微波技术是近代发展起来的一门尖端科学技术,它不仅在通讯、原子能技术、空间技术、量子电子学以及农业生产等方面有着广泛的应用,在科学研究中也是一种重要的观测手段,微波的研究方法和测试设备都与无线电波不同. 从图3-1-1可以看出,微波的频率范围是处于光波和广播电视所采用的无线电波之间,因此它兼有两者的性质,却又区别于两者. 与无线电波相比,微波有下述几个主要特点.
1.波长短(1m~1mm):具有直线传播的特性,利用这个特点,就能在微波波段制成方向性极好的天线系统,也可以收到地面和宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号,从而确定物体的方位和距离,为雷达定位、导航等领域提供了广阔的应用.2.频率高:微波的电磁振荡周期(10-9~10-12s)很短,已经和电子管中电子在电极间的飞越时间(约10-9s)可以比拟,甚至还小,因此普通电子管不能再用作微波器件(振荡器、放大器和检波器)中,而必须采用原理完全不同的微波电子管(速调管、磁控管和行波管等)、微波固体器件和量子器件来代替. 另外,微波在导体中传播时趋肤效应和辐射变得十分严重,一般无线电元件如电阻、电容、电感等元件都不再适用,也必须用原理完全不同的微波元件(波导管、波导元件、谐振腔等)来代替.3.量子特性:在微波波段,电磁波每个量子的能量范围大约是10-6~10-3eV,而许多原子和分子发射和吸收的电磁波的波长也正好处在微波波段内. 人们利用这一特点来研究分子和原子的结构,发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科,并研制了低噪音的量子放大器和准确的分子钟、原子钟.4.能穿透电离层:微波可以畅通无阻地穿越地球上空的电离层,为卫星通讯、宇宙通讯和射电天文学的研究和发展提供了广阔的前景.综上所述微波具有自己的特点,不论在处理问题时运用的概念和方法上,还是在实际应用的微波系统的原理和结构上,都与普通无线电不同. 微波在研究方法上不像无线电那样去研究电路中的电压和电流,而是研究微波系统中的电磁场,以波长、功率、驻波系数等作为基本测量参量.微波实验是近代物理实验的重要组成部分.国外发达国家的微波中继通信在长途通信网中所占的比例高达50%以上. 据统计美国为66%,日本为50%,法国为54%. 我国自1956年从东德引进第一套微波通信设备以来,经过仿制和自发研制过程,已经取得了很大的成就,在1976年的唐山大地震中,在京津之间的同轴电缆全部断裂的情况下,六个微波通道全部安然无恙. 九十年代的长江中下游的特大洪灾中,微波通信又一次显示了它的巨大威力. 在当今世界的通信革命中,微波通信仍是最有发展前景的通信手段之一.
小驻波
中驻波
大驻波
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