微波及其特點

    微波是指波長約1m-10mm的電磁波，常分為米波、厘米波、毫米波和亞毫米波4個波段。微波與可見光、紅外線、紫外線、x射線一樣，都是電磁波，不同之處在于它們的波長和頻率不同。微波的頻率(300Mh一300 GH2)介于無線電頻率(超短波)和遠(yuǎn)紅外線頻率(低頻端)之間。由于其頻率很高，在某些場合也叫超高頻電磁波。微波的頻率接近無線電波的頻率，并重疊雷達(dá)波頻率，會干擾通訊聯(lián)絡(luò)。因此，國際上對工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)使用的微波頻帶范圍都有嚴(yán)格要求。目前工業(yè)上只有915MHz(美國用896M比)和2450Mh兩個頻率被廣泛應(yīng)用。而在較高幾個頻帶，由于微波管的功率、效率、成本尚未能達(dá)到工業(yè)使用要求，故較少應(yīng)用。

    微波具有電磁波的波動特性，如反射、透射和干涉、衍射、偏振以及伴隨電磁波的能量傳輸?shù)炔▌犹匦?，這就決定了微波的產(chǎn)生、傳輸、放大、輻射等問題也不同于普通的無線電、交流電。在微波系統(tǒng)中，幾件的電性質(zhì)不能認(rèn)為是集總的，微波系統(tǒng)沒有導(dǎo)線式電路，交、直流電的傳輸特性參數(shù)及放電容和電感等概念亦失去了其確切的意義。在微波領(lǐng)域中，通常應(yīng)用所謂“場”的概念來分析系統(tǒng)內(nèi)電磁波的結(jié)構(gòu)。并采用功率、頻率、阻抗、駐波等作為微波測量的基本量。具體來說，①在研究微波問題時，應(yīng)使用電磁場的概念，許多高頻交變電磁場的效應(yīng)不能忽略。例如微波的波長和電路的直徑尺寸已是同一數(shù)量級，位相滯后現(xiàn)象已十分明顯，這一點必須加以考慮.②微波傳播時是直線傳播．遇到金屬表面將發(fā)生反射，其反射方向符合光的反射規(guī)律。③微波的頻率很高、因此其輻射效應(yīng)更為明顯，它意味著微波在普通的導(dǎo)線上傳輸時，伴隨著能量不斷地向周圍空間輻射，波動傳輸將很快地衰減，所以對傳輸元器件有特殊要求。④當(dāng)入射波與反射波相遇疊加時能形成波的干涉現(xiàn)象，其中包括駐波現(xiàn)象。在微波波導(dǎo)或諧振腔中，微波電磁場的駐波分布現(xiàn)象就很常見。在微波設(shè)備中，我們也利用多種模式的電磁場的分布、疊加來改善總電磁場分布的均勻性。⑤微波能量的空間分布同一般電磁場能量一樣，具有空間分布性質(zhì)。哪里存在電磁場，哪里就存在能量。例如微波能量傳輸方向上的空間某點，其電場能且的數(shù)值大小與該處空間的電場強(qiáng)度的二次方有關(guān)，微波電磁場總能量為空間點的電磁場能量的總和。

    微波像光一樣直線傳播，受金屬反射，可通過空氣及其他物質(zhì)(如各種玻璃、紙和塑料)，井可被不同食品成分(包括水)所吸收。當(dāng)微波被物質(zhì)反射，并不增加物質(zhì)的熱；物質(zhì)吸收了微波的能量，則引起該位置變熱。

    微波能量的傳輸與一般高低頻電磁波不同，它是一種超高頻電磁波，電磁波以交變的電場和磁場互相感應(yīng)的形式傳輸。為了傳輸大容量功率及減少傳輸過程的功率損耗，微波常在一定尺寸的波導(dǎo)管(簡稱波導(dǎo))內(nèi)傳輸。常見的波導(dǎo)有中空的或內(nèi)部填充介質(zhì)的導(dǎo)電金屬管，如圓形波導(dǎo)、矩形波導(dǎo)和脊形波導(dǎo)等。波導(dǎo)的尺寸大小及結(jié)構(gòu)，要按傳輸電磁波性質(zhì)及實際需要進(jìn)行專門設(shè)計及制造。