微波技术原理简述
微波原理
微波技术是一门需要高度实验技能的专业技术知识，微波技术的理论基础是经典的电磁场理论，其目标是解决微波应用工程中的实际问题，微波是一门理论与实践密切结合的科技知识。
微波是一种频率非常高的电磁波。微波包括的波长范围没有明确的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三个波段，也就是波长从1mm到1m左右的电磁波。由于微波的频率很高，所以也叫超高频电磁波。目前国内只有915MHz和2450MHz 被广泛使用。
微波是电磁波，它具有电磁波的诸如反射、透射干涉、衍射、偏振以及伴随着电磁波能量传输等波动特性，这就决定了微波的产生、传输、放大、辐射等问题都不同于普通的无线电、交流电。微波系统没有导线式电路，通常应用所谓“场”的概念来分析系统内电磁波的结构，并采用功率、频率、阻抗、驻波等作为微波测量的基本量。
l 微波的穿透深度
①、渗透深度（穿透深度）当微波进入物料时，物料表面的能量密度是最大的，随着微
波向物料内部的渗透，其能量呈指数衰减，同时微波的能量释放给了物料。渗透深度可表示物料对微波能的衰减能力的大小。一般它有两种定义：
②渗透深度为微波功率从物料表面减至表面值的1/e（36.8%）时的距离，用DE表示，e
为自然对数底值。
DE=λ0/π gδ式中λ0－－－－－－－－自由空间波长；
ε－－－－－－－－-介电常数；
tgδ－－－－－－-介质损耗。
③微波功率从物料表面衰减到表面值的1/2时的距离，即所谓半功率渗透深度D1/2，其表
达式为
渗透深度随波长的增大而变化，它与频率有关，频率越高，波长越短，其穿透力也越弱。
微波在空气中的渗透深度：2450MHz为12.2cm;915Mhz为33.3cm。
特别注意提醒：微波进入物料后，物料吸收微波能并将其转变为热能，微波的场强和功率就不断地被衰减，即微波透入物料后将进入衰减状态。不同的物料对微波能的吸收衰减能力是不同的，这随物料的介电特性而定。衰减状态决定着微波对介质的穿透能力。
l 微波的热效率
工业微波设备在生产工作中的热效率计算方法，行业内多数企业几乎依据1Kw的微波输出功率在1h时间内烘干1kg的水来笼统计算。这样的计算结果在设备工作过程中给客户和生产企业带来很多莫名的误区，从而给工业微波造成不必要的负面影响。
假设微波设备的输出功率为P0（kw），那么微波设备在1h的工作过程中，所产生的热效率应进行如下的估算：
式中：η微波加热效率，其值的大小与加热器损耗和负荷匹配系数确定，一般做到0.7～0.9；
K为常数，（橡胶材料K=860kcal/kwh）；
被加热物料升温（℃）所需要的热量为
加热时间t（min）为
×60
按照此计算理论，不同的物料K值不同，所以，需要的热量值不一样。K值与物料的介电常数、介质损耗角正切（tgδ，简称介质损耗）、比热、形状、含水量的大小等有关系
参考网站https://www.360docs.net/doc/1e3280755.html,
激光原理及技术习题答案
激光原理及技术部分习题解答（陈鹤鸣） 第一章 4. 为使氦氖激光器的相干长度达到1km, 它的单色性0/λλ?应当是多少？ 解：相干长度C c L υ = ?，υ?是光源频带宽度 85 3*10/3*101C c m s Hz L km υ?=== 22 510 8 (/) 632.8*3*10 6.328*103*10/c c c c nm Hz c m s λλυυυυλλλυλ-=??=?=???=?== 第二章 4. 设一对激光能级为2121,,E E f f =，相应的频率为υ，波长为λ，能级上的粒子数密度分别为21,n n ，求： （1）当3000,300MHz T K υ= =时，21/?n n = （2）当1,300m T K λμ= =时，21/?n n = （3）当211,/0.1m n n λμ= =时，温度T=？ 解： T k E E b e n 121 2 n -- = 其中1 2**E E c h E c h -= ?=λ ν λ h c h == ?*E （1）
（2） 10 * 425 .121 48 300 * 10 * 38 .1 10 10 *3 * 10 * 63 .6 1 223 6 8 34 ≈ = = = =- - - - - - - e e e n n T k c h b λ （3） K n n k c h b 3 6 23 8 34 1 2 10 * 26 .6 )1.0( ln * 10 * 10 * 8 .3 1 10 *3 * 10 * 63 .6 ln * T= - = - = - - - λ 9. 解：(1) 由题意传播1mm,吸收1%，所以吸收系数1 01 .0- =mm α (2) 0 1 01 100 366 0I . e I e I e I I. z= = = =- ? - α 即经过厚度为0.1m时光能通过36.6% 10.解：
微波技术原理简述
微波原理 微波技术是一门需要高度实验技能的专业技术知识，微波技术的理论基础是经典的电磁场理论，其目标是解决微波应用工程中的实际问题，微波是一门理论与实践密切结合的科技知识。 微波是一种频率非常高的电磁波。微波包括的波长范围没有明确的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三个波段，也就是波长从1mm到1m左右的电磁波。由于微波的频率很高，所以也叫超高频电磁波。目前国内只有915MHz和2450MHz 被广泛使用。 微波是电磁波，它具有电磁波的诸如反射、透射干涉、衍射、偏振以及伴随着电磁波能量传输等波动特性，这就决定了微波的产生、传输、放大、辐射等问题都不同于普通的无线电、交流电。微波系统没有导线式电路，通常应用所谓“场”的概念来分析系统内电磁波的结构，并采用功率、频率、阻抗、驻波等作为微波测量的基本量。 l 微波的穿透深度 ①、渗透深度（穿透深度）当微波进入物料时，物料表面的能量密度是最大的，随着微 波向物料内部的渗透，其能量呈指数衰减，同时微波的能量释放给了物料。渗透深度可表示物料对微波能的衰减能力的大小。一般它有两种定义： ②渗透深度为微波功率从物料表面减至表面值的1/e（36.8%）时的距离，用DE表示，e 为自然对数底值。 DE=λ0/π gδ式中λ0－－－－－－－－自由空间波长； ε－－－－－－－－-介电常数； tgδ－－－－－－-介质损耗。 ③微波功率从物料表面衰减到表面值的1/2时的距离，即所谓半功率渗透深度D1/2，其表 达式为 渗透深度随波长的增大而变化，它与频率有关，频率越高，波长越短，其穿透力也越弱。 微波在空气中的渗透深度：2450MHz为12.2cm;915Mhz为33.3cm。 特别注意提醒：微波进入物料后，物料吸收微波能并将其转变为热能，微波的场强和功率就不断地被衰减，即微波透入物料后将进入衰减状态。不同的物料对微波能的吸收衰减能力是不同的，这随物料的介电特性而定。衰减状态决定着微波对介质的穿透能力。 l 微波的热效率 工业微波设备在生产工作中的热效率计算方法，行业内多数企业几乎依据1Kw的微波输出功率在1h时间内烘干1kg的水来笼统计算。这样的计算结果在设备工作过程中给客户和生产企业带来很多莫名的误区，从而给工业微波造成不必要的负面影响。 假设微波设备的输出功率为P0（kw），那么微波设备在1h的工作过程中，所产生的热效率应进行如下的估算： 式中：η微波加热效率，其值的大小与加热器损耗和负荷匹配系数确定，一般做到0.7～0.9；
微波技术原理试卷
《微波技术原理》课程试卷 20 －20 学年第一学期 得分 评卷人 一、填空题（每小题1分，共18分） 1、微波波段常用的传输线有 、 、 、 和 。 2、对于均匀无耗传输线，根据终端所接负载阻抗大小和性质的不同，其工 作状态分为 、 、 三种。 3、微波是最高的无线电波，其频率范围大约在 ～ 之间。它一般划分为 、 、 和 四个主要波段。 4、微波不同于其它波段的电磁波，其具有 、 、 、 和 等特性。 得分 评卷人 二、选择题（每小题2分，共6分） 1、厘米波的频率范围为（ ） A 、0.3～3GHz B 、3～30GHz C 、30～300GHz D 、300～3000GHz 2、下列是二端口微波网络工作特性参量的是（ ） A 、输入阻抗 B 、转移参量 C 、散色参量 D 、输入驻波比 3、终端负载与传输线不匹配，测得传输线中相邻两个电压振幅波节点之间的距离20mm ，则工作波长为（ ） A 、5mm 、 B 、10mm C 、20mm D 、40mm 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分
得分评卷人 三、判断题（每小题2分，共8分） 1、均匀无耗传输线上各点反射系数的模是相等的。（） 2、大中功率的微波系统中常采用矩形波导作为传输线和构成器件。（） 3、传输线长度为10cm时，当信号为937.5MHz时，此传输线是短线。（） 4、短路负载将电磁能量无反射全部吸收。（） 得分评卷人 四、名词解释（每小题4分，共12分） 行波状态 驻波比 定向耦合器 得分评卷人 五、简答（每小题6分，共18分） 1、简述波导、同轴线、平面传输线在实际应用中各有何特点。 2、对传输线的基本要求是什么？
激光原理与技术习题一
《激光原理与技术》习题一 班级 序号 姓名 等级 一、选择题 1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm -1 = eV 。 （A ）1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4 2、若掺Er 光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm ，则产生该波长的两能级之间的能量间 隔约为 cm -1。 （A ）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000 3、波长为λ=632.8nm 的He-Ne 激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz 。谐振腔长度为50cm 。假 设该腔被半径为2a=3mm 的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A ）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109 4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C) 不相干的 (D) 非简并的 二、填空题 1、光子学是一门关于 、 、 光子的科学。 2、光子具有自旋，并且其自旋量子数为整数，大量光子的集合，服从 统计分布。 3、设掺Er 磷酸盐玻璃中，Er 离子在激光上能级上的寿命为10ms ，则其谱线宽度为 。 三、计算与证明题 1．中心频率为5×108MHz 的某光源，相干长度为1m ，求此光源的单色性参数及线宽。 2．某光源面积为10cm 2，波长为500nm ，求距光源0.5m 处的相干面积。 3．证明每个模式上的平均光子数为 1 )/ex p(1 kT hv 。
《激光原理与技术》习题二 班级 姓名 等级 一、选择题 1、在某个实验中，光功率计测得光信号的功率为-30dBm ，等于 W 。 （A ）1×10-6 (B) 1×10-3 (C) 30 (D) -30 2、激光器一般工作在 状态. (A) 阈值附近 (B) 小信号 (C) 大信号 (D) 任何状态 二、填空题 1、如果激光器在=10μm λ输出1W 连续功率，则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数 是 。 2、一束光通过长度为1m 的均匀激励的工作物质。如果出射光强是入射光强的两倍，则该物 质的增益系数为 。 三、问答题 1、以激光笔为例，说明激光器的基本组成。 2、简要说明激光的产生过程。 3、简述谐振腔的物理思想。 4、什么是“增益饱和现象”？其产生机理是什么？ 四、计算与证明题 1、设一对激光能级为2E 和1E (设g 1=g 2)，相应的频率为ν(波长为λ)，能级上的粒子数密度分 别为2n 和1n ，求 (a) 当ν=3000MHz ，T=300K 时，21/?n n = (b) 当λ=1μm ，T=300K 时，21/?n n = (c) 当λ=1μm ，21/0.1n n =时，温度T=？ 2、设光振动随时间变化的函数关系为 （v 0为光源中心频率）， 试求光强随光频变化的函数关系，并绘出相应曲线。 ? ??<<=其它,00),2exp()(00c t t t v i E t E π
电磁场理论与微波技术复习提纲
电磁场理论与微波技术复习提纲 一、总体要求 通过本课程的学习，建立起电磁场与电磁波的基本思想，掌握电磁场与微波技术的基本概念、基本原理、基本分析方法，对波导理论有比较完整的理解，了解电磁场与微波技术的最新发展和应用。 “电磁场理论与微波技术”由“电磁场与电磁波基本理论”和“微波技术基础”两部分构成。第一部分“电磁场理论”所占比例约为：55% 第二部分“微波技术基础”所占比例约为：45% “电磁场与电磁波基本理论”部分重点考查内容为： 基本概念和理论 静电场 恒定电场 麦克斯韦方程组 平面电磁波 “微波技术基础”部分考查内容为： 基本概念和理论 传输线理论 波导理论 微波网络基础 二、考试形式与试卷结构 1、试题分为选择题（20%）、填空题（20%）、名词解释题（8%）、简答题（10%）、计算题（42%）。试卷总分100分。 2、考试形式为闭卷考试 3、考试时间：120分钟 名词解释： 1、坡印廷矢量和平均坡印廷矢量 2、电位移矢量 3、主模 4、色散
5、体电荷分布、面电荷分布、线电荷分布、体电流分布、面电流分布、线电流分布 6、电偶极子 7、直线极化、左右旋圆极化、椭圆极化 8、趋肤效应 9、均匀平面波、TEM模、TE模、TM模 10、全反射和全透射 11、波导 12、基本振子和对称振子 13、简并现象 14、微波 简答题： 1、如何判断长线和短线？ 2、何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 3、何谓色散传输线？对色散传输线和非色散传输线各举一个例子。 4、均匀无耗长线有几种工作状态？特点？条件是什么？ 5、说明二端口网络几种参量的物理意义？ 6、发生全反射和全透射的条件 7、分析微波网络的方法 8、写出常见的微波元件9、分析天线的方法10、写出常见的天线 11、用哪些参数可以描述天线的性能指标，并解释其中的一到两个参数。 12、通量和散度的区别 13、旋度和环流的区别14、负载匹配和电源匹配 计算题： 1、矢量分析 1.1、1. 2、1.4、1.15、1.20 2、无界空间均匀平面波2.45、2.46、3.2、3.14 3、理想介质和良导体为边界的均匀平面波垂直入射3.17、3.22 4、分离变量法2.23，平行导体板（ppt例题） 5、阻抗圆图 6、波导模式和波长等计算5.11、5.12 7、高斯定理和安培环路定理（ppt例题）
《激光原理及技术》1-4习题问题详解
激光原理及技术部分习题解答（鹤鸣） 第一章 4. 为使氦氖激光器的相干长度达到1km, 它的单色性0/λλ?应当是多少？ 解：相干长度C c L υ = ?，υ?是光源频带宽度 85 3*10/3*101C c m s Hz L km υ?=== 22 510 8 (/) 632.8*3*10 6.328*103*10/c c c c nm Hz c m s λλυυυυλλλυλ-=??=?=???=?== 第二章 4. 设一对激光能级为2121,,E E f f =，相应的频率为υ，波长为λ，能级上的粒子数密度分别为 21,n n ，求： （1）当3000,300MHz T K υ= =时，21/?n n = （2）当1,300m T K λμ= =时，21/?n n = （3）当211,/0.1m n n λμ= =时，温度T=？ 解： T k E E b e n 121 2 n --= 其中1 2**E E c h E c h -=?=λ ν λ h c h == ?*E （1） （2）010*425.12148300 *10*38.11010*3* 10 *63.61 2 236 8 34 ≈====--- ----e e e n n T k c h b λ
（3） K n n k c h b 3 6 238341 210*26.6)1.0(ln *10*10*8.3110*3*10*63.6ln *T =-=-=---λ 9. 解：(1) 由题意传播1mm,吸收1%，所以吸收系数101.0-=mm α (2) 010010100003660I .e I e I e I I .z ====-?-α 即经过厚度为0.1m 时光能通过36.6% 10. 解： m /..ln .G e .e I I G .Gz 6550314 013122020===?=?
微波原理与技术论文
摘要：微波技术的理论基础是经典的电磁场理论，其目标是解决微波应用工程中的实际问题。微波是一门理论与实践密切结合的一门知识，微波技术理论的出发点是麦克斯维方程组，通过解决微波在传输、处理过程中的遵循的原理，逐渐使微波技术发展成为一门很完整的学科，并在工程上有日新月异的应用。在加热技术上形成一种全新的观念，在通信方面给信息领域带来一场空前的革命。关键词：微波技术；微波加热；通信；电磁波；天线 Abstract The theoretical basis of microwave technique is the classical electromagnetic theory, the goal is to solve the practical problems in microwave engineering. Microwave is a knowledge of a close combination of theory and practice, the theoretical starting point of microwave technology is the Max equations, solved by microwave in transmission, processing process follow the principle, the development of microwave technology has become a very complete discipline, and change rapidly used in engineering. The formation of a new idea in the heating technology in communication, to the information industry brought an unprecedented revolution. 1.引言 随着科学技术的迅速发展和生产工艺的不断改进，微波技术已在许多工业生产领域得到应用。在国内，微波技术已应用于玻璃纤维、化工产品、保温材料、木材等的干燥，食品、医疗的灭菌、干燥和焙烤。并在医疗、环保、农业等领域也有所应用。微波技术的应用，提高了生产效率和产品质量，降低了能耗和环境污染，减轻了人的劳动强度，提高了生产效益。在国际上，许多工业发达国家都对微波的工业应用非常重视，把微波技术作为改进生产工艺和提高产品质量的重要手段。 2．微波的特性 一是似光性。微波波长非常小，当微波照射到某些物体上时，将产生显著的反射和折射，就和光线的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学相似，能像光线一样地直线传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就可以获得方向性好、体积小的天线设备，用于接收地面上或宇宙空间中各种物体反射回来的微弱信号，从而确定该物体的方位和距离，这就是雷达导航技术的基础。 二是穿透性。微波照射于介质物体时，能深入该物体内部的特性称为穿透性。例如微波是射频波谱中惟一能穿透电离层的电磁波（光波除外）。因而成为人类外层空间的“宇宙窗口”；微波能穿透生物体，成为医学透热疗法的重要手段；
微波原理概述.
微波原理概述 1、微波技术原理 微波技术是一门需要高度实验技能的专业技术知识，微波技术的理论基础是经典的电磁场理论，其目标是解决微波应用工程中的实际问题。微波是一门理论与实践密切结合的一门知识，微波技术理论的出发点是麦克斯维方程组，麦克斯维方程组本身就是从实践中归纳、总结出来的。大多数微波实际应用的工程问题都不能通过理论计算得到精确的解析解。在研究微波工程问题时，为了避开一些复杂的数学运算和无解析解的问题，常需要根据具体情况和一些基本的物理概念对所研究的问题做简化、等效或近似处理，因此，通过实践来修正理论分析结果是每个微波工程技术人员具备的基本技能。 2、微波定义 微波是一种频率非常高的电磁波。微波包括的波长范围没有明确的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三个波段，也就是波长从1mm到1m左右的电磁波。由于微波的频率很高，所以也叫超高频电磁波。 为了进行比较，这里将微波、工业用电和无线电中波广播的频率与波长范围列于表中。 因为微波的应用极为广泛，为了避免相互的干扰，供工业、科学及医学使用的微波频段是不同的，现将其列于表中 不同工作频率的微波系统具有不同的技术特性、生产成本和用途，微波系统的工作频率越高。其结构尺寸就越小；微波通讯系统的工作频率越高，其信息容量越大；微波雷达系统的工作频率越高，雷达信号的方向性和系统的分辨率就越高。微波的频率越高，其大气传输和传输线传输的损耗就越大。 目前国内只有915MHz和2450MHz 被广泛使用。在较高的两个频率段还没有合适的大功率工业设备。 3、微波的特殊性质
微波是电磁波，它具有电磁波的诸如反射、透射干涉、衍射、偏振以及伴随着电磁波能量传输等波动特性，这就决定了微波的产生、传输、放大、辐射等问题都不同于普通的无线电、交流电。在微波系统中，组件的电性质不能认为是集总的，微波系统没有导线式电路，交、直流电的传输特性参数以及电容和电感等概念亦失去了其确切的意义。在微波领域中，通常应用所谓“场”的概念来分析系统内电磁波的结构，并采用功率、频率、阻抗、驻波等作为微波测量的基本量。 ⑴在研究微波问题时，应使用电磁场的概念，许多高频交变电磁场的效应不能忽略。例如微波的波长和电路的直径已是同一数量级，位相滞后现象已十分明显，这一点必须加以考虑。 ⑵微波传播时是直线传播，遇到金属表面将发生反射，其反射方向符合光的反射规律。 ⑶微波的频率很高，因此其辐射效应更为明显，它意味着微波在普通的导线上传输时，伴随着能量不断的向周围空间辐射，波动传输将很快地衰减，所以对传输组件有特殊要求。 ⑷当入射波与反射波相迭加时能形成波的干涉现象，其中包括驻波现象。在微波波导或谐振腔中，我们也利用多种模式的电磁场的分布、迭加来改善电磁场分布的均匀性。 ⑸微波能量的空间分布同一般电磁场能量一样，具有空间分布性质。哪里存在电磁场，哪里就存在能量。例如微波能量传输方向上的空间某点，其电场能量的数值大小与该处空间的电场强度的二次方有关，微波电磁场总能量为空间点的电磁场能量的总和。 4、微波与材料的相互作用 当微波在传输过程中遇到不同材料时，会产生反射、吸收和穿透现象，这些作用和其程度、效果取决于材料本身的几个主要的固有特性：介电常数、介质损耗角正切（tgδ，简称介质损耗）、比热、形状、含水量的大小等。 ⑴常用材料 在微波加工系统中，常用的材料有导体、绝缘体、介质、极性和磁性化合物几类。 ①导体一定厚度以上的导体，如铜、银、铝之类的金属，能够反射微波，因此在微波系统中，常利用导体反射微波的这种特殊的形式来传播微波能量。例如微波装置中常用的波导管，就是矩形或圆形的金属管，通常由铝或黄铜制成。它们像光纤传导光线一样，是微波的通路。 ②绝缘体在微波系统中，绝缘体有其完全不同于普通电路中的地位。绝缘体可透过微波，并且它吸收的微波功率很小。微波和绝缘体相互间的影响，就象光线和玻璃的关系一样，玻璃使光线部分地反射，但大部分则透过，只有很少部分被吸收。在微波系统中，根据不同情况使用着玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯、聚丙烯塑料之类的绝缘体，它们常作为反应器的材料。由于这种“透明”特性，在微波工程中也常用绝缘体材料来防止污物进入某些要害部位，这时的绝缘体就成为有效的屏障。
微波技术基础 简答题整理
第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线？何谓长线和短线？ 一般来讲，凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统，均可成为传输线；长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟，反之为短线。（界限可认为是l/λ>=0.05） 1-2.从传输线传输波形来分类，传输线可分为哪几类？从损耗特性方面考虑，又可以分为哪几类？ 按传输波形分类： （1）TEM（横电磁）波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线；共同特征：双导体传输系统； （2）TE（横电）波和TM（横磁）波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导；共同特点：单导体传输系统； （3）表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线；共同特征：传输波形属于混合波形（TE波和TM 波的叠加） 按损耗特性分类： （1）分米波或米波传输线（双导线、同轴线） （2）厘米波或分米波传输线（空心金属波导管、带状线、微带线） （3）毫米波或亚毫米波传输线（空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微带线） （4）光频波段传输线（介质光波导、光纤） 1-3.什么是传输线的特性阻抗，它和哪些因素有关？阻抗匹配的物理实质是什么？ 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时，同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构，材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率，而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些？他们各自的特点是什么？在什么情况的终端负载下得到这些工作状态？
（1）行波状态： 0Z Z L =，负载阻抗等于特性阻抗（即阻抗匹配）或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中，只存在相位的变化而没有幅度的变化。 （2）驻波状态： 终端开路，或短路，或终端接纯抗性负载。 电压，电流在时间，空间分布上相差π/2，传输线上无能量传输，只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射，负载不吸收能量，传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加，形成驻波状态。 （3）行驻波状态： 终端负载为复数或实数阻抗（L L L X R Z ±=或L L R Z =）。 信号源传输的能量，一部分被负载吸收，一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路？何谓集总参数电路？ 集总参数电路由集总参数元件组成，连接元件的导线没有分布参数效应，导线沿线电压、电流的大小与相位，与空间位置无关。分布参数电路中，沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化，传输线存在分布参数效应。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种：共轭匹配和无反射匹配，阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值；传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值；传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时，传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4，在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形？有哪几种模式？
微波技术原理及其在化学化工领域的应用
HUNAN UNIVERSITY 题目：微波技术原理及其在化学化工领域的应用
微波技术原理及其在化学化工领域的应用 摘要：本文介绍了微波技术原理以及其发展背景，并针对微波技术在化学化工领域的应用概况进行了总结和介绍，也提出了应用中的问题以及展望。 关键词：微波技术，化学，化工 1.引言 微波是一种波长很短的电磁波，其频率介于300 MHz-300 GHz，波长介于1 mm-1 m之间。因其波长介于远红外线和短波之间，故称之为微波。微波具有的特点为高频性、波动性、热特性和非热特性[1]。随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。近年来，微波以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到广泛关注，并逐渐成为一种新型能源得到越来越广泛的应用[2]。 2.微波技术的发展 微波技术兴起于20世纪30年代，在电视、广播、通讯等相关技术领域中得到了广泛的应用。经过长期发展后，美国于 1945 年率先发现了微波的又一特性，即热效应，并创新性的将其作为一种非通讯能源开始应用于工业、农业以及相关科学研究中。 微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，实验未能取得实质性的进展[3]。1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。美国电话电报公司的George C. Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[4]。20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在
微波技术基础复习重点
第一章引论 微波是指频率从300MHz到3000GHz范围内的电磁波，相应的波长从1m到0.1mm。包括分米波（300MHz到3000MHz）、厘米波（3G到30G）、毫米波（30G 到300G）和亚毫米波（300G到3000G）。 微波这段电磁谱具有以下重要特点：似光性和似声性、穿透性、信息性和非电离性。 微波的传统应用是雷达和通信。这是作为信息载体的应用。 微波具有频率高、频带宽和信息量大等特点。 强功率—微波加热弱功率—各种电量和非电量的测量 导行系统：用以约束或者引导电磁波能量定向传输的结构 导行系统的种类可以按传输的导行波划分为： (1)TEM(transversal Electromagnetic,横电磁波)或准TEM传输线 (2)封闭金属波导(矩形或圆形，甚至椭圆或加脊波导) (3)表面波波导(或称开波导) 导行波：沿导行系统定向传输的电磁波，简称导波 微带、带状线，同轴线传输的导行波的电磁能量约束或限制在导体之间沿轴向传播。是横电磁波(TEM)或准TEM波即电场或磁场沿即传播方向具有纵向电磁场分量。 开波导将电磁能量约束在波导结构的周围(波导内和波导表面附近)沿轴向传播，其导波为表面波。 导模(guided mode ):即导波的模式，又称为传输模或正规模，是能够沿导行系统独立存在的场型。特点： (1)在导行系统横截面上的电磁场呈驻波分布，且是完全确定的，与频率以 及导行系统上横截面的位置无关。 (2)模是离散的，当工作频率一定时，每个导模具有唯一的传播常数。 (3)导模之间相互正交，互不耦合。 (4)具有截止频率，截止频率和截止波长因导行系统和模式而异。 无纵向磁场的导波(即只有横向截面有磁场分量)，称为横磁(TM)波或E波。 无纵向电场的导波(即只有横向截面有电场分量)，称为横电(TE)波或H波。 TEM波的电场和磁场均分布在与导波传播方向垂直的横截面内。 第二章传输线理论 传输线是以TEM模为导模的方式传递电磁能量或信号的导行系统，其特点是横向尺寸远小于其电磁波的工作波长。 集总参数电路和分布参数电路的分界线：几何尺寸L/工作波长>1/20。 这些量沿传输线分布，其影响在传输线的每一点，因此称为分布参数。 传播常熟是描述导行系统传播过程中的衰减和相位变化的参数。 传输线上的电压和电流是由从源到负载的入射波和反射波的电压以及电流叠加，在传输线上呈行驻波混合分布。 特性阻抗：传输线上入射波的电压和入射波电流之比，或反射波电压和反射波电流之比的负值，定义为传输线的特性阻抗。 传输线上的电压和电流决定的传输线阻抗是分布参数阻抗。
射频与微波技术原理及应用汇总
射频与微波技术原理及应用培训教材 华东师范大学微波研究所 一、Maxwell(麦克斯韦)方程 Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 0 B E t D H J t D B ρ???=- ????=+??=?= (1.1) 对于各向同性介质，有 D E B H J E εμσ=== (1.2) 其中D 为电位移矢量、B 为磁感应强度、J 为电流密度矢量。 电磁场的问题就是通过边界条件求解Maxwell 方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对于规则边界条件，Maxwell 方程有严格的解析解。但对于任意形状的边界条件，Maxwell 方程只有近似解，此时应采用数值分析方法求解，如矩量法、有限元法、时域有限差分法等等。目前对应这些数值方法，有很多商业的电磁场仿真软件，如Ansoft 公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum 和ADS 、CST 公司的Microwave Studio 以及Remcom 公司的XFDTD 等。 由矢量亥姆霍兹方程联立Maxwell 方程就得到矢量波动方程。当0,0J ρ==时，有 222200E k E H k H ?+=?+= (1.3) 其中k 为传播波数，22k ωμε=。 二、传输线理论 传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基
础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法 低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L、C、R。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。 射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U、电流I转化为频率f、功率P、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。 由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”。具体内容包括： (1)、将均匀导波系统等效为具有分布参数的均匀传输线； (2)、将不均匀性等效为集总参数微波网络； (3)、确定均匀导波系统与不均匀区的参考面。 2、传输线方程及其解 传输线方程是传输线理论的基本方程，是描述传输线上的电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。电路理论和传输线之间的关键不同处在于电尺寸。集总参数电路和分布参数电路的分界线可认为是l/λ≥0.05。 以传输TEM模的均匀传输线作为模型，如图1所示。在线上任取线元dz来分析(dz<<λ)，其等效电路如图2所示。终端负载处为坐标起点，向波源方向为正方向。 图1. 均匀传输线模型图2、线元及其等效电路根据等效电路，有
微波技术基础
摘要 本文主要介绍了微波的基础知识，在第一章中介绍了微波的概念、基本特点以及微波在民用和军事上的应用，在第二章中介绍了微波传输线理论，主要介绍了TE型波的理论和传输特性。 10 This paper describes the basics of microwave in the microwave first chapter introduces the concept of the basic characteristics and microwave in the civilian and military applications, in the second chapter describes the microwave transmission line theory, introduces the theory and the type of wave Transmission characteristics.
微波技术基础 第一章微波简介 1.1 什么是微波 微波是频率非常高的电磁波，就现代微波理论的研究和发展而论，微波是指频率从GHz 300的电磁波，其相应的波长从1m~0.1mm，这段电磁频谱包~ MHz3000 括分米波（频率从300MHz~3000MHz），厘米波（频率从3GHz~30GHz），毫米波（频率从30GHz~300GHz）和亚毫米波（频率从300GHz~3000GHz）四个波段。 下图为电磁波谱分布图： 1.2微波的基本特点 1.似光性和似声性 微波波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体的尺寸相当或小的多，当微波辐射到这些物体上时，将产生显著地反射、折射，这和光的反射折射一样。同时微波的传播特性也和几何光学相似，能够像光线一样直线传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就能获得方向性极好、体积小的天线设
工业微波技术原理及其主要特点
工业微波技术原理及其主要特点 地点:微朗科技微波实验室 单位:株洲市微朗科技有限公司 时间:2008-07-10 声明:本研究成果归株洲市微朗科技有限公司所有,仿冒必究. 微波加热主要特点： 1、加热迅速 微波加热与传统的加热方式不同，不需热传导过程，它是使被加热物料本身成为加热体，因此即使是热传导性较差的物料，也可以在极短的时间内达到加热温度。 2、均匀 无论物体各部位形状如何，它是使物料表里表里同时均匀渗透电磁波而产生热能，不受物体形状限制，所以加热更均匀，不会出现外焦内生的现象 3、节能高效 由于含有水份的物质极易吸收微波而发热，因此，除少量的传输损耗外几乎无其它损耗。微波加热与远红外加热相比，节约能源1/3以上。 4、防霉杀菌，不破坏物料营养成分 微波加热具有热力效应和生物效应，因此，能在较低温度下杀死霉菌和细菌；传统加热方式加热时间较长，造成营养成分损失较大，而微波加热迅速，能最大限度地保存物料的活
性和食品中的营养成份。 5、工艺先进，可连续生产 只要控制微波功率即可实现加热或终止。应用PLC人机界面可进行加热工艺过程规范的可编程自动化控制，它有完善的传送系统，可确保连续化生产，节省劳力。 6、安全无害 微波是控制在金属制成的加热室内工作，微波泄漏被有效抑制，不存在放射线危害及有害气体的排放，不产生余热和粉尘污染，极不污染实物也不污染环境。 微波加热原理： 波是频率从300MHz～300GMHz的电磁波，其方向和大小随时间作周期性变化。微波与物料直接作用，将超高频电磁波转化为热能的过程即为微波加热过程。水是强烈吸收微波的物质，物料中的水分子是极性分子，在微波作用下，其极性取向随着外电磁场的变化而变化，915MHz的微波可使水分子每秒运动18.3亿次，致使分子急剧磨擦、碰撞，使物料产生热化和膨化等一系列过程而达到微波加热目的 微波杀菌机理： 微波杀菌是微波的热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变性，使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡；生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细菌结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。此外，决定细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖酸（DNA），是由若干氢键紧密连接而成的卷曲形大分子。足够强的微波场可以导致氢键松驰、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变，甚至断裂。
射频与微波技术原理及应用总结归纳
精心整理 射频与微波技术原理及应用培训教材 华东师范大学微波研究所 一、Maxwell(麦克斯韦)方程 Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 E D H J D B ρ ??=???=+?=?= 对于各向同性介质，有 D E B H J E εμσ=== (1.2) 其中D 为电流密度矢量。方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对Maxwell 方程只有公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum Remcom 公司的XFDTD 等。 0,0J ρ==时，有 222 2 00 E k E H k H ?+=?+= (1.3) 其中k 为传播波数，22k ωμε=。 二、传输线理论 传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基础。传输线 理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法
低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L 、C 、R 。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。 射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U 、电流I 转化为频率f 、功率P 、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。 由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”(1)(2)(3)2、传输线方程及其解 传输线方程是传输线理论的基本方程，的微分方程。 λ)，其 图图2、线元及其等效电路 11()()Z I z dz Y U z dz = (2.1) 其中Z z 1z 2U B I B z z e e e e γγγγ--++12(z)=A (z)=A { (2.2) 结论：1.电压、电流具有波的形式; 2.电压、电流由从信号源向负载传播的入射波和从负载向信号源传播的反射波叠加而 成，即(),()U z U U I z I I +-+-=+=+。 3、传输线的特性参数
微波技术基础课程学习知识要点
《微波技术基础》课程学习知识要点 第一章学习知识要点 1．微波的定义—把波长从1米到0.1毫米范围内的电磁波称为微波。微波波段对应的频率范围为: 3×108Hz～3×1012Hz。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽10000倍。一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波四个波段。 2．微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。 3．微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。 4．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。 第二章学习知识要点 1. 传输线可用来传输电磁信号能量和构成各种微波元器件。微波传输线是一种分布参数电路，线上的电压和电流是时间和空间位置的二元函数，它们沿线的变化规律可由传输线方程来描述。传输线方程是传输线理论中的基本方程。 2. 均匀无耗传输线方程为
() ()()()d U z dz U z d I z dz I z 22222 20 -=-=ββ 其解为 ()()() U z A e A e I z Z A e A e j z j z j z j z =+=---120121ββββ 对于均匀无耗传输线,已知终端电压U 2和电流I 2，则: 对于均匀无耗传输线,已知始端电压U 1和电流I 1，则: 其参量为 Z L C 00 0=，βπλ=2p ，v v p r =0 ε，λλεp r =0 3. 终端接的不同性质的负载，均匀无耗传输线有三种工作状态： (1) 当Z Z L =0时，传输线工作于行波状态。线上只有入射波存在，电压电流振幅不变，相位沿传播方向滞后；沿线的阻抗均等于特性阻抗；电磁能量全部被负载吸收。 (2) 当Z L =0、∞和±jX 时，传输线工作于驻波状态。线上入射波和反射波的振幅相等，驻波的波腹为入射波的两倍，波节为零；电压波腹点的阻抗为无限大，电压波节点的阻抗为零，沿线其余各点的阻抗均为纯电抗；电压（电流）波腹点和电压（电流）波节点每隔λ4交替出现，每隔2λ重复出现；没有电磁能量的传输，只有电磁能量的交换。 (3) 当Z R jX L L L =+时，传输线工作于行驻波状态。行驻波的波腹小于两倍入射波，波节不为零；电压波腹点的阻抗为最大的纯电阻R Z max =ρ0，电压波节点的阻抗为最小的纯电阻R Z min =0ρ； ()()?????-=-= sin cos sin cos 011011Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ()()?????+=+= sin cos sin cos 022022Z z jU z I z I z Z jI z U z U ββββ
微波工作原理
微波工作原理 微波杀菌是微波加热技术功能的延伸，表现为微波与生物体及其组成的基本单元——细胞之间相互作用后，生物体的细胞生理活动变化和反应，与巴氏加热杀菌法比较，微波杀菌有以下显著特点： A、微波杀菌是一种物理杀菌方法，它不需要添加化学防腐剂就能够杀灭细菌、霉菌和虫卵，以及病毒等有害人体的微生物，它在杀灭有害微生物过程中，不会对食品残留毒性或放射性物质的污染，安全无害。也不会改变食品的色香味和营养成分。 B、在同样杀菌温度下，所需杀菌时间短，不需要预热。如大肠杆菌杀灭时间约30S。在相同杀菌条件下，菌致死的温度比较低，且杀菌效果极为显著。 C、能同时对被杀菌物料表里实施整体杀菌，极大地缩短杀菌周期，并保证杀菌一致性。 D、由于物料各部位杀菌的同时性，杀菌时间短，能避免因长时间的加热影响食品品质，特别是对不宜在较高温度或较长加热时间情况下进行杀菌的食品。例如：易挥发香辛成分的姜粉、含水分较多的鲜嫩海蛰等。对于既要保持色泽、香味和口感不变等质量要求又需杀菌的物料，使用微波杀菌可取得最佳效果。 E、微波杀菌可分为包装后杀菌和包装前杀菌。包装容器不能用金属质地的，需用介质材料，一般用塑料软包装或玻璃，工程塑料质地容器为宜。为防止在微波杀菌过程中涨袋，设备可在工作仓内施加压力采用反压杀菌工艺，可防止涨袋损失。
微波设备可对已包装、未包装的不同物品进行灭菌加工处理可用于： 粮食制品类：面包、月饼、面条、豆腐、豆腐干等。 蔬菜类：泡菜、竹笋、香菇类等。 水果类：荔枝、龙眼等。 奶制品、调味品、香精香料、方便面汤料、火锅调料及各种液体等均可杀菌加工。 微波是一种高频率的电磁波，其频率范围约在300～300 000MHz(相应的波长为100～0．1cm)在300MHz至300GHz之间．它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性．微波量子的能量为1 99×l0 -25～1．99×10-22j．它与生物组织的相互作用主要表现为热效应和非热效应。微波能够透射到生物组织内部使偶极分子和蛋白质的极性侧链以极高的频率振荡，引起分子的电磁振荡等作用，增加分子的运动，导致热量的产生。1．1 微波的特性 1．1．1 选择性加热 物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸