微波技術(shù)-總論

1、7:06:54光速光速 c = 3x108m/s = 300,000km/s7:06:557:06:55發(fā)現(xiàn)電磁波1864 英國物理學(xué)家以理論引導(dǎo)出 “電磁波應(yīng)該存在” 的結(jié)論赫茲實(shí)驗(yàn)1888 德國物理學(xué)家以實(shí)驗(yàn)來證明麥克斯韋的理論7:06:55Microwave7:06:55珈瑪射線 硬 X-射線 軟 紫外線 紅外線可見光 無線電波7:06:55Terahertz waveElectromagnetic spectrum diagram 7:06:55cf 波段名稱波長范圍頻率范圍分米波1m 10cm300MHz 3GHz厘米波10cm 1cm3GHz 30GHz毫米波1cm 1mm30GH

2、z 300GHz亞毫米波1mm 0.1mm300GHz 3THz83 10123 107:06:56波段代號(hào)頻率范圍/GHz波段代號(hào)頻率范圍/GHzUHF0.3 1.12Ka26.5 40.0L1.12 1.7Q40.0 50.0LS1.2 2.6U50.0 60.0S2.6 3.95M60.0 75.0C3.95 5.85E75.0 90.0XC5.85 8.2F90.0 140.0X8.2 12.4G140.0 220.0Ku12.4 18.0R220.0 325.0K18.0 26.57:06:567:06:56 微波的振蕩頻率極高，每秒在3億次以上！由于頻率比低頻無線電波提高了幾個(gè)數(shù)量

3、級(jí)，一些在低頻段并不顯著的效應(yīng)在微波波段就能非常明顯地表現(xiàn)出來。例如：在普通柵控電子管內(nèi)，電子在極間飛越的時(shí)間一般為109S的數(shù)量級(jí)，這比長、中、短波段無線電波的振蕩周期小得多，可以忽略不計(jì)，但與微波的振蕩周期相比就絕不能忽略。因此在低頻時(shí)可以認(rèn)為是無慣性的普通柵控電子管，當(dāng)頻率提高到微波波段以后，就會(huì)由于電子的慣性而失去有效的控制作用，從而被建立在新原理基礎(chǔ)上的微波電子管、微波固體器件和量子器件所代替。由于電磁波是以光速傳播的因此它從電路的一端傳到另一端需要一定的時(shí)間，這就是“延時(shí)效應(yīng)”。在一般低頻電路中其延時(shí)遠(yuǎn)小于振蕩周期，可以忽略，但在微波電路中其延時(shí)可以與周期相比擬，不再能忽略。1）

4、高頻特性 7:06:56在簡諧振蕩情況下，這種延時(shí)表現(xiàn)為電路中的各點(diǎn)具有不同的相位。此外，如高頻電流的趨膚效應(yīng)、傳輸線的輻射效應(yīng)等，也隨頻率的提高而越來越顯著，乃至在微波波段一般都不可忽略。 更重要的是，由于微波的頻率很高，因此在不太大的相對(duì)頻寬下，其可用頻帶很寬，可達(dá)數(shù)百甚至上千MHz，這是低頻無線電波無法比擬的。頻帶寬意味著信息容量大，因此微波具有巨大的信息傳輸潛力，使得它在需要很大信息容量的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。 7:06:56 微波的波長比一般宏觀物體如建筑物、船艦、飛機(jī)等的尺寸短的多，因此當(dāng)微波波束照射到這些物體上時(shí)將產(chǎn)生顯著的反射，一般地說，電磁波的波長越短，其傳輸特性就越接近于幾

5、何光學(xué)，波束地定向性和分辨能力就越高，天線也可以做得更小。微波的波長短這一特點(diǎn)，對(duì)于雷達(dá)、導(dǎo)航和通信等應(yīng)用都是很重要的。 此外，一般微波電路的尺寸可以和波長相比擬，由于延時(shí)效應(yīng)，電磁波的傳播特性將明顯地表現(xiàn)出來，使得電磁場(chǎng)的能量分布于整個(gè)微波電路之中，形成所謂的“分布參數(shù)”；這與低頻時(shí)電場(chǎng)和磁場(chǎng)能量分別集中在各個(gè)元件中的所謂“集總參數(shù)”有原則的區(qū)別。 2） 短波特性7:06:56當(dāng)電磁波入射到某物體上時(shí)，波除了會(huì)沿入射波相反方向產(chǎn)生部分反射外還會(huì)在其他方向上產(chǎn)生散射，我們稱該物體為散射體。散射是入射波與散射體相互作用的結(jié)果，故散射波中攜帶著關(guān)于散射體的頻域、時(shí)域、相位、極化等多種信息，人們可通

6、過對(duì)不同物體散射特性的檢測(cè)，從中提取目標(biāo)信息從而進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，這是實(shí)現(xiàn)微波遙感、雷達(dá)成像等的基礎(chǔ)。3） 散射特性7:06:56 微波能穿透高空電離層，這一特點(diǎn)為天文觀測(cè)增加了一個(gè)“窗口”，使得射電天文學(xué)研究成為可能。同時(shí)，微波能穿透電離層這一特點(diǎn)又一特點(diǎn)又可被用來進(jìn)行衛(wèi)星通信和宇航通信。但另一方面，也正是由于微波不能為電離層所反射，所以利用微波的地面通信只限于天線的視距范圍之內(nèi)，遠(yuǎn)距離微波通信需用中繼站接力。4） 穿透性7:06:56電磁波具有波粒二象性，根據(jù)量子理論，電磁輻射的能量不是連續(xù)的，而是由一個(gè)個(gè)的“能量子”所組成，每個(gè)量子具有與其頻率成正比的能量 Eh f其中h6.6261034

7、J*S,是普朗克（Planck）常量。低頻無線電波的頻率很低，量子能量甚小，故其量子特性不顯著。與微波頻率相應(yīng)的量子能量范圍是10-5102eV，故在低功率電平下，微波的量子特性將明顯地表現(xiàn)出來，當(dāng)微波與物質(zhì)相互作用時(shí)，應(yīng)該考慮到這種量子效應(yīng)。5） 量子特性7:06:567:06:56射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段如表1所示。并非表1中的所有頻率在射頻識(shí)別中都得到了廣泛應(yīng)用，主要采用的RFID頻率為有以下四個(gè)：13.56.007 MHz，91513 MHz，245050 MHz，580075 MHz。表1 射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段工作頻率范圍說 明 135 kHz低頻

8、電感耦合6.7656.795 MHz中頻(ISM),電感耦合7.4008.800 MHz中頻，僅用于電子防盜13.55313.567 MHz中頻 (13.56 MHz, ISM), 電感耦合，無接觸識(shí)別卡中廣泛使用，國際標(biāo)準(zhǔn)有ISO 14443（產(chǎn)品MIFARE, LEGIC, .）, ISO 15693（ 產(chǎn)品Tag-It, I-Code,.）, ISO 18000-3物品管理等26.95727.283 MHz中頻(ISM),電感耦合，僅在特別應(yīng)用中采用433 MHzUHF (ISM), 反射散射耦合,少量RFID使用868870 MHzUHF , 反射散射耦合, 新頻段, 系統(tǒng)正在開發(fā)902928 MHzUHF (SRD), 反射散射耦合,已有多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)（中國鐵路）2.4002.500 GHzSHF (ISM), 反射散射耦合,多個(gè)系統(tǒng)采用(車輛識(shí)別: 2.446 . 2.454 GHz)5.7255.875 GHzSHF (ISM), 反射散射耦合,少量RFID使用7:06:567:06:57微波技