微波的设计原理介绍101页PPT

➢ 铁氧体的张量磁导率为
1 xx xy 0 jk 0
0
I
0
yx
1 yy 0 jk
0
式中
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
0 1 0 0 0
0
1
xx
0
1
0m 02 2
jk
0xy
j0
m 02 2
ω0→进动角频率;ωm＝γMs;表征铁氧体饱和磁化 强度的重要参数是4πMs,一般300～5000高斯。
由于电子有自旋运动,外加转矩的作用使 围 B绕着 H 0
不断地转动,称为拉摩进动。忽略阻尼作用时,磁矩的 进动为自由进动。如图所示:
铁氧体元件
磁化强度微扰外恒磁场 H 0的进动方程为
d M M H 0
dt 实际上铁氧体材料总是存在损耗的,损耗使自旋磁矩进 动受到阻尼,此时进动方程改写为:
d M M H M d M
铁氧体元件
平面电磁波在铁氧体中传播特性 假定铁氧体媒质均匀充满无限大空间,平面电磁波的传
播方向z与 H 0一致。沿z传播的平面波的电磁波为
E Ete j z H Hte j z 利用麦克斯韦方程,可求得
2 2 2 k 2 ( k) 2 2 ( k) 2 2 2 ( k) 2
铁氧体元件
当 0 时,由 得知:
k
0(1
m ) 0
, ,
正旋圆极化波的相速为零,波不传播,这种现象称为铁 磁谐振。 注意:左旋波的旋转方向与进动方向相反,在任何频率 上都无法同步,故不发生谐振。因此,铁磁谐振仅对右 旋波而言。——
铁氧体元件
2、 法拉第旋转效应 定义:线性极化波在纵向磁化铁氧体内传播过程中极化 而发生旋转的效应。

32
天线参数
频段
天线口径
增益
典型性能
33
1.5 衰落
微波传播必须采用直射波，接收点的场强是直射空间波与地面反 射波的叠加。传播媒介质是地面上的低空大气层和路由上的地面 、地物。当时间(季节、昼夜等)和气象(雨、雾、雪等)条件发生 变化时，大气的温度、湿度、压力和地面反射点的位置、反射系 数等也将发生变化。这必然引起接收点场强的高低起伏变化。这 种现象，叫做电波传播的衰落现象。显然衰落现象具有很大的随 机性。
也可以在微波频段直接调制，但调制限于PSK； 6.微波通信的理论基础是电磁场理论；
8
1.4.1 不同的传输方法
同轴电缆
微波
MUX
卫星 光缆
MUX
9
微波设备 电话/数据图像等信息
A站
微波设备 电话/数据/图像等信息
B站
数字微波点对点传输模型
10
微波 设备
电话 / 数据 图像等信息
A站（端）
微波 设备
其中 a 为反射板有效面积 m 2
a Acos2
反射板无源
d 2 （km）
15
无源中继站（实物照片）
反射板式无源中继站 Plane reflectors
双抛物面无源中继站 Parabolic reflectors
16
应用范围
宏蜂窝、微蜂窝网络传输 专用网 接入网 临时话音或数据链路 传输线的备份
2. 普通无线电波会被高空的电离层所吸收或被反射回来，而微波则 能够穿过电离层至外层空间。电视广播、卫星通信、宇宙航行， 射电天文学，以及受控热核反应中的等离子体的参数测量等，都 是利用了微波的这一特性才得以实现的；
3. 微波的频率很高，因此可利用的频带较宽、信息容量大，从而使 微波通信得到了广泛的应用和发展。

A1 ez cos(t z) A2 ez cos(t z)
结论
传输线上任意点上的电压和电流都由二部分组成，在任一点处电压或
电流均由沿-z方向传播的入射波和沿+z方向传播的反射波叠加而成。
不管是入射波还是反射波，它们都是行波。
行波在传播过程中其幅度按ez 衰减，称 为衰减常数。而相位随z 连续滞后z ，故称 为相位常数。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
第二类是均匀填充介质的金属波导管，因电磁波在管内 传播，故称为波导，主要包括矩形波导、圆波导、脊形波 导和椭圆波导等。
第三类是介质传输线，因电磁波沿传输线表面传播， 故称为表面波波导，主要包括介质波导、镜像线和单 根表面波传输线等。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
2. 均匀传输线方程
当高频电流通过传输线时，在传输线上有：
导线将产生热耗，这表明导线具有分布电阻； 在周围产生磁场，即导线存在分布电感； 由于导线间绝缘不完善而存在漏电流，表明沿线各处有分布电导； 两导线间存在电压，其间有电场，导线间存在分布电容。
通解为
U z A1ez A2ez
I z A1ez A2ez Z0
Z0 (R jL) /(G jC)称为传输线的特性阻抗。 A1 , A2 为积分常数，由边界条件决定。
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
传输线的边界条件通常有以下三种
已知始端电压和始端电流Ui、Ii 已知终端电压和终端电流Ul、Il
《微波技术与天线》
第一章 均匀传输线理论之•均匀传输线方程及其解
5. 传输线的工作特性参数

上，小时加工量达 120 公斤。几年前已有用我制造 的微波设备焙烤南乳花生米，生产出的花生米比传 统方法生产的花生米更松脆、清香、可口，其产品 出口到北美等地。4.膨化。膨化食品时 60 年代末 在我国迅速发展起来的一类新型食品，因其组织多 孔膨松、口感香酥、益于消化吸收，还因其具有加
0c59f8ea 工业大型微波炉 qwwave/
0c59f8ea 工业大型微波炉 qw时进行，也即 在对食品干燥的同时亦进行了杀菌，此时微波设备 一机两用，可加工设备，减少投资。3.烘烤。微波 对食品物料加热升温超过 120℃即可产生烘烤效 果。如雀巢用 2450MHZ、10KW 微波设备焙烤可使加 工时间仅需 5-10 分钟，比传统焙烤速度快 1 倍以
0c59f8ea 工业大型微波炉 qwwave/
损耗外几乎无其他损耗。微波加热与远红外加热相 比，节约能量 1/3。3.防霉杀菌保鲜：微波干燥设 备的加热具有热效应和生物效应，因此，能在较低 温度下灭霉和杀菌；能最大限度地保存物料的活性 和食品中的维生素、色泽和营养成分。 4.工艺先进， 可连续生产：只要控制微波功率即可实现加热或终
波处理后，面包片的温度由 20℃上升到 80℃，时 间仅需 1-2 分钟，处理后的面包片的保存期由原来 的 3-4 天延长到 30-60 天。采用 2450MHZ、10KW 隧 道式微波干燥灭菌机生产天然花粉后，实现了连续 化生产，生产效率提高了十几倍，节电 80%以上， 产品质量好，经济效益显著。需要强调的是，在食
0c59f8ea 工业大型微波炉 qwwave/
于水分含量在 20%以下的物料效果最好，比起传统 方法加热干燥速度快得多，节能。2.灭菌。微波灭 菌较之传统方法灭菌具有速度快、温度低、效率高、 可穿透包装物（袋、瓶）灭菌以避免二次污染等优 点。瑞典永 2450MHA、 80KW 的微波面包杀菌防霉机， 用于每小时加工 4400 磅面包片的生产线上。经微

4.忌超时加热：食品放入微波炉解冻或加热，若忘记取出，如果时 间超过2小时，则应丢掉不要，以免引起食物中毒。
5.忌将肉类加热至半熟后再用微波炉加热：因为在半熟的食品中细 菌仍会生长，第二次再用微波炉加热时，由于时间短，不可能将细菌全 杀死。冰冻肉类食品须先在微波炉中解冻，然后再加热为熟食。
.
13
6.忌再冷冻经微波炉解冻过的肉类：因为肉类在微波炉中解冻后，实际上 已将外面一层低温加热了，在此温度下细菌是可以繁殖的，虽再冷冻可 使其繁殖停止，却不能将活菌杀死。已用微波炉解冻的肉类，如果再放 入冰箱冷冻，必须加热至全熟。 7.忌油炸食品：因高温油会发生飞溅导致火灾。如万一不慎引起炉内起火 时，切忌开门，而应先关闭电源，待火熄灭后再开门降温。 8.忌将微炉置于卧室，同时应注意不要用物品覆盖微波炉上的散热窗栅。 9.忌长时间在微波炉前工作：开启微炉后，人应远离微波炉或人距离微波 炉至少在1米之外 10.不能用微波炉加热无水分的食物。如煎炸食物，爆炒花生等。
11由于微波炉加热速度很快，烹饪食品时，一般应将佐料、水一起放入 炉内。
12.微波遇到金属物体就被反射，所以微波炉内不能使用铝、不锈钢等金 属容器。
13.微波炉内未放入食物时，不能空载运作。
14.炉门张开时，勿使微波炉工作，以免微波射出，损伤人体。
.
14
微波炉小常识
.
15
欢迎指导批评
.
16
.
8
在有电场作用时，食物中的水分子形成有 序排列，若电场方向改变，有极分子的有序 排列方向也随之改变， 如图3所示。由于微 波是一种每秒振荡上 百亿次的电磁场，食 物放在这样的电磁场 中，水分子的排列方 向就要每分钟随之改变上百亿次，这样，大 量水分子吸收了微波的能量而高频率的剧烈 的转动，便产生了大量的内能，使食物的温 度升高。

国家标准
各国政府根据本国情况制定了相 应的微波炉安全标准，如中国的 GB4706.1-1998《家用和类似用 途电器的安全通用要求》。
微波的安全防护措施
01
02
03
防泄漏
选用密封性能好的微波炉 ，使用时保持微波炉门紧 闭，避免微波泄漏。
防辐射
使用微波炉时，保持一定 距离，避免直接接触微波 炉表面，以减少电磁辐射 的影响。
通信
雷达
微波是现代通信的重要手段之一，可以实 现长距离、高速、大容量的数据传输，广 泛应用于卫星通信、移动通信等领域。
微波雷达可以用于目标检测、测距、测速 等方面，具有精度高、抗干扰能力强等优 点。
加热
其他
微波可以用于加热物体，具有快速、均匀 加热的特点，常用于食品加工、材料处理 等领域。
微波还可以应用于科学研究、医疗等领域 ，如微波炉、微波治疗仪等。
《微波及其特点》 ppt课件
目 录
• 微波简介 • 微波的特点 • 微波的产生与传输 • 微波的设备与仪器 • 微波的安全与防护
01
微波简介
微波的定义
微波是指频率在300MHz300GHz之间的电磁波，具有波
长短、频率高的特点。
微波的波长通常在1mm-1m之 间，介于无线电波和红外线之间
。
微波的频率范围非常广泛，根据 不同的分类标准，可以分为不同 的类型，如长波、中波、短波等
在空气中传输时，微波会受到空气中 的水分、氧气和氮气等分子的影响， 导致其传播距离和能量衰减。
在真空中传输时，微波的传播速度最 快，但因为没有介质吸收微波能量， 所以能量衰减非常快。
04
微波的设备与仪器
微波炉
微波炉是一种利用微波能量快速加热食物的家用电器。

p 2l
2
取 p 0可得圆柱腔中最低E模— E010 模的谐振波长
0(E○010) 2.62R
结论：E010 模的谐振波长决定于腔半径 R，与腔长 l 无关。
调谐方法：不能采用调节腔长的办法来实现，只能通过
在腔端壁轴线处插入一长度可调的金属销钉来进行微调。
0(H○111)
1
1 3.41R
自由空间波长。
对于非色散波(TEM 波)，相应的谐振频率为 cp fo r 2l
对于色散波(TE、TM 波)，相应的谐振频率为
fo
c
r
1
c
2
p 2l
2
TEM 波
02l pFra bibliotekf0
c p r 2l
TE 波、TM 波
0
1
1
c
2
p 2l
2
f0
c r
1
c
2
p 2l
2
结论：传输线型谐振腔的谐振频率 f0 与腔的型式、尺寸、
对于非色散波(TEM 波)， g o，谐振波长为
o
2l p
对于色散波(TE、TM 波)
谐振波长为
g
1 ( c )2
o
1
1
c
2
p 2l
2
TEM 波
TE 波、TM 波
o
2l p
o
1
1
c
2
p 2l
2
注意：谐振波长 o 是指谐振时电磁波在腔内填充介质中的
介质波长，仅当腔中为真空(或空气填充)时，它才相应于
0 ( H1○1 1)
这时 H111 模是圆柱形谐振腔的最低模式。

详细描述
微波滤波器通常采用电抗元件和传输线结构，根据不同的设 计要求，可实现带通、带阻和陷波等不同的频率响应特性。
微波混频器
总结词
微波混频器是用于将两个不同频率的 信号转换为另一个频率的电子器件， 其工作原理是通过非线性效应将两个 信号相互调制。
详细描述
微波混频器通常采用固态电子器件， 如晶体管或场效应管，通过将两个不 同频率的信号输入到混频器中，实现 频率的变换和信号的解调。
微波的应用领域
总结词
微波的应用领域非常广泛，包括通信、 雷达、导航、加热、医学诊断和治疗等 。
VS
详细描述
在通信领域，微波用于无线通信、卫星通 信和光纤通信等领域，是现代通信的重要 手段之一。在雷达和导航领域，微波用于 目标检测、定位和导航等。在加热领域， 微波用于微波炉、物料干燥、物料熔化和 化学反应等领域。在医学领域，微波用于 医学成像、肿瘤治疗和疼痛缓解等。
微波振荡器
总结词
微波振荡器是产生微波信号的电子器 件，其工作原理是将直流电能转换为 微波能量。
详细描述
微波振荡器利用非线性效应，如谐波 产生、调频或反馈放大，在微波频段 产生振荡信号。常见的微波振荡器有 晶体振荡器和负阻振荡器等。
微波放大器
总结词
微波放大器是用于放大微波信号的电子器件，其工作原理是通过增加信号的幅度 来提高信号的功率。
详细描述
微波放大器通常采用固态电子器件，如晶体管或场效应管，利用其放大功能对微 波信号进行放大。根据工作频段和用途，微波放大器可分为低噪声放大器、功率 放大器和中频放大器等。
微波滤波器
总结词
微波滤波器是用于选择特定频率信号的电子器件，其工作原 理是通过设计特定的频率响应来选择性地传输或抑制特定频 率的信号。

微波设计原理介绍
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来

搅拌器和箱体组成； 磁控管利用 电能产生微波，微波由天线末端 发射出去；
随着水分子不断转向，彼此发生 碰撞，相互摩擦进而产生热量；
一些型号的微波炉中 没有玻璃托盘，但波 导管端部有一个旋转 小叶片，它能将微波 完全散布开。
在出口处有形如风 扇叶片的搅拌器把 微波分散开，射出 的微波一部分直接 射到食物上，一部 分通过微波炉的内 壁反射到食物上， 使食物能从各个 方面得到较为均 匀的微波照射；
若干年前，一些营养学家担心 微波会破坏食物中的营养成分。
瓷制碗碟不能镶有金、银花边。盛装 食品的容器一定要放在微波炉专用的 盘子中，不能直接放在炉腔内； 时间太长，会使食物变得发硬，失 去香、色、味。按照食物的种类和 烹饪要求，调节定时及功率（温度） 旋钮，可以仔细阅读说明书，
在断开电源后，使用湿布与中性 洗涤剂擦拭，辐射而受损伤。也不宜 长时间受到微波照射，以防引起头 晕、目眩、乏力、消瘦、脱发等症 状，使人体受损；
研究表明，微波炉不会产生极端 高温，与燃气灶或烤箱相比，它 所需要的烹饪时间实际上更少。 十亿分之一数量级的泄漏量对我们 的身体来说决不会有丝毫感觉，
Wi-Fi技术规格为IEEE提出，经Wi-Fi联盟认证后，可确保不同无线产品的互通
与磁控管无关，磁控管的谐振频率 很高，远高于人耳所能听见的声音 频率. 将电源插座50Hz电流的电压逐渐升 高时会产生振动，发出嗡嗡声；
加热液体时应使用广口容器，因 为在封闭容器内食物加热产生的 热量不容易散发，使容器内压力 过高，易引起爆破事故。 即使在煎煮带壳食物时，也要事先 用针或筷子将壳刺破，以免加热后 引起爆裂、飞溅弄脏炉壁，或者溅 出伤人。
食品放入微波炉解冻或加热，若忘 记取出，如果时间超过2小时，则应 丢掉不要，以免引起食物中毒。