微波基本知识
微波重要知识点提要 (修复的)
重要知识点绪论1 微波的波长范围和频率范围波长：1m-0.1mm; 频率：300MHZ-3000GHZ ；第一章 传输线理论 1 导行波类型：(1)TEM 波(横电磁波):在导行波传播的方向(纵向)上，没有电磁场分量的电磁波；(2)TE 波(横电波)：纵向0z E =，但0z H ≠ (3)TM 波(横磁波)：纵向0z H =，但0z E ≠ 2 传输线的分类： (1)双导体传输线；(2)金属波导(矩形波导，圆形波导) (3)介质传输线； 3传输线方程及其解(1)分析思路：化场为路，使用电阻R 、电导G 、电感L 和电容C 将传输线化为电网络；(2)传输线模型及其坐标系：[注]坐标系以终端为原点，坐标方向从负载至信源； (3)传输线方程的推导和解：理解 4 传输线的特性参数(1)特性阻抗Z 0= R+j ωLG+J ωc ，对于均匀无耗传输线Z 0= Lc ； (2)传播常数j γαβ=+，其中α为衰减常数，β为相移常数；(3)相速p υ与波长λ：p ωυβ=2p f υπλβ==5 传输线输入阻抗、反射系数和驻波比 输入阻抗000tan tan l in l Z jZ zZ Z Z jZ zββ+=+反射系数()200j zl l Z Z z e Z Z β--=+г反射系数和输入阻抗的关系()()11in z Z Z z +=-гг()0()()in in Z z Z z Z z Z -=+г驻波比11l lρ+=-гг[注]：证明输入阻抗的/2λ周期性 6 无耗传输线的状态分析(1)()0z =г即0l Z Z =处，行波状态； (2)纯驻波状态：1l =±г即0l Z =∞或；(3)行驻波状态：介于行波状态和纯驻波状态之间。
7 Smith 圆图 (1)组成：A 反射系数圆图()j l z e φ=ггB 归一化电阻圆图C 归一化电抗圆图；(2)重要概念A Smith圆图是反射系数圆图，归一化电阻圆图和归一化电抗圆图的合成；B圆图上一点既代表一个归一化阻抗，又代表这个阻抗值对应的反射系数(阻抗和反射系数是一一对应的)；λ的周期性，因此在圆图上旋转一圈，即是在传输线C 由归一化阻抗的/2λ的距离；上移动/2D向顺时针方向旋转，相当于从负载端向信源端移动；向逆时针方向旋转，相当于从信源端向负载端移动；E 在旋转时与实轴正半轴交点所对应电阻值为驻波比ρ，与实轴负半轴交点所对应电阻值为1/ρ。
微波知识简介
干馏厂培训课件微波知识简介课件编制：王波二〇一二年八月微波微波是波长在一定范围内的电磁波。
微波技术是20世纪初发展起来的，特别是第二次世界大战中雷达的研制加速了微波技术的发展，使其成为一门独立的学科。
它是高等工科院校电子类专业的一门重要技术基础课。
电磁波是电磁场的一种运动形态。
电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。
变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。
电磁波谱普通无线电波段的划分波段名称波长范围频率范围波段名称超长波105~104m 3kHz~30kHz 超低频(ULF)长波104~103m 30kHz~300kHz 低频(LF)中波103~102m 300kHz~3MHz 中频(MF)短波102~10m 3MHz~30MHz 高频(HF)1一、微波及其特性1、微波的概念及波段的划分微波：频率为300MHz − 3000GHz的电磁波，对应的波长1m −0.1mm 。
（1G =103 M，1M=106）（频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。
）一般将微波分为四个波段：分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波。
微波的频率很高、波长很短，主要有以下特点：1. 似光性微波的波长很短，其传播特性与光相似：直线传播，有反射、折射、绕射、干涉等现象，某些几何光学原理仍适用于微波。
（对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。
对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。
而对金属类东西，则会反射微波。
）2. 穿越电离层的透射特性地球外围有对流层、同温层、电离层和外层大气等。
2电离层对波长较长的电磁波产生强烈的折射和吸收。
微波利用本身的高频震荡，可穿越电离层直至外层空间，从而开辟了无电线波谱中的一个“宇宙窗口”。
精选微波技术基础知识
1、第三章、微波集成传输线常用集成传输线的种类和主要特点2、第四章介质波导和光波导
1、传播条件和波型2、特性阻抗3、波长，相速4、功率容量5、衰减
了解
微波集成传输线
微波集成传输线的最大特点是 平面化
五种重要的传输线：带状线（Stripline）微带线（Microstrip line）槽线（Slotline）鳍线（Finline）共面线（Coplanar line）
式中
微波集成传输线－带状线
带状线—优缺点和应用
1、改变线宽一个参数就改变电路参数（特性阻抗）。2、在馈线、功分器，耦合器，滤波器，混频器，开关的设计中，体积小，重量轻，大批量生产的重复性好。3、立体电路的设计，适用于多层微波电路，LTCC等，辐射小。4、封闭的电路，调试难。5、电路需要同轴或波导馈入，引入不连续性，需要在设计时补偿。6、在多层电路设计中，存在不同节点常数的介质之间的连接，介质与金属导体的连接，分析方法非常复杂，尤其对3D电路，尚缺少各种不连续性的模型和相关设计公式，采用全波分析法或者准静态场分析。
毫米波鳍线混频器
介质波导和光波导
当毫米波波段→亚毫米波段→太赫兹波段时普通的微带线将出现一系列新问题1）高次模的出现使微带的设计和使用复杂2）金属波导的单模工作条件限制了其横向尺寸不能超过大约一个波长的范围。这在厘米波段和毫米波低频段不成问题。但到毫米波高频段，单模波导的尺寸就显得太小，不仅制造工艺困难，而且随着工作频率的提高，功率容量越来越小，壁上损耗越来越大，衰减大到不能容忍的地步。因此，对毫米波段的高端及来说，封闭的金属波导已不再适用。于是，适合于毫米波高频段、亚毫米波的传输线 —— 介质波导等非封闭式的传输线（或称开波导）便应运而生
微波集成传输线－微带线
微波知识简介
微波通信的基本原理 BASIC CRITERIA FOR MICROWAVE COMMUNICATION
Microwave Solution
微波知识简介
• 自由空间传输损耗 • 视距传播的大气效应
• 大气吸收衰减 • 雨雾衰减 • 大气折射
• 视距传播的地面效应
• 费涅尔半径 • 地面反射
Microwave Solution
PTX
A0 PRX M
接收门限(Receiver Threshold) 接收门限
Distance
Microwave Solution
微波知识简介 自由空间传输损耗 (Free Space Basic Transmission Loss ) d
f
Free Space Loss A 0 = 92.4 + 20 log d + 20 log f
Microwave Solution
微波知识简介 自由空间传输损耗 (Free Space Basic Transmission Loss ) GTX
Power Level
GRX
P = 发射功率 发射功率(TX Power)
G = 天线增益(Antenna Gain) 天线增益 A0 = 自由空间损耗(Free 自由空间损耗 Space Loss) M = 衰落储备 衰落储备(Fading Margin)
自由空间的电波传播
微波知识简介
自由空间的定义
自由空间 Free Space:
又称为理想介质空间，它相当于真空状态的理想空间。 在这个空间中充满均匀的、理想的介质，它的导电率σ=0，介电常数ε=ε0=10-9/36π F/m(法拉/米)，导磁系数µ=µ0=4π×10-7 H/m （亨/米）。
微波技术与天线 必考知识点 复习
微波必考知识点复习1、微波是一般指频率从300M至3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从1m 至0.1mm。
从电子学和物理学的观点看，微波有似光性、似声性、穿透性、非电离性、信息性等重要特点。
2、导行波的模式，简称导模，是指能够沿导行系统独立存在的场型，其特点是：（1）在导行系统横截面上的电磁波呈驻波分布，且是完全确定的。
这一分布与频率无关，并与横截面在导行系统上的位置无关；（2）导模是离散的，具有离散谱；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，彼此独立，互不耦合；（4）具有截止特性，截止条件和截止波长因导行系统和因模式而异。
3、广义地讲，凡是能够导引电磁波沿一定的方向传播的导体、介质或由它们组成的导波系统，都可以称为传输线。
若按传输线所导引的电磁波波形（或称模、场结构、场分布），可分为三种类型：（1）TEM波传输线，如平行双导线、同轴线、带状线和微带线，他们都是双导线传输系统；（2）TE波和TM波传输线，如矩形、圆形、脊形和椭圆形波导等，他们是由金属管构成的，属于单导体传输系统；（3）表面波传输系统，如介质波导（光波导）、介质镜象线等，电磁波聚集在传输线内部及其表面附近沿轴线方向传播，一般是TE或TM波的叠加。
对传输线的基本要求是：工作频带宽、功率容量大、工作稳定性好、损耗小、易耦合、尺寸小和成本低。
一般地，在米波或分米波段，可采用双导线或同轴线；在厘米波段可采用空心金属波导管及带状线和微带线等；在毫米波段采用空心金属波导管、介质波导、介质镜像线和微带线；在光频波段采用光波导（光纤）。
以上划分主要是从减少损耗和结构工艺等方面考虑。
传输线理论主要包括两方面的内容：一是研究所传输波形的电磁波在传输线横截面内电场和磁场的分布规律（也称场结构、模、波型），称横向问题；二是研究电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律，称为纵向问题。
横向问题要通过求解电磁场的边值问题来解决；各类传输线的纵向问题却有很多共同之处。
关于微波炉的知识
关于微波炉的知识
微波炉是一种利用微波来加热食物的电器设备。
下面是一些关于微波炉的常见知识：
1. 原理：微波炉通过产生并放射出一种称为“微波”的电磁波，这些波能够在食物中引起分子振动，从而产生热量。
2. 微波的特性：微波是一种高频电磁波，与可见光一样，但波长更长。
微波可穿透食物的一定深度并产生热量，其加热效果由食物的形状、厚度以及微波的能量来决定。
3. 使用注意事项：在使用微波炉时，需要注意食物容器的选择。
可以使用微波炉专用的玻璃容器或者耐热塑料容器，但避免使用金属制品，因为金属会反射微波，并可能引发火灾。
4. 加热均匀性：由于微波的特性，微波炉在加热食物时可能存在温差。
为了获得更均匀的加热效果，可以在加热过程中适时搅拌食物或者将其转动。
5. 加热速度：相比传统的烹饪方式，微波炉能够更快速地加热食物，节省烹饪时间。
6. 一些食物不适合用微波炉加热，比如含有高脂肪或高糖分的食物可能在加热过程中产生过快的水蒸气，造成爆炸的危险。
7. 解冻食物：微波炉还可以用于解冻食物，其加热方式可以更快地让食物内部解冻，但需注意解冻过程中的卫生安全。
8. 清洁和维护：及时清洁微波炉的内部和外部，避免食物残渣积累。
定期检查微波炉的封门和密封件，以确保安全和正常使用。
需要注意的是，以上提供的信息仅供参考，具体使用微波炉时，还需要参考您所用微波炉的说明书和相关安全规定。
简明微波知识点总结
简明微波知识点总结一、微波的产生微波是电磁波的一种，其频率范围通常定义为300MHz至300GHz。
微波的产生主要有以下几种方式：1. 电子运动产生的微波：当高速电子在磁场或者电场中运动时，会产生微波辐射。
这种产生微波的方式叫做“同步辐射”，是一种重要的微波源。
2. 电子射频振荡器产生的微波：电子射频振荡器是一种专门用来产生微波的设备，其工作原理是通过调谐某些特定的谐振频率，使得电子在强电场中振荡产生微波。
3. 微波管放大器：微波管放大器是一种设备，通过将微波信号输入到管中，然后通过电磁场的作用来放大微波信号。
4. 光学激光器产生的微波：激光器可以通过频率加倍或者调制的方式产生微波。
二、微波的特点微波具有一些独特的特性，使得它在很多领域有着广泛的应用：1. 穿透性强：微波在穿透物质时，能力比可见光和红外线更强。
这使得微波可以穿透一些通常不透明的物质，如水、塑料、衣物等。
2. 热效应：微波在物质中的能量损耗主要表现为产生热效应，这种热效应可以被应用于微波加热、烤箱等领域。
3. 反射和折射：微波在遇到边界时，会发生反射和折射现象。
这种特性被广泛应用于雷达、卫星通信等领域。
4. 定向传播：微波可以通过定向天线进行传播，这使得微波通信有着更多的灵活性和可靠性。
三、微波的应用由于微波具有穿透性强、热效应明显、定向传播等特点，使得它在很多领域有着广泛的应用：1. 通信领域：微波被广泛应用于通信领域，如无线电、卫星通信、雷达等。
通过微波通信技术，可以实现远距离、高速、高效率的信息传输。
2. 医疗领域：微波被应用于医学诊断和治疗领域。
如微波成像技术、微波治疗设备等，已经成为现代医疗的重要技术手段。
3. 加热领域：微波加热技术被广泛应用于食品加热、工业加热等领域。
由于微波在物质中的能量损耗主要表现为产生热效应，因此可以实现快速、均匀的加热效果。
4. 安全检测领域：微波成像技术被应用于安全检测领域，如机场安检、建筑结构探测等。
微波理论知识点总结
微波理论知识点总结微波是指波长在1毫米至1米之间的电磁波，它具有许多独特的特性和应用。
微波理论是研究微波的产生、传播、接收和应用的相关理论。
在通信、雷达、无线电频谱、天文学和材料加工等方面都有着广泛的应用。
1. 微波的概念和特性微波是电磁波的一种，波长范围在1毫米至1米之间。
与可见光波长相近，但由于其波长较短，因此具有许多独特的特性。
例如，微波能够穿透云层、雾气和一些障碍物，因此在雷达和通信中有着重要的应用。
此外，微波不会像可见光那样受到大气的散射和吸收，因此可以在大气层中进行远距离的传播。
2. 微波的产生和接收微波可以通过多种方式产生，常见的方法包括使用微波发射器、微波天线和微波放大器等。
微波接收则通过微波接收天线和微波接收器进行。
微波天线的设计对于接收微波信号具有重要影响，通常设计成具有较高的方向性和增益。
3. 微波传播微波在空间中的传播受到地形、大气条件和电磁波干扰等因素的影响。
通常情况下，微波的传播距离受到频率和天线高度的影响，高频率的微波传播距离较短，而低频率的微波传播距离较远。
此外，微波还受到地形和大气层的影响，例如山脉、建筑物和大气湍流都会对微波的传播产生影响。
4. 微波器件和电路微波器件和电路是指在微波频段内工作的元器件和电路。
常见的微波器件包括微波天线、微波滤波器、微波耦合器、微波终端等。
微波电路主要由微波传输线、微波振荡器、微波放大器和微波混频器等组成，用于实现微波信号的处理、分析和放大。
5. 微波通信和雷达系统微波通信和雷达系统是微波技术的两个重要应用领域。
微波通信系统通过微波传输线、微波天线和微波接收器等设备实现无线通信。
雷达系统则利用微波的穿透能力和高精度进行目标探测、跟踪和识别，广泛应用于军事、航空、气象和海洋领域。
6. 微波在材料加工中的应用微波在材料加工中有着广泛的应用，例如微波加热、微波干燥和微波辐照等。
微波加热是利用微波能量对材料进行加热，通常应用于食品加工、化工和材料处理中。
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微波加热技术常见问题解答
问题1：微波是什么？
问题2：微波是怎样产生的？
问题3：微波应用的频率有那些？
问题4：微波加热的原理是什么？
问题5：微波杀菌的机理是什么？
问题6：微波的穿透能力如何？
问题7：什么叫微波的选择性加热？
问题8：微波加热为什么称之为内部加热方式？
问题9：各种物质对微波的吸收能力如何？
问题10：微波的脱水效率如何？
问题1：微波是什么？答：微波与无线电波、红外线、可见光一样都是电磁波，微波是指频率为300MHz-300KMHz的电磁波，即波长在1米到1毫米之间的电磁波。
微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。
问题2：微波是怎样产生的？答：微波能通常由直流或50MHz交流电通过一特殊的器件来获得。
可以产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。
电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。
在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管，多腔速调管，微波三、四极管，行波管等。
在目前微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。
问题3：微波应用的频率有那些？答：因为微波应用极为广泛，特别是通信领域，为了避免相互间的干扰，国际无线电管理委员会对频率的划分作了具体规定。
分给工业、科学和医学用的频率有 433 兆赫、915兆赫、2450兆赫、5800兆赫、22125兆赫，与通信频率分开使用。
目前国内用于工业加热的常用频率为915兆赫和2450兆赫。
微波频率与功率的选择可根据被加热材料的形状、材质、含水率的不同而定。
问题4：微波加热的原理是什么？答：介质材料由极性分子和非极性分子组成，在电磁场作用下，这些极性分子从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向。
而在高频电磁场作用下，这些取向按交变电磁的频率不断变化，这一过程造成分子的运动和相互摩擦从而产生热量。
此时交变电场的场能转化为介质内的热能，使介质温度不断升高，这就是对微波加热最通俗的解释。
问题5：微波杀菌的机理是什么？答：微波灭菌的机理在于，细菌、成虫与任何生物细胞一样，是由水、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。
其中水是生物细胞的主要成分，含量在75～85％，因为细菌的各种生理活动都必须有水参与才能进行，而细菌的生长繁殖过程，对各种营养物的吸收是通过细胞膜质的扩散、渗透和吸附作用来完成的。
在一定强度微波场的作用下，物料中的虫类和菌体也会因分子极化驰豫，同时吸收微波能升温。
由于它们是凝聚态物质，分子间的作用力加剧了微波能向热能的能态转化。
从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面的作用，使其空间结构变化或破坏，而使蛋白质变性。
蛋白质变性
后，其溶解度、粘度、膨胀性、渗透性、稳定性都会发生明显的变化，而失去生物活性。
另一方面，微波能的非热效应在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用。
也是造成细菌死亡的原因之一。
问题6：微波的穿透能力如何？答：穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的本领，电磁波从介质的表面进入并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热能，它所携带的能量就随着深入介质表面的距离，以指数形式衰减。
透射深度被定义为：材料内部功率密度为表面能量密度的1/e 或36.8% 算起的深度D,微波的加热深度比红外加热大得多，因为微波的波长是红外波长的近千倍。
红外加热只是表面加热，微波是深入内部加热。
问题7：什么叫微波的选择性加热？答：不同性质的物料对微波的吸收损耗不同，即选择性加热的特点，这对干燥过程有利。
因为水分子对微波的吸收损耗最大，所以含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量较低的部位，从而干燥速率趋一致。
问题8：微波加热为什么称之为内部加热方式？答：常规加热（如火焰、热风、电热、蒸汽等）都是利用热传导、对流、热辐射将热量首先传递给被加热物的表面，再通过热传导逐步使中心温度升高（即常称的外部加热)。
它要使中心部位达到所需的温度，需要一定的热传导时间，而对热传导率差的物体所需的时间就更长。
微波加热则属于内部加热方式，电磁能直接作用于介质分子转换成热，且透射性能使物料内外介质同时受热，不需要热传导，而内部缺乏散热条件，造成内部温度高于外部的温度梯度分布，形成驱动内部水分向表面渗透的
蒸汽压差，加速了水份的迁移蒸发速度。
特别是对含水量在30%以下的食品，速度可数百倍的缩短，在短时间内达到均匀干燥。
问题9：各种物质对微波的吸收能力如何？答：微波加热是介质材料自身损耗电场能量而发热。
而不同介质材料的介质常数εr和介质损耗角正切值tgδ是不同的，故微波电磁场作用下的热效应也不一样。
由极性分子所组成的物质，能较好地吸收微波能。
水分子呈极强的极性，是吸收微波的最好介质，所以凡含水分子的物质必定吸收微波。
另一类由非极性分子组成，它们基本上不吸收或很少吸收微波，这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等，它们能透过微波，而不吸收微波。
这类材料可作为微波加热用的容器或支承物，或做密封材料。
在微波场电中，介质吸收微波功率的大小P正比于频率f、电场强度E的平方、介电常数εr 和介质损耗正切值tgδ。
即: P = 2πfE2εrVtgδ
问题10：微波的脱水效率如何？答：理论上每千瓦小时微波电能可使1.39公斤的水汽化，由于线路损耗及腔体效率等因素，实际效果为0.8--1.1公斤/千瓦小时。
用户可根据待处理材料初始与最终含水量之差及产量的要求来估算所需的微波功率。