第1章 概述

1.1 微波及其频谱

1.1.1 微波技术发展的历史

1.1.2 微波的主要特性

1.1.3 微波应用系统

1.1.4 微波系统工程的发展方向

1.1.5 微波技术的基本概念

1.1.6 微波网络概念

1.1.7 微波系统工程中的dB量纲

1.2 微波空间传播

1.2.1 在自由空间的传播

1.2.2 微波的主要传播方式与传播衰减因子

1.3 毫米波及其应用

1.4 微波系统的基础结构

1.5 本书章节安排

参考文献

第2章 微波接收机

2.1 微波接收机的系统结构

2.1.1 超外差接收机

2.1.2 零差拍接收机

2.1.3 零中频接收机

2.1.4 低中频接收机

2.1.5 数字中频接收机

2.2 微波超外差接收机的频率分析

2.2.1 微波幅度非线性系统分析

2.2.2 微波接收机中的频率变化分析

2.2.3 微波接收机的干扰信号分析

2.3 微波接收机前端技术指标

2.3.1 接收机噪声

2.3.2 接收灵敏度

2.3.3 线性动态范围

2.4 微波接收机前端设计与电路分析

2.4.1　LNA的作用和意义

2.4.2 前置滤波电路的作用和意义

2.4.3　IF滤波电路

2.4.4　IF放大器的作用和意义

参考文献

第3章 微波发射机

3.1 概论

3.2 微波发射机功率源

3.2.1 微波电子管功率源

3.2.2 微波固态功率器件

3.2.3 微波电子管和固态功率器件的对比

3.3 微波通信系统发射机常用拓扑结构

3.3.1 外差式发射机

3.3.2 正交调制直接上变频发射机

3.3.3 通信系统发射机的参数

3.4 雷达电子管发射机

3.4.1 雷达电子管发射机的原理结构

3.4.2 雷达发射机系统参数

3.4.3 脉冲雷达电子管发射机设计

3.5 雷达固态发射机

3.5.1 固态发射机的现状与未来挑战

3.5.2 毫米波Ka波段发射机设计举例

3.6 发射机的冷却系统和系统监控

3.6.1 雷达发射机的热源

……

第4章 微波通信系统

第5章 雷达系统

第6章 常用微波无源电路

第7章 微波固态有源电路

第8章 微波集成电路设计与工艺

第9章 微波固态频率源

第10章 电磁辐射与天线

《微波毫米波系统工程》比较系统和深入地介绍了微波毫米波系统工程的基本理论和分析方法，内容主要包括微波发射机、微波接收机、微波通信系统、微波雷达系统、微波无源和有源电路、微波集成电路、微波天线等。全书以微波毫米波系统为主线，采用对系统结构、性能分析论述与对组成部件特性分析论述相结合的方法，阐明相关基本概念、性能、工程设计及应用，并给出定量的数学分析和应用举例。各章之间贯通连接，互为呼应，构成完整的体系，比较全面地搭建了微波毫米波系统与微波技术相关联的知识体系。

《微波毫米波系统工程》适合作为高等院校无线电专业本科生的教材，也可供从事微波毫米波工程技术的专业技术人员阅读和参考。

本课题以光子信息处理器件——新型光纤光栅为基础，将微波与光波结合，研究将光纤光栅用于微波、毫米波的信号处理，研制用于超宽带无线移动通信的微波横向滤波器、有源滤波器，以及用于相控阵天线的波束形成器等关键信号处理器件，对其作深入的理论与实验研究。本课题对于微波波毫米波光子学的发展有重要的学术价值，并具有广阔的应用前景。

1）极宽的带宽

通常认为毫米波频率范围为26.5～300GHz，带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用四个主要窗口，但这四个窗口的总带宽也可达135GHz，为微波以下各波段带宽之和的5倍。这在频率资源紧张的情况下无疑极具吸引力。

2）波束窄

在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18度，而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此能分辨相距更近的小目标或更为清晰地观察目标的细节。

3）探测能力强

可以利用宽带广谱能力来抑制多径效应和杂乱回波。有大量频率可供使用，有效的消除相互干扰。在目标径向速度下可以获得较大的多谱勒频移，从而提高对低速运动物体或振动物体的探测和识别能力。

4）安全保密好

毫米波通信的这个优点来自两个方面：a）由于毫米波在大气中传播受氧、水气和降雨的吸收衰减很大，点对点的直通距离很短，超过这个距离信号就会变得十分微弱，这就增加了敌方进行窃听和干扰的难度。b）毫米波的波束很窄，且副瓣低，这又进一步降低了其被截获的概率。

5）传输质量高

由于频段高毫米波通信基本上没有什么干扰源，电磁频谱极为干净，因此，毫米波信道非常稳定可靠，其误码率可长时间保持在10-12量级，可与光缆的传输质量相媲美。

6）全天候通信

毫米波对降雨、沙尘、烟雾和等离子的穿透能力却要比大气激光和红外强得多。这就使得毫米波通信具有较好的全天候通信能力，保证持续可靠工作。

7）元件尺寸小

和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。

当前的毫米波通信系统主要包括地球上的点对点通信和通过卫星的通信或广播系统。地球上的点对点毫米波通信一般用于对保密要求较高的接力通信中。毫米波本身就具有很强的隐蔽性和抗干扰性，同时由于毫米波在大气中的衰减和使用小口径天线就可以获得极窄的波束和很小的旁瓣，所以对毫米波通信的截获和干扰变得非常困难。

毫米波通信毫米波地面通信

毫米波地面通信系统的传统应用是接力（中继）通信。毫米波传播的大量试验表明，利用多跳的毫米波接力（中继）通信是可行的。为了减少风险，首先从毫米波频段的低端和厘米波频段的高端入手。在开发高频段大容量通信系统的同时，更高频段的中、低容量短程毫米波通信设备也相继出台。

到20世纪90年代，迎来了全球信息化的浪潮。因特网迅猛发展，交互多媒体业务、宽带视频业务以及专用网络和无线电通信的业务量的急剧增长，迫切需要提高传输速率、传输带宽和传输质量。用户对宽带接入的需求日益强烈，推动了各种宽带接入网络和设备的研发，利用毫米波的无线宽带接入技术应运而生。

毫米波通信毫米波卫星通信

由于丰富的频率资源，在卫星通信中毫米波通信得到了迅速发展。例如，在星际通信时一般使用5mm（60GHz）波段，因为在此频率处大气损耗极大，地面无法对星际通信内容进行侦听。而在星际由于大气极为稀薄，不会造成信号的衰落。美国的“战术、战略和中继卫星系统”就是一个例子。该系统由五颗卫星组成，上行频率为44GHz，下行频率为20GHz，带宽为2GHz，星际通信频率为60GHz。

与其他通信方式相比，卫星通信的主要优点是：a）通信距离远，建站成本与通信距离无关。b）以广播方式工作，便于实现多址连接。c）通信容量大，能传送的业务类型多。d）可以自发、自收、监测等。20世纪70～80年代，卫星通信大多是利用对地静止轨道（又称同步轨道）进行的。到20世纪90年代以后，利用中、低轨道的卫星通信系统纷至沓来。但是在大容量通信服务方面，利用对地静止轨道的卫星通信系统仍然是唱主角的。据统计，20世纪90年代的10年间，发射送入同步轨道上的通信卫星多达200颗，其中C波段的最多，Ku波段的次之。由此带来的卫星通信频谱拥挤问题也日益突出，向更高频段推进已成为必然趋势。

实际上早在20世纪70年代初，就已经开始了毫米波卫星通信的实验研究。此领域大部分开发工作在美国、前苏联和日本进行。到20世纪80年代末至90年代，除了推出继续用于范围更广、内容更多的毫米波频段实验卫星外，开始出现了实用化的Ka波段卫星通信系统。需要指出的是，其中许多卫星采用了一系列先进的技术，包括多波束天线、星上交换、星上处理和高速传输等。