射频微波

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射频微波

隔离器、环形器、同轴负载、同轴终端、同轴衰减器、放大器、

滤波器、功分器、双工器、合路器

定义:

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。

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9×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,产生的热效果不同,水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因素也很大,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。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速战速调管、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。

微波器件种类繁多,限于篇幅,仅介绍一些实验中常用到的器件。

隔离器:

微波隔离器是特殊的衰减器,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“隔离比”。

使用隔离器,目的在于减小因负载阻抗变化对振荡带来的影响。一般是在矩形波导的横向加上固定磁场,放置在波导横向的铁氧体片恰好能与反射波产生铁磁共振,继而抑制了反射波产生铁磁共振,继而抑制了反射波,而入射波则不会产生这种共振吸收。但在做成器件之后,隔离器对入射波也会产生一些正向衰减,约为1db。

对反射波的反向衰减则大于20db。使用时务需认清箭头方向以免装错。

可变衰减器:

可变衰减器可被用来连续改变传输线路中的功率电平,也可当做振荡器与负载之间去耦器件。在矩形波导内放置的吸收片应平行于电场的极化方向,并能做横向的移动。通常,在不需要功率衰减时,吸收片是紧贴在波导管窄壁上。吸收片移到宽边中间时,功率衰减很大,吸收片移动的位置可由衰减器的上方刻度盘中显示出来。可变衰减器刻度盘上的读数于衰减量之间的关系可用功率计测定。

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