Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,波长范围,频率范围,名 称,电磁波,无线电波,可见光,红外线,紫外线,远红外,中红外,近红外,射线,射线,分米波,厘米波,毫米波,亚毫米波,超长波,长波,中波,短波,超短波,微波,30KHz,30300KHz 3003000KHz,330MHz,30300MHz,3003000MHz,330GHz,30300GHz 3003000GHz,10dm,1 10cm,110mm,0.11mm,10km,1 10km,1001000m,10100m,110m,251mm,2.5 25m,0.762.5 m,40007600A,(0.40.76m),0.0130A,0.0lA 以下,表 1.1 电 磁 波 频 谱,304000A,特UHF,超SHF,极EHF,甚VHF,高HF,在微波和雷达工程中,通常还采 用不同的字母来表示微波中的不同分波段,，,它们如表 1.2所示。
在微波波段,由于它的频率极高,所以通常采用比低频时常用的 H,Z,(,赫兹)和 KH,Z,(,千赫)更大的频率单位,它们是 MH,Z,(,兆赫)、GH,Z,(,吉赫或千兆赫)和 TH,Z,(,太赫),它们与赫兹的,换算关系为,：,微波波段的代号及对应的频率范围,波 段,频率范围(GHz),波 段,频率范围(GHz),UHF,0.301.12,Ka,26.5040.00,L,1.121.70,Q,33.0050.00,LS,1.702.60,U,40.0060.00,S,2.603.95,M,50.0075.00,C,3.955.85,E,60.0090.00,XC,5.858.20,F,90.00140.0,X,8.2012.40,G,140.0220.0,Ku,12.4018.00,R,220.0325.0,K,18.0026.50,向愈来愈高的工作频率推进是近代电子技术的,一,个重要发展方向,从中波、短波,到微波,直至激光当前,微波技术又正向毫米波、亚毫米波段的开发推进因为微波除了具有一般无线电波的共性以外,它还具有许多与低频无线电所不同的特性下面我们将讨论微波的,一,些主要特点从电子学和物理学的观点看，微波这段电磁谱具有不同于其它波段的如下重要特点:),信息性：,微波的频率很高，可用的,频带很宽,微波的频带比所有低频无线电波频带的总和还要宽 10000 倍,这么宽的频谱空间的开发将大大克服频谱空间拥挤的困难,，也意味着微波的信息容量大。
所以现代多路通信系统,包括卫星通信系统,几乎无例外地都是工作在微波波段另外，微波信号还可提供相位信息、极化信息、多普勒频率信息这在目标探测、遥感、目标特征 分析等应用中是十分重要的这意味着微波的信息容量大所以现代多路通信系统,包括卫星通信系统,几乎无例外地都是工作在微波波段另外，微波信号还可提供相位信息、极化信息、多普勒频率信息这在目标探测、遥感、目标特征分析等应用中是十分重要的微波的特点:,另一方面,在电路特点上,这时必须考虑在低频时不起主要作用的电路中的趋肤效应、辐射效应和分布参数效应等高频效应,，因,此,在低频下通常所采用的集中参数元件、普通双导线传输线和,LC,谐振回路等都将不能适用于微波在微波下,将采用波导传输线、谐振腔和由它们所构成的分布参数电路元件,因此,微波分布参数电路不论在结构形式和工作原理上都将大大区别于低频集中参数电路似光性和似声性：,似光性,：微波的波长很短,比地球上一般物体(,对于尺寸大的物体,如飞机、舰船、汽车、坦克、火箭、导弹、建筑物等,),的尺寸相对要小得多,它显示出,粒子,的特点即似光性或直线性,这使微波的特点与几何光学相似,即所谓似光性)因此,使用微波工作,能使电路元件尺寸减小,；,使系统更加紧,凑,；,可以设计制成体积小、波束很窄、方向性很强、增益很高的天线系统,接收来自地面或宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号,从而确定物体的方位和距离,分析目标的特征。
它特别适合于无线电定位,即雷达技术的需要因为雷达为了正确测,定,目标位,置,就必须发射窄波束,而天线的波束宽度是正比于工作波长和天线口径之比,似声性：,由于其波长很短,可以和一般的微波元、器件及电路的几何尺寸(如实验室中的无线电设备)相比拟,甚至比其更短,这时电磁波的波动性就表现了出来,使得微波的特点又与声波相近,即所谓似声性例如微波波导类似于声学中的传声筒;喇叭天线和缝隙天线类似于声学喇叭、萧和笛，微波谐振腔类似于声学共鸣箱等3）,穿透性,微波照射于物体,(,介质体,),时,能深入物质内部；,微波能穿透电离层,成,为人类探测外层空间的,“,宇宙窗口,”；,微波能穿透云雾、雨、植被、积雪和地表层,具有全天候和全天时的工作能力,成为遥感技术的重要波段,;,微波能穿透生物体,成为医学透热疗法的重要手段；,毫米波还能穿透等离子体,是远程导弹和航天器重返大气层时实现通信和末制导的重要手段4）,非电离性,微波的量子能量还不够大,不足以改变物质分子的内部结构或破坏分子间的键而由物理学知道,分子、原子和原子核在外加电磁场的周期力作用下所呈现的,许多共振现象都发生在微波范围,因而微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效,的研究手段。
另一方面，利用这一特性和原理,可研制许多适用于微波波段的器件6）,微波测量不同于低频无线电测量低频无线电测量的基本量是电压,（v）、,电流,(I),和频率,(f),以及电路元件参数电阻,(R)、,电容,（C）,和电感,（L）；,微波测量的基本量是功率,(P)、,阻抗,(Z),和波长,(,),以及电路的衰减和相移,因为上述低频参量,(,除频率以外,),在微波下通常都已经没有确切的物理意义了5）,微波能够深入物质内部与物质产生相互作用,水和含水物质对微波具有吸收作用,因此,可以利用微波对含水物质进行选择性加热,可治疗和诊断人体的某些疾病7）,微波的研究方法不同于低频无线电低频无线电电路中的电压、电流仅是时间的函数而与空间位置无关因此,它采用由克希霍夫定律描述的电路理论来研究,；,而微波的空间的电场,(E)、,磁场,(H),不但是时间的函数而且还是空间位置的,函数因此,它必须采用由麦克斯韦场方程组所描述的电磁场理论来进行研究综上所述,正是由于微波具有许多独特的特性,才为它的迅速发展和广阔应用提供了动力和开辟了前景,也正是由于微波在理论和技术上都大大区别于低频元线电,所以就必须把它作为一门独立的科学技术来进行研究。
1.2,微波的应用,微波理论和技术的发展是和,它,的实际应用密切相关的,目前它的应用已经几乎遍及尖端科技、军事国防、工农业生产和科学研究等各个部门,甚至深入到医疗卫生和人们的日常生活中,而且,新的应用领域还在不断地扩大下面我们就讨论一些,微,波的主要应用1.,雷达与导航,：,雷达:,是微波技术发展的策源地,它利用天线发送一个无线电窄波束,，,然后通过测定目标,的,反射回波来确定目标的位置它根据发射脉冲与接收到的回波脉冲之间的时间间隔 来确,定,目标的距离,其中,C,为光速,并根据接收到回波时雷达天线波束所指向的方位来确,定,目标的方位角和仰角位置如,果,要测定目标的速度,则可根据所接收到的回,波,的多普勒频移,来确,定,式中为与波束中心线的夹角雷达大多数都工作在微波波段,这是因为,目标的尺寸与波长之比越大,反射回波就越强,探测距离就越远,；,雷达天线口径与波长之比越大,发射波束,就越细,测位精度就越高,；,而且为了能探测外层空间的目标,(,如导弹、卫星、宇窗飞船等,),就必须利用微波,能够穿透电离层的特性现代雷达要求不仅能发现和测定目标位置,而且还要能,跟,踪目标 如炮瞄雷达,、获得目标更多的信息,(,如目标的速度、加速度、大小、形状,类型和真假弹道和弹着点等,),以及能进行信息处理并作出相应的应对措施,(,如指挥炮火或,导弹迎击,),等。
另一方面还要求能对规定区域同时进行多目标的探测和,跟,踪,为此,研究了各种新体制的,雷,达,如单脉冲雷达、合成孔径雷达、脉冲多普勒雷达、脉冲压缩雷达、扫频雷达和相控阵雷达等为了实现雷达的小型化主要应采用微波集成电路技术和固体微波技术,小型化雷达不仅是机载和星载雷达的需要,而且也为雷达的新应用开辟了前景,如汽车防撞雷达、家庭防盗雷达和盲人防撞雷达等随着毫米波和亚毫米波发射源研制的进展,毫米波、亚毫米波雷达的研制也已受到人们的重视导航,：,就是正确地引导目标,(,飞机或舰船等,),安全航行,利用导航设备可确定目标的位置和其他运动参数如航向、航速等,可显示目标周围的情况,可指挥目标安全航行例如,机场的空中交通管制雷达,可显示附近空域中的飞行情况、地面跑道上的车辆、行人等情况,从而可在任何恶劣气候条件下,全天候指挥飞机安全起飞和着陆,舰船上的导航雷达可显示周围海域的情况,可使领航员即使在,雾,天或夜间也能引导舰船航行或入港,并能在舰船和礁石或其他船只过分靠近时进行自动报警,2.,通信,由于微波具有频率高、频带宽、信息量大的特点,所以被广泛应用于各种通信业务,包括微波多路通信、微波中继通信、散射通信、移动通信和卫星通信。
利用微波各波段的特点可作特殊用途的通信,例如从,S,到,Ku,波段的微波适用作以地面为基地的通信；毫米波适用于空间与空间的通信；毫米波段的,60GHz,频段的电波大气衰减较大,适于作近距离保密通信,;,而,90GHz,频段的电波在大气中的衰减却很小,是个窗口频段,适于作地空和远距离通信,;,对于很长距离的通信,则,L,波段更适合,因为在此波段容易获得较大的功率微波能的工农业应用微波能应用随着微波炉的商品化进入家庭而得到大力发展微波能应用包括微波的强功率应用和弱功率应用两个方面强功率应用是微波加热,;,弱功率应用是用于各种电量和非电量,(,包括长度、速度、湿度、温度等,),的测量微波加热可以深入物体内部,热量产生于物体内部,不依靠热传导,里外同时加热,具有热效率高、节省能源、加热速度快、加热均匀等特点,便于自动化连续生产用于食品加工时,还有消毒作用,清洁卫生,既不污染食品,也不污染环境,而且不破坏食品的营养成份微波加热现已被广泛应用于食品、橡胶、塑料、化学、木材加工、造纸、印刷、卷烟等工业中；在农业上,微波加热可用于灭虫、育种、育蚕、干燥谷物等弱功率应用的电量和非电量的测量,其显著特点是不,需要和被测量对象接触,因而是,非接触式的无损测量,特别适宜于生产线测量或进行生产的自动控制。
现在应用最多的是,测量湿度,即测量物质,(,如煤、原油等,),中的含水量微波的生物医学应用,也属于微波能的加热应用利用微波对生物体的热效应,选择 性局部加热,是一种有效的热疗方法,临床上可用来治疗人体的各种疾病微波的医学应 用包括微波诊断、微波治疗、微波解冻、微波解毒和微波杀菌等用微波对生物体作局部 照射,可提高局部组织的新陈代谢,并诱导产生一系列的物理化学变化,从而达到解痉镇痛、抗炎脱敏、促进生长等作用,广泛用于治疗骨折、创伤、小儿肺部疾病、膜腺疾病等国际上规定的允许用于工业、科学、医学的微波加热专用频率是 915 土 25 MHz、2450 土 50 MHz、5800 土 75MHz 和 22125 土 125 MHz目前广泛使用的是 915 MHz和 2450MHz需要指出的是,微波的生物医学效应不仅有对生物体的热效应,而且有非热效应,在某些情况下,后者比前者更为主要微波的生物医学应用是利用微波有益的生物效应微波的生物效应还有有害的效应,表现为超剂量的微波照射有三致作用：。
