微波技术-总论

1、*光速光速 c = 3x108m/s = 300,000km/s*发现电磁波英国物理学家以理论引导出 “电磁波应该存在” 的结论赫茲实验1888 德国物理学家以实验來证明麦克斯韦的理论*Microwave*珈瑪射線 硬 X-射線 軟 紫外線 紅外線可見光 無線電波*Terahertz waveElectromagnetic spectrum diagram *cf 波段名称波长范围频率范围分米波1m 10cm300MHz 3GHz厘米波10cm 1cm3GHz 30GHz毫米波1cm 1mm30GHz 300GHz亚毫米波1mm 0.1mm300GHz 3THz83 10123 10*波段代号

2、频率范围/GHz波段代号频率范围/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 26.5* 微波的振荡频率极高，每秒在3亿次以上！由于频率比低频无线电波提高了几个数量级，一些在低频段并不显著的效应在微波波段就能非常明显地表现出来。例如：在普通栅控电子管内，电子在极间飞越的时间一般为109S的数量级，

3、这比长、中、短波段无线电波的振荡周期小得多，可以忽略不计，但与微波的振荡周期相比就绝不能忽略。因此在低频时可以认为是无惯性的普通栅控电子管，当频率提高到微波波段以后，就会由于电子的惯性而失去有效的控制作用，从而被建立在新原理基础上的微波电子管、微波固体器件和量子器件所代替。由于电磁波是以光速传播的因此它从电路的一端传到另一端需要一定的时间，这就是“延时效应”。在一般低频电路中其延时远小于振荡周期，可以忽略，但在微波电路中其延时可以与周期相比拟，不再能忽略。1） 高频特性 * 微波的波长比一般宏观物体如建筑物、船舰、飞机等的尺寸短的多，因此当微波波束照射到这些物体上时将产生显著的反射，一般地说，

4、电磁波的波长越短，其传输特性就越接近于几何光学，波束地定向性和分辨能力就越高，天线也可以做得更小。微波的波长短这一特点，对于雷达、导航和通信等应用都是很重要的。 此外，一般微波电路的尺寸可以和波长相比拟，由于延时效应，电磁波的传播特性将明显地表现出来，使得电磁场的能量分布于整个微波电路之中，形成所谓的“分布参数”；这与低频时电场和磁场能量分别集中在各个元件中的所谓“集总参数”有原则的区别。 2） 短波特性*当电磁波入射到某物体上时，波除了会沿入射波相反方向产生部分反射外还会在其他方向上产生散射，我们称该物体为散射体。散射是入射波与散射体相互作用的结果，故散射波中携带着关于散射体的频域、时域、相

5、位、极化等多种信息，人们可通过对不同物体散射特性的检测，从中提取目标信息从而进行目标识别，这是实现微波遥感、雷达成像等的基础。3） 散射特性* 微波能穿透高空电离层，这一特点为天文观测增加了一个“窗口”，使得射电天文学研究成为可能。同时，微波能穿透电离层这一特点又一特点又可被用来进行卫星通信和宇航通信。但另一方面，也正是由于微波不能为电离层所反射，所以利用微波的地面通信只限于天线的视距范围之内，远距离微波通信需用中继站接力。4） 穿透性*电磁波具有波粒二象性，根据量子理论，电磁辐射的能量不是连续的，而是由一个个的“能量子”所组成，每个量子具有与其频率成正比的能量 Eh f其中h6.626103

6、4 J*S,是普朗克（Planck）常量。低频无线电波的频率很低，量子能量甚小，故其量子特性不显著。与微波频率相应的量子能量范围是10-5102eV，故在低功率电平下，微波的量子特性将明显地表现出来，当微波与物质相互作用时，应该考虑到这种量子效应。5） 量子特性*射频识别系统工作频段射频识别系统工作频段射频识别系统工作频段如表1所示。并非表1中的所有频率在射频识别中都得到了广泛应用，主要采用的RFID频率为有以下四个：13.56.007 MHz，91513 MHz，245050 MHz，580075 MHz。表1 射频识别系统工作频段工作频率范围说 明 135 kHz低频电感耦合6.7656.

7、795 MHz中频(ISM),电感耦合7.4008.800 MHz中频，仅用于电子防盗13.55313.567 MHz中频 (13.56 MHz, ISM), 电感耦合，无接触识别卡中广泛使用，国际标准有ISO 14443（产品MIFARE, LEGIC, .）, ISO 15693（ 产品Tag-It, I-Code,.）, ISO 18000-3物品管理等26.95727.283 MHz中频(ISM),电感耦合，仅在特别应用中采用433 MHzUHF (ISM), 反射散射耦合,少量RFID使用868870 MHzUHF , 反射散射耦合, 新频段, 系统正在开发902928 MHzUHF (SRD), 反射散射耦合,已有多个应用系统（中国铁路）2.4002.500 GHzSHF (ISM), 反射散射耦合,多个系统采用(车辆识别: 2.446 . 2.454 GHz)5.7255.875 GHzSHF (ISM), 反射散射耦合,少量RFID使用*微波技术基础微波技术基础均