浅析工业上微波技术的应用研究
随着我国对外开放政策的实施，我国在农业、工业、旅游业等多方面实现了对国外先进技术的引进和学习，其中工业技术的引进更是促进了我国工业的快速发展。本文将就我国在食品工业上微波技术的引进和学习上作出进一步的讨论和分析，概述国内食品工业中微波技术的应用和研究，并对微波技术在食品工业上的发展方向提出一些看法和意见，为促进我国食品工业发展提出一些有效的对策。
标签：食品工业微波技术应用研究策略
一、我国食品工业上微波技术的应用分析
上世纪70年代初我国开始引进微波技术，在粮食、木材、食品、印刷以及药材等多个领域进行微波技术的应用的探究。80年代初，曾两度开展全国性的微波技术交流会议和学术讨论，至今已举办过多次微波技术在我国多行业应用的学术会议，进而也促进了微波技术在我国各行业的广泛渗透。根据调查报告显示，微波技术仅在我国食品工业上的应用就多达25项，如表1：
表1微波技术在我国食品工业上的应用
微波技术在食品工业的广泛应用，主要取决于微波技术具有以下优势：
1.兼具干燥和杀菌
同传统食品加工技术相比，微波技术具有干燥和杀菌双工序合一的优势，同时干燥效果好，杀菌效果明显好，保持食品的天然性，一方面可以减少工作人员的操作强度，另一方面则可以保障食品的安全性，提升食品品质。如：使用传统食品加工工艺的乳儿糕，会经常发生霉变现象，致使食品出现质量问题，不仅造成了食品的浪费，更加剧了乳儿糕的市场销售难度，但采用微波技术则可以较好的解决这一难题。
2.杀菌效率高
同传统食品杀菌工艺相比，微波技术可以大大缩短杀菌工序的时间，同时可以在较低温度下实现杀菌消毒功效，一方面可以保障食品中益菌活性物质的含量，确保食品杀菌后没有降低营养成分，另一方面则可以较少杀菌工序的时间，大大提高了生产效率。如：国内一种销售量较高的口服液，其产品加工仍沿用传统的高温杀菌工艺，致使批次量口服液产品杀菌耗时较长，且不利于大批量的杀菌方式，而改用微波技术进行杀菌消毒，则不仅可以实现流水线模式，同时更可以大大提高产品的生产率，节约了劳动力成本和经济成本，还可以相应的改善施工环境。
一．简答：（50分） 1．什么是色散波和非色散波？（5分） 答：有的波型如TE 波和TM 波，当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时，对于传输某一波形的电磁波而言，其相速v p 和群速v g 都随频率而变化的，把具有这种特性的波型称为色散波。而TEM 波的相速v p 和群速v g 与频率无关，把具有这种特性的波型称为非色散波。 2．矩形波导、圆波导和同轴线分别传输的是什么类型的波？（5分） 答：（1）矩形波导为单导体的金属管，根据边界条件波导中不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （2）圆波导是横截面为圆形的空心金属管，其电磁波传输特性类似于矩形波导不可能传输TEM 波，只能传输TE 波和TM 波。 （3）同轴线是一种双导体传输线。它既可传输TEM 波，也可传输TE 波和TM 波。 3．什么是TE 波、TM 波和TEM 波？（5分） 答：根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无，可分为三种波型： （1）横磁波（TM 波），又称电波（E 波）:0=H Z ，0≠E Z ； （2）横电波（TE 波），又称磁波（H 波）：0=E Z ，0≠H Z ； （3）横电磁波（TEM ）：0=E Z ，0=H Z 。 4．导波系统中的相速和相波长的含义是什么？（5分） 答：相速v p 是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向移动的速度。 相波长λp 是指等相位面在一个周期T 内移动的距离。 5．为什么多节阶梯阻抗变换器比单节阻抗变换器的工作频带要宽？（5分） 答：以两节阶梯阻抗变换器为例，设每节4 λ阻抗变换器长度为θ，三个阶
梯突变的电压反射系数分别为 Γ ΓΓ2 1 ,,则点反射系数为 e e U U j j i r θ θ 42210--ΓΓΓ++==Γ，式中说明，当采用单节变换器时只有两 个阶梯突变面，反射系数Γ的表达式中只有前两项，若取ΓΓ=10，在中心频率处,2/πθ=这两项的和为零，即两突变面处的反射波在输入端相互抵消，从而获得匹配；但偏离中心频率时，因2/πθ≠，则两个反射波不能完全抵消。然而在多节阶梯的情况下，由于多节突变面数目增多，参与抵消作用的反射波数量也增多，在允许的最大反射系数容量Γm 相同的条件下， 使工作频带增宽。 6．请简述双分支匹配器实现阻抗匹配的原理。（7分） 答： B A Z L 如图设：AA’,BB’两个参考面分别跨接两个短截线，归一化电纳为jB 1,jB 2 A A’,BB’两参考面处的等效导纳，在考虑分支线之前和之后分别为 y iA ',y A A '' y iB ',y B B ' ' ,从负载端说起，首先根据负载导纳在导纳圆图上找 到表示归一化负载导纳的点，以此点到坐标原点的距离为半径，以坐标原点为圆心画等反射系数圆，沿此圆周将该点顺时针旋转（4πd 1）rad ，
微波技术 一概述 微波是指波长范围为1ｍｍ～1ｍ，频率范围为30×102 ～30×105ＭＨｚ，具有穿透特性的电磁波。常用的微波频率为91 5ＭＨｚ和 2 450ＭＨｚ。微波作为一种电磁波，通常应用于广播、电视及通信技术中，近年来，随着科学技术的发展，微波作为一种能源，已逐渐应用于食品杀菌、干燥、烘烤、膨化、解冻等方面。 微波技术在食品工业中的应用可追溯到四十年代末期，1947年由美国雷声公司马文·贝克根据微波的加热效应制成了世界上第一台用于食品加热的微波炉。鉴于微波具有在食品内部生热并迅速产生均匀温度的观点，人们开始研究将它用于工业加热技术上以其开辟新的热能源，提高热能利用率和缩短加工时间，大约经历了十余年的探索，终于在1965年由美国Cryodry Comporation 公司研制成功了世界上第一台 915MHz/50kW隧道式微波干燥设备，并在Seyfert Foods食品公司首次投入实际应用，用来干燥油炸马铃薯片。此后微波能技术在美国、日本、加拿大和欧洲等发达国家在用来解决食品工业中的多种加热干燥、烹制、杀虫灭菌和回温解冻等方面相继获得成功并表现出强大的技术优势。到七十年代，世界各国普遍推广应用。例如在气候温和潮湿的日本，微波在食品工业中的应用占整个工业应用的60%。我国自1973年由南京电子管厂率先研制成功了工业微波干燥设备以来，经过了20年的努力，也积累了比较丰富的经验。目前我国已成功地应用微波能烧烤食品、干果焙烤、牛肉干燥、蔬菜脱水、快餐面干燥、食品杀菌、饮料杀菌、白酒陈化催熟等许多领域，并取得显著进展。 二微波技术的原理及特点 综合微波技术在食品工业中的各种应用可归结为如下原理。 （一）微波加热干燥原理 微波加热技术是一种新的加热方式。它是依靠以每秒245000万次速度进行周期变化的微波透入物料内，与物料的极性分子相互作用，物料中的极性(如水分子)吸收了微波能以后，改变其原有的分子结构，亦以同样的速度作电场极性运动，致使彼此间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热，从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温。由于微波辐射下介质的热效应是内部整体加热的，即理论上所谓的“无温度梯度加热”，基本上介质内部不存在热传导现象，因此，微波可相当均匀地加热介质。微波加热技术与传统加热方法相比，有如下特性：①穿透力强。②热惯性小。③呈现选择加热特性。④具有反射性和透射性。 微波干燥是在微波理论，微波技术和微波电子管成就的基础上发展起来的一门新技术，微波干燥已在许多领域内获得广泛的应用。它是应用微波加热的原理， 使品温度上升，达到干燥的目的。微波干燥具有如下的特点： 1 .干燥速度快、干燥时间短 由于常规加热需要加热传热介质和环境，再进入食品，故需较长时间才能达到所需加热温度。而微波加热则是加热物体直接吸收微波能，加热速度大大高于常规加热方法，此时只需一般方法的十分之一到百分之一的时间就能完成整个加热和干燥的过程。 2. 产品质量高 由于加热时间短，又非热效应配合，因此，可以保存加工原料的色、香、味,并且维生素的破坏也较少。 3. 加热均匀
4-1 谐振腔有哪些主要的参量？这些参量与低频集总参数谐振回路有何异同点？ 答：谐振腔的主要特性参数有谐振频率、品质因数以及与谐振腔中有功损耗有关的谐振电导，对于一个谐振腔来说，这些参数是对于某一个谐振模式而言的，若模式不同，这些参数也是不同的。谐振频率具有多谐性，与低频中的回路，当其尺寸、填充介质均不变化时，只有一个谐振频率是不相同的。在谐振回路中，微波谐振腔的固有品质因数要比集总参数的低频谐振回路高的多。一般谐振腔可以等效为集总参数谐振回路的形式。 4-2 何谓固有品质因数、有载品质因数？它们之间有何关系？ 答：固有品质因数是对一个孤立的谐振腔而言的，或者说，是谐振腔不与任何外电路相连接（空载）时的品质因数。当谐振腔处于稳定的谐振状态时，固有品质因数0Q 的定义为 02T W Q W π =，其中W 是谐振腔内总的储存能量，T W 是一周期内谐振腔内损耗的能量。 有载品质因数是指由于一个腔体总是要通过孔、环或探针等耦合机构与外界发生能量的耦合，这样不仅使腔的固有谐振频率发生了变化，而且还额外地增加了腔的功率损耗，从而导致品质因数下降，这种考虑了外界负载作用情况下的腔体的品质因数称为有载品质因数l Q 。 对于一个腔体，0 1l Q Q k = +，其中k 为腔体和外界负载之间的耦合系数。 4-4 考虑下图所示的有载RLC 谐振电路。计算其谐振频率、无载Q 0和有载Q L 。 谐振器 负载 1800Ω 解：此谐振电路属于并联谐振电路，其谐振频率为： 0356f MHz = = = 无载时， 017.9R Q w L = === 有载时， 040.25L e R Q w L = ===
微波技术在各领域的应用 发布来源:三乐微波发布时间:2014/５/30 ８:５7:0０ 一、微波原理 微波就是指波长在1mm~1０00mｍ、频率在３00MHｚ-３0０GＨz范围之间的电磁波,因为它的波长与长波、中波与短波相比来说,要“微小”得多,所以称之为“微波”。 微波有着不同于其她波段的重要特点,它自被人类发现以来,就不断的得到发展与应用,19世纪末,人们已经知道了超高频的许多特性,赫兹用火花振荡得到了微波信号,并对其进行了研究,仅证实了麦克斯韦的一个预言—电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展,1936年４月美国科学家South Worth用直径为1２.5cｍ青铜管将9ｃm的电磁波传输了2６0ｍ远,波导传输实验的成功激励了当时的研究者,因为它证实了麦克斯韦的另一个语言—电磁波可以在空心的金属管中传输,因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要,促进了微波技术的发展,而电磁波在波导中传输的成功,有提供了一个有效的能量传输设备,微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造除了第一台微波雷达,工作波长在１0cｍ。在第二次世界大战期间,由于迫切需要能够对敌机及舰船进行了探测定位的高分辨率雷达,大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后,微波技术进一步迅速发展,不进系统研究了微波技术的传输理论,而且向着多方面的应用发展,并且一直在不断的完善,我国开始研究与利用微波技术实在2０世界70年代初期,首先在连续波磁控管的研制方面取得重大进展,特别就是大功率磁控管的研制成功,为微波技术的应用提供了先决条件。此后我国在微波领域迅速发展,8０年代我公司生产出中国第一台微波炉,到目前为止,家用微波炉、工业微波应用
1.微波通常是指波长在1～0.001米之间，频率在300MHz ～300GHz Hz之间的电磁波。按我国标准，家用微波炉所用微波频率为2450兆赫兹。“蓝牙”使用的微波频段在 2.4GHz附近。工业加热用微波频率为900兆赫兹。 2.微带线中传输的工作主模不是真正的TEM波，而是准TEM波，这 种模式的主要特点是Hz和Ez都不为零，未加屏蔽时，其损耗包括介质损耗、欧姆损耗和辐射损耗三部分。 3.微波系统的负载发生全反射时，负载的反射系数为1，从信号源输入 的有效功率全部从负载反射回来，此时，从信号源输出端参考面看向负载，参考面上的回波损耗RL＝0 dB。 4.传输线上若导波波长为λg，则传输线上相隔λg/4的点，其阻 抗呈倒数，相隔λg/2的点，其阻抗相等。 5.N口微波网络散射矩阵[S ii]的元素S ii的物理意义为：i口接电源， 其余端口接匹配负载时i口的电压反射系数，元素S ij的物理意义为：j口接电源，其余端口接匹配负载时，从j口到i口的电压传输系数。 6.任何均匀传输系统传播的电磁波可分为三种，其中波导不能传输的 波型为TEM波。 7.圆柱形波导中还有一种与矩形波导中不同形式的模式简并现象，称 为极化简并。 8.写出两种常见的微波双口网络：放大器、滤波器；两种常 见的微波单口网络：负载、信号源。 9.从物理概念上分，模式激励可分为电场激励和磁场激励； 常见的模式激励装置有探针激励装置、耦合环激励装置、孔/缝激
励装置和直接耦合装置。 10. 同轴线的内导体半径为a ，外导体的内半径为b ，内外导体之间填 充有介质（?，μ），则同轴线上单位长度的电容为)a /b ln(C πε2= 单位长度的电感为)a /b ln(L πμ2=同轴线的特性阻抗为π εμ20)a /b ln(Z =若该同轴线拟用于宽带微弱微波信号的传送，b 与a 之比应为 3.59 若该同轴线拟用于窄带大功率微波信号的传送，b 与a 之比应为 1.65 ；实际工程中为兼顾这两种情况，通常的同轴线特性阻抗为 50 欧。同轴线单位长度的电容、电感与同轴线的参数.c a b 有关 11. 圆柱形谐振腔中，壁电流只有沿φ方向的电流的谐振模式是 TE 011 ，其Q 0值较其他模式高。 12. 全反射时，Γ=1，从信号源来的有效功率全部从负载反射回来， 此时回波损耗RL=0 dB 13. 阻抗匹配的方式主要有： 1负载阻抗匹配 2信号源阻抗匹配 3 信号源共轭匹配。 14. 圆柱形波导中还有一种与矩形波导中不同形式的简并现象，称为 极化 简并。 15. 终端短路的传输线的驻波系数是∞，负载处的反射系数是 - 1 。 终端开路的传输线的驻波系数是∞，负载处的反射系数是 + 1 16. 扁波导宽边a 和窄边b 的关系为 b=(0.10.2)a 标准波导宽边a 和窄边 b 的关系为 b=0.5a 17. TM 波的定义为Ez ≠0 而Hz=0的波称为横磁波 TE 波的定义为Hz ≠0 而Ez=0的波称为横电波
2-1 波导为什么不能传输TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内，不可能存在静电荷或恒定电流，因此也不可能传输TEM 波型。 2-2 什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波（0z E =，0z H =），TE 波(0z E =,0z H ≠),TM 波（0z E ≠，0z H =） 2-3 何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：0z E =，0z H =的为TEM 波；0z E =,0z H ≠为TE 波；0z E ≠，0z H =为TM 波。 TE 波阻抗： x TE y E wu Z H ηβ = ==> TM 波阻抗： x TM y E Z H w βηε= == 其中η为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 2-4 试将关系式y z x H H jw E y z ε??-=??，推导为1()z x y H E j H jw y βε?=+?。 解：由y H 的场分量关系式0j z y H H e β-=（0H 与z 无关）得： y y H j H z β?=-? 利用关系式y z x H H jw E y z ε??-=??可推出： 11()()y z z x y H H H E j H jw y z jw y βεε???= +=+??? 2-5 波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。 2-6 何为波导的截止波长c λ？当工作波长λ大于或小于c λ时，波导内的电磁波的特性有何
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2-1波导为什么不能传输 TEM 波？ 答：一个波导系统若能传输 TEM 波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电 流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内， 不可能存在静电荷或恒定电流， 因此也不可能 传输TEM 波型。 2-2什么叫波型？有哪几种波型？ 答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种： TEM 波(E z=O , H z=O )，TE 波(E z =O ,H z HO ),TM 波(Ez^O , H z = O ) 2-3何谓TEM 波，TE 波和TM 波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？ 答：E z =0，H z =0 的为 TEM 波；E z =O ,H z =O 为 TE 波；E z =0，H z =0 为 TM 波。 其中为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 cH z ￡H y 唏戸亠 1 cH z R 2-4试将关系式 z y =jw ；E x ，推导为E x ( —j ：Hy )。 cy az jw g ￡y 解：由H y 的场分量关系式 H y =H O e —j ：z ( H 0 与z 无关)得： 利用关系式凹一也二jw ；E x 可推出: 纽 cz 2-5波导的传输特性是指哪些参量？ 答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损 耗和衰减 等。 2-6何为波导的截止波长 ’c ?当工作波长’大于或小于’c 时，波导内的电磁波的特性有何 TE 波阻抗: TM 波阻抗: 2 丄（如土） jw ； : y : z jw ； /H y ）
微波技术在各领域的应用 发布来源：三乐微波发布时间：2014/5/30 8:57:00 一、微波原理 微波是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz-300GHz范围之间的电磁波，因为它的波长与长波、中波和短波相比来说，要“微小”得多，所以称之为“微波”。 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断的得到发展和应用，19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其进行了研究，仅证实了麦克斯韦的一个预言—电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12.5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个语言—电磁波可以在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，有提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造除了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行了探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不进系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断的完善，我国开始研究和利用微波技术实在20世界70年代初期，首先在连续波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。此后我国在微波领域迅速发展，80年代我公司生产出中国第一台微波炉，到目前为
2012—2013学年上学期微波工程 期中论文 微波技术的当前应用浅析 学生姓名：邓兴盛 学号： 10908030101 课程名称: 微波工程 指导教师：何俊 专业班级：电子信息工程 完成时间： 2012年5月20日
微波技术的当前应用浅析 【摘要】微波技术早在二战结束不久就已经在工业上得到应用，但真正得到重视确实在上世纪七八十年代，经过了多年的发展已逐步形成了一系列的交叉技术，在不同的领域都发挥着其独有的优势和特殊作用，本文就目前世界上微波技术在不同领域的应用及其前景做一简单的分析，并就微波技术在应用中的一些需要我们共同关注的问题试图做一些思考。 【关键词】微波技术，应用价值，影响思考 【正文】1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。至此，随着人们对电磁波概念的认知，开始不断地认识到了电磁波在实际生活中的应用价值。 一个典型的例子，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12．5cm 青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，从而它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造出了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。 一、微波的存在 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦的一个预言──电磁波的存在。
3-1 一根以聚四氟乙烯 2.10r ε=为填充介质的带状线，已知其厚度b =5mm ，金属导带厚度和宽度分别为0t =、W =2mm ，求此带状线的特性阻抗及其不出现高次模式的最高频率。 解: 由于/2/50.40.35W b ==>，由公式 20 (0.35/)e W W b b W b ?=-? -? /0.35/0.35 W b W b <> 得中心导带的有效宽度为：2e W W mm ≈=， 077.3Z = =Ω 带状线的主模为TEM 模，但若尺寸不对也会引起高次模，为抑止高次模，带状线的最短工作波长应满足： 10 10 max(,)cTE cTM λλλ> 10 2 5.8cTE mm λ== mm b r cTM 5.14210 ==ελ 所以它的工作最高频率 GHz c f 20105.141033 8 =??==-λ 3-2 对于特性阻抗为50Ω的铜导体带状线，介质厚度b =0.32cm ，有效相对介电常数 2.20r ε=，求线的宽度W 。若介质的损耗角正切为0.001，工作频率为10GHz ，计算单位 为dB/λ的衰减，假定导体的厚度为t =0.01mm 。 解: 074.2120==< 和030)0.4410.830x π=-=，所以 由公式 00, 1200.85120 x W b ??? 其中， 0.441x = 计算宽度为(0.32)(0.830)0.266W bx cm ===。 在10GHz ，波数为
1310.6k m -= = 由公式 )(/2tan 波TEM m Np k d δ α= 介电衰减为 m Np k d /155.02)001.0)(6.310(2tan === δα 在10GHz 下铜的表面电阻为0.026s R =Ω。于是，根据公式 300002.710120 ,30()/0.16120,s r c s R Z A b t Np m R B Z b επα-????? 其中 2121ln()W b t b t A b t b t t π+-=+ +-- 0.414141(0.5ln )(0.50.7)2b t W B W t W t ππ=+ +++ 得出的导体的衰减为 m Np A t b Z R r s c /122.0)(30107.203=-?=-πεα 因为 4.74A =。总的衰减常数为 0.277/d c Np m ααα=+= 以dB 为单位，为 ()201 2.41/dB ge dB m αα== 在10GHz ，在带状线上的波长为 cm f c r 02.2== ελ 所以，用波长来表示的衰减为 ()(2.41)(0.0202)0.049/dB dB αλ== 3-3 已知带状线两接地板间距b =6cm ，中心导带宽度W =2cm ，厚度t =0.55cm ，试求填充
微波技术小论文 题目名称微波技术的发展方向与前景 概述 学院（系）电子与信息工程学院 专业电子信息工程 学生姓名任子辉学号1152351 2014 年 5 月21 日
微波技术小论文 1.引言 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一，从雷达到广播电视、无线电通信再到微波炉，微波技术对社会的发展和人们生活的进步产生着深远的影响。微波通常是指频率范围在３００ＭＨｚ－３００ＧＨｚ内的电磁波，其波长约在１米到１毫米之间，可被进一步细分为分米波，厘米波和毫米波，其对应频率分别为特高频（UHF，ultra high frequency），超高频（SHF，super high frequency），极高频（EHF，extremely high frequency）。随着现代微波技术的发展，波长在１毫米以下的亚毫米波也被视为微波的范畴，这相当于把微波的频率范围进一步扩大到更高的频率。因此，有的文献里也把微波的频率范围定义为300MHZ－3000GHZ 本文介绍了微波技术的发展以及在各个领域中的应用，并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。 2.微波技术发展简史 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。自从19世纪末德国物理学家赫兹发现并用实验证明了电磁波的存在后，对电磁波的研究便迅速展开。对微波直到20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展。但早期的设备不能满足实验的需要，主要表现为缺乏大功率的信号发生器和灵敏的信号接收器，因此早期的研究并没有取得实质性的进展。到了20世纪30 年代，高频率的超外差接受器和半导体混频器的出现为微波技术的进一步发展提供了条件，使得微波技术的发展取得的一定的进步。 在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不仅系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断地完善。我国开始研究和利用微波技术是在20世纪70年代初期，首先是在连续微波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。20世纪80年代，我国开始生产微波炉，到目前为止，已经发展有家用微波炉、工业微波炉等系列产品，产品质量接近或达到世界先进水平。随着科学技术的迅猛发展，微波技术的研究向着更高频段──毫米波段和亚毫米波段发展。 3.微波技术发展现状和未来趋势 进入21 世纪，微波技术继续在广播、有线电视、电话和无线通信领域发挥着巨大的作用，在其他领域如计算机网络等应用中也崭露头角。在广播电视方面，截至2005 年，我国共有中波、短波、调频广播和电视发射台、转播台共计6.57
射频与微波技术应用与发展综述 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期：
摘要： 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一,从雷达到广播电视、无线电通信，再 到微波炉，微波技术对社会发展和人们生活的进步产生着深远的影响。本文介绍了微波技 术的发展以及在各个领域中的应用,并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。Abstract： Microwave technology is one of the most important technology in the nearly century, from radar to broadcast TV, radio communication, microwave oven, microwave technology had a profound impact on society development and progress of people's lives .The paper introduced the development of microwave technology and it’s applications in various fields. It also discussed the future direction of microwave technology. 关键词：微波技术，微波电效应，污水处理 Keywords: Microwave technology, microwave electric effect, sewage treatment 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为 它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。 19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其 进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦 的一个预言──电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4 月美国科学家SouthWorth用直径为12．5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导 传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以 在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效
主观因素影响，尽量把这种影响淡化，但是仍然是有所欠缺的，因此，指标权值量化方面的研究仍然是以后工作的难点。 参考文献[1]杨松林.工程模糊论方法及其应用[M].北京：国防工业出版社，1996. [2]翟晓敏， 盛韶涵，何建敏[J].系统工程理论与实践，1998(7).[3]张景林.安全评价基础[M].北京.兵器工业出版社，1991. [4]陈万金.安全科学理论与与实践[M].北京：北京理工大学，2005. 作者简介：吴喜，男，助理工程师，注册安全工程师、安全评价师，现从事电力行业安全评价及安全设计相关工作。微波技术原理及其发展与应用 孙凤坤 邢泽炳 （山西农业大学工学院，山西太谷030801） 1引言 微波是一种波长很短的电磁波，其波长范围在0.1mm~1m 之间，由于其最长波长值比超短波最小波长值还要短，故称其为微波。微波具有极高的频率，其范围在300MHz~3000GHz 之间，故微波亦称作“超高频电磁波”。微波整体范围介于红外线与超短波之间，根据微波波长范围的不同，又可将微波分为分米波、厘米波、毫米波以及亚毫米波。微波在整个电磁波频谱中所处的位置简图如图1所示[1]。 图1电磁波频谱分布简图随着科学的发展，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。为避免微波通信频率与工业、医学、科学等的频率相互干扰，故将微波通信频率与其他用途的微波频率分开使用。目前，工业、医学、科学常用的微波频率有433MHz 、915MHz 、2450MHz 、5800MHz 、22125MHz ，其中915MHz 和2450MHz 在我国常用于工业加热。 2微波技术的发展历程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，使得实验未能取得实质性的进展[2]。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[3] 。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实际应用中得到认可。但在当时战争条件下，各国都忙于实际应用，对微波理论的研究尚为欠缺，所以使得微波理论滞后于实际应用。1945~1965年，微波技术的发展速度有了明显提高，同时，其应用范围也更加广泛。在这20年间，逐步开辟了微波新波段并形成了射电气象学、射电天文学、微波波谱学等一系列新的科学领域。比较系统和完整地建立了一整套微波电子学理论，为微波技术的进一步发展打下了理论基础。1965年以后，微波集成电路与微波固体器件的发展和应用时微波设备朝着定型化与小型化的方向发展。目前，微波设备正向着更高频段、宽频带、高功率、数字化、高可靠性、小型化等方面发展，单片集成化和毫米、亚毫米波段微波的发展已成为现阶段微波技术研究的重点方向[4] 。3两种常用的微波技术3.1微波加热3.1.1微波加热的原理微波加热是通过极性介质材料对微波的吸收作用从而将微波的电磁能转化为介质的热能来实现的。该转化过程与介质材料内部分子的极化有密切关系。具体原理如下：当把含有极性分子的物料置于微波电磁场中时，介质材料中的极性分子在高频交变的电磁场中产生每秒高达数亿次的剧烈转动，并随着高频交变电磁场的方向重新排列，极性分子这种有规律的周期性运动必须克服相邻分子间的干扰和阻碍，从而产生一种类似于摩擦的效应。该效应微观结果表现为微波的电磁能量转化为介质材料内的能量，而宏观即表现为被加热的物体温度升高[5-6]。 3.1.2实现微波加热的条件 由于微波加热是一种物料在电磁场中靠自身损耗电磁能而进行的体加热，是基于极性分子介质材料对微波的吸收作用而产生的热效应，所以，欲实现微波加热，就要求物料本身必须能够吸收微波[5]。 （1）极性分子组成的介质材料，吸收微波的能力比较好。例如，水分子的极性非常强，能够很好地吸收微波，所以但凡含水的物质必定能够吸收微波，即含水的物质一定能实现微波加热。 （2）非极性分子组成的介质材料，很少吸收甚至不吸收微波，但却能透过微波，所以这类物质可用作微波加热的容器，也可用作密封材料。例如，塑料制品、玻璃、陶瓷、竹器皿、聚乙烯、聚四氟乙烯等。用 这类物质作加热容器，微波射入后只能使食品加热，而容器本身不会 发热。（3）还有一种特殊的物质不吸收微波，即金属[4]。与光波照射到镜面会被全部反射的特性相似， 当微波照射到金属表面时，也会被全部反射，即微波对金属不起作用，从而可知，金属制品不可以用作微波加热容器。3.1.3微波加热的注意点 （1 ）由于金属不吸收微波，并且会将照射到金属表面的微波全部反射，所以要避免用微波对金属膜包装的物品或在包装袋上印有金属粉制图像的物品进行加热，否则金属下面的部分将不会有任何加热效果[4]。（2）避免在被加热物体中混入金属片或金属针。不仅被加热物体表面要求不能有金属，而且被加热物体内部同样不可混入金属。这是因为金属尖端是微波电场最集中的地方，不仅不能实现正常加热，而 且还会形成尖端放电，从而在尖薄部位产生高热[4] 。 （3）对使用的加热容器有选择性。由于塑料、陶瓷、玻璃、竹器皿等非极性分子组成的材料能透过微波却不吸收微波，所以非常适合用作加热容器。一般情况下，用塑料或陶瓷做微波加热容器最佳。3.1.4微波加热的特点（1）微波加热的即时性[7]。由于微波加热是将电磁能转化为热能， 故为内部加热，不需要热传递过程，且内外同时加热，效果均匀，瞬时 即可达到高温，方便省时。（2）微波加热的高效性[7]。在微波加热过程中，只有被加热物体自身吸收微波并转化为热能，而微波设备的加热室壁是不吸收微波的金属材料，加热容器为几乎不吸收微波的非极性物质，所以，加热设备本身和相应的加热容器几乎没有热损失，故其热效率非常高。（3）微波加热的选择性。介质材料由极性分子和非极性分子组 成，根据微波加热的条件及原理，只有极性分子组成的物质才可以吸 收微波实现微波加热。因此，可以利用微波加热的这一特性来实现对混合物料中不同组分或不同部位的选择性加热[7]。（4）微波加热安全无害，没有废弃物产生。与采用矿物燃料燃烧进行加热的常规方法相比，微波加热不产生二氧化碳，对环境没有污 染[7] 。（5）微波加热时由于内部缺乏散热条件，所以使得内部温度高于外部温度，使温度呈现梯度分布，形成驱动内部水分向表面渗透的蒸摘 要：微波技术在短短的几十年内已渗透到各行各业，对社会发展和人们的生活产生了深远影响。文章在微波发展的基础上， 详细介绍了微波加热和微波灭菌两种技术的作用机理，并对微波加热的条件、特点等作出说明，另外，还包括微波技术在各个领 域的广泛应用， 同时对微波技术目前存在的问题作了分析，并对微波技术的发展前景作了展望。关键词：微波技术；微波加热；微波灭菌；原理；应用；前景3--
《微波技术基础》期末试题一 选择填空题（共30分，每题3分） 1.下面哪种应用未使用微波（） （a）雷达（b）调频（FM）广播 （c）GSM移动通信（d）GPS卫星定位 2.长度1m，传输900MHz信号的传输线是（） （a）长线和集中参数电路（b）长线和分布参数电路 （c）短线和集中参数电路（d）短线和分布参数电路 3.下面哪种传输线不能传输TEM模（） （a）同轴线（b）矩形波导（c）带状线（d）平行双线 4.当矩形波导工作在TE10模时，下面哪个缝不会影响波的传输（） 5.圆波导中的TE11模横截面的场分布为（） （a）（b）（c） 6.均匀无耗传输线的工作状态有三种，分别为，和。
7.耦合微带线中奇模激励的对称面是壁，偶模激励的对称面是壁。 8.表征微波网络的主要工作参量有阻抗参量、参量、参量、散射参量和参量。 9.衰减器有衰减器、衰减器和衰减器三种。 10.微波谐振器基本参量有、和三种。 二.（8分）在特性阻抗Z0=200?的传输线上，测得电压驻波比ρ=2，终端为 U0V，求终端反射系数、负载阻 =1 电压波节点，传输线上电压最大值 max 抗和负载上消耗的功率。 三．（10分）已知传输线特性阻抗Z0=75?，负载阻抗Z L=75+j100?，工作频率为900MHz，线长l=0.1m，试用Smith圆图，求距负载最近的电压波腹点的位置和传输线的输入阻抗（要求写清必要步骤）。 四．（10分）传输线的特性阻抗Z0=50Ω，负载阻抗为Z L=75Ω，若采用单支节匹配，求支节线的接入位置d和支节线的长度l（要求写清必要步骤）。五．（15分）矩形波导中的主模是什么模式；当工作波长为λ=2cm时，BJ-100型（a*b=22.86*10.16mm2）矩形波导中可传输的模式，如要保证单模传输，求工作波长的范围；当工作波长为λ=3cm时，求λp，vp及vg。 六．（15分）二端口网络如图所示，其中传输线的特性阻抗Z0=200Ω，并联阻抗分别为Z1=100Ω和Z2=j200Ω，求网络的归一化散射矩阵参量S11和S21，网络的插入衰减（dB形式）、插入相移与输入驻波比。
微波技术在各领域的应用-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
微波技术在各领域的应用 发布来源：三乐微波发布时间：2014/5/30 8:57:00 一、微波原理 微波是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz-300GHz范围之间的电磁波，因为它的波长与长波、中波和短波相比来说，要“微小”得多，所以称之为“微波”。 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断的得到发展和应用，19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其进行了研究，仅证实了麦克斯韦的一个预言—电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12.5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个语言—电磁波可以在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，有提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造除了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行了探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不进系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断的完善，我国开始研究和利用微波技术实在20世界70年代初期，首先在连续波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。此后我国在微波领域迅速发展，80年代我公司生产出中国第一台微波炉，到目前为止，家用微波炉、工业微波应用等系列产品微波产品接近或达到世界先进水平。 微波通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿透而不被吸收；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。从电子学和物理学观点来看，微波这段电磁频谱具有不同于其他波段的如下重要特点： 1 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，由于微波能与介质发生一定的相互作用，以微波频率2450MHz，使介质的分子每秒产生24亿五千万次的震动，介质的分子间互相产生摩擦，引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时