1、微波及其應用發展前景微波及其應用發展前景演講人：演講人：資料收集：郝經典資料收集：郝經典 包塔包塔 曾寧曾寧 郝經典郝經典組員：羅雅文組員：羅雅文 包塔包塔 曾寧曾寧 郝經典郝經典什么是微波？微波可以用來干什么？讓我們一起來解決這個謎題吧！ 微波是一種頻率非常高的電磁波。微波是一種頻率非常高的電磁波。把波長從把波長從1m1m到到0.1mm0.1mm范圍內的電磁波稱為微波。微波波段對應的頻率范圍為范圍內的電磁波稱為微波。微波波段對應的頻率范圍為: : 3 310108 8HzHz3 310101212HzHz。如下圖所示。如下圖所示。f31081051010(m)(Hz)3 10323 1063

2、 109-13 101210-43 101510-73 101810-10無線電波光波宇宙射線視頻射頻微波紅外線可見光紫外線x射線射線 微波及其特點微波及其特點一、微波的概念及波段劃分一、微波的概念及波段劃分波長范圍波長范圍頻率范圍頻率范圍（GHz）波段名稱波段名稱按波長按波長按頻率按頻率代號代號1m10cm0.33分米波分米波特高頻特高頻 UHF普通無線電波普通無線電波與微波的過渡與微波的過渡10cm1cm330厘米波厘米波超高頻超高頻SHF1cm1mm30300毫米波毫米波極高頻極高頻 EHF微波（超高頻）微波（超高頻）1mm 0.1mm3003000 亞毫米波亞毫米波 特高頻特高頻 UH

3、F微波與紅外微波與紅外的過渡的過渡微波波段劃分如下微波波段劃分如下: :/fc微波波段的代號及對應的頻率范圍微波波段的代號及對應的頻率范圍 波段波段代號代號標標 稱稱波長波長cm頻率范圍頻率范圍GHz波段波段代號代號標標 稱稱波長波長cm頻率范圍頻率范圍GHzL221.121.70Ka0.826.5040.00LS141.702.60Q0.7233.0050.00S102.603.95U0.6040.0060.00C53.955.85M0.4850.0075.00XC4.25.858.20E0.4060.0090.00X38.2012.40F0.2690.00140.0Ku212.4018.0

4、0G0.17140.0220.0K1.2518.0026.50R0.11220.0325.0微波微波似光性似光性定位天線定位天線 頻率高頻率高 多路通信多路通信 穿透電離層穿透電離層 天文學研究天文學研究 量子特性量子特性 微波波譜學微波波譜學 微波的微波的特點以及其特點的運用：特點以及其特點的運用：1.1.似光性似光性 微波波長較短時：微波波長較短時： 當微波的波長比地球上的宏觀物體當微波的波長比地球上的宏觀物體( (如飛機、艦船、導彈、衛星、如飛機、艦船、導彈、衛星、建筑物等建筑物等) )的幾何尺寸的幾何尺寸小得多時小得多時，微波照射到這些物體上時將產生，微波照射到這些物體上時將產生強烈的

5、強烈的反射反射。 此直線傳播的特點與幾何光學相似，故可以說微波此直線傳播的特點與幾何光學相似，故可以說微波具有具有“似光性似光性”。利用這一特殊，可以制成體積小、方向性很強。利用這一特殊，可以制成體積小、方向性很強的微波天線，用來發射或接收微弱的微波信號，從而為雷達、微的微波天線，用來發射或接收微弱的微波信號，從而為雷達、微波中繼通信、衛星通信和導彈等提供必要條件。波中繼通信、衛星通信和導彈等提供必要條件。u微波波長較長時：微波波長較長時： 當微波的波長與實驗設備（比如波導、微帶、諧振腔呈其它微波當微波的波長與實驗設備（比如波導、微帶、諧振腔呈其它微波元件）的尺寸相比在同數量級時，使得電磁能量

6、分布于整個微波電元件）的尺寸相比在同數量級時，使得電磁能量分布于整個微波電路之中，形成所謂路之中，形成所謂“分布參數分布參數”系統。系統。 這與低頻電路有原則區別，因為低頻時電場和磁場能量是分別集這與低頻電路有原則區別，因為低頻時電場和磁場能量是分別集中于所謂中于所謂“集總參數集總參數”的各個元件中。的各個元件中。 2. 2. 頻率高頻率高由于微波頻率極高，它的實際可用頻帶很寬，可達由于微波頻率極高，它的實際可用頻帶很寬，可達10109 9HzHz數量級，這是低頻無線電波無法比擬的。頻帶數量級，這是低頻無線電波無法比擬的。頻帶寬意味著信息容量大，因而微波可作為多路通信的寬意味著信息容量大，因而

7、微波可作為多路通信的載頻。另外，微波受外界干擾小，且不受電離層變載頻。另外，微波受外界干擾小，且不受電離層變化影響，通信質量高于低頻無線電波化影響，通信質量高于低頻無線電波3. 3. 具有穿透性具有穿透性利用微波本身的高頻振蕩，利用微波本身的高頻振蕩，微波可以穿透電離層。由微波可以穿透電離層。由于微波不能被電離層所反于微波不能被電離層所反射，所以微波的地面通信射，所以微波的地面通信只限于天線的視距范圍之只限于天線的視距范圍之內，遠距離微波通信需要內，遠距離微波通信需要用中繼站接力。另一方面，用中繼站接力。另一方面，利用微波能穿透電離層，利用微波能穿透電離層，可以利用微波進行宇航通可以利用微波進

8、行宇航通信、衛星通信和射電天文信、衛星通信和射電天文學研究等，因此微波開辟學研究等，因此微波開辟了電磁波譜中的一個的了電磁波譜中的一個的“宇宙窗口宇宙窗口”。 微波還可以穿過生物體，微波還可以穿過生物體，即能夠深入物質（介質）即能夠深入物質（介質）內部，研究分子和原子核內部，研究分子和原子核的結構，的結構， 是近代是近代微波波譜微波波譜學學和和量子電子學量子電子學所依據的所依據的基本物理基礎。基本物理基礎。4. 4. 量子特性量子特性由于低頻電波的頻率很低，量子能量很小，不足以改變由于低頻電波的頻率很低，量子能量很小，不足以改變物質分子的內部結構或破壞分子間的鍵，量子特性不明顯。物質分子的內部

9、結構或破壞分子間的鍵，量子特性不明顯。微波波段的電磁波，單個量子的能量為微波波段的電磁波，單個量子的能量為1010-6 -6 1010-3-3eVeV。而。而一般順磁物質在外磁場中所產生的能級間的能量差額介于一般順磁物質在外磁場中所產生的能級間的能量差額介于1010-5-51010-4-4eVeV之間，因而電子在這些能級間躍遷時所釋放或吸之間，因而電子在這些能級間躍遷時所釋放或吸收的量子的頻率是屬于微波范疇的。因此，微波可用來研究收的量子的頻率是屬于微波范疇的。因此，微波可用來研究分子和原子的精細結構。同樣在超低溫時物體吸收一個微波分子和原子的精細結構。同樣在超低溫時物體吸收一個微波量子也可產

10、生顯著反應。量子也可產生顯著反應。上述兩點對近代尖端科學，如微波波譜學、量子無線電上述兩點對近代尖端科學，如微波波譜學、量子無線電物理的發展都起著重要作用。物理的發展都起著重要作用。 利用此特性和原理，可研制適用于許多微波波段的利用此特性和原理，可研制適用于許多微波波段的器件器件。微波技術的應用微波技術的應用雷達通信科學研究生物醫學微波能微波應用通信方面的應用通信方面的應用在在微波能方面的應用源微波能方面的應用源加熱加熱處理（快處理（快速均勻）速均勻）消毒（殺消毒（殺蟲滅菌）蟲滅菌） 微波能量傳遞微波能量傳遞微微波波彈彈在在生物醫學方面的應用生物醫學方面的應用診斷：（磁共振）診斷：（磁共振）

11、熱效應：微波理療、組織固定。熱效應：微波理療、組織固定。治療治療 非熱效應：免疫組織化學和免疫細胞化學研究。非熱效應：免疫組織化學和免疫細胞化學研究。微波物理微波物理微波化學微波化學微波吸收光譜學微波吸收光譜學微波等離子體化學微波等離子體化學l交叉學科交叉學科 “電子戰電子戰”的核心國防應用的核心國防應用現代的戰爭，已經不再單純以殺傷對方的有生力量為主要現代的戰爭，已經不再單純以殺傷對方的有生力量為主要目的，而越來越傾向于以電子信息的獲取與反獲取為核心的目的，而越來越傾向于以電子信息的獲取與反獲取為核心的“電子戰電子戰”。南聯盟戰爭與伊拉克戰爭充分說明了這一點。而。南聯盟戰爭與伊拉克戰爭充分說明了這一點。而微波技術，恰恰是所有信息傳輸的基礎技術。微波技術，恰恰是所有信息傳輸的基礎技術。 雷雷 達達 電子對抗電子對抗微波的其他應用微波的其他應用微波成像、遙感微波成像、遙感環境應用：沙子潮濕的測量、海洋表面的風速、洪環境應用：沙子潮濕的測量、海洋表面