1-2微波技術的發展和應用一、微波技術的發展

二、微波技術的應用微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第1頁!

1901年馬可尼使用800KHz中波信號進行了從英國到北美紐芬蘭的世界上次橫跨大西洋的無線電波的通信試驗，從此，在自由空間中飛翔的電波替代了信鴿。20世紀20年代初：短波通信

20世紀60年代：衛星通信20世紀80年后：移動通信1.通信方面的應用由于微波頻帶寬，信息容量大，因此微波可用于多路通信。在有線通信方面，利用同軸電纜可以同時傳送幾千路和幾路電視信號；在無線通信方面，利用微波的中繼接力傳送電視信號，利用微波能穿透電離層的特性，可進行衛星通信和宇航通信，利用外層空間三顆互成120°角的同步衛星，就能實現全球通信和電視實況轉播。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第2頁!移動通信全球定位系統(GPS)藍牙技術廣播電視中繼通信衛星通信國外發達國家的微波中繼通信在長途通信網中所占的比例高達50%以上。緊急狀態下的通信無線微波接入網絡WLAN微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第3頁!微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第4頁!為了解決微波傳播距離有限這個困難，通常采用以下幾種方法：中繼通信(接力通信)：在相距很遠的發射臺與接收臺之間設立若干中繼站(接力站)，站與站之間的距離不超過視距。這樣，微波信號就可以像接力棒一樣一站一站地傳遞過去。古代的烽火臺和驛站傳書就是中繼通信的應用例子。散射通信：在距地面上幾十千米以內的大氣層叫做對流層，可以利用它對微波的散射作用進行距壁通信。衛星通信和衛星廣播：如前所述，微波天線架設得越高通信距離越大，廣播的服務半徑也越大。如果把中繼站或發射臺及其天線放到人造衛星上去，那么，這個中繼站或發射臺的作用距離就可以大大增加。這就是目前在國際或國內通信及電視轉播和廣播中占重要地位的衛星中繼通信或衛星電視廣播。目前廣泛使用的是在赤道上空距地面約36000km的同步軌道上的衛星。在這個軌道上衛星公轉周期恰好等于地球的自轉周期，從地面上看，衛星是固定不動的，這種衛星稱為同步衛星，三顆這樣的同步衛星就可覆蓋全球的大部分面積(南北極除外)。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第5頁!WLAN（無線局域網）：WLAN是WirelessLocal-areaNetwork的縮寫，即無線局域網。是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。從專業角度講，無線局域網利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計算機之間的通信，并為通信的移動化、個性化和多媒體應用提供了可能。通俗地說，無線局域網就是在不采用傳統電纜線的同時，提供以太網或者令牌網絡的功能。在室內和小規模園區無線覆蓋。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第6頁!由于衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的SA保護政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術，建立基準站(差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，并對外發布。接收機收到該修正數后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

GPS前景：由于GPS技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產力，已經融入了國民經濟建設、國防建設和社會發展的各個應用領域。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第7頁!雷達是微波技術應用的典型例子。在第二次世界大戰期間，敵對雙方開始了迅速準確地發現敵人的飛機和艦船的蹤跡，繼而又為了指引飛機或火炮準確地攻擊目標，所以發明了可以進行探測、導航和定位的裝置，這就是雷達。事實上，正是由于第二次世界大戰期間對于雷達的急需，微波技術才迅速發展起來。雷達的發展經過了幾個階段。為適應各種不同要求，雷達的種類很多，性能也在不斷提高。現代雷達多數是微波雷達。迄今為止，各種類型的雷達，例如導彈跟蹤雷達、炮火瞄準雷達、導彈制導雷達、地面警戒雷達乃至大型國土管制相控陣雷達等，仍然代表微波頻率的主要應用。這主要是由于這些雷達要求它所用的天線能象光探照燈那樣，把發射機的功率基本上全部集中于一個窄波束內輻射出去。①雷達－微波技術的最初動力微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第8頁!a)軍事應用：空間和海事導航，飛機、導彈、空間飛行器的定位、檢測和跟蹤，導彈的精確制導，導彈和火炮的點火控制，武器保險、偵察等。

b）公共應用：機場監視、海上導航、氣象雷達、測量學、飛機著陸、夜間防盜、速度測量（警戒雷達）、測繪等。c）科學應用：天文學、繪圖和成像，精密距離測量，自然資源遙感等。

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微波成像、遙感環境應用：沙子潮濕的測量、海洋表面的風速、洪水繪圖、大氣層溫度的輪廓、雪層/冰層的測繪等。軍事應用：目標檢測、監視、目標確認、繪圖等天文學應用：行星繪圖、銀河星系射電噪聲目標的測繪、太陽輻射測繪、宇宙黑體輻射的測量等。③微波的其他應用微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第10頁!4.在生物醫學方面的應用診斷：（磁共振）熱效應：微波理療、組織固定。治療非熱效應：免疫組織化學和免疫細胞化學研究。微波物理微波化學微波吸收光譜學微波等離子體化學交叉學科微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第11頁!各波段的無線電波傳播特性是不一樣的：長波可以沿著地球的彎曲表面傳播到很遠，這種傳播方式叫地波。從中波過渡到短波，地波的衰減逐漸增大，傳播距離逐漸減小。但短波可以借助60～300km高空的電離層折射返回地面，這種傳播方式叫天波。短波通信就是利用了天波，它可實現遠距離通信，但不夠穩定，因為電離層的密度和高度隨季節，晝夜以及太陽的活動而變化。到了超短波和微波波段，地波的衰減更大，已無法利用。同時，這個波段的電磁波一般不能被電離層折射返回地面，它能穿過電離層，因此不能采用天波的傳播方式。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第12頁!超短波和微波只能在視距內沿直線傳播，并能穿過電離層到達外層空間(視距傳播)，這種傳播稱為空間波。空間波的傳播有它有利的一面，也有不利的一面。有利方面是可以把作用范圍限制在我們所需要的區域內，以避免干擾。同時由于微波可以穿透電離層而不像頻率較低的電磁波那樣被電離層折返或吸收，因此，地球和宇宙之間的通信、衛星通信等必須使用微波。不利一面是明顯的，即在地球上它不能直接傳播到很遠的地方（一般不超過50km）。因為地球表面是彎曲的球面，一個高100m的發射天線其作用半徑只有約40km。當然，天線越高作用半徑越大，但架設很高的天線是困難的。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第13頁!藍牙技術：“藍牙”（Bluetooth）原是一位在10世紀統一丹麥的國王，他將當時的瑞典、芬蘭與丹麥統一了起來。用他的名字來命名這種新的技術標準，含有將四分五裂的局面統一起來的意思。藍牙技術是一種短距的無線通訊技術，電子裝置彼此可以透過藍牙而連接起來，省去了傳統的電線。透過芯片上的無線接收器，配有藍牙技術的電子產品能夠在10m的距離內彼此相通，傳輸速度可以達到每秒鐘1兆字節。以前紅外線接口的傳輸技術需要電子裝置在視線之內的距離，而現在有了藍牙技術，這樣的麻煩也可以免除了。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第14頁!GPS（全球定位系統）原理：

24顆GPS衛星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環繞地球運行，使得在任意時刻、地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。由于衛星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用3顆衛星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置(X,Y,Z)。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經緯度和高程。事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星，這時，接收機可按衛星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第15頁!2.“電子戰”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”。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。雷達電子對抗雷達是微波技術的早期應用，正是由于第二次世界大戰期間對于雷達的需要，微波技術才迅速發展起來。雷達設備可以利用微波信號準確地測定目標的方向、距離和速度，從而對運動目標實現定位、跟蹤和識別。目前，用于軍事上的有制導雷達、跟蹤雷達、警戒雷達和炮瞄雷達等；用于民用上的有導航雷達、氣象雷達和遙感雷達等。微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第16頁!微波波長短易于實現窄波束定向輻射：例：常用的拋物面天線，它所發射電磁波的主波束角約等于其中D為拋物面直徑，λ為波長。為了得到波束角為5°的波束，就必須使直徑為波長28倍的拋物面，即使選用短波段的最短波長(10m)，也要使用一個直徑達280m的拋物面天線，這樣大的天線建設在地面上已十分困難，更不用說裝在船舶或飛機上了。而如果選用微波波段，例如3厘米波段，則一個直徑84cm的拋物面天線就可獲得同樣窄的波束，這樣的天線裝在小型殲擊機上也不困難。因此，只有掌握了微波波段，才能使雷達的實現成為可能。短波10m，直徑280m微波3cm，直徑84cm微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第17頁!②電子對抗技術電子對抗就是敵對雙方為削弱、破壞對方電子設備的使用效能，保障己方電子設備發揮效能而采取的各種電子措施和行動，又稱電子戰。電子對抗分3個方面：電子對抗偵察、電子干擾和電子防御。電子干擾抗干擾主動干擾其它干擾微波技術的發展和應用共20頁，您現在瀏覽的是第18頁!3.在微波能