与次高阶模式截止频率之波段×，间WR-42K

10.

674.32mm18-

26.5GHz矩形波导的传输特性波导元器件举例波导连接器波导连接器用于实现波导段之间的可靠连接，保证电磁波无反射传输常见的连接法兰类型包括、、等系列，其设计需考虑接触面的平整度和连接螺栓的紧固UG UBR CMR力矩先进的无螺栓快速连接器已应用于自动化生产中，能显著提高装配效率同轴波导转换-同轴波导转换器是连接同轴系统与波导系统的关键器件，常采用探针耦合或环路耦合结构探针耦合通过将同轴内导体延伸入波导耦合电场，环路耦合则通过闭合环路耦合-磁场优化设计可实现低＜、宽带宽＞的高效转换VSWR

1.220%波导分支与耦合结构波导型接头、魔、定向耦合器等分支结构广泛应用于功率分配和信号混合这些器件通过精确控制结构尺寸和匹配元件，实现特定的相位关系和功率分配比在现代雷达T T系统中，集成多功能波导组件能大幅减小系统体积，提高可靠性微带线传输（结构与原理）微带线基本结构微带线由印制在介质基板顶层的金属导体条和底层的接地金属平面组成介质基板常用材料包括FR-4εᵣ≈

4.

4、Rogersεᵣ≈

3.0-

10.2和PTFEεᵣ≈

2.1等导体材料多为铜，表面可电镀金、银等贵金属以提高导电性和抗氧化能力微带传输模式特点线的关键尺寸参数包括导体宽度W、基板厚度h和介质常数εᵣ微带线中的电磁波以准模式传播，因为部分场存在于空气中，部分存在于介TEM质中，形成非均匀介质结构这导致有效介电常数εₑ介于1和εᵣ之间，通常可ₕₕ特性阻抗计算由公式εₑ=εᵣ+1/2+εᵣ-1/2√1+12h/W估算随频率增高，模式逐ₕₕ渐偏离特性，需考虑色散效应TEM微带线的特性阻抗Z₀与W/h比值和εᵣ有关对于W/h＞1的宽导体，Z₀≈120π/√εₑ/W/h+

1.393+

0.667lnW/h+

1.444；对于W/h＜ₕₕ的窄导体，计算更复杂在设计中，常用和特性阻抗，分别对工程应用优势1PCB50Ω75Ω应不同的比值微带线计算器软件可提供快速精确的尺寸计算W/h微带线最大优点是易于集成和批量生产，可与其他微波电路在同一基板上制造其平面结构便于连接表面贴装器件，适合现代微波集成电路微带线特别适合中低功率＜、中高频率应用，是通信、汽车雷达等系统100W1-100GHz5G的关键传输结构微波谐振腔概述谐振腔的基本定义主要谐振腔类型谐振模式的物理解释微波谐振腔是能在特定频率存储电磁能金属空腔全金属封闭结构，值高，谐振腔内电磁场分布形成固定模式，类•Q量的封闭或半封闭结构，本质上是一段常用于高功率应用似波导模式，包括、和混合模式TE TM两端封闭的波导电磁波在腔内多次反矩形腔支持和模式，其介质谐振腔含高介电常数材料，体TEmnp TMmnp•射形成驻波，当腔的尺寸与波长存在特中、、指示三个维度上的半波数积小，温度稳定性好m np定关系时产生谐振谐振腔是微波滤波圆柱腔则有和模式，其TEmnp TMmnp集成谐振结构基于微带、带状线等，•器、振荡器和频率计等设备的核心元件中、、分别表示径向、角向和轴向m np易于集成但值较低Q变化模式选择直接影响腔的性能特性表面声波谐振器利用压电效应，体•和应用场景积极小，用于高频滤波微波谐振腔分析与计算谐振条件推导谐振发生在入射波与反射波形成驻波的条件下对于矩形谐振腔，谐振频率由公式×确定，其中、、为腔体三维尺寸，fmnp=c/2√m/a²+n/b²+p/d²a bd、、为模式指数对于圆柱腔，模式的谐振频率为m np TEmnp×，其中为贝塞尔函数导数的零点fmnp=c/2π√Xmn/R²+pπ/L²Xmn品质因数解析值定义为谐振腔储存的能量与每周期损耗能量的倍比值，表征谐振峰的锐度Q2π腔体值分为无载值和负载值仅考虑腔体本身损耗，由公式Q QQ0Q QLQ0计算，其中为储能，为损耗功率考虑外部负载影响，与耦Q0=ωW/Pd WPd QL合系数相关κQL=Q0/1+κ实例参数分析标准波段矩形谐振腔××在模式下谐振频率约，X231040mm TE

1019.8GHz无载Q值可达10000以上商用介质谐振器采用高介电常数材料εᵣ≈30-90，直径约，高度，能在范围工作，温度系数可控制在5-10mm3-5mm5-15GHz±℃以内，确保频率稳定性微带谐振器值通常在范围，主2ppm/Q100-500要受基板材料损耗限制微带谐振腔实际应用示例滤波器设计需求分析拓扑结构选择明确中心频率、带宽和阻带抑制要求确定耦合矩阵和谐振器排列方式2制造与测试参数计算与优化验证实际性能并进行必要调整通过电磁仿真精确调整几何尺寸微带滤波器设计首先要确定滤波器类型如或椭圆函数和阶数对于频段带通滤波器，典型规格要求通带内插入损耗小于，Chebyshev5G N

412.5-

2.7GHz1dB带外抑制大于设计中需考虑谐振单元间的耦合强度，通常通过调整谐振器间距和开口宽度实现不同的耦合系数50dB国内某5G基站采用的微带介质滤波器采用八阶耦合谐振器结构，基于RogersRO4350B材料εᵣ=

3.66，tanδ=

0.0037，厚度

0.508mm通过引入交叉耦合路径形成传输零点，显著提高带外抑制最终实现的滤波器尺寸约×，通带回波损耗优于，温度稳定性±℃℃，满足基站前端4520mm15dB

0.5MHz-10~+55模块的严格要求微波网络基础概念微波网络的定义与分类端口概念与参考平面微波网络是指在微波频段工作的电气端口是微波网络与外界连接的接口，元件、电路或系统的集合与低频电通常以传输线形式实现每个端口定路不同，微波网络必须考虑分布参数义一个参考平面，所有测量和计算都效应，无法使用集总元件模型准确描基于此平面进行端口必须满足单模述微波网络按端口数可分为单端口传输条件，即只有一种模式能够传播如负载、谐振器、双端口如放大器、端口阻抗通常标准化为特定值如衰减器、多端口如功分器、环行器，以便于不同网络的连接与分50Ω等类型析网络参数的物理意义网络参数是描述微波网络电气特性的数学模型常见的网络参数包括阻抗参数，描述端口电压与电流关系；导纳参数，参数的倒数；散射参数，描Z YZ S述入射波与反射透射波关系；传输参数，便于级联网络分析这些参数/ABCD通常以矩阵形式表示，在频域中为复数，包含幅度和相位信息参数介绍与测量S参数散射参数是描述微波网络特性最常用的参数集对于端口网络，参数形成×矩阵，其中表示端口出射波与端口入射波的Sn Sn nSij ij比值，当其他所有端口都匹配终止时为反射系数，表征端口的匹配程度；为传输系数，描述信号从端口到端口的传输特性Sii Siji≠j ji矢量网络分析仪是测量参数的专用仪器测量前必须进行校准，消除测试线缆、转接器等引入的误差标准校准流程包括开路、VNA S短路、负载和直通校准测量时，将被测器件连接到校准的测试端口，发送已知信号并测量反射和透射信号，计算得到参数OSLT VNAS现代可提供时域分析、眼图分析等高级功能，测量频率范围可达以上VNA110GHz阻抗、导纳、转移参数参数类型定义关系适用条件主要特点参数阻抗易于开路测量直观表示输入传输ZV=ZI/阻抗参数导纳易于短路测量并联网络分析方便YI=YVABCD参数[V₁,I₁]ᵀ级联网络分析矩阵直接相乘得级₂₂联系统=ABCD[V,-I]ᵀh参数混合[V₁,I₂]ᵀ=h[I₁,V₂]ᵀ晶体管分析输入阻抗和电流增益直观Z参数计算需知道各端口电压与电流关系，例如二端口网络的Z参数矩阵满足[V₁,V₂]ᵀ=Z[I₁,I₂]ᵀ测量Z参数时，需将未测量端口置于开路状态，这在高频下较难实现Y参数则相反，需将未测量端口短路，计算公式为[I₁,I₂]ᵀ=Y[V₁,V₂]ᵀZ参数和Y参数互为逆矩阵，即⁻Z=Y¹ABCD参数传输参数对级联系统尤为重要，满足关系式[V₁,I₁]ᵀ=ABCD[V₂,-I₂]ᵀ级联系统的总矩阵为各子网络矩阵的乘积ABCD ABCD₁×₂××参数与参数的转换较复杂，但现代网ABCDtotal=ABCD ABCD...ABCDn ABCD S络分析仪软件可自动完成转换实际工程中，往往根据问题特点选择最合适的参数表示形式，以简化分析和计算微波网络的级联与等效级联系统分析思路复杂微波系统通常由多个子网络级联组成例如，接收机前端可能包括天线、滤波器、低噪声放大器、混频器等级联网络分析此类系统时，参数最为便捷，ABCD因为级联系统的总矩阵为各部分矩阵的乘积级联分析可计算总体增ABCD ABCD益损耗、输入输出阻抗匹配以及系统稳定性等关键指标//波阻抗变换网络在实际微波系统中，不同子系统可能具有不同的特性阻抗，需要设计阻抗变换网络实现无反射连接常用的变换网络包括变压器、多节变压器和各种匹配网络λ/4例如，变压器的特性阻抗₁₂，其中₁和₂为两端阻抗设计λ/4ZT=√Z ZZ Z时可利用参数或参数计算变换网络对整体系统性能的影响ABCDS工业系统应用实例某远程无线回传系统工作在频段，包含发射链路上变频器、功5G E71-76GHz率放大器、天线和接收链路天线、低噪放、下变频器系统设计中，每个模块的参数经过精确测量，然后转换为参数进行级联分析优化各模块间的阻抗S ABCD匹配后，系统实现了数据率、传输距离，链路可靠性达到，10Gbps5km

99.999%满足运营商需求典型微波无源元器件种类微波无源元器件是微波系统的基础组件，不需要外部能量即可完成特定功能功率分配器用于将输入信号分成两路或多路输出，典型结构包括分配器、型分配Wilkinson T器和定向耦合器定向耦合器能从主传输线路中提取一小部分功率用于监测，同时保持主路径信号的高传输效率，耦合度和方向性是其关键指标铁氧体元件利用铁氧体材料在外加磁场作用下的非互易特性，实现特殊功能环行器是三端口或多端口器件，信号只能按特定方向传输如隔离器则是二端1→2→3→1口非互易器件，允许信号单向传输而阻止反向传播这些器件在雷达、通信系统中起到关键的信号隔离和保护作用其他常见无源元件还包括终端负载、衰减器、移相器等，它们共同构成了完整的微波无源器件家族功率分配器件原理与实现分路器基本结构功率分配与合成功能Wilkinson功率分配器是最常用的功率分配器可正向工作一分多，Wilkinson三端口功率分配器件，具有输出端也可反向工作多合一作为分配口隔离和所有端口匹配的优点其器时，将输入信号均分或按特定比基本结构包括两段传输线，特例分配到多个输出端口作为功率λ/4性阻抗为₀，以及连接两个输合成器时，将多路信号合并到一个Z√2出端口的隔离电阻₀在理输出端口，常用于功率放大器的功R=2Z想情况下，输入功率平均分配到两率合成，以提高系统输出功率不个输出端口，无反射损耗，输出端平衡分配可通过调整阻抗变压器实口间完全隔离现，实现、等非均等分配比1:21:3性能指标与优化设计分路器的关键性能指标包括插入损耗理想值、回波损耗反映Wilkinson3dB端口匹配程度、隔离度输出端口间的隔离程度和带宽实际设计中，可通过增加级数扩展带宽，典型的三级分路器可实现超过的相对带宽微Wilkinson100%带实现时需考虑弯曲、交叉结构的影响，并采用电磁仿真优化设计微波定向耦合器精确控制耦合度根据应用需求定制信号分配比例优化方向性指标提高信号分离能力和隔离效果扩展操作带宽实现宽频段稳定工作性能定向耦合器是一种四端口微波器件，将输入端口的一部分功率定向耦合到辅助端口，同时保持其他端口隔离其基本结构可采用并行耦合线、耦合器或波导孔耦合等形式耦合度定义为输入功率与耦合口功率之比的分贝值，通常范围为方向性定义为耦合口Lange CdB3~30dB DdB与隔离口功率之比，表征器件的信号分离能力，优质耦合器方向性可达以上25dB定向耦合器广泛应用于功率监测、信号采样和功率分配等场景在雷达系统中，耦合器用于采样发射功率和反射信号在测量系统中，定向耦合器结合功率计可测量入射和反射功率，进而计算驻波比现代通信基站中，定向耦合器与功率检测器组合监测输出功率，实现自动增益控制多段PA耦合结构可实现宽带特性，多层设计可减小尺寸，适应集成化发展趋势微波铁氧体器件环行器工作原理环行器利用铁氧体材料在外加磁场作用下的非互易特性，使电磁波仅能单向传播典型型环行器由中心放置铁氧体圆盘和°间隔的三个端口组成信号从任一端口进入Y120后，只能传向下一端口而不能传向上一端口这种定向传输特性源于铁氧体材料中电磁波的法拉第旋转效应和非互易性隔离器的核心功能隔离器是一种二端口非互易器件，允许信号从端口传向端口，但阻止从端口到端口的传输其基本结构可看作环行器的特例，将第三端口接终端负载隔离器的关键指1221标包括插入损耗通常和隔离度典型值隔离器广泛用于保护信号源免受负载反射干扰，提高系统稳定性

0.5dB20dB铁氧体材料特性与发展铁氧体是一类具有铁磁性和绝缘性的复合氧化物，主要包括尖晶石型如镍锌铁氧体和石榴石型如钇铁石榴石微波铁氧体材料的关键参数包括饱和磁化强度、线宽MsΔH和居里温度近年来，低温共烧铁氧体技术和纳米晶铁氧体材料显著提升了器件性能和温度稳定性，扩展了工作频段至毫米波范围Tc LTCC主动微波器件概览微波天线基础概念天线的基本工作原理微波天线主要类型天线是转换导行波与自由空间辐射波的装置，微波频段常用天线包括偶极子天线、八木天遵循互易性原理在发射模式下，天线将传输线、对数周期天线、喇叭天线、抛物面反射天线上的导行电磁波转换为空间辐射波；在接收线、微带天线、缝隙天线和相控阵天线等各模式下，则将空间电磁波转换为传输线上的导类型天线根据应用场景、频率范围、增益需求行波天线工作基于麦克斯韦方程组预测的加和尺寸限制选择使用近年来，基于超材料和速电荷辐射电磁波现象超表面的新型天线设计也取得重要进展天线尺寸与波长关系天线性能指标天线物理尺寸与工作波长密切相关典型谐振关键天线参数包括方向性，描述天线辐射能天线尺寸约为或波长量的空间分布；增益，表示天线辐射强度与全λ/2λ/4，因此高频天线尺寸更小向参考天线的比值；阻抗带宽，反映天线工作λm=300/fMHz例如，天线长度约，而频率范围；极化，表征电场矢量方向特性；效

2.4GHz WiFi

6.25cm毫米波天线仅约天线小率，描述能量转换率；辐射方向图，展示三维28GHz5G

2.7mm型化是重要研究方向，但小型化通常伴随带宽辐射特性不同应用场景下，这些参数的优先减小和效率降低级不同对称振子天线对称振子的基本结构辐射特性分析工作频段与实验观测对称振子天线又称偶极子天线是最基本半波长偶极子产生字形辐射方向图，偶极子天线理论上是谐振结构，但实际8的线状天线，由两个长度相等、方向相在垂直于天线轴方向辐射最强，沿轴向带宽可达加粗导体可扩展带10-15%反的导体臂构成在中心馈电点，通常无辐射理想情况下，其方向性约为宽至以上长度调整可优化天线性20%连接同轴电缆，内导体连接一臂，外导，远低于高增益天线能，标准半波长偶极子实际长度约为

1.

642.15dBi体连接另一臂半波长偶极子是最常见辐射阻抗约为，接近传输系，比理论值略短实验观73Ω50Ω

0.47λ-

0.48λ的结构，总长度约为，每臂长度约统，易于匹配全波长偶极子则产生四测波束图可使用天线旋转台和场强仪，λ/2为提高机械强度，实际天线常采用瓣方向图，具有沿轴向辐射零点偶极测量不同角度的辐射强度现代矢量网λ/4圆柱导体或印刷电路板结构子的极化方向与天线轴平行，为线性极络分析仪结合近场测量系统可快速准确化地测量复杂天线特性阵列天线基础阵列天线的工作原理阵列天线由多个辐射单元按特定几何排列组成，通过控制各单元的激励幅度和相位，实现波束形成和方向控制阵列因子描述了辐射方向图的数学表达，取决于阵元间AF距、阵元数量、幅度加权和相位差线性阵、平面阵和圆形阵是常见的几何排列方式，各有优势阵列技术能显著提高天线增益和方向性，使系统具备波束扫描能力加权与校准技术幅度加权用于控制副瓣电平，常见加权函数包括均匀、余弦、和等加权能在指定副瓣电平下提供最窄主瓣相位加权用于波束扫描和零点Taylor ChebyshevChebyshev控制，可实现电子束扫描无需机械转动阵列校准至关重要，包括幅度相位校准和位置校准，确保理论设计与实际性能一致先进校准方法包括自适应算法和实时反馈系/统实例5G Massive MIMO基站采用技术，典型阵列包含个天线单元华为有源天线单元采用构型，包含个阵元，通过波束赋形技术形成多个5G MassiveMIMO64-2565G AAU64T64R192窄波束，显著提高频谱效率阵列采用混合波束成形架构，结合数字和模拟波束成形，平衡性能和功耗实测数据显示，相比系统，容量提升倍，能效提升以4G4-650%上，覆盖半径扩大约30%行波天线与宽带天线行波天线基本原理宽带设计关键策略行波天线中电流呈行波分布，而非谐振天采用逐渐变化结构，如锥形、指数型或平••线的驻波分布滑过渡能量沿天线结构逐渐辐射，末端通常需终使用自相似结构，如对数周期天线••端匹配利用非谐振机制，减少驻波比敏感性•相位常数与自由空间波数不同，导致主•βk加入阻性负载或电阻分布，提高带宽但降•波束倾斜低效率频带宽度通常大于谐振天线•采用复合馈电网络，实现阻抗稳定匹配•经典例子包括菱形天线、螺旋天线和长线•利用互耦效应优化多单元结构•天线工业宽带天线产品案例双脊喇叭天线可覆盖，＜•1-18GHz VSWR2螺旋天线，圆极化，增益•2-18GHz6-14dBi对数周期天线，平均增益•400MHz-6GHz6dBi天线，用于方向查找系统•Vivaldi1-40GHz平衡馈电蝶形天线，全向特性•250MHz-2GHz天线电视广播接收，•LPDA174-862MHz缝隙天线与微带天线缝隙天线原理与特点微带天线工作机制集成天线应用PCB缝隙天线由导体平面上的窄缝隙构成，微带天线由金属贴片、介质基板和接地现代无线设备广泛采用集成微带天PCB是巴比涅原理的应用其辐射方向图平面组成，通常以探针或微带线馈电线智能手机通常在内部边缘集成——PCB与等效电流天线互补矩形缝隙是基本基本工作模式，贴片长度约为多个天线，支持多频段通信TM01形式，半波长缝隙的辐射阻抗约为，辐射源是贴片边缘的缝隙场微带蓝牙物联网λ/22G/3G/4G/5G/WiFi/，需要阻抗变换匹配系统天线具有低剖面、轻量化、易于制造和设备采用小型化的倒形天线或缝500Ω50ΩF IFA缝隙天线在波导和空腔谐振器上的应用集成等优势，但带宽窄通常＜和效隙天线，优化空间利用率毫米波终5%5G广泛，具有低剖面、结构坚固和易于集率较低扩展带宽技术包括端采用多阵元微带天线阵，实现波束成60-70%成等优点环形缝隙天线可提供全向水堆叠结构、寄生元件、型槽和差分馈电形和跟踪高性能材料如U PCBRogers平极化特性，适合全向覆盖等，可将带宽提高到和在高频15-30%RO4350B RT/duroid5880天线设计中应用广泛，提供低损耗和稳定的介电特性智能天线简析传统固定天线的局限传统固定天线面临多用户干扰、多路径衰落和频谱利用率低等问题固定波束难以适应动态通信环境，空间资源利用不充分在城市密集场景下，固定天线系统容量受限，难以满足爆发增长的数据需求智能天线技术应运而生，通过主动控制天线波束方向和形状，优化无线资源分配波束赋形与自适应控制波束赋形技术通过调整阵列每个单元的幅度和相位，形成所需方向图自适应波束赋形算法如、能根据信道状态实时调整权重，抑制干扰源并增强期望信号LMS RLS空时处理技术结合空间和时间维度信息，进一步提高抗干扰能力数字波束形成、模拟波束形成和混合波束形成是实现智能天线的三种主要架构，各有DBF ABF优缺点赋能的智能天线系统AI人工智能技术与智能天线融合，形成新一代天线系统深度学习算法可预测用户移动轨迹，提前调整波束方向，减少切换延迟强化学习用于波束管理和资源分配，在复杂环境中实现最优决策边缘计算结合处理减少云端依赖，降低延迟AI中国移动研发的系统利用深度学习预测用户分布，比传统算AI-MassiveMIMO法提高频谱效率，降低计算复杂度25%30%微波通信系统组成发射子系统发射子系统将基带信号调制并转换至微波频段进行发射典型组件包括基带处理单元、调制器、上变频器、功率放大器和发射天线基带信号经数字调制如、后，通过调制器上QPSK QAMI/Q变频至中频，再经混频器转换至微波频段功率放大器提供足够发射功率，关键指标包括输出功率、线性度和效率发射滤波器抑制杂散辐射，确保频谱纯净传播信道特性微波信号在大气中传播受多种因素影响自由空间损耗随距离平方增加，是主要衰减因素多路径效应导致信号在不同时间、不同相位叠加，产生衰落大气吸收主要由氧气和水汽在特定频段显著降雨衰减在高频段尤其影响严重，与雨强和频率相关其他因素包括云雾衰减、闪烁效应和大气折射率变化，设计系统时需综合考虑10GHz接收子系统接收子系统捕获微波信号并恢复原始信息主要组件包括接收天线、低噪声放大器、下变频器、解调器和基带处理电路接收天线捕获微弱信号，放大信号同时引入最小噪声，噪声系数是关LNA键指标带通滤波器抑制带外干扰，下变频器将信号转换至中频或基带电路调整增益以适应不同信号强度解调器恢复基带信号，前向纠错编码提高误码率性能现代接收机多采用软件定AGC义无线电架构，提高灵活性典型微波通信系统框图展示了信号从发送到接收的完整路径基站结构包括基带处理单元和射频拉远单元，通过光纤前传网络连接当代系统多采用数字中频架构，减少模拟器件数量，提BBURRU高系统稳定性和一致性信道特性包括大尺度衰落和小尺度衰落，前者描述平均路径损耗，后者描述快速时变波动微波通信中的电波传播机理微波在雷达与遥感系统中的应用雷达系统基本架构气象遥感关键技术发射微波脉冲并接收回波信号多普勒与偏振测量大气参数海洋与水文监测卫星微波载荷应用水面特性与土壤水分测量全天候对地观测与环境监测雷达系统利用微波信号探测目标距离、速度、方位和高度基本雷达方程为Pr/Pt=GtGrλ²σ/4π³R⁴，其中Pr为接收功率，Pt为发射功率，Gt和Gr为发射接收天线增益，为波长，为目标雷达截面积，为距离现代雷达多采用脉冲压缩技术提高距离分辨率，和多普勒处理区分移动目标，合成孔径技术实现高分辨率成像λσR MTISAR气象雷达主要工作在波段、波段和波段，利用多普勒效应测量降水粒子运动速度，双偏振技术区分不同类型降水中国气象卫星风S2-4GHz C4-8GHz X8-12GHz云四号搭载的微波温度计工作在氧气吸收带，可探测大气温度垂直廓线；微波湿度计工作在水汽吸收频段，测量大气水汽含量微波散射MWTS50-57GHz MWHS计能测量海面风场，微波辐射计可用于土壤水分、海冰覆盖和积雪监测，为全球气候变化研究提供关键数据典型微波通信系统设计145dB

99.99%链路预算总余量链路可用性包含各种损耗与增益因素系统全年稳定工作时间比例256QAM调制方式高频谱效率的高阶调制技术微波通信系统设计始于链路预算分析，计算公式为接收功率发射功率发射天线增益dBm=dBm+dBi-传播损耗其他损耗接收天线增益系统余量需大于衰落裕度才能保证链路可靠性例如，dB-dB+dBi公里频段点对点链路，在发射功率、天线增益条件下，自由空间损耗约80E71-76GHz20dBm50dBi，大气损耗，加上雨衰、器件损耗等，需要充分的系统余量确保可用性143dB4dB/km

99.99%设备选择应综合考虑多种因素发射机关注输出功率、频率稳定性和相位噪声；接收机关注灵敏度典型值-和动态范围；天线选择权衡增益通常与尺寸调制方式从到不等，高90dBm30-50dBi QPSK256QAM阶调制提高频谱效率但要求更高信噪比错误编码如提高抗干扰能力现代系统多采用自适应调制编LDPC码技术，根据信道条件动态调整传输参数，平衡吞吐量与可靠性精确的站址勘察和安装对准也是系统ACM成功的关键因素微波通信网络安全及抗干扰微波通信系统面临多种干扰源威胁自然干扰包括太阳辐射、闪电和大气噪声；人为干扰包括同频干扰、邻频泄漏和恶意干扰同频干扰来自使用相同频率的其他系统，在频谱拥挤区域尤为严重干扰分析需考虑发射机特性功率、频率、调制、接收机特性灵敏度、选择性、路径损耗和天线方向图干扰噪声比是评估干扰严重程度的重要指标，通常要求I/N I/N-6dB抗干扰技术主要包括空间域、频率域和时间域三类方法空间域技术利用定向天线和自适应波束形成抑制干扰源方向的信号；频率域技术包括频率规划、动态频谱接入和跳频扩频；时间域技术包括时分复用和时间跳变物理层安全措施包括定向窄波束传输、低功率密度设计和屏蔽防护高层安全技术包括空口加密、认证机制和安全密钥管理未来技术发展方向包括认知无线电、人工智能干扰识别、物理层安全编码和量子密钥分发等，将显著提升微波通信系统的安全性和抗干扰能力射频与微波测试技术掌握基本测量仪器了解各类仪表的工作原理与操作方法熟练测试关键参数精确测量参数、功率等核心指标S规范校准与误差分析确保测量结果的准确性与可靠性微波测试的核心仪器包括矢量网络分析仪、频谱分析仪、功率计和信号发生器测量参数，频率范围可达以上，动态范围通常VNA VNAS110GHz100dB频谱分析仪分析信号频域特性，关注指标包括频率范围、分辨率带宽和显示平均噪声电平功率计直接测量绝对功率，包括热电偶型和二极管RBW DANL型，准确度可达±信号发生器产生已知特性的测试信号，关键参数包括频率范围、功率范围和相位噪声

0.1dB微波测量前必须进行校准，消除系统误差校准方法包括短路开路负载直通、直通反射线和自动校准模块功率计校准需要参考源VNA SOLT---TRL--和衰减器测量误差来源包括随机误差噪声、漂移、系统误差定向性、源匹配和连接误差连接器重复性实用测试技巧包括使用高质量电缆和连接器；避免过度弯曲或扭曲电缆；控制环境温度波动；使用适当的衰减器保护仪器；正确设置扫描参数平衡速度与准确性微波测量结果应包括不确定度分析，增强数据可信度微波仿真与设计软件全波电磁场仿真是基于有限元法的三维电磁场仿真软件，特别适合复杂三维结构分析其自适应网格剖分能自动加密电磁场变化剧烈区域，HFSSHigh FrequencyStructure Simulator提高计算精度优势在于精确模拟任意几何形状，支持多物理场耦合如热电磁，但计算资源需求大基于时域和频域求解器，方法适合宽带分析，尤其擅HFSS-CST FDTD长处理开放结构和辐射问题电路级仿真分析是射频与微波电路设计的综合平台，集成电路仿真、电磁仿真和系统级分析其独特优势在于丰富的元器件模型库和电路电磁协同仿真ADSAdvanced DesignSystem-能力提供线性非线性分析、谐波平衡、瞬态分析和统计分析等多种求解器专注于设计，提供智能网络自动布线功能ADS/AWR MicrowaveOffice MMICiNet则常用于系统级建模和算法开发，可与专业电磁仿真软件配合使用MATLAB系统级设计与优化和专注于通信系统级仿真，支持链路预算分析、调制解调、信道模型和误码率计算这类软件能评估整个微波通信系统性能，VSSVisual SystemSimulator SystemVue优化关键参数，避免过度设计和提供参数扫描和优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，能自动寻找最优设计方案现代设计流程通常结OptiFDTD HFSSOptimetrics合多级仿真系统级确定指标，电路级进行设计，电磁级验证精度微波技术发展趋势毫米波与太赫兹集成智能制造与自动化向更高频段拓展，实现超高速通信辅助设计与智能生产技术AI技术演进物联网广泛应用5G/6G4更高频谱效率与系统容量3低功耗广覆盖的微波连接方案微波技术正向毫米波和太赫兹频段拓展，频段和频段已成为研究热点硅基工艺如在以上频段取得突D110-170GHz G140-220GHz6G22nm FDSOI100GHz破，技术实现振荡，功率密度达到以上先进封装技术如扇出型晶圆级封装和硅通孔解决了高频互连问题多SiGe HBT700GHz GaNHEMT10W/mm FOWLPTSV芯片模块和系统级封装促进了异构集成，大幅缩小系统尺寸MCM SiP人工智能驱动的微波设计自动化成为新趋势深度学习算法可预测电磁场分布，加速优化过程，将传统几天的仿真压缩至数分钟智能天线系统采用机器学习算法动态适应复杂电磁环境向演进将实现级数据率、微秒级延迟和近可靠性新型材料如石墨烯、氮化硼和液晶聚合物提供了革命性的微波器件解决方案智能表面5G6G Tbps100%技术如可编程超表面将改变电磁波传播控制方式，为微波系统带来全新设计范式国内外微波技术前沿进展顶尖研究团队清华大学微波与天线研究所在太赫兹芯片和天线阵列领域处于国际领先地位中国电子科技集团第三十八研究所是国内微波器件研发的核心力量，在功率放大器和宽带雷达GaN系统取得重大突破美国加州理工学院和麻省理工学院专注于毫米波芯片集成和太赫兹成领先企业创新像技术德国弗劳恩霍夫研究所在微波传感器和雷达系统方面居世界前列华为在基站射频前端和毫米波相控阵技术取得领先优势，其自研鸿鹄系列射频芯片5G5G支持超宽带宽高通在移动终端射频前端集成方面持续创新，推出支持毫米波的骁龙调制解调器罗德与施瓦茨公司在微波测试与测量设备领域处于领先地位，其矢量X65国际会议动态网络分析仪频率已扩展至和在射频滤波器和功率放大器领域

1.5THz QorvoSkyworks技术领先，支持多频段高效率运行国际微波研讨会作为微波领域最具影响力的会议，年大会焦点集中在毫米波IMS2023相控阵技术、太赫兹通信和辅助射频设计欧洲微波会议重点关注频谱利AI EuMW6G用和智能表面技术亚太微波会议展示了亚洲国家在微波集成电路和量子雷达方APMC专利与标准进展面的研究成果天线与传播国际研讨会聚焦于大规模和太赫兹波束成形技术IEEE MIMO微波技术专利申请增长迅速，华为、高通、爱立信、三星和诺基亚位居前五重点专利领域包括波束成形算法、毫米波天线阵列和微波集成电路标准化了3GPP Release17以上毫米波频段，并定义了增强型超可靠低延迟通信规范

52.6GHz eURLLCIEEE标准推进频段高速技术，支持最高数据率

802.11ay60GHz WLAN176Gbps ITU-R正在制定频谱规划，考虑频段的潜在应用WP5D6G100-300GHz微波技术在民用通信的应用案例运营商微波回传网络城市应急通信系统工程实测数据分析中国移动在新疆地区部署的频段深圳市应急管理局部署的便携式微波通某省会城市微波通信网络覆盖测试显示，E71-微波回传系统是技术信系统可在自然灾害和突发事件中快速毫米波基站在城区平均覆盖半径76/81-86GHz28GHz应用典范该系统采用双极化技建立通信网络系统采用频段约米，建筑物穿透损耗MIMO Ku12-20020-30dB术，单链路容量达，通过空间分点对多点架构，中心站覆盖半使用波束赋形技术后，覆盖距离延长10Gbps18GHz集抵抗雨衰每个微波站点配备径终端设备重量不超过，，系统容量提升倍上海浦东地40cm15km10kg50%3直径天线，增益约，连接距离在可由一人携带，分钟内完成部署系区部署的微波回传链路在暴雨天45dBi1080GHz山区可达系统采用自适应调制统集成了话音、视频监控和数据传输气雨强时，链路衰减3-5km IP100mm/h8km编码技术，根据天气条件自动调功能，提供最高带宽特殊设额外增加，但通过自动降低调制阶ACM100Mbps25dB整调制方式，保证链路可靠性达计的抗风天线可在级台风环境下稳定数从降至，仍维持最12256QAM QPSK，年平均中断时间少于分钟工作，满足恶劣天气下的应急需求低带宽，确保核心业务连续性

99.999%52Gbps微波技术在国防与航天领域的应用先进军用雷达系统卫星微波通信系统现代相控阵雷达是军事微波技术的典型应用高轨通信卫星采用多波束微波技术，单颗卫以某型波段相控阵雷达为例，星可形成数十到数百个波束覆盖地面卫星X8-12GHz其采用数千个组件构成的有源相控阵，转发器工作在频段、频段T/RC4-8GHz Ku实现电子束扫描，无需机械转动系统采用和频段，每12-18GHz Ka26-40GHz多通道数字波束形成技术，可同时跟踪个转发器带宽为克服长距离10036-72MHz多个目标，并具备抗干扰能力先进的脉冲传输损耗，卫星采用高效率行波管放大器压缩和多普勒处理提高了距离分辨率达米，输出功率可达瓦地面站采5TWTA150和速度分辨率米秒雷达采用功用大口径抛物面天线直径米，实现

0.5/GaN3-11率放大器，峰值功率达数十千瓦，探测距离高增益接收低轨星座则采用相控阵天线技超过公里术，实现波束快速切换和跟踪，支持高速移400动通信微波数据链与指挥控制现代军事数据链利用微波技术实现远距离高速安全通信某型机载数据链工作在频段，采用频Ku谱扩展和跳频技术增强抗干扰能力，通信距离超过公里系统使用编码和调制，200LDPC QAM数据率可达，支持实时视频和战术数据传输抗干扰设计包括自适应空域滤波、智能频率45Mbps管理和多重加密，确保恶劣电磁环境下的通信安全多层网络架构使系统能够在部分节点失效的情况下保持整体连通性，大幅提高战场生存能力实践训练与实验教学安排实验名称主要内容实验设备学时传输线特性测量测量、反射系数、矢量网络分析仪、传输VSWR4阻抗线微波元件参数测试测量参数、插入损耗、网分、功分器、耦合器S4隔离度天线方向图测量测量增益、波束宽度、天线旋转平台、场强仪4旁瓣电平微带滤波器设计滤波器设计、制作与测、设备、网HFSS PCB8试分微波系统链路分析系统指标计算与测试验发射机、接收机、分析4证仪本课程实验教学采用基础实验综合设计模式，涵盖微波测量技术、器件设计与系统分析三大模块学生需完成五+个基础实验和一个综合设计项目基础实验培养学生操作微波仪器设备的能力，掌握标准测量方法综合设计项目要求学生自主完成从方案设计、仿真分析到制作测试的全过程，培养解决实际工程问题的能力仿真实训采用和软件，学生需完成微带天线、滤波器等结构的建模与电磁仿真硬件实验则利用实验室HFSS ADS的矢量网络分析仪、频谱分析仪和信号发生器等设备，进行实际测量与验证课程评价采用过程性评价与结果性评价相结合的方法，注重实验报告质量、操作技能和创新设计能力优秀设计作品将推荐参加全国大学生电子设计竞赛和微波天线创新大赛，激发学生学习积极性微波技术典型思政融合探讨微波科技与国家战略安全微波技术是保障国家信息安全和国防建设的关键我国雷达技术从引进吸收到自主创新的发展历程，体现了科技自立自强的重要性通过学习新中国微波技术发展史，理解关键核心技术不能依赖他国，必须掌握自主知识产权微波通信对国家信息基础设施建设和数字经济发展的支撑作用，展现了科技强国的必由之路工匠精神融入技术学习微波技术要求精确测量和精细加工，工程误差常以微米甚至纳米计学习微波专家们专注细节、精益求精的工作态度，培养工匠精神例如，我国研制毫米波器件时，技术人员反复测试、调整参数数千次才达到设计指标通过微波实验培养学生一丝不苟的实验习惯和严谨治学的科学态度，在专业学习中培育工匠品格前沿科技的责任与担当作为通信基础技术，微波应用服务于经济社会发展和人民生活改善学习我国技术5G如何助力偏远地区通信覆盖、支持应急救灾和远程医疗，引导学生树立科技为民的理念讨论微波辐射安全标准的制定，培养学生对公众健康的责任意识通过分析微波技术如何助力双碳目标，培养学生的绿色发展理念和科技向善的价值观常见考试题型与解题指导选择题解题技巧计算题解题思路掌握基本概念和公式，注意单位换算清晰列出已知条件和求解目标••利用排除法，先排除明显错误选项绘制必要的示意图辅助分析••关注题干中的限定词，如总是、可能等选择合适的公式并进行变换••遇到复杂计算题，可用数量级估算快速判断计算过程中保留适当有效数字••注意常见的干扰项和易混淆概念检查单位一致性和结果合理性••微波计算常用单位，熟练掌握转换•dB分析题答题要点理解题目核心，明确分析方向•合理组织答案结构，层次分明•将定性分析与定量计算相结合•适当引用经典理论和公式•注重实际工程应用角度分析•言之有理，论证充分，逻辑严密•历年高频考点主要集中在以下几个方面传输线理论阻抗匹配、驻波比计算、参数分析散射矩阵性质、参数转换、波导理S论截止频率、模式分析、天线基础增益、方向图计算和微波系统设计链路预算分析这些内容占总分值的以上，复70%习时应重点掌握解题时常见的错误包括单位混用如与倍数混淆、公式记忆错误特别是波导截止频率公式、忽略微波系统阻抗匹配问题dB等建议考前重点训练参数计算、阻抗匹配设计和波导分析这三类题目，它们既是基础知识点，也是考查的重点和难点做S题时应注意审题准确，特别是条件限定和所求参数的具体定义，避免概念混淆导致的失分教材与主要参考文献指定教材《微波技术与天线》（第五版），张道行主编，电子工业出版社，年本教材系统介绍微波基础理论和工程应用，内容丰富，案例2021翔实，是国内微波教学的经典教材辅助教材包括《微波工程》（第四版），著，电子工业出版社译本，年；《现代微波技David M.Pozar2017术》，刘玉玲主编，西安电子科技大学出版社，年2020推荐参考文献包括期刊最新研究成果；《天线理论与设计》（第四版），IEEE Transactionson MicrowaveTheory andTechniques著；《微波测量原理与技术》，林为干主编电子教学资源包括中国大学平台微波技术基础课程和哈佛大学开放Constantine A.Balanis MOOC课程行业标准文献推荐学习《微波通信系统工程设计规范》和《通信铁塔桅技术规范》Applied ElectromagneticYD/T2319-2011，帮助学生了解工程实践规范同时关注和中国电子学会微波分会的最新技术动态，拓展专业视野YD/T5131-2005IEEE MTT-S课程复习提纲与自测题微波基础理论重点掌握微波频段划分、传输线理论、阻抗匹配技术和参数概念关键S公式包括特性阻抗₀、反射系数₀₀、Z=√L/CΓ=ZL-Z/ZL+Z驻波比难点在于斯密斯圆图应用和传输线阻抗VSWR=1+|Γ|/1-|Γ|波导与谐振腔变换自测题计算长度为、特性阻抗为的传输线，当负载为

0.25λ50Ω重点掌握波导基本模式特性、截止频率计算、场分布和谐振腔原理关键时，输入阻抗是多少？反射系数和驻波比各是多少？25+j25Ω公式矩形波导模式截止频率、矩形TEmn fc=c/2√m/a²+n/b²谐振腔谐振频率难点是不同模fmnp=c/2√m/a²+n/b²+p/d²微波网络分析3式的场分布分析自测题一个尺寸为××的矩形谐振腔，231030mm求和模式的谐振频率若腔内填充相对介电常数为的TE101TE

0112.2重点掌握二端口网络参数、参数物理意义、网络参数间转换关系和级联S介质，谐振频率如何变化？网络分析关键技能是参数测量与解释、参数的级联计算难点S ABCD在于复杂微波网络的等效分析自测题已知二端口网络的参数矩阵为S∠°∠°∠°∠°，求该网络的输入4天线与系统[

0.3-

450.790;

0.

7900.3-45]阻抗参考阻抗为，并判断该网络是否为互易网络和无损网络50Ω重点掌握天线基本参数方向性、增益、阻抗带宽、常见天线类型特性和微波系统链路分析关键公式自由空间传播损耗、接收功率Lfs=

32.4+20logfMHz+20logdkm难点是天线阵列分析和系统链路预算计算自Pr=PtGtGrλ²/4πR²测题两个相距的微波站，工作频率为，发射功率为，50km15GHz1W天线增益均为，计算接收功率和链路余量接收灵敏度为35dBi-85dBm总结与展望个人创新能力应用微波技术解决实际问题的综合素养专业工程能力微波系统设计与测试的实践技能理论基础知识微波理论与电磁场的科学原理通过本课程的学习，您已系统掌握了微波技术的基础理论、关键技术和工程应用，建立了从电磁场理论到微波系统设计的知识体系这些知识将为您从事通信工程、雷达系统、物联网等领域的研究与开发奠定坚实基础微波技术作为现代无线通信的核心，其重要性随着通信、高速数据传输和智能感知技术5G/6G的发展而日益凸显微波工程师是当今最具发展前景的专业人才之一未来五年，随着全球数字基础设施建设加速和新一代通信技术普及，微波领域人才需求将持续增长建议同学们在专业学习基础上，关注前沿技术动态，积极参与科研项目和工程实践，培养跨学科视野和创新思维无论是继续深造还是直接就业，扎实的微波技术功底都将成为您职业发展的重要竞争力希望大家能够将所学知识应用于实践，为国家信息技术发展和数字经济建设贡献力量！。