(整理)微波的波长
微波技术
4-8
5
1218
2
1827
1.25
80100
0.3
•C~K 为早期的微波通信频段，80’s 后较少 •W(3mm) 实际上是卫星通信的主流频段 广播电视、通信频率相对较低： KHz~ 3G 在实验中使用厘米波中的X波段， 其标称波长为3.2cm，中心频率为9375MHz。
国际上对各微波频段用途的规定
2.频率极高，穿透性强
由于微波既能穿透电离层 (低频电磁波不行) 也能穿透 尘埃、云、雾 (光波不行)， 因此，微波就成了卫星通讯、 空间通讯和射电天文研究的 重要手段。 可以容易穿入介质内部： 如微波加热——食品发热
近代物理实验专题讲座 2003.8
3. 频带宽，信息性好
可用频带很宽 (数百兆甚至上千兆赫兹)，是低频 无线电波无法比拟的。因此，微波在通讯领域内得 到了广泛的应用。 微波通讯系统的工作频带宽、信息容量大、机动 性好，特别适合于卫星通讯，宇航通讯和移动通讯 等，因而在现代通讯系统中占有相当重要的地位。
λ(m)
广播 电视 微波 红外可见光 紫外
无 线 电 波 光 波
波长处于光波和无线电波之间
近代物理实验专题讲座 2003.8
微波频段的划分： 分米波, 厘米波，毫米波和亚毫米波
常用波段代号
波段代号 频率范围 （GHz） 标称波长 (cm) L S C X 8-12 3 Ku K W
1-2 2-4
微 波 技
术
山东师范大学物理实验中心
一、微波基础知识
按照国际电工委员会（IEC）的定义，微波 （Microwaves）是：
“波长足够短，以致在发射和接收中能实际 应用波导和谐振腔技术的电磁波”
微波是指：波长为１m至0.１mm,频率在 300MHz-3000GHz之间的电磁波或无线电波。
微波的波长
微波的波长微波是指频率为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、毫米波的统称。
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”。
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．微波的性质微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
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。
一、穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。
微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。
二、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，其对微波的吸收能力比水小得多。
因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。
三、热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。
另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。
微波的产生微波能通常由直流电或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。
微波技术与天线复习知识要点
微波技术与天线复习知识要点绪论●微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段,它属于无线电波中波长最短的波段;●微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~●微波的特点要结合实际应用：似光性,频率高频带宽,穿透性卫星通信,量子特性微波波谱的分析第一章均匀传输线理论●均匀无耗传输线的输入阻抗2个特性定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关;两个特性：1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in z= Z in z+λ／22、λ／4变换性: Z in z- Z in z+λ／4=Z02证明题：作业题●均匀无耗传输线的三种传输状态要会判断1.行波状态：无反射的传输状态▪匹配负载：负载阻抗等于传输线的特性阻抗▪沿线电压和电流振幅不变▪电压和电流在任意点上同相2.纯驻波状态：全反射状态▪负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数●传输线的三类匹配状态知道概念▪负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形,此时只有从信源到负载的入射波,而无反射波;▪源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时,电源和传输线是匹配的,这种电源称之为匹配电源;此时,信号源端无反射;▪共轭阻抗匹配：对于不匹配电源,当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时,即当Z in=Z g﹡时,负载能得到最大功率值;共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率;●传输线的阻抗匹配λ／4阻抗变换P15和P17●阻抗圆图的应用与实验结合史密斯圆图是用来分析传输线匹配问题的有效方法;1.反射系数圆图：Γz=|Γ1|e jΦ1-2βz= |Γ1|e jΦΦ1为终端反射系数的幅度,Φ=Φ1-2βz是z处反射系数的幅角;反射系数圆图中任一点与圆心的连线的长度就是与该点相应的传输线上某点处的反射系数的大小;2.阻抗原图点、线、面、旋转方向：➢在阻抗圆图的上半圆内的电抗x＞0呈感性,下半圆内的电抗x＜0呈容性;➢实轴上的点代表纯电阻点,左半轴上的点为电压波节点,其上的刻度既代表r min又代表行波系数K,右半轴上的点为电压波腹点,其上的刻度既代表r max又代表驻波比ρ;➢|Γ|=1的圆图上的点代表纯电抗点;➢实轴左端点为短路点,右端点为开路点,中心点处是匹配点;➢在传输线上由负载向电源方向移动时,在圆图上应顺时针旋转,；反之,由电源向负载方向移动时,应逆时针旋转;3.史密斯圆图：将上述的反射系数圆图、归一化电阻圆图和归一化电抗圆图画在一起,就构成了完整的阻抗圆图;4.基本思想：➢特征参数归一阻抗归一和电长度归一；➢以系统不变量|Γ|作为史密斯圆图的基底；➢把阻抗或导纳、驻波比关系套覆在|Γ|圆上;●回波损耗、功率分配等问题的分析✓回波损耗问题：1.定义为入射波功率与反射波功率之比通常以分贝来表示,即Lrz=10lgP in／Pr dB对于无耗传输线,ɑ=0,Lr与z无关,即Lrz=-20lg|Γ1| dB2.插入损耗：定义为入射波功率与传输功率之比3.|Γ1|越大,则| Lr |越小；|Γ1|越小,则| L in|越大;P21:有关回波损耗的例题例1-4✓功率分配问题：1.入射波功率、反射波功率和传输功率计算公式反映出了它们之间的分配关系;P192.传输线的传输效率：η=负载吸收功率／始端传输功率3.传输效率取决于传输线的损耗和终端匹配情况第二章规则金属波导●导波系统中的电磁波按纵向场分量的有无,可分为TE波、TM波和TEM波三种类型;知道概念➢TEM波：导行波既无纵向磁场有无纵向电场,只有横向电场和磁场,故称为横电磁波;E z=0而H z=0➢TM波E波：只有纵向电场,又称磁场纯横向波;E z≠0而H z=0➢TE波H波：只有纵向磁场,又称电场纯横向波;E z=0而H z≠0●导行条件：k c＜k时,f＞f c为导行波;●矩形波导、圆波导主要模式的特点及应用✧矩形波导：将由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气的规则金属波导称为矩形波导;1)纵向场分量E z和H z不能同时为零,不存在TEM波;2)TE波：横向的电波,纵向场只有磁场;➢TE波的截止波数k c,➢矩形波导中可以存在无穷多种TE导模,用TE mn表示;➢最低次波形为TE10,截止频率最低;3)TM波➢TM11模是矩形波导TM波的最低次模,其他均为高次模;4)主模TE10的场分布及其工作特性➢主模的定义：在导行波中截止波长最长截止频率最低的导行模➢特点：场结构简单、稳定、频带宽和损耗小等;✧圆波导：若将同轴线的内导体抽走,则在一定条件下,由外导体所包围的圆形空间也能传输电磁能量,这就是圆形波导;➢应用：远距离通信、双极化馈线以及微波圆形谐振器等;➢圆形波导也只能传输TE和TM波形;➢主模TE11,截止波长最长,是圆波导中的最低次模;圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导;即构成方圆波导变换器;➢圆对称TM01模：圆波导的第一个高次模,由于它具有圆对称性故不存在极化简并模;因此常作为雷达天线与馈线的旋转关节中的工作模式;➢低损耗的TE01模：是圆波导的高次模式,它与TM11模是简并模;它是圆对称模,故无极化简并;当传输功率一定时,随着频率升高,管壁的热损耗将单调下降;故其损耗相对于其他模式来说是低的,故可将工作在此模式下的圆波导用于毫米波的远距离传输或制作高Q值的谐振腔;●熟悉模式简并概念及其区别1.矩形波导中的E-H简并：对相同的m和n,TE mn和TM mn模具有相同的截止波长或相同的截止频率;虽然它们的场分布不同,但是具有相同的传输特性;2.圆波导中有两种简并模：➢E-H简并：TE0n模和TM1n模的简并➢极化简并模：考虑到圆波导的轴对称性,因此场的极化方向具有不确定性,使导行波的场分布在φ方向存在cosmφ和sinmφ两种可能的分布,它们独立存在,相互正交,截止波长相同,构成同一导行模的极化简并模;●熟悉矩形波导壁电流分布及应用●波导激励的几种类型1.电激励2.磁激励3.电流激励●方圆波导转换器的作用圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的TE10模的场分布很相似,因此工程上容易通过矩形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导;即构成方圆波导变换器;第三章微波集成传输线●带状线、微带线的结构及特点1.带状线：➢是由同轴线演化而来的,即将同轴线的外导体对半分开后,再将两半外导体向左右展平,并将内导体制成扁平带线;➢主要传输的是TEM波;可存在高次模;➢用途：替代同轴线制作高性能的无源元件;➢特点：宽频带、高Q值、高隔离度➢缺点：不宜做有源微波电路;2.微带线：➢是由双导体传输线演化而来的,即将无限薄的导体板垂直插入双导体中间,再将导体圆柱变换成导体带,并在导体带之间加入介质材料,从而构成了微带线;微带线是半开放结构;➢工作模式：准TEM波●带状线、微带线特征参数的计算会查图➢带状线和微带线的传输特性参量主要有：特性阻抗Z0、衰减常数ɑ、相速v p和波导波长λg ●介质波导主模及其特点➢主模HE11模的优点：a)不具有截止波长；b)损耗较小；c)可直接由矩形波导的主模TE10激励;第四章微波网络基础●熟练掌握阻抗参量、导纳参量、转移参量、散射参量结合元件特性和传输参量的定义P84-P93➢阻抗矩阵Z➢导纳矩阵Y➢转移矩阵A➢散射矩阵S➢传输矩阵T●掌握微波网络思想在微波测量中的应用三点法的条件➢前提条件：令终端短路、开路和接匹配负载时,测得的输入端的反射系数分别为Γs,Γo和Γm,从而可以求出S11, S12, S22;第五章微波元器件●匹配负载螺钉调配器原理、失配负载；衰减器、移相器作用➢匹配负载作用：消除反射,提高传输效率,改善系统稳定性；➢螺钉调配器：螺钉是低功率微波装置中普遍采用的调谐和匹配原件,它是在波导宽边中央插入可调螺钉作为调配原件;螺钉深度不同等效为不同的电抗原件,使用时为了避免波导短路击穿,螺钉·都设计成为了容性,即螺钉旋入波导中的深度应小于3b/4b为波导窄边尺寸;➢失配负载：既吸收一部分微波功率又反射一部分微波功率,而且一般制成一定大小驻波的标准失配负载,主要用于微波测量;➢衰减器,移相器作用：改变导行系统中电磁波的幅度和相位；●了解定向耦合器的工作原理P106➢定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件,它是由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的;➢利用波程差;●熟练掌握线圆极化转换器的工作原理及作用●了解场移式隔离器的作用P122➢根据铁氧体对两个方向传输的波型产生的场移作用不同而制成的;●了解铁氧体环行器的分析及作用P123➢环行器是一种具有非互易特性的分支传输系统;第六章天线辐射与接收的基本理论第七章电波传播概论●天波通信、地波通信、视距波通信的概念1.天波通信：指自发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式,也成为电离层电波传播;主要用于中波和短波波段2.地波通信：无线电波沿地球表面传播的传播方式;主要用于长、中波波段和短波的低频段;3.视距波通信：指发射天线和接收天线处于相互能看见的视距距离内的传播方式;地面通信、卫星通信以及雷达等都可以采用这种传播方式;主要用于超短波和微波波段的电波传播●天线的作用●无线电波传输是产生失真的原因无线电波通过煤质除产生传输损耗外,还会使信号产生失真——振幅失真和相位失真两个原因：1.煤质的色散效应：色散效应是由于不同频率的无线电波在煤质中的传播速度有差别而引起的信号失真;2.随机多径传输效应：会引起信号畸变;因为无线电波在传输时通过两个以上不同长度的路径到达接收点;接收天线收到的信号是几个不同路径传来的电场强度之和;。
微波合成
引子
微波在整个电磁波谱中的位臵如图1所示，通常指 波长为1m到0.1mm范围内的电磁波，其相应的频率 范围是300 MHz~3000 GHz。 1~25cm波长范围用于雷达，其它的波长范围用于 无线电通讯，为了不干扰上述这些用途．国际无线 电通讯协会(CCIP)规定家用或工业用微波加热设备 的微波频率是2450MHz(波长12.2cm)和915MHz(波 长32.8cm)。 家用微波炉使用的频率都是2450MHz。915MHz的 频率主要用于工业加热。
微波烧结的应用
微波烧结不仅可适用于结构陶瓷（如Al2O3、ZrO2、ZTA、Si3N4、AlN和 BC等），电子陶瓷（BaTiO3）和超导材料的制备，而且也可用于金刚石 薄膜沉积和光导纤维棒的气相沉积。微波烧结可降低烧结温度，缩短烧 结时间，在性能上也与传统方法制备的样品相比有很大区别，可以形成 致密均匀的陶瓷制品。此外，导电金属中加入一定量的陶瓷介质颗粒后， 也可用微波加热烧结，也可以对不同性能的陶瓷用微波将其烧结在一起。 继陶瓷烧结及陶瓷结合之后，利用微波合成陶瓷材料粉料的研究也在增 多，利用氧化物加热反应，在微波场中分别合成了SiC、TiC、NbC、 TaC等超硬材料，而只要15min。 材料的合成过程，使用微波加热，可以使化学反应远离平衡态，这就可 以获得许多常用高温固相反应难以得到的反应产物。研究发现，一般加 热的ZrC-TiC的固溶反应，固溶量只在5%左右，而采用微波加热的固相 反应，可以使相互固溶量超过10%，这是微波能够使固溶相快速冷却的 结果。Patil等人用微波合成了尖晶石，研究结果发现，用微波能合成单 相的尖晶石，几乎不含其它相，表明了微波促进合成反应和增加固溶相 的稳定性。
图10-3 传统炉和微波炉中加热模式比较
一、微波加热技术原理
射频与微波技术知识点总结
电压驻波比有时也称为电压驻波系数, 简称驻波系数, 其倒数称为行波系数, 用 K 表示。
当|Γl|=0 即传输线上无反射时, 驻波比ρ=1; 而当|Γl|=1,即传输线上全反射时, 驻波比ρ→∞, 因此驻波比ρ的取
值范围为 1≤ρ＜∞。可见，驻波比和反射系数一样可用来描述传输线的工作状态。
行波状态就是无反射的传输状态, 此时反射系数Γl=0, 而负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即 Zl=Z0, 也可称此时
上接匹配负载即可测得散射矩阵的各个参量。 对于互易网络: S12=S21 对于对称网络: S11=S22 对于无耗网络: [S]+[S]=[E]
b1 b2
S11 S21
S12 a1
S22
a2
[b] [S][a]
其中，[S]+是[S]的转置共轭矩阵，[E]为单位矩阵。
另外，工程上经常用的回波损耗和插入损耗与[S]参数的关系可表达为
［U］为电压矩阵, ［I］为电流矩阵, 而［Z］是阻抗矩阵, 其中 Z11、 Z22 分别是端口“1”和“2”的自阻抗; Z12、
Z21 分别是端口“1”和“2”的互阻抗。
U1
U
2
Z11 Z 21
Z12 I1
Z
22
I
2
［Z］矩阵中的各个阻抗参数必须使用开路法测量, 故也称为开路阻抗参数, 而且由于参考面选择不同, 相应的阻抗
阻抗
对于均匀无耗传输线, R=G=0, 传输线的特性阻抗为
Z0
L C
此时, 特性阻抗 Z0 为实数, 且与频率无关。
常用的平行双导线传输线的特性阻抗有 250Ω, 400Ω和 600Ω三种。
常用的同轴线的特性阻抗有 50 Ω 和 75Ω两种。
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。
微波通信
微波通信| [<<][>>]微波通信（microwave communication）利用微波作为载波的一种重要的无线通信方式。
微波波长一般为1m至1mm（频率为300MHz~300GHz）。
微波既是一个很高的频率，同时也是一个很宽的波段。
目前研究微波通信所用的频段主要是L 波段（1.0~2.0GHz）、S波段（2.0~4.0GHz）、C 波段（4.0~8.0GHz）、X波段（8.0~12.4GHz）、Ku波段（12～18GHz）、K波段（18～27GHz）以及Ka 波段（27~40GHz）。
特点微被通信是微波和通信相结合的一门学科，是通信科学的一个分支，工作于微波波段。
微波波段具有很宽的频带，包括分米波、厘米波和毫米波，是现有的长波、中波和短波波段总和的约1000倍。
频带宽意味着信息容量大，这样宽的频带可以建立大容量的语言、文字、数据和图像等信息的传输线路。
由于微波频率高，它不受天电干扰和工业干扰以太阳黑子变化的影响。
因此，微波信道传输质量较高，通信稳定可靠。
由于微波通信与其他通信方式相似，同样具有信息采集、处理、变换、发送、传输，直至接收、检测、反变换、加工处理，并进行复接和交换等过程。
微波通信与其他波长较长的无线通信以及有线通信相比，能较方便地克服地形带来的障碍，有较大的灵活性，且建设投资和维护费用低，施工也较快。
组成一般微波通信系统是由天馈系统、发信机、收信机、多线复用设备以及用户终端设备等组成，如下图所示。
微波通信系统图天馈系统是用来发射、接收或转接微波信号的设备，由馈线、双工器及天线组成。
馈线主要用波导或同轴电缆。
微波天线的基本形式有喇叭天线、抛物面天线、喇叭抛物面天线和潜望镜天线等。
目前，常用的一种具有双反射器的抛物面天线，称做卡塞格伦天线。
发信机用于将基带信号转变成大功率的射频信号，主要由调制器、中频放大器、上变频器和射频功率放大器组成。
收信机用于将基带信号的射频信号转变成基带信号，主要由低噪声放大器、下变频器、中频放大器及解调器组成。
长波、中波、短波、超短波和微波
长波、中波、短波、超短波和微波长波：指频率为100～300KHz，相应波长为3～1km范围内的电磁波。
中波：指频率为300KHz～3MHz，相应波长为1km～100m范围内的电磁波。
短波：指频率为3～3MHz，相应波长为100～10m范围内的电磁波。
超短波：指频率为30～300MHz，相应波长为10～1m范围内的电磁波。
微波：指频率为300MHz～300GHz，相应波长为1m～1mm范围内的电磁波。
混合波段：指长、中、短波、超短波和微波中有两种或两种以上波段混合在一起的电磁波。
长波的传播主要是靠地面波和经电离层折回的天空波来进行的，它的传播距离由发射机的功率和地面情况所决定，一般不超过3000公里。
主要用作无线电导航，标准频率和时间的广播以及电报通信等。
中波靠地面波和天空波两种方式进行传播。
在传播过程中，地面波和天空波同时存在，有时会给接收造成困难，故传输距离不会很远，一般为几百公里。
主要用作近距离本地无线电广播、海上通信，无线电导航及飞机上的通信等。
短波的传播主要靠天空波来进行的，它能以很小的功率借助天空波传送到很远的距离。
主要是远距离国际无线电广播、远距离无线电话及电报通信、无线电传真、海上和航空通信等。
超短波，又叫米波或甚高频无线电波。
主要传播方式是直射波传播，传播距离不远，一般为几十公里。
主要用作调频广播、电视、导航、雷达及射电天文学等。
微波;主要是直射波传播。
微波的天线辐射波束可做得很窄，因而天线的增益较高，有利于定向传播；又因频率高，信道容量大，应用的范围也很广。
主要用作定点及移动通信、导航。
雷达定位测速、卫星通信、中继通信、气象以及射电天文学等方面。
我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波（波长1000米以上），中波（波长100-1000米），短波（波长10-100米），超短波和微波（波长为10米以下）等等.各个波段的传播特点如下：1．长波传播的特点由于长波的波长很长，地面的凹凸与其他参数的变化对长波传播的影响可以忽略.在通信距离小于300km时，到达接收点的电波，基本上是表面波.长波穿入电离层的深度很浅，受电离层变化的影响很小，电离层对长波的吸收也不大.因而长波的传播比较稳定.虽然长波通信在接收点的场强相当稳定，但是它有两个重要的缺点：①由于表面波衰减慢，发射台发出的表面波对其他接受台干扰很强烈.②天电干扰对长波的接收影响严重，特别是雷雨较多的夏季.2．中波传播的特点中波能以表面波或天波的形式传播，这一点和长波一样.但长波穿入电离层极浅，在电离层的下界面即能反射.中波较长波频率高，故需要在比较深入的电离层处才能发生反射.波长在3000－2000米的无线电通信，用无线或表面波传播，接收场强都很稳定，可用以完成可靠的通信，如船舶通信与导航等.波长在2000－200m的中短波主要用于广播，故此波段又称广播波段.3．短波传播的特点与长，中波一样，短波可以靠表面波和天波传播.由于短波频率较高，地面吸收较强，用表面波传播时，衰减很快，在一般情况下，短波的表面波传播的距离只有几十公里，不适合作远距离通信和广播之用.与表面波相反，频率增高，天波在电离层中的损耗却减小.因此可利用电离层对天波的一次或多次反射，进行远距离无线电通信.4．超短波和微波传播的特点超短波，微波的频率很高，表面波衰减很大；电波穿入电离层很深，甚至不能反射回来，所以超短波，微波一般不用表面波，天波的传播方式，而只能用空间波，散射波和穿透外层空间的传播方式.超短波，微波，由于他们的频带很宽，因此应用很广.超短波广泛应用于电视，调频广播，雷达等方面.利用微波通信时，可同时传送几千路电话或几套电视节目而互不干扰.超短波和微波在传播特点上有一些差别，但基本上是相同的，主要是在低空大气层做视距传播.因此，为了增大通信距离，一般把天线架高.长波(包括超长波)是指频率为300kHz以下的无线电波。
微波传输特性的基础知识
微波传输特性的基础知识“微波”通常是指波长在m 1—mm 1的电磁波，对应的频率范围为：MHz300—GHz 300，它介于无线电波和红外线之间，又可分为分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波。
微波与低频电磁波一样，具有电磁波的一切特性，但由于微波的波长较短、频率高因此又具有许多独特的性质，主要表现在：1、 描述方法：由于电磁波的波长极短，与使用的元件和设备的尺寸可以相比拟，在低频段由于能量集中其传播性质用“路”的概念来描述，使用的元件称为集中参数元件（电阻、电容、电感等）；而微波的传播应利用“场”的概念来处理，使用的元件为分布参数元件（波导管、谐振腔等）。
因此低频电路的电流、电压、电阻等不再适用，而是采用等效方法处理；微波测量则以功率、波长、阻抗取代了电流、电压、电阻等。
2 、产生方法：微波的周期在910-—s 1210-与电子管内电子的渡越时间（约为s 910-）相近，因此微波的产生和放大不能再使用普通的电子器件，取而代之的是结构和原理完全不同的微电子元件——速调管、磁控管、行波管及微波固态器件。
3、 光似性：由于微波介于无线电波和红外线之间，因此不仅具有无线电波的性质同时具有光波的性质：以光速直线传播、反射、折射、干涉、衍射等。
4、 能量强：由于微波的频率高，故可用频带宽、信息容量大，且能穿透大气层因此可广泛用于卫星通讯、卫星广播电视、宇宙通讯和射天天文学的研究。
由于微波的这些特性，使微波在通信、雷达、导航、遥感、天文、气象、工业、农业、医疗、以及医学等方面得到广泛应用。
一、 微波元件简介1. 固态振荡器（固态信号源）微波振荡器（信号源）是产生微波信号的装置，常见的有磁控管振荡器、速调管振荡器和固态振荡器几种。
磁控管振荡器功率大体积大，常用来提供大功率信号；速调管振荡器结构简单、使用方便，但效率低一般只有0.5%—2.5%，输出功率小一般在，因此比较适合实验室使用。
固态振荡器则是一种较新型的信号源，可分为微波晶体管振荡器、体效应管振荡器、雪崩二极管振荡器等。
微波炉的基本知识
第一章微波炉的基本知识1、微波简介微波是频率非常高的电磁波，波长介于1m-1mm之间，其频率一般在300－300000MHz之间，属超高频波段。
其低端与无线电的超短波波段相接，高端与远红外波段相接。
微波在真空中或空气中的传播速度和光速相同，都为3×108m/s（在真空中时）。
微波主要应用于通信、雷达、导航、气象等方面、随着微波在工业和家庭方面的应用，为了防止它对通信、广播、电视和雷达等的干扰，国际上规定工业、科学及医学等等使用的微波频段只有4个，即：915±25MHz；2450±50MHz;5800±75MHz；22500±125MHz目前国际上广泛使用的微波加热频率为915MHz和2450MHz。
加热频率为915MHz（波长约32.97cm）的微波炉（也称为微波灶）主要在产业和工业部作烘烤、干燥、消毒用；加热频率为2450MHz （波长约12.24cm）的微波炉主要作家庭烹调用。
2、微波的基本特性微波是电磁波，它与可见光一样是直线传播的，在真空中的传播速度等于光速，它在传播过程中能够发生反射和折射。
它与加热有关的特性主要有：⑴吸收性：微波遇到含水或含脂肪的食物，能够被大量地吸收，并转化为热能。
微波炉就是利用这个特性来加热食物的。
另外，木材、橡胶、土壤等也会吸收微波而发热。
⑵反射性：微波遇到金属良导体，如银、铜、铝等会像镜子反射光线一样被反射。
因此，常用金属隔离微波。
微波炉中常用金属制作箱体和波导，用金属网外加钢化玻璃制作微波炉的炉门观察窗。
⑶穿透性：微波遇到绝缘材料，如玻璃、塑料、陶瓷、云母、聚乙烯、聚丙烯、纸等，会像光线透过玻璃一样顺利通过，而不被吸收，所以也不会发热。
因此，常用绝缘材料制作微波炉中使用的盘碟、覆盖食物的薄膜等，它们不会影响微波对食物的加热效果。
3、微波辐射简述微波是电磁波中的一种，不同频率的电磁波对人体的影响如表1.1所示。
什么是微波
绪论§0.1 什么是微波微波定义：λ=0.1mm~1m, f=300MHz~3000GHz的电磁波。
因为波长很短，所以称为微波。
微波在电磁波谱中的位置如下表所示。
表0.1-1 电磁波的频谱因为整个微波频段较宽，而器件特性与工作频率密切相关，所以，同一器件在微波的不同频率处器件特性也可能有很大差别，为此，人们还把微波波段进一步细分为分米波，厘米波，毫米波和亚毫米波四个波段。
工程上，根据器件随频率的变化规律，还将微波波段进一步划分成几个波段，并以不同的字母来表示，如表0.1-2所示。
这种波段划分方法在微波领域应用很广。
表0.1-2微波常用波段代号同一微波器件在不同频段工作时特性不同，所以，在设计和应用器件时一定要注意工作频率。
§0.2 微波的特点微波与其他波段的无线电波相比，波长要小得多，相应的频率也高得多。
这种数量的变化引起了电磁波性质的变化，使得微波具有一系列不同于其他波段无线电波的特点，所以要对微波进行专门研究。
微波的主要特点：1．微波的频带很宽。
微波的频带（GHz GHz f 3000)3.03000(≈-=∆）比无线电波其他波段频带的总和（Z MH MH z f 300.)0300(=-=∆）还要宽10000倍。
这么宽频谱空间的开发将大大缓解频谱空间的拥挤现象。
2．微波的波长很短，具有类似于光波直线传播的特性，因此它特别适合于无线电定位，即雷达技术的需要。
微波技术的迅速发展正是与第二次世界大战中雷达的发展紧密联系在一起的。
3．微波的频率很高，这使之在应用上能适合于宽频带技术的要求。
大容量信息传输（如多路电话和电视信号的传输）要求无线电设备具有较大的绝对频带宽度（f ∆），但增加无线电设备的带宽受到技术的限制，注意：这里的带宽指的是相对带宽，即0f f ∆，其中，0f 为载波频率。
因此，在不增加设备制造难度，即在设备相对带宽一定的情况下，提高载波频率就可以使设备的绝对带宽增加，因为微波频率很高，所以，用微波做载频可以很容易地实现大容量信息传输。
微波实验
波长范围
1ｍ～１０ｃｍ １０ｃｍ～１ｃ ｍ １０ｍｍ～１ｍ ｍ
频率范围 频段名称 （ＧＨｚ）
０.３～３ ３～３０ ３０～３００ 超高频ＵＨＦ 特高频ＳＨＦ 极高频ＥＨＦ
亚毫米波
１ｍｍ～０.１ｍ ｍ
３００～３００ ０
超级高频
微波基础－微波的特点
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波长极短，它与所使用的元件、设备的尺寸可比拟。比地 球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上。 微波的频率很高，在不太大的相对带宽下可用带宽很宽， 所以信息容量大。并且在微波波段的电波能穿透电离层。 微波的振荡周期极短，与电子在电真空器件中的渡越时间 相似。所以低频的电子器件在微波段都不能使用。 似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具有 无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播， 有反射、衍射、干涉等现象。
y ，内尺寸用b表示，电磁波是沿z方向传播。 为方便对波导内场型的了解，通常将x、y方向称为“横 向”，z方向称为“纵向”。a与b的数值一般取：
a 0 .7
b (0.3 0.35)
三分的矩形波导内尺寸应为：
a b 22.86 mm 10.16 mm
（四）隔离器 微波隔离器是一种特殊的衰减器，隔离器对入射波的衰 减很小，对反射波的衰减则很大，两者之比值称为“隔离 度”。 使用隔离器目的在于减小因负载阻抗变化对振荡频率带 来的影响。一般在矩形波导的横向加上恒定磁场，
所以晶体检波率n由校准曲线斜率求得
(2) 测量线终端短路,测出半峰值读数间的
距离W， 如图所示 ,则 n = log0.5/logcos(πW/λg)
根据测定的晶体检波律,即能得到晶体平
方律检波的工作范围。 实验中大多数微波测试系统属于小信号工 作状态,因此，晶体 检波律基本为平方律，如果不是精密测量，通常可取n = 2。
微波与天线简答答案
《微波技术与天线》典型简答题：西科大信息学院 夏祖学1、微波的频率和波长范围分别是多少？有哪些特点？答：微波的频率范围：300MHz~3000GHz；微波的波长范围：0.1mm ~1m；微波的特点：(1)似光性；(2)穿透性；(3)宽频带特性；(4)热效应特性；(5)散射特性；(6)抗低频干扰特性；(7)视距传播性；(8)分布参数的不确定性；(9)电磁兼容和电磁环境污染。
2、均匀传输线的分析方法有哪几种？各有什么特点？答：均匀传输线的分析方法主要有两种。
1)一种是“场”的分析方法，应用麦克斯韦方程结合边界条件求解，研究系统中电场和磁场随空间和时间的变化规律。
2)另一种方法是“路”的分析方法，它将传输线作为分布参数来处理，得到传输线的等效电路，然后由等效电路根据克希霍夫定律导出传输线方程，再解传输线方程，求得线上电压和电流随时间和空间的变化规律，最后由此规律来分析电压和电流的传输特性。
特点： 低频：集总参数，微波：分布参数，分析方法不同。
3、传输线的分布参数有哪些？分布参数分别与哪些因素有关？当无耗传输线的长度或工作频率改变时分布参数是否变化？答：长线的分布参数一般有四个：分布电阻R1、分布电感L1、分布电容C1、分布电导G1。
1)分布电容C1(F/m)决定于导线截面尺寸，线间距及介质的介电常数。
2)分布电感L1(H/m)决定于导线截面尺寸，线间距及介质的磁导率。
3)分布电阻R1(Ω/m)决定于导线材料及导线的截面尺寸。
4)分布电导G1(S/m) 决定于导线周围介质材料的损耗。
当无耗传输线（R1= 0，G1= 0）的长度或工作频率改变时，分布参数不变。
4、什么是长线？如何区分长线和短线？举例说明。
答 传输线可分为长线和短线，长线和短线是相对于波长而言的。
电长度是指传输线的几何长度与所传输电磁波的相波长之比。
长线是指几何长度大于或接近于相波长的传输线。
工程上常将1.0>l 的传输线视为长线，将1.0<l 的传输线视为短线。
2微波技术（思考题含答案）
微波物理实验单元复习思考题1．微波的波长和频率各在什么数值范围内？波长与频率如何换算？答：微波是频率范围：300GHZ —300MHZ ，波长范围1mm---1m 的电磁波。
波长与频率的换算：/(c f c f λλ=：波长，：光速，：频率）2．电磁波谱按照波长(或频率)的不同可以依次划分为哪些波段？答：电磁波按照波长可分为分米波，厘米波和毫米波三个波段。
3．与普通无线电通信所用的无线电波相比较，微波具有哪些突出的优点？ 答：和无线电相比，微波能穿透电离层，实现卫星通讯，宇宙通讯和射电天文学的研究。
4．什么是“负阻效应”？为什么会产生“负阻效应”？答：负阻效应就是随着电场的增加电流降低的现象。
产生“负阻效应”的机制：在常温低电场下，大部分电子处在迁移频率较高而有效质量较小的低能谷，当外加电场增大时，部分电子被激发到高能谷中去，那里电子迁移频率较小，有效质量较大，因此，低电场时导电率大，高电场时导电率低。
5．什么是“体效应管”微波振荡器？它产生微波振荡的物理机制是什么？如何调节“体效应管”微波振荡器输出微波信号的频率？答：体效应管”微波振荡器就是：利用体效应管产生周期性振荡的微波的装置（我也不知道）体效应管产生微波震荡的物理机制：在N 型砷化镓半导体材料上施加直流电压，刚开始，电流随着电压线性增长，一段时间后，当电压大于0E （0E 为负电阻效应的起始电压），由于负组效应电流随着电压的增大而减小。
但是，电压在体效应管上不是均匀分布，在电压负极端，由于半导体与金属电极接触，加上电子之间的排斥作用，该端的等效电阻较大，首先出现“负电阻效应”。
该端的电子速度减小，而前面的电子的速度较快，所以，这些速度小的电子被抛在后面，结果，在快电子和慢电子之间出现了电荷的不平衡，该区域呈正电性。
正电性和后面赶上来的电子之间形成偶极层，该区域的电场和外加电场的方向一致，导致电子的运动速度更慢，所以偶极层在向正极移动的同时将不断扩大。
微波波段划分
微波波段←波长越短波长越长→←频率越高频率越低→·······微波遥感的应用十分广泛，但是我一直记不清楚波段划分的具体信息，Google一下居然就有一些好东子。
因此贴过来，加上一些自己的分析理解。
皇家海军威尔士亲王号战列舰，其上雷达布置清晰可见迄今为止对雷达波段的定义有两种截然不同的方式。
较老的一种源于二战期间，它基于波长对雷达波段进行划分。
它的定义规则如下：最早用于搜索雷达的电磁波波长为23cm，这一波段被定义为L波段（英语Long的字头），后来这一波段的中心波长变为22cm。
当波长为10cm的电磁波被使用后，其波段被定义为S波段(英语Short的字头，意为比原有波长短的电磁波）。
在主要使用3cm电磁波的火控雷达出现后，3cm波长的电磁波被称为X波段，因为X代表座标上的某点。
为了结合X波段和S波段的优点，逐渐出现了使用中心波长为5cm的雷达，该波段被称为C波段（C即Compromise，英语“结合”一词的字头）。
在英国人之后，德国人也开始独立开发自己的雷达，他们选择1.5cm作为自己雷达的中心波长。
这一波长的电磁波就被称为K波段（K = Kurtz，德语中“短”的字头）。
“不幸”的是，德国人以其日尔曼民族特有的“精确性”选择的波长可以被水蒸气强烈吸收。
结果这一波段的雷达不能在雨中和有雾的天气使用。
战后设计的雷达为了避免这一吸收峰，通常使用比K波段波长略长（Ka，即英语K－above的缩写，意为在K波段之上）和略短（Ku，即英语K－under的缩写，意为在K波段之下）的波段。
最后，由于最早的雷达使用的是米波，这一波段被称为P波段（P为Previous的缩写，即英语“以往”的字头）。
该系统十分繁琐、而且使用不便。
终于被一个以实际波长划分的波分波段系统取代，这两个系统的换算如下。
原 P波段 = 现 A/B 波段？原 L波段 = 现 C/D 波段？原 S波段 = 现 E/F 波段？原 C波段 = 现 G/H 波段？原 X波段 = 现 I/J 波段？原 K波段 = 现 K 波段我国现用微波分波段代号*(摘自《微波技术基础》，西电，廖承恩着）我国的频率划分方法：。
微波基础知识..
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微波通信系统框图
信 源
信 源 编 码
发信 基带 处理
调 制
上 变 频
功 率 放 大
滤 波
天 馈 系 统 传输媒介
同步系统
收 信
信 源 解 码
收信 基带 处理
解 调
下 变 频
低 噪 声 放 大
滤 波
天 馈 系 统
第一章、微波基础知识
微波无线通信系统组成 1. 收发信机
2. 调制解调单元
3. 天馈系统 4. 各种不同的配置（1+0/N+1,同频/异频）
第一章、微波基础知识
传输速率及容量：
Line Rate (Mb/s)
2.048 8.192 16.384 34.368 51.84 155.52 622.08 2488.32 Sub-STM-1 STM-1 STM-4 STM-16
0.8 f I 10Fd / 10 f *d f
式中：Δf/f-两个频率之差与中心频率的比值。 公式中其它参数的取值范围如下： 2GHz≤f≤11GHz; 30km≤d≤70km; Δf/f≤5 ％. 超出这个范围将导致误差。该公式仅仅对于I≥5有效。
第一章、微波基础知识
副瓣
半功率角
侧视图
第一章、微波基础知识
Байду номын сангаас
微波传播自由空间损耗
可见频率提高一倍或距离增加一倍，自由 空间损耗都将增加6dB
第一章、微波基础知识
第一章、微波基础知识
如收发两点T、R相距d,另一动点P，并PT＋PR=d+nλ/2(λ为工作 波长)，此动点在平面上轨迹为一椭圆。它以TR为轴旋转就构成 一椭球，这椭球的内部空间称为第n菲涅尔区（Fn）。P点（椭 球上的动点）至TR垂直线段PO为路径TR上O点的第一菲涅尔半 径。当d及λ一定时，在同一路径TR不同点上，Fn的大小是不同 的，以路径中点的Fn最大。当n＝1时为第一菲涅尔区和第一菲 涅尔半径F1
微波波段划分
微波波段←波长越短波长越长→←频率越高频率越低→·······微波遥感的应用十分广泛,但是我一直记不清楚波段划分的具体信息,Google一下居然就有一些好东子;因此贴过来,加上一些自己的分析理解;皇家海军威尔士亲王号战列舰,其上雷达布置清晰可见迄今为止对雷达波段的定义有两种截然不同的方式;较老的一种源于二战期间,它基于波长对雷达波段进行划分;它的定义规则如下：最早用于搜索雷达的电磁波波长为23cm,这一波段被定义为L波段英语Long的字头,后来这一波段的中心波长变为22cm; 当波长为10cm的电磁波被使用后,其波段被定义为S波段英语Short 的字头,意为比原有波长短的电磁波;在主要使用3cm电磁波的火控雷达出现后,3cm波长的电磁波被称为X波段,因为X代表座标上的某点;为了结合X波段和S波段的优点,逐渐出现了使用中心波长为5cm的雷达,该波段被称为C波段C即Compromise,英语“结合”一词的字头;在英国人之后,德国人也开始独立开发自己的雷达,他们选择1.5cm作为自己雷达的中心波长;这一波长的电磁波就被称为K波段K = Kurtz,德语中“短”的字头;“不幸”的是,德国人以其日尔曼民族特有的“精确性”选择的波长可以被水蒸气强烈吸收;结果这一波段的雷达不能在雨中和有雾的天气使用;战后设计的雷达为了避免这一吸收峰 ,通常使用比K波段波长略长Ka,即英语K－above的缩写,意为在K波段之上和略短Ku,即英语K－under 的缩写,意为在K波段之下的波段;最后,由于最早的雷达使用的是米波,这一波段被称为P波段P为Previous的缩写,即英语“以往”的字头;该系统十分繁琐、而且使用不便;终于被一个以实际波长划分的波分波段系统取代,这两个系统的换算如下;原 P波段 = 现 A/B 波段原 L波段 = 现 C/D 波段原 S波段 = 现 E/F 波段原 C波段 = 现 G/H 波段原 X波段 = 现 I/J 波段原 K波段 = 现 K 波段我国现用微波分波段代号摘自微波技术基础,西电,廖承恩着我国的频率划分方法：。
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微波的波长微波是指频率为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、毫米波的统称。
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”。
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．微波的性质微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
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。
一、穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。
微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。
二、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，其对微波的吸收能力比水小得多。
因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。
三、热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。
另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。
微波的产生微波能通常由直流电或50Hz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。
微波的热效应微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体产生的生理影响．热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热；体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量；一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加．如果生物体组织吸收的微波能量较少，它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量(热量)散发至全身或体外．如果微波功率很强，生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量，则引起该部位体温升高．局部组织温度升高将产生一系列生理反应，如使局部血管扩张，并通过热调节系统使血循环加速，组织代谢增强，白细胞吞噬作用增强，促进病理产物的吸收和消散等．微波的非热效应微波的非热效应是指除热效应以外的其他效应，如电效应、磁效应及化学效应等．在微波电磁场的作用下，生物体内的一些分子将会产生变形和振动，使细胞膜功能受到影响，使细胞膜内外液体的电状况发生变化，引起生物作用的改变，进而可影响中枢神经系统等．微波干扰生物电(如心电、脑电、肌电、神经传导电位、细胞活动膜电位等)的节律，会导致心脏活动、脑神经活动及内分泌活动等一系列障碍．对微波的非热效应，人们还了解的不很多．当生物体受强功率微波照射时，热效应是主要的(一般认为，功率密度在在10mW ／cm2者多产生微热效应．且频率越高产生热效应的阈强度越低)；长期的低功率密度(1 m W／cm2 以下)微波辐射主要引起非热效应．微波加热的原理微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。
它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。
造成分子的运动秀相互摩擦效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。
微波杀菌的机理微波杀菌是利用了电磁场的热效应和生物效应的共同作用的结果。
微波对细菌的热效应是使蛋白质变化，使细菌失去营养，繁殖和生存的条件而死亡。
微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞膜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，细胞结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。
此外，微波能使细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸[RNA]和脱氧核糖核酸[DNA]，是由若干氢键松弛，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。
微波萃取的原理利用微波能来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术。
它的原理是在微波场中，吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中；微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。
目前，除主要用于环境样品预处理外，还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。
在国内，微波萃取技术用于中草药提取这方面的研究报道还比较少。
微波萃取的机理可从以下3个方面来分析：①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。
由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。
通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。
②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。
例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。
此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。
③由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24．5亿次／s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。
在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。
〖图片说明：模拟的有限宇宙微波背景辐射图象，匹配的圆圈上具有相同的冷热分布。
〗微波波长约从1米～1毫米（相应的频率约从 300兆赫到300吉赫）的电磁波。
这段电磁频谱包括分米波、厘米波和毫米波等波段。
在雷达和常规微波技术中，常用拉丁字母代号表示更细的波段划分。
以上关于微波的波长或频率范围，是一种传统上的约定。
从现代微波技术的发展来看,一般认为短于1毫米的电磁波（即亚毫米波）属于微波范围，而且是现代微波研究的一个重要领域。
从电子学和物理学的观点看，微波这段电磁谱具有一些不同于其他波段的特点。
微波在电子学方面的特点表现在它的波长比地球上很多物体和实验室中常用器件的尺寸相对要小很多，或在同一量级。
这和人们早已熟悉的普通无线电波不同，因为普通无线电波的波长远大于地球上一般物体的尺寸。
当波长远小于物体（如飞机、船只、火箭、建筑物等）的尺寸时，微波的特点和几何光学的相似。
利用这个特点，在微波波段能制成高方向性的系统（如抛物面反射器）。
当波长和物体（如实验室中的无线电设备）的尺寸有相同量级时，微波的特点又与声波相近,例如微波波导类似于声学中的传声筒;喇叭天线和缝隙天线类似于喇叭、箫和笛；谐振腔类似于共鸣箱等。
波长和物体尺寸在同一量级的特点，提供了一系列典型的电磁场边值问题。
在物理学方面，分子、原子与核系统所表现的许多共振现象都发生在微波的范围，因而微波为探索物质的基本特性提供了有效的研究手段。
由于这些特点，微波的产生、放大、发射、接收、传输、控制和测量等一系列技术都不同于其他波段（见微波电子管、微波测量等）。
微波成为一门技术科学，开始于20世纪30年代。
微波技术的形成以波导管的实际应用为其标志。
若干形式的微波电子管(速调管、磁控管、行波管等)的发明，是另一标志。
在第二次世界大战中，微波技术得到飞跃发展。
因战争需要，微波研究的焦点集中在雷达方面，由此而带动了微波元件和器件、高功率微波管、微波电路和微波测量等技术的研究和发展。
至今，微波技术已成为一门无论在理论和技术上都相当成熟的学科，又是不断向纵深发展的学科。
微波振荡源的固体化以及微波系统的集成化是现代微波技术发展的两个重要方向。
固态微波器件在功率和频率方面的进展，使得很多微波系统中常规的微波电子管已为或将为固体源所取代。
固态微波源的发展也促进了微波集成电路的研究。
频率不断向更高范围推进，仍然是微波研究和发展的一个主要趋势。
60年代激光的研究和发展，已越过亚毫米波和红外之间的间隙而深入到可见光的电磁频谱。
利用常规微波技术和量子电子学方法，已能产生从微波到光的整个电磁频谱的辐射功率。
但在毫米波－红外间隙中的某些频率和频段上，还不能获得足够用于实际系统的相干辐射功率。
微波的发展还表现在应用范围的扩大。
微波的最重要应用是雷达和通信。
雷达不仅用于国防，同时也用于导航、气象测量、大地测量、工业检测和交通管理等方面。
通信应用主要是现代的卫星通信和常规的中继通信。
射电望远镜、微波加速器等对于物理学、天文学等的研究具有重要意义。
毫米波微波技术对控制热核反应的等离子体测量提供了有效的方法。
微波遥感已成为研究天体、气象和大地测量、资源勘探等的重要手段。
微波在工业生产、农业科学等方面的研究，以及微波在生物学、医学等方面的研究和发展已越来越受到重视（见微波应用、微波能应用、微波医学应用等）。
微波与其他学科互相渗透而形成若干重要的边缘学科，其中如微波天文学、微波气象学、微波波谱学、量子电动力学、微波半导体电子学、微波超导电子学等，已经比较成熟。
微波声学的研究和应用已经成为一个活跃的领域。
微波光学的发展，特别是70年代以来光纤技术的发展，具有技术变革的意义(见微波和射频波谱学)。