《電磁場(chǎng)與天線》PPT課件.ppt

Welcome to,Electromagnetic Field Theory and Antenna,電磁場(chǎng)理論與天線,主講：張文梅,Electromagnetic Field Theory and Antenna,物電學(xué)院通信研究室,電磁波譜 Electromagnetic Spectrum,緒 論,Introduction,按波長(zhǎng)分：宇宙射線，射線，X射線，紫外線，可見(jiàn)光，紅外線（反射紅外，熱紅外，微波），無(wú)線電波和長(zhǎng)波， 不僅無(wú)線電波是電磁波，光、X射線、射線也都是電磁波。,可見(jiàn)光: visible light 無(wú)線電波: radio waves 微波: microwaves 紅外: infrared light 紫外: ultraviolet light X-射線: X-rays -射線: -rays,電磁波是一個(gè)大家族,無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的； 紅外線、可見(jiàn)光和紫外線是原子的外層受到激發(fā)后產(chǎn)生的； X射線是原子內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的； 射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。,各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理不同,在不同的電磁波段，可以使用不同的波長(zhǎng)單位，如埃( )、納米（nm）、微米（m）、毫米（mm）、米（m）等。有時(shí)還使用另外兩個(gè)與波長(zhǎng)相關(guān)的計(jì)量單位：波數(shù) (單位為cm-1)和頻率V（單位為赫茲）。,表示,光波的頻率比無(wú)線電波的頻率要高很多，光波的波長(zhǎng)比無(wú)線電波的波長(zhǎng)短很多；而X射線和射線的頻率則更高，波長(zhǎng)則更短。,不同頻率的電磁波在傳輸過(guò)程中具有不同的特性 波長(zhǎng)越長(zhǎng)，繞射能力越強(qiáng)，穿透能力越強(qiáng),它們的區(qū)別在于頻率或波長(zhǎng)有很大差別,一、課程的性質(zhì)和任務(wù),“電磁場(chǎng)與電磁波”是高等學(xué)校電子信息類及電氣信息類專業(yè)本科生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課; 課程涵蓋的內(nèi)容:是合格的電子、通信、電氣、遙測(cè)遙感、信息類專業(yè)本科學(xué)生所應(yīng)具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。 電磁場(chǎng)與電磁波基本理論又是一些交叉學(xué)科的生長(zhǎng)點(diǎn)和新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)， 而且對(duì)完善自身素質(zhì)，增強(qiáng)適應(yīng)能力和創(chuàng)造能力長(zhǎng)遠(yuǎn)地發(fā)揮作用。,本課程將在“大學(xué)物理（電磁學(xué)）”的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究宏觀電磁現(xiàn)象和電磁過(guò)程的基本規(guī)律及其分析計(jì)算方法。 通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，掌握基本的宏觀電磁理論，具備分析和解決基本的電磁場(chǎng)工程問(wèn)題的能力。,二、電磁場(chǎng)理論發(fā)展歷史,定性觀察電現(xiàn)象、磁現(xiàn)象,電磁場(chǎng)理論發(fā)展中的重大事件：,庫(kù)侖定律（電荷相互作用力規(guī)律）,1820：電流磁效應(yīng)（奧斯特） 安培力定律（安培）,1831：電磁感應(yīng)（法拉第）,1864：位移電流假說(shuō)，麥克斯韋方程組 （麥克斯韋方程）,1888：試驗(yàn)證明電磁波存在（赫茲）,三、電磁波的傳播過(guò)程,當(dāng)今世界，電子信息系統(tǒng)，不論是通信、雷達(dá)、廣播、電視，還是導(dǎo)航、遙控遙測(cè)，都是通過(guò)電磁波傳遞信息來(lái)進(jìn)行工作的。因此以宏觀電磁理論為基礎(chǔ)，電磁信息的傳輸和轉(zhuǎn)換為核心的電磁場(chǎng)與電磁波工程技術(shù)將充分發(fā)揮其重要作用。下面以無(wú)線電通信系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明。,發(fā)射機(jī)末級(jí)回路產(chǎn)生的高頻振蕩電流經(jīng)過(guò)饋線送到發(fā)射天線，通過(guò)發(fā)射天線將其轉(zhuǎn)換成電磁波輻射出去；到了接收端，電磁波在接收天線上感生高頻振蕩電流，再經(jīng)饋線將高頻振蕩電流送到接收機(jī)輸入回路，這就完成了信息的傳遞。在這個(gè)過(guò)程中，經(jīng)歷了電磁波的傳輸、發(fā)射、傳播、接收等過(guò)程。 傳輸導(dǎo)行電磁波 發(fā)射和接收天線 傳播入射、反射、透射、繞射,饋線,四、電磁波的應(yīng)用,THz電磁波產(chǎn)生與應(yīng)用 電磁波在醫(yī)療上的應(yīng)用 電磁高速公路 微帶線 RFID,微波爐 電磁爐 隱形飛機(jī) 電磁式生物芯片 無(wú)線通信,電磁兼容 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子、電氣系統(tǒng)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。運(yùn)行中的電子、電氣設(shè)備大多伴隨著電磁能量的轉(zhuǎn)換，使得高密度、寬頻譜的電磁信息充滿整個(gè)人類的生存空間，構(gòu)成極其復(fù)雜的電磁環(huán)境，出現(xiàn)了電磁干擾和電磁污染。使電子系統(tǒng)受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，人類生存受到威脅。人們面臨的一個(gè)新問(wèn)題就是如何提高電子系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下正常運(yùn)行的能力，如何改善人類生存環(huán)境。 在這樣的背景下提出了電磁兼容的概念，逐漸形成了一門新學(xué)科電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility,簡(jiǎn)寫為EMC）。電子系統(tǒng)的電磁兼容性的分析、計(jì)算、試驗(yàn)都要用到大量的電磁場(chǎng)理論知識(shí)，應(yīng)用到電路的基礎(chǔ)知識(shí)，甚至生物醫(yī)學(xué)知識(shí)。可以說(shuō)，電磁兼容學(xué)科是電磁場(chǎng)學(xué)科和其他相關(guān)學(xué)科相結(jié)合而形成的新學(xué)科。,五、本課程知識(shí)結(jié)構(gòu)體系,電磁場(chǎng)與 天線,靜態(tài)場(chǎng),靜電場(chǎng) （第三章）,恒定電流場(chǎng),時(shí)變場(chǎng),時(shí)變場(chǎng)基本性質(zhì) （第六章） 無(wú)界空間中的電磁波 （第六章） 有界空間中的電磁波 （第七章）,電磁波的產(chǎn)生基本理論天線 （第八章）,恒定電場(chǎng),恒定磁場(chǎng),靜態(tài)場(chǎng)邊值問(wèn)題 （第五章）,電磁場(chǎng)的基本方程 （第二章）,(第四章),學(xué) 時(shí) 安 排,矢量分析：6 電磁場(chǎng)的基本方程 8 靜電場(chǎng)：7 恒定電流場(chǎng)：8,靜電場(chǎng)邊值問(wèn)題：8 時(shí)變電磁場(chǎng)平面電磁波：12 電磁波的反射折射：8 電磁輻射：7,（總學(xué)時(shí)72：講授64，機(jī)動(dòng)8）,考 核,平時(shí)成績(jī)( 30)期末考試成績(jī)（ 70） 平時(shí)成績(jī):專題研究15到課率(5)作業(yè)(10),專題研究：提交一篇5000字以上的專題研究論文,研究專題,EM與日常生活 EM與現(xiàn)代科技 EM與前沿科技 EM與人，人與EM 電磁與環(huán)境,參 考書目,曹偉 ，徐立勤等，電磁場(chǎng)與電磁波理論 ，北京郵電大學(xué)出版社，2002。 謝處方,饒克謹(jǐn). 電磁場(chǎng)與電磁波. 第三版. 北京: 高等教育出版社, 1999 倪光正. 工程電磁場(chǎng)原理. 北京: 高等教育出版社, 2002 Kraus J D, Fleisch D A. Electromagnetics with Applications. 5th. New York: McGraw-Hill, 1999 影印版: Kraus J D, Fleisch D A. Electromagnetics with Applications. 電磁學(xué)及其應(yīng)用. 北京：清華大學(xué)出版社. New York: McGraw-Hill, 2001 陳抗生. 微波與光波導(dǎo)技術(shù)教程. 杭州: 浙江大學(xué)出版社, 2000,電磁爐 Electromagnetic Oven,電磁爐是采用磁場(chǎng)感應(yīng)渦流加熱原理，利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng) 當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)之磁力線通過(guò)金屬器皿的底部時(shí)即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱 再加熱于器皿內(nèi)的食物。 其神奇之處就在于爐面的陶瓷表面不會(huì)發(fā)熱，而鍋具自行發(fā)熱，并煮食鍋內(nèi)食物。其最高溫度高達(dá)240度。,基本原理,電磁爐的熱效率極高，煮食時(shí)安全、潔凈、無(wú)火、無(wú)煙、無(wú)廢氣、不怕風(fēng)吹、不會(huì)爆炸或引致氣體中毒。 當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過(guò)非金屬物休，不會(huì)產(chǎn)生渦流，故不會(huì)產(chǎn)生熱力。爐面和人都是非金屬物體，本身不會(huì)發(fā)熱，因此沒(méi)有被電磁爐燒傷的危險(xiǎn)，安全可靠。,特點(diǎn),藍(lán)牙技術(shù) Blue-tooth Technology,藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。其程序?qū)懺谝粋€(gè)9 x 9 mm的微芯片中。 例如，如果把藍(lán)牙技術(shù)引入到移動(dòng)電話和膝上型電腦中，就可以去掉移動(dòng)電話與膝上型電腦之間的令人討厭的連接電纜而而通過(guò)無(wú)線使其建立通信。打印機(jī)、PDA、桌上型電腦、傳真機(jī)、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。除此之外，藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)還為已存在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)提供通用接口以組建一個(gè)遠(yuǎn)離固定網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人特別連接設(shè)備群。,藍(lán)牙技術(shù),藍(lán)牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻 段。 藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為1Mb/s。 時(shí)分雙工傳輸方案被用來(lái)實(shí)現(xiàn)全 雙工傳輸。 編碼：ISM頻帶是對(duì)所有無(wú)線電系統(tǒng)都開放的頻帶，因此 使用其中的某個(gè)頻段都會(huì)遇到不可預(yù)測(cè)的干擾源。 例如某些家電、無(wú)繩電話、汽車房開門器、微波爐等等，都可 能是干擾。為此，藍(lán)牙特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和跳頻方案以確保 鏈路穩(wěn)定。跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道（hop channel），在一次連接中，無(wú)線電收發(fā)器按一定的碼序列 （即一定的規(guī)律，技術(shù)上叫做“偽隨機(jī)碼”，就是“假”的隨機(jī)碼）,藍(lán)牙技術(shù),不斷地從一個(gè)信道“跳“到另一個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的，但通過(guò)擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個(gè)窄帶寬成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干擾可能的影響變成很小。 與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。,電磁波在醫(yī)療上的應(yīng)用,電磁輻射的分類： 一類是天然電磁輻射，如雷電、火山噴發(fā)、地震和太陽(yáng)黑子活動(dòng)引起的磁暴等，除對(duì)電氣設(shè)備、飛機(jī)、建筑物等可能造成直接破壞外，還會(huì)在廣大地區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重電磁干擾。 另一類是人工電磁輻射，主要是微波設(shè)備產(chǎn)生的輻射，微波輻射能使人體組織溫度升高，嚴(yán)重時(shí)造成植物神經(jīng)功能紊亂。 但是對(duì)電磁輻射，要正確認(rèn)識(shí)，而且要科學(xué)防護(hù)。事實(shí)上，電磁波也如同大氣和水資源一樣，只有當(dāng)人們規(guī)劃、使用不當(dāng)時(shí)才會(huì)造成危害。一定量的輻射對(duì)人體是有益的，醫(yī)療上的烤電、理療等方法都是利用適量電磁波來(lái)達(dá)到治病健身的目的。,生物電磁場(chǎng)保健 激光治療 微波治療 電磁波消毒 電磁刀,生物電磁場(chǎng)保健,將人體置于姜氏場(chǎng)導(dǎo)艙內(nèi)接受載有青春信息的植物幼苗發(fā)射的生物電磁波。,？植物幼苗電磁波有助于紅細(xì)胞功能的發(fā)揮，促進(jìn)機(jī)體新陳代謝，增加青春活力，提高性功能，增強(qiáng)免疫力， 從而對(duì)人體發(fā)揮返老還青和醫(yī)療保健作用。,人體紅細(xì)胞膜的滲透脆性降低，韌性增強(qiáng)； 甲狀腺素、 性激素分泌增加； 免疫功能提高； 腎上腺皮質(zhì)激素分泌無(wú)明顯變化。,激光治療,激光是60年代初出現(xiàn)的一種新光源。 已廣泛應(yīng)用于國(guó)防、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生醫(yī)療和科學(xué)研究，也是治療腫瘤的一種新方法。 用它既能切割組織，又能同時(shí)止血，能使腫瘤組織迅速氣化和霧化，從而使腫瘤在瞬間消失。 激光對(duì)組織具有熱、壓、光和電磁場(chǎng)效應(yīng)的作用。,1、熱效應(yīng)：激光能使腫瘤組織在幾秒種的短時(shí)間內(nèi)，局部溫度高達(dá)200-1000攝氏度，使其變性、凝固壞死，繼而氣化消失。 2、壓力效應(yīng)：激光本身的光壓和由高熱導(dǎo)致的組織膨脹引起的二次沖擊波，加深了腫瘤組織破壞。 3、光效應(yīng)：激光被腫瘤組織吸收后，可增強(qiáng)熱效應(yīng)，使腫瘤組織被破壞。 4、電磁場(chǎng)效應(yīng)：激光是一種電磁波。能產(chǎn)生電磁場(chǎng)，可使腫瘤組織離化、核分解而被破壞死亡，如有殘癌也可自行消退，這可能與免疫有關(guān)。激光制造成激光器、激光手術(shù)刀用于治療體表腫瘤，眼耳鼻咽喉腫瘤、神經(jīng)腫瘤等,激光的幾種效應(yīng),EMF系統(tǒng),EMF系統(tǒng)是由（株）日本MDM公司開發(fā)研究生產(chǎn)的新一代腦外科手術(shù)器械。根據(jù)其作用原理，我們俗稱之為“電磁刀”。 EMF系統(tǒng)利用高頻電磁能對(duì)機(jī)體組織進(jìn)行汽化，切割和凝固。 特點(diǎn) 因該系統(tǒng)外周圍優(yōu)良組織的熱損傷小且不需要對(duì)極板，因此尤其使用于腦外等精密外科。對(duì)硬性及深部微小腦瘤的去除極為有效。,EMF系統(tǒng)與常規(guī)的電刀相比，在原理和設(shè)計(jì)上都有很大區(qū)別。 EMF系統(tǒng)用于汽化，切割和凝固的輸出功率很小（49W以下），為一般電刀所不及。 不需要對(duì)極板這一特點(diǎn)使單極手術(shù)刀用于腦外手術(shù)成為可能。沒(méi)有燒傷感電和破壞神經(jīng)系統(tǒng)的危險(xiǎn)，安全性高，使用方便。 與激光刀相比，不需要眼球保護(hù)鏡和其它保護(hù)附件，操作時(shí)對(duì)患者和醫(yī)生均無(wú)危害。手術(shù)時(shí)與患部直接接觸，醫(yī)生可以靈活掌握調(diào)節(jié)。 與超聲波刀相比，EMF系統(tǒng)對(duì)于硬化深部微小腫瘤的汽化治療效果尤為顯著。HandPiece非常輕便且呈彎曲狀，使視野不受影響，并有利于長(zhǎng)時(shí)間手術(shù)。刀頭部分可以任意彎曲，適用于各種手術(shù)需要,特點(diǎn),微波治療,微波是指波長(zhǎng)在毫米至米范圍內(nèi)的非電離輻射高頻電磁波。年代后期微波技術(shù)在醫(yī)療上得到應(yīng)用。 微波治療有種： 一是大劑量高熱治療腫瘤，能抑制腫瘤細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，降低腫瘤細(xì)胞分裂速度，增強(qiáng)化療、放療效果； 二是用于局部生物體組織的凝固治療，具有不炭化、不產(chǎn)生煙霧的特點(diǎn)； 三是小劑量的溫?zé)嶂委煟梢越獐d、止痛、消炎并促進(jìn)傷口恢復(fù)等。,電磁波消毒,利用電磁波的場(chǎng)效應(yīng)和熱效應(yīng)，在5l0分鐘內(nèi)能迅速達(dá)到國(guó)家衛(wèi)生部規(guī)定的消毒要求，對(duì)成捆、成扎的紙幣、成疊的毛巾、醫(yī)療器械具有穿透力強(qiáng)，無(wú)殘留藥毒性的消毒特點(diǎn)，是當(dāng)今消毒領(lǐng)域的新突破,電磁式生物芯片,作為最近幾年在生命科學(xué)研究領(lǐng)域嶄露頭角的一項(xiàng)新技術(shù)，生物芯片技術(shù)是隨著人類基因組研究的深入在年代初期應(yīng)運(yùn)而生的。近年來(lái)，這一技術(shù)顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。 生物芯片技術(shù)通過(guò)像集成電路制作過(guò)程中半導(dǎo)體光刻加工那樣的縮微技術(shù)，將現(xiàn)在生命科學(xué)研究中許多不連續(xù)的、離散的分析過(guò)程，如樣品制備、化學(xué)反應(yīng)和定性、定量檢測(cè)等手段集成于指甲蓋大小的硅芯片或玻璃芯片上，使這些分析過(guò)程連續(xù)化和微型化。也就是說(shuō)，將現(xiàn)在需要幾間實(shí)驗(yàn)室、檢驗(yàn)室完成的技術(shù)，制作成具有不同用途的便攜式生化分析儀，使生物學(xué)分析過(guò)程全自動(dòng)化、分析速度成千上萬(wàn)倍地提高，所需樣品及化學(xué)試劑則成千上萬(wàn)倍地減少。 生物芯片可以用于基因測(cè)序、藥物篩選、基因突變檢測(cè)和基因表達(dá)等。 生物芯片的分析對(duì)象可以是核酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞、組織等。,電磁式生物芯片,生物芯片技術(shù)將給世紀(jì)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究帶來(lái)一場(chǎng)革命。 用它制作的“微機(jī)”必將代替人類進(jìn)行復(fù)雜的檢驗(yàn)工作。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，用生物芯片制作的微縮分析儀將廣泛地應(yīng)用于分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究、臨床診斷治療、新藥開發(fā)、司法鑒定、食品衛(wèi)生監(jiān)督、生物武器戰(zhàn)爭(zhēng)等領(lǐng)域。 這些儀器的出現(xiàn)，將會(huì)給分子生物學(xué)、疾病診斷和治療、新藥開發(fā)、生物武器戰(zhàn)爭(zhēng)、司法鑒定、食品衛(wèi)生監(jiān)督等領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命。 電磁式生物芯片有效地將電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用結(jié)合在一起，通過(guò)計(jì)算機(jī)可控制芯片上任意一點(diǎn)發(fā)生的生化反應(yīng)，這些生物芯片將來(lái)可能被安裝到有關(guān)檢測(cè)儀器上，或者像光盤一樣被放入計(jì)算機(jī)，數(shù)分鐘之內(nèi)，就可以對(duì)一個(gè)人進(jìn)行早期診斷。,微波爐,原理：極性分子接受微波輻射的能量后，通過(guò)分子偶極的每秒數(shù)十億次的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱效應(yīng)，這種加熱方式稱為內(nèi)加熱（相對(duì)地，把普通熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流的加熱過(guò)程稱為外加熱）。 特點(diǎn)：與外加熱方式相比，內(nèi)加熱具有加熱速度快、受熱體系溫度均勻等特點(diǎn)。近年研究發(fā)現(xiàn)，在萃取加工和有機(jī)化學(xué)反應(yīng)等方面，微波輻射技術(shù)均顯示出其無(wú)與倫比的優(yōu)越性。 由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相關(guān)連，所以微波能是一種由離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng) 引起分子運(yùn)動(dòng)的非離子化輻射能。當(dāng)它作用于分子上時(shí)，促進(jìn)了分子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，分子若此時(shí) 具有一定的極性，便在微波電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生瞬時(shí)極化，并以.億次的速度做極性 變換運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生鍵的振動(dòng)、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞，促進(jìn)分子活性部分（極性 部分）更好地接觸和反應(yīng)，同時(shí)迅速生成大量的熱能。,隱形飛機(jī),隱形飛機(jī)決不是指飛機(jī)將自己的形體隱藏起來(lái)，讓我們看不見(jiàn)它，而是說(shuō)它可以使雷達(dá)“看不到”它。 原理：我們知道雷達(dá)會(huì)發(fā)出高頻電磁波射到物體上。物體把這個(gè)電磁波向各個(gè)方向反射，當(dāng)然也有一部分反射回發(fā)射點(diǎn)（雷達(dá)），在雷達(dá)處再設(shè)一個(gè)接收裝置就可接收到回波。我們就是根據(jù)回波發(fā)現(xiàn)物體的。 飛機(jī)達(dá)到隱形效果的關(guān)鍵，在于采用隱形材料和隱形設(shè)計(jì)，盡量把雷達(dá)波束吸收掉，或者向偏離原雷達(dá)的方向反射。這樣飛機(jī)就不容易被雷達(dá)探測(cè)到，但是并不是說(shuō)這種飛機(jī)對(duì)于雷達(dá)就是不可見(jiàn)的。如果把飛機(jī)的外表面制成由一些平面組成，則這些平面反射電磁波就不是四面八方的了，而是像平面鏡反射光線一樣只朝著有限的幾個(gè)方向反射，這樣就不見(jiàn)得有反射波被雷達(dá)接收到，從而達(dá)到了不被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的目的。,微帶線,一般的傳輸線由兩個(gè)或兩個(gè)以上的導(dǎo)體組成，用來(lái)傳橫電磁波（TEM波），常見(jiàn)的傳輸線有雙線、同軸線、帶狀線和微帶線等。其中，微帶線是最普遍使用的平面?zhèn)鬏斁€之一，微帶線可以用光刻工藝制作，并且易于與其它無(wú)源和有源器件集成，因此被廣泛應(yīng)用于印刷電路板中。,THz電磁波產(chǎn)生與應(yīng)用,產(chǎn)生：用超短激光脈沖觸發(fā)光電導(dǎo)開關(guān)可產(chǎn)生頻帶寬度達(dá)1012Hz的電磁輻射，也被稱為THz射線。 應(yīng)用：THz超寬帶電磁脈沖的獨(dú)特性能給通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像、無(wú)損檢測(cè)、安全檢查等領(lǐng)域帶來(lái)了深遠(yuǎn)影響。 研究涉及超短脈沖激光技術(shù)、微電子技術(shù)、光學(xué)工程、光電材料、超高速電子學(xué)、信號(hào)傳輸與處理等學(xué)科領(lǐng)域。,核心：高功率THz超寬頻帶光電導(dǎo)開關(guān)微波源作為核心部件幾乎涉及信息產(chǎn)業(yè)的所有應(yīng)用領(lǐng)域。 研究?jī)?nèi)容： (1)產(chǎn)生：用光導(dǎo)電方法產(chǎn)生THz電磁波； (2)發(fā)射：用光電導(dǎo)偶極天線、一體化寬帶天線發(fā)射THz電磁波； (3)監(jiān)測(cè)：用電光取樣方法檢測(cè)THz電磁波的瞬間電場(chǎng)和時(shí)間波形。 THz技術(shù)的應(yīng)用仍然在不斷的開發(fā)研究中，其廣袤的科學(xué)前景為世界公認(rèn),THz成像技術(shù)： 利用THz時(shí)域光譜技術(shù)可以直接測(cè)量THz電磁脈沖所產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁場(chǎng)，可以直接測(cè)得樣品的介電常數(shù)。 而且由于THz電磁波的強(qiáng)透射能力和低輻射能量（對(duì)人體完全無(wú)害），THz成像技術(shù)可以用來(lái)檢驗(yàn)食品新鮮度，替代醫(yī)療X射線透視儀、CT，以及用于機(jī)場(chǎng)安全檢查和炭疽均等生化武器檢查等等。,生物化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域：,許多生物大分子的轉(zhuǎn)動(dòng)吸收譜處于THz頻段,利用對(duì)生化反應(yīng)THz吸收譜的研究可以得到反應(yīng)中的分子運(yùn)動(dòng)狀況信息。對(duì)于進(jìn)一步研究生化反應(yīng)提供了有力的手段。,天文學(xué)：,炭、水、一氧化碳、氮、氧等等大量的分子可以在THz頻段進(jìn)行探測(cè)。 而這些物質(zhì)在應(yīng)用THz技術(shù)以前一部分根本無(wú)法探測(cè)而另一部分只能在海拔很高或者月球表面才可以探測(cè)到。,在宇宙中，大量的物質(zhì)在發(fā)出THz電磁波,通信技術(shù)： THz用于通信可以獲得10GB/s的無(wú)線傳輸速度，這比當(dāng)前的超寬帶技術(shù)快幾百至一千多倍， 極高的帶寬進(jìn)行高保密衛(wèi)星通信；與可見(jiàn)光和紅外線相比，它同時(shí)具有極高的方向性以及較強(qiáng)的云霧穿透能力。 雖然由于缺乏高效的THz發(fā)射天線和源，使其還無(wú)法在通信領(lǐng)域商業(yè)化，但這必將由新型的發(fā)射裝置和發(fā)射源所解決,電磁高速公路,高速公路是交通發(fā)展的重要途徑。但高速公路上的車禍仍在威脅著駕車人士的生命安全。有沒(méi)有一種既高速又安全、徹底杜絕車禍的公路呢? 利用智能管理系統(tǒng)，公路交通暢通無(wú)阻，沒(méi)有交通堵塞和車禍。據(jù)稱，該路段將與普通公路分開，車輛以1020輛為一組，分組分批行駛。,電磁高速公路采用的高精尖技術(shù),在柏油路面下每隔1.2米埋設(shè)專用磁鐵，負(fù)責(zé)行駛車輛與電腦系統(tǒng)之間的信息傳遞； 在車輛的前后保險(xiǎn)杠上配置磁性傳感器，接收地面專用磁鐵的信息反饋； 車輛行駛由電腦和傳感器監(jiān)控，交通信息通過(guò)車輛和路面電腦系統(tǒng)交流； 沿路布設(shè)傳感器、電腦導(dǎo)航系統(tǒng)及攝像機(jī)； 用專用電腦控制汽車剎車、油門和轉(zhuǎn)向； 用雷達(dá)控制車距，最小距離可達(dá)3.95米； 在汽車駛進(jìn)特定路口時(shí)，電腦導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)顯示清晰的道路圖，指示駕車者現(xiàn)時(shí)的位置，以及前往各方向的最佳路線。,無(wú)線通信的應(yīng)用領(lǐng)域,移動(dòng)通信 微波通信 衛(wèi)星通信 固定無(wú)線接入 無(wú)線尋呼 無(wú)繩電話 無(wú)線光通信,無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)之一,移動(dòng)通信從3G逐步邁向4G,移動(dòng)通信經(jīng)歷了第一代和第二代，完成了從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的過(guò)渡，現(xiàn)正在向第三代（3G）過(guò)渡，并將走向更遠(yuǎn)的第四代（4G）。在此進(jìn)程中，移動(dòng)通信正逐步從窄帶向?qū)拵н~進(jìn)。,3G定位于多媒體IP業(yè)務(wù)，傳輸容量更大，靈活性更高，形成了世界標(biāo)準(zhǔn)，并將引入新的商業(yè)模式。2007年以后將進(jìn)入發(fā)展階段，3G將逐步成為市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品和真正的全球系統(tǒng)。,在3G大規(guī)模商用以后，多媒體服務(wù)與應(yīng)用將廣泛使用起來(lái)。隨之，3G在速率、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、無(wú)縫傳輸?shù)确矫娴木窒扌砸矊⑷找骘@現(xiàn)，勢(shì)必需要帶寬更寬的無(wú)線系統(tǒng)。因此，移動(dòng)通信的下一步必定是走向容量更大、速率更高的4G。4G將使用更高的頻帶，使傳輸容量再上一個(gè)臺(tái)階。在不同網(wǎng)絡(luò)間可提供無(wú)縫服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)可以自行組織，終端可以重新配置和隨身佩帶，是一個(gè)包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的端到端IP系統(tǒng)，與其它技術(shù)共享一個(gè)IP核心網(wǎng),無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)之二,無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)展勢(shì)頭正勁,無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN（WiFi），其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11，可實(shí)現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無(wú)線接入。我國(guó)目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，支持11Mbps的無(wú)線接入。作為近年來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，WLAN在歐美等國(guó)快速發(fā)展，在我國(guó)近兩年也得到了幾大運(yùn)營(yíng)商的追捧。,隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，WLAN技術(shù)將在特定的區(qū)域和范圍，特別是熱點(diǎn)區(qū)域和高速信息接入領(lǐng)域，發(fā)揮對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充作用。3G網(wǎng)絡(luò)商用后，WLAN將成為彌補(bǔ)3G固定區(qū)域高速覆蓋的不足?？傮w來(lái)看，WLAN具有很強(qiáng)的生命力，但其在運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域的發(fā)展速度估計(jì)會(huì)低于過(guò)去的預(yù)期。,無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)之三,-固定無(wú)線接入受到越來(lái)越多關(guān)注,固定無(wú)線接入（FWA）是接入網(wǎng)的解決方案之一，它具有建設(shè)速度快、維護(hù)簡(jiǎn)單、相對(duì)成本較低等特點(diǎn)。從頻譜劃分來(lái)看，地面寬帶固定無(wú)線接入包括工作于高頻段的LMDS（本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)）系統(tǒng)和低頻段的MMDS（多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng)）,LMDS 以27.5GHz29.5GHz最為集中。MMDS系統(tǒng)相當(dāng)于較低頻段上（包括3.5GHz、5.8GHz等）的LMDS，設(shè)備比較成熟，成本更低。,無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)之四,超寬帶無(wú)線接入技術(shù)UWB,UWB是一種時(shí)域通信技術(shù)，它采用超短周期脈沖進(jìn)行調(diào)制，把信號(hào)直接按照0或1發(fā)送出去，而不使用載波，這與此前的無(wú)線通信截然不同。脈沖調(diào)制產(chǎn)生的信號(hào)為超寬帶信號(hào)，譜密度極低，信號(hào)的中心頻率在650MHz5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級(jí)，抗干擾和多徑的能力強(qiáng)，具有多個(gè)可利用信道。與CDMA系統(tǒng)相比，時(shí)域通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低。UWB技術(shù)具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。 UWB最引人注目的特點(diǎn)是具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，有公司預(yù)測(cè)，他們即將開發(fā)出的產(chǎn)品具有在10米內(nèi)傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標(biāo)定在了500Mbps 。 UWB技術(shù)，以其獨(dú)特的速率鋒芒以及特殊的應(yīng)用范圍，也將在無(wú)線通信領(lǐng)域占據(jù)一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點(diǎn)，它很適合組建家庭的高速信息網(wǎng)絡(luò)。它對(duì)藍(lán)牙技術(shù)具有一定的沖擊，但對(duì)當(dāng)前的移動(dòng)技術(shù)、WLAN等技術(shù)的威脅不大，甚至可以成為其良好的能力補(bǔ)充。,無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)之五,自由空間光系統(tǒng)正步入實(shí)際應(yīng)用,特點(diǎn)： FSO系統(tǒng)設(shè)備比較小巧，采用了先進(jìn)的激光器、放大器和接收器，它可以安置在普通住宅房頂上、辦公室的窗戶上，或是其他任何合適地點(diǎn)。 FSO透過(guò)自由空間便能安全有效地傳送話音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)，其可提供的帶寬高達(dá)1Gbit/s以上，可以在一些受地理環(huán)境或成本因素影響而不能鋪設(shè)光纖網(wǎng)的地區(qū)使用，如大城市的一些區(qū)域或校園等。,自由空間光系統(tǒng)（FSO）是光纖通信與無(wú)線通信的結(jié)合，它通過(guò)大氣而不是光纖傳送光信號(hào)。,與光纖線路相比，F(xiàn)SO系統(tǒng)不僅安裝時(shí)間少得多，成本也低得多，大約是光纖到大樓成本的1/10至1/3。,但像固定無(wú)線接入一樣，F(xiàn)SO易受霧衰等氣象因素的影響。此外，F(xiàn)SO還存在傳輸距離短、小鳥阻擋、大樓漂移等問(wèn)題，但這些問(wèn)題正在克服之中。,無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)之六,其他,寬帶衛(wèi)星通信和平流層通信系統(tǒng)在21世紀(jì)也必將占有一席之地。 未來(lái)一個(gè)時(shí)期，我們肯定會(huì)看到一個(gè)五