微波特點及其應(yīng)用

微波特點及其應(yīng)用第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四電磁波譜中介于無線電波與紅外線之間的波段。屬于無線電波中波長最短即頻率最高的波段。微波的波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通無線電波的波長。通常：波長1米～1毫米，頻率300MHz～300GHz。(中國:1米-1毫米,美國:30厘米-0.3毫米)分為：米波、厘米波和毫米波。有時用一些特定字母來代表微波中的某一波段。微波的基本概念第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四（a）波長短，易于實現(xiàn)窄波束定向通信；主要特點

C=λf波長短易于實現(xiàn)定向發(fā)射；雷達(dá)利用無線電波的反射測定目標(biāo)的位置；波束角目標(biāo)的方向。微波的特點與應(yīng)用第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四天線方向圖雷達(dá)工程=3cm,D=84cm =10m,D=280m（困難?。?波束角（可以相當(dāng)精確定位）第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四老的P－波段=新的A/B波段老的L－波段=新的C/D波段老的S－波段=新的E/F波段老的C－波段=新的G/H波段老的X－波段=新的I/J波段老的K－波段=新的K波段最早的米波雷達(dá)稱P-波段雷達(dá)(Previous)；標(biāo)準(zhǔn)搜索雷達(dá)波長23cm，稱L-波段(Long，22～50cm)；更短波長雷達(dá)(10cm)，稱S-波段（Short，比標(biāo)準(zhǔn)L波段短的意思）；火控雷達(dá)波長3cm，稱X-波段（生活中X通常用來指定和標(biāo)示地點）；搜索雷達(dá)和火控雷達(dá)的折衷波長的雷達(dá)稱C-波段(Compromise是折衷的意思)；德國人發(fā)展更短波長的雷達(dá)（1.5cm），德國人稱K－波段雷達(dá)(Kurtz，德語“短”)；K－波段雷達(dá)在雨天和霧天無法使用，戰(zhàn)后為Ka(K－above)和Ku(K－under)；新老雷達(dá)波段代碼第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四雷達(dá)頻段標(biāo)稱頻率HF3～30MHzVHF30～300MHzUHF300～1000MHzL1～2GHzS2～4GHzC4～8GHzX8～12GHzKu12～18GHzK18～27GHzKa27～40GHzV40～75GHW75～110GHzmm110～300GHz第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四（b）頻率高、頻帶寬、信號容量大；信道傳遞某種信息所必須的頻帶寬度人耳能聽到的聲音頻帶范圍約20-20000Hz聽懂語言300-3400Hz相當(dāng)逼真?zhèn)鬟f語言和音樂16Hz～15kHz傳送電視圖象和聲音我國8MHz頻帶多路通訊信道中心頻率（載波頻率）必須是被傳遞信息頻帶寬度（基帶帶寬）的幾十至上百倍渡越時間、趨膚效應(yīng)、輻射效應(yīng)。微波的特點與應(yīng)用第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四（c）穿透電離層（電離層距地高約84km）；視距傳播傳輸距離依賴于天線高度長波：沿地球彎曲表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┲胁ㄟ^渡到短波，地波衰減增大短波：60-300公里電離層的折射（天波）超短波和微波：視距直線傳播（空間波穿透電離層）限制作用范圍到所需區(qū)域，減少干擾中繼通信、衛(wèi)星通信、天文觀測、深空探測微波的特點與應(yīng)用第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四（d）量子特性低功率電平下明顯

（能級躍遷、熱效應(yīng)量子能量范圍：10-5~10-2電子伏）超低溫、低電平量子特性成為決定過程本質(zhì)的主要因素：一些大分子振動和轉(zhuǎn)動造成的能級超精細(xì)結(jié)構(gòu)，接近絕對零度時每個自由度具有的能量，落在微波量子的能量范圍內(nèi)波粒二象性h是普郎克常數(shù)，f是頻率。微波的特點與應(yīng)用第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四（a）雷達(dá)：軍用、民用（防撞、測速、氣象）（b）電子戰(zhàn)(EW

)：偵察、欺騙、干擾、摧毀（c）無線通信：衛(wèi)星通信與導(dǎo)航、微波中繼通信（d）微波能：和平利用……主要應(yīng)用領(lǐng)域第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四1.3微波的應(yīng)用軍事應(yīng)用：雷達(dá)目標(biāo)跟蹤、導(dǎo)彈制導(dǎo)、火炮瞄準(zhǔn)、測量、預(yù)警通訊點對點（保密）電子對抗干擾和抗干擾

微波武器微波炮、微波彈、微波武器平臺(集雷達(dá)偵察與火控制導(dǎo)、超強(qiáng)干擾和定向能攻擊于一體的多功能電子對抗平臺)

第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

民用雷達(dá)氣象、導(dǎo)航、汽車防撞、遙感通訊中繼通信、多路通信、衛(wèi)星通信、廣播電視微波加熱應(yīng)用食物制作（微波爐）、材料烘干（干燥機(jī)）、消毒（牛奶、醫(yī)用）、微波治療（癌癥、前列腺疾病和理療等）第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

科學(xué)研究：

加速器核醫(yī)學(xué)、對撞機(jī)等等離子體加熱核聚變能源射電天文觀測微波與物質(zhì)相互作用材料的微波處理燒結(jié)、合成、改性微波化學(xué)加速反應(yīng)過程微波生物效應(yīng)改變生物成長過程第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四歷史的腳步最早的微波傳輸實驗--1931第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四Hertz1913Marconi1901

電真空管1908第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四最早的火控雷達(dá)最早的微波集成電路（64-68，TI公司研制）第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四GJL-861交通管制雷達(dá)精密跟蹤雷達(dá)J-231中程警戒雷達(dá)具有良好的反隱身能力和抗反

輻射導(dǎo)彈能力；工作可靠性高，集成化和固態(tài)化程度高；自動化程度高，操作簡單，環(huán)境舒適及機(jī)動性強(qiáng)；雷達(dá)錄取數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)通訊進(jìn)入雷達(dá)情報網(wǎng)。技術(shù)指標(biāo)距離探測方位

大于等于260KM

方位探測距離

0度-360度連續(xù)工作時間

大于12小時環(huán)境溫度

零下40度-50度

相對濕度

95-98%(30度）接收機(jī)噪聲系數(shù)

小于等于3dB接收機(jī)中頻帶寬

150±50kHz天線轉(zhuǎn)速

0.5-4r/min第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四SMART-Lisa3-D,D-Band,fullyautomaticvolumesearchradar.LW082D,L-BandRadarforlongrangeairandsurfacesurveillance.

第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四電子戰(zhàn)

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電子偵察機(jī)第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四美軍EP－3白羊座電子情報偵察機(jī)第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四EP-3E乘員24名，典型情況下，EP-3E有3個飛行員（EP-3E長達(dá)12小時的滯空時間需要兩組飛行員換班），1個領(lǐng)航員，3名戰(zhàn)術(shù)評估人員和1個飛行工程師。剩余的人員是電子戰(zhàn)裝備操作員，技術(shù)專家和機(jī)械師。EP-3E的電子戰(zhàn)人員由有以下幾部分組成：電子戰(zhàn)任務(wù)指揮官ElectronicWarfareMissionCommander(EWMC)電子戰(zhàn)機(jī)長ElectronicWarfareAircraftCommander(EWAC)資深評估員SeniorElectronicWarfareTacticalEvaluator(SEVAL)電子戰(zhàn)操作員ElectronicWarfareOperator(EWOP)技術(shù)參數(shù)：4臺艾利遜T56-A-15渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)，每臺功率3,661Kw；機(jī)長35.61m、機(jī)高10.27m、翼展30.38m；最大起飛重量64,410Kg；最大時速701Km/h@4,570m；巡航速度333Km/h。第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

EP-3電子情報偵察機(jī)是在P-3奧立安反潛巡邏機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)的，用于取代洛克希德EC-121星座電子情報偵察機(jī)。首批EP-3A白羊座使用P-3A改裝，去掉尾部的磁異常探測針，安裝了一些電子分析裝置和附加的雷達(dá)天線罩，但還沒有安裝機(jī)腹下的圓形雷達(dá)。1969年，又使用P-3B改裝了兩架EP-3B，在1975年，在P-3C基礎(chǔ)上又改裝了10架EP-3E白羊座II，原先的兩架EP-3B也升級到EP-3E標(biāo)準(zhǔn)。這12架EP-3E都交付到部署在關(guān)島的VQ-1特種航空偵察中隊和西班牙洛塔航空站的VQ-2特種航空偵察中隊。日本川崎也用P-3C改裝成EP-3裝備日本海上自衛(wèi)隊。EP-3E與原來的P-3C相比，機(jī)上的反潛設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)拆除，取而代之的是分析雷達(dá)信號的電子設(shè)備安裝在EP-3E飛機(jī)上新型電干設(shè)備包括：聯(lián)合技術(shù)實驗室的ALQ-110信號收集系統(tǒng)、ALD-8無線電方向探測器、ALR-52自動頻率測量接收機(jī)、ALR-60多路無線電通訊錄音裝置。在外觀上EP-3E飛機(jī)和P-3飛機(jī)的不同之處是前機(jī)身下有1個圓形雷達(dá)罩，機(jī)身上、下各有1個長方形黑色天線罩。這些飛機(jī)的任務(wù)是搜集、儲存和分析由雷達(dá)和無線電設(shè)備發(fā)出的信號。美國海軍VQ-1特種航空偵察中隊的EP-3E經(jīng)常從日本起飛，沿我國海岸線飛行，搜集我國防空雷達(dá)和通訊系統(tǒng)的電磁波頻率、信號特征，獲得這些情報后，便可以利用在識別、干擾、破譯等用途中。

第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四電子戰(zhàn)

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空中預(yù)警機(jī)“預(yù)警機(jī)”又叫“空中指揮預(yù)警飛機(jī)”，被譽(yù)為“信息化條件下空軍戰(zhàn)斗力的倍增器”，是一種集指揮、控制、通信和情報功能于一體的高技術(shù)裝備。在現(xiàn)代條件下，如果沒有預(yù)警機(jī)就很難有效地組織大規(guī)?？諔?zhàn)。因此，有人形象地把預(yù)警機(jī)稱為信息化條件下作戰(zhàn)的“空中領(lǐng)袖”。第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四美軍E－2C預(yù)警機(jī)第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四美國諾斯羅普公司推出最新型E-2D預(yù)警機(jī)第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四俄羅斯A-50“中堅”預(yù)警機(jī)70年代末開始研制，雷達(dá)探測距離400-600公里），在飛機(jī)頭部有空中加油受油管，頭部整流罩內(nèi)有氣象雷達(dá)，頭錐下后方雷達(dá)罩內(nèi)估計是地形測繪雷達(dá)，機(jī)翼上突起的天線罩內(nèi)為衛(wèi)星天線，機(jī)身腹部前后兩側(cè)的天線罩內(nèi)為電子對抗監(jiān)視天線。垂尾根部有輔助動力裝置進(jìn)氣口，尾部有天線罩。翼尖有電子偵察艙，艙的外側(cè)有大氣采樣口用于監(jiān)測核、生、化污染。

第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四臺灣空軍目前擁有6架E-2C預(yù)警機(jī)第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四中國海上霸王預(yù)警機(jī)改型運八雙機(jī)編隊第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四在運八機(jī)體上改進(jìn)而成的KJ200預(yù)警機(jī)第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四鷹擊－91超音速反輻射導(dǎo)彈（仿俄羅斯KR1,計劃由SU30K、JH7攜帶。射程>150公里,發(fā)射重量700公斤,彈頭重量>110公斤,長度4.7米,直徑0.36米)航天部三院：拳頭產(chǎn)品是鷹擊系列反艦導(dǎo)彈和紅鳥系列巡航導(dǎo)彈，包攬除上游系列外所有反艦導(dǎo)彈的研制。第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四電子戰(zhàn)

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高能微波摧毀第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四軍用高功率微波武器

--HPM可選擇：在不殺傷敵人和平民操作者的情況下破壞計算機(jī)、軍事設(shè)備以及其它電子設(shè)備，提供了一種新的干擾手段；徹底摧毀?。?！寬波束，有效距離較短，近期還不能在天基武器系統(tǒng)中使用。頻率可高達(dá)100GHz，能同時具有熱和電子學(xué)的效應(yīng)，是激光武器的很好補(bǔ)充，與各種材料發(fā)生作用時產(chǎn)生不同類型的破壞。第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四無線通信

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衛(wèi)星通信與導(dǎo)航

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微波接力通信

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移動通信……第33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四一般由6個分系統(tǒng)組成：（1）天線分系統(tǒng)。地面站的天線面向通信衛(wèi)星，其直徑一般是10.3米，由天線本身，饋電部分，跟蹤部分和驅(qū)動部分組成。（2）發(fā)射分系統(tǒng)。將音頻和視頻信號調(diào)制到工作波段的載波上，經(jīng)大功率放大后，經(jīng)天線發(fā)向衛(wèi)星。（3）接收分系統(tǒng)。接收來自衛(wèi)星的信號，經(jīng)放大和檢波后，再發(fā)送到終端系統(tǒng)。（4）終端分系統(tǒng)。由載波電話、電視終端、傳真終端和數(shù)據(jù)終端組成。（5）通信監(jiān)控分系統(tǒng)。負(fù)責(zé)對地面站內(nèi)的各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制和定期測試。（6）電源分系統(tǒng)。為地面站設(shè)備提供電源。衛(wèi)星通信上行站散射通信（戰(zhàn)略后備通信系統(tǒng)）通信衛(wèi)星地面站第34頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是為艦船、車輛、飛機(jī)、邊遠(yuǎn)地區(qū)用戶提供通信手段的一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，對解決大量稀路由通信地區(qū)的通信、客運、貨運、海運、旅游、航空、搶險救災(zāi)、野外勘探、公安偵察、部隊調(diào)動等等移動載體的“動中通”業(yè)務(wù)，甚至個人全球通信業(yè)均具有舉足輕重的作用和靈活獨到的優(yōu)勢。同一般的地面移動通信系統(tǒng)如蜂窩電話、專業(yè)化移動無線電裝置、第二代無繩電話和未來的個人網(wǎng)絡(luò)相比，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)在覆蓋范圍方面存在著截然不同的特點。行進(jìn)中的移動用戶可能穿越若干個地面蜂窩單元，但它不可能跨出一個衛(wèi)星單元；另外，地面系統(tǒng)非常適合于城市及主要公路沿線的移動系統(tǒng)，而衛(wèi)星移動通信不僅包容了地面系統(tǒng)的有效覆蓋范圍，又把觸角延伸到海陸空的任何地區(qū)。自從國際海事衛(wèi)星組織開發(fā)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)以來，經(jīng)過20年的發(fā)展，它與衛(wèi)星通信的其它業(yè)務(wù)相輔相成，已經(jīng)延伸到海洋、陸地和空中的許多地方。目前，高軌道同步衛(wèi)星在區(qū)域性移動通信中扮演了很好的角色，五花八門的中低軌道衛(wèi)星移動通信方案相繼問世，有些方案已經(jīng)或正在變成現(xiàn)實。一個衛(wèi)星移動通信業(yè)務(wù)遍及全球的時代不再是遙遠(yuǎn)的事情。衛(wèi)星移動通信第35頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

GPS系統(tǒng)的特點1、全球，全天候工作。能為用戶提供連續(xù)，實時的三維位置，三維速度和精密時間。不受天氣的影響。

2、定位精度高。

單機(jī)定位精度優(yōu)于10米，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級和毫米級。3、功能多，應(yīng)用廣。

隨著人們對GPS認(rèn)識的加深，GPS不僅在測