微波技术发展及应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 微波技术发展及应用 【摘 要】微波技术是 20-21 世 纪最重要的科学技术之一，微波技术应 用广泛，从国防军事上的雷达技术到广 播、卫星通信再到民用的微波炉，微波 技术已经紧紧的融入每一个人的生活之 中，微波技术正在成为尖端科学发展中 不可或缺的现代技术。本文主要是叙述 了微波技术的发展起源以及它在各个领 域中的应用，最后根据对微波技术这些 年的发展情况，提出了微波技术的不足， 以及展望了未来。 中国论文网 /5/view-4804960.htm 【关键词】微波技术；国防军事； 国民；生活；发展情况 1、微波的起源与发展 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 微波的理论研究起步于 1900 年。 经过科学家几十年的不断的研究，二战 时期成为微波技术蓬勃发展的时期， 在那个时候国防军事领域，雷达，也就 是无线电检测的概念和理论逐步发展， 因为电磁波在波导中传输中表现出的优 良特性， 使得微波电真空振荡器、微 波管、微波无线电的发展十分迅速。在 二战之后，微波技术的研究与应用逐渐 从国防军事为主转变向民用工业领域过 渡，其实最具有代表性的便是家用微波 炉以及工业微波炉等一系列产品的推出。 人们快速的接受了这种产品，因为微波 炉是一种快捷的、能量能够转化均匀的 加热工具。在设计微波炉时，通常使炉 腔的边长为 1/2 微波导波波长的倍数， 并且在金属板上涂覆非磁性材料，形成 谐振腔。微波经波导管输入炉腔内时， 在腔壁内来回反射，每次传播都穿过和 经过食物使食物加热，同时采取一定的 措施使微波电场能量分布均匀。微波加 热的特点就是内加热，所需时间短，不 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 依靠热传导，均匀受热，操作简单，安 全无害，节约能源。如今微波炉已经成 为全世界各地广泛使用的食品加工器具。 2、微波的特点 2.1 波长短 微波是一种波长范围在 1mm-1m 的电磁波。可细分为米波、分米波、厘 米波、毫米波。它的波长和频率如表格 所示： 微波具有似光性，如表格所知， 波长很短，具有直线传播的性质。根据 似光性，制作出的天线系统具有良好的 方向性，可以接收不同的波段。这样， 几十空间或地面发出的微弱回声也不担 心接收不到，因此可以通过微波来确定 该物体的方向和距离。因此微波技术在 雷达、导航和通信，广播中得到了广泛 的应用。 2.2 频率高 由 2.1 的表格可以看出微波的微 波的频率很高，周期和频率乘积恒为一， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 因此振荡周期很短。它的频率由产生微 波的电子线路参数决定的。根据实验得 知，我们需要将微波固体器件、微波电 子管替代一般的电子管，用作放大器， 衰减器，隔离器。因为频率越高，损耗 也随之提高，携带的信息也越来越丰富。 微波传输的波长跟线度很像，容易被阻 断，所以我们更加需要使用不同的元器 件来替换分立的电容器、电感器以及电 阻器等。 2.3 穿透能力强 一定频带的微波可以穿入到介质 内部，而微波的能量可以通过地球上的 空电离层不断被吸收，对于水来说也是 会被吸收产生热能。所以利用微波技术 可以实现宇宙导航并且为医疗电疗的研 究和开发提供了便利。 2.4 非电离性 微波的量子能量很低，非向前散 离可以忽略，这样的能量不足以提供改 变分子之间的内部结构的能力，因此可 以说明物体和微波之间的电离的程度很 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 低。 2.5 量子特性 很多原子和分子能级间所要吸收 跃迁辐射出来的波长刚好处在微波频段 的中，人们利用这种量子特性研究原子 和分子的结构，发展一系列学科以及边 缘学科，比如量子无线电物理，量子光 学，量子通信，微波光谱等等。 3、微波技术的现代运用 3.1 微波加热原理与微波炉 微波炉由很多的器件组成，其中 最为主要的就是微波发生器，又称作磁 控管，包括微波管和电源。微波产生的 交变磁场可让食物极化，电源提供稳定 的连续波微波功率，在高频交流的电磁 效应下，极性分子在磁场中交替排列， 每秒的微波振动可达数亿次。这种振荡 让分子不停的运动，分子之间产生摩擦， 使分子获得高能，在食品释放大量的热， 从而使得实物均匀受热。所以使用微波 必须注意的是食物需要有水分，否则将 无法加热。微波只在炉腔内传播，金属 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 外壳可以隔绝电磁波而避免辐射。 3.2 微波通信 微波通信是 1950 年左右的产物， 1当时由于其通信频带宽、一次性投入 大但后期低、施工方便、建设速度快等 一系列优点而取得了快速的发展。此外， 微波通信抗灾能力强，它不会太受风、 水的灾害带来的影响。即使有天灾人祸， 微波通信一般不会受到干扰。因为微波 的频率高波长短，遇到阻挡就会被反射 或被阻断，所以微波在空中传送的过程 中会受到干扰。因此不能在同一方向上 使用频率相同的微波，微波电路的建设 须在管理部门的严格管理下进行。因为 离散度与频率选择性衰落的影响，又没 有好的方法去解决问题，因此数字微波 技术就此中断。因此在 1980 年左右， 数字微波传输技术发生了突破性的变化。 而到九十年代，由于自适应编码调制解 调技术的发展，在各地建立的中继站， 再加上微弱信号检测的迅速发展，所以 今天的移动通信传输才可以得到广泛的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 运用。在 1980 年至 1990 年间，自适应 编码调制和解调技术与信号处理和信号 检测技术快速发展，今天，带宽越来越 大，从有线到无线的发展，甚至高品质 记录的多领域的信号设计与处理等的应 用，发挥了重要的作用数字微波技术在 目前来说有着广阔的发展空间及应用前 景， 需要因地制宜的安排不同传输手 段，在某些领域，微波技术还占据着不 可忽略的重要地位。 3.3 工业微波技术 微波技术目前也在材料的合成、 微波解冻、冶金矿物、杀菌、垃圾处理、 微波萃取、样品分析等领域发挥着主要 的作用。微波技术在无机合成材料的研 究，已取得良好的进展，主要是在硬质 合金、导体材料，锂电池正极材料、高 温材料，合成金刚石、沸石分子筛、陶 瓷材料等方面。并且具有低能源消耗、 速度快、合成温度低等一些了性能特点。 2 微波技术在矿石预处理、金属氧化 物矿的碳热还原的应用，具有能耗低、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 速度快、浸出率高、产品性能优良和环 境效益好等特点。可以想象，在矿产冶 金能源消耗大的领域中，微波技术带来 的影响将是难以估计的，在这个领域中， 这样的发展前景将带来的是巨大的经济 效益。微波技术还可以用于处理工业污 泥，对医疗垃圾进行灭菌。处理电子垃 圾，建筑垃圾，生活垃圾等等。常规使 用处理垃圾的方法比如说焚烧，填埋等， 这些方法都有可能产生二次污染。而人 们经过长期努力发明了微波处理污染的 技术，既解决了常规处理带来的一系列 问题，保护了环境，操作时间短，又节 省了处理的费用，可谓是一举数得。微 波技术与传统技术相比较，具有操作简 单，该效率，保证了国家绿色经济和可 持续发展的政策。不易造成二次污染， 减少能源的损耗和治疗的费用，解决了 常规治疗，如堆肥，焚烧，填埋，投资， 占地面积大的而带来的问题。综上所述， 微波处理废物快速，高效，工艺流程简 单，能耗低，成本低，资源回收利用率 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 高和环境效益好，有很好的应用前景。 越来越多的人开始关注微波技术，目前， 微波技术已经开始在国内开始广泛推广。 此外，微波技术也被用于在食品安全的 鉴定、石油原油的开采、环境、化妆品、 调味品和合成的材料的处理等等方法。 3.4 军用微波技术 微波和无线电道理一样，密闭金 属可屏蔽，微波也被称为无线电频率武 器。战争中的微波强度很大，基本上没 有武器可以阻止它，在现代的战争中运 用也越来越频繁，微波武器通常通过长 距离的对光电设备的干扰，使仪器出现 问题，最后引爆仪器，达到直接摧毁仪 器的目标，在战争中，微波的作用更加 不容忽视。微波武器与激光武器相比， 激光采用的是高强度激光产生的热能去 摧毁一切事物，分子间的相互摩擦越来 越快，使得电磁的能量转化成为热能， 微波的波束宽，波长短，频率高，不受 灾害天气的影响。其杀伤机理可分为 “非热效应”和“热效应”两种。所有的内 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 侧和外侧在同一时间产生热量，以突然 产生高温，火力易于控制，从而使敌方 对抗措施更加困难和复杂化。微波武器 的工作机制是根据微波和照射对象，选 择不同的频率，其实是用频率低的较低 轻型微波武器，主要作为战争中的武器 来用。与此之外，还有一种频率较高的 高能微波武器，这种武器杀伤力较大， 毁灭性强，所以一般不经常出现在战争 中，更多的是作为一种研究。 作为微波武器，还有一点至关重 要，就是使用什么去发射不同频率的微 波，在战争中，通常使用的是飞机，航 母舰艇，甚至是卫星。这样的话，可以 从天上，陆地，海面各方为发动攻击。 让敌方的飞机，计算机等设备统统被摧 毁，特别是指挥和通信的部位，作战网 络的联系信息以及其他重要信息战的关 键部位。一旦目标遭受物理损伤就会丧 失战斗力，且其受损伤的部位不能被修 复。作为世界前列的军事强国，中国一 直高度关注微波武器、大型激光武器， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 在几代科学家一直在努力研发各种武器， 近几十年的辛苦打造，中国的微波武器 和激光武器已经开始投入使用。 4、微波技术的展望 虽然在各个领域，微波技术已经 有了广阔的前景，但是目前，微波技术 的运用仍停留在实验的积累，而且需要 验证准确的检测方法，我们需要在巩固 加强理论研究的同时，进行各系列的实 验，完善各种理论，从而可以造出更多 适合国防军事或者用民用的微波仪器设 备。微波技术已经在多方面展现出它的 魅力，我们需要将它完全融入生活，我 们通过多方面的研究成果可以得知，微 波技术可以在未来的几十年之内成为常 规的工业生产以及其他很多领域的技术。 但是就我们所知的是，由于微波的特殊 性，目前还没有一个科学家找到一个合 理的理论来解释，所以微波技术在某些 领域仍然存在盲点。微波技术的应用目 前仍处于一个巨大的转折点中，发展的 可塑性很强，世界范围军事变革需求强 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-