微波技術(shù)的基本原理以及在環(huán)境中的應(yīng)用

微波是一種電磁波，波長(zhǎng)范圍沒(méi)有明確的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三個(gè)波段，也就是波長(zhǎng)從1mm 到1m 左右，頻率范圍從300 MHz 到300 GHz，由于微波的頻率很高，所以亦稱(chēng)為超高頻電磁波。微波與工業(yè)用電和無(wú)線(xiàn)電中波廣播的頻率與波長(zhǎng)范圍比較如表1 所示。

因?yàn)槲⒉ǖ膽?yīng)用極為廣泛，為了避免相互間的干擾，供工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)使用的微波頻段（如表2 所示）是不同的。目前只有915MHz 和2450MHz 被廣泛使用，在較高的兩個(gè)頻率段還沒(méi)有合適的大功率工業(yè)設(shè)備。

微波是電磁波，它是具有電磁波的諸如反射、投射、干涉、衍射、偏振以及伴隨著電磁波進(jìn)行能量傳輸?shù)炔▌?dòng)特性，這就決定了微波的產(chǎn)生、傳輸、放大、輻射等問(wèn)題都不同于普通的無(wú)線(xiàn)電、交流電。在微波系統(tǒng)中沒(méi)有導(dǎo)線(xiàn)式電路，交、直流電的傳輸特性參數(shù)以及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(chǎng)”的概念來(lái)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(cè)量的基本量。具體說(shuō)來(lái)有以下幾點(diǎn)。
（1）在研究微波問(wèn)題時(shí)，應(yīng)使用電磁場(chǎng)的概念，許多高頻交變電磁場(chǎng)的效益不能忽略。例如微波的波長(zhǎng)和電路的直徑尺寸已是同一數(shù)量級(jí)，位相滯后現(xiàn)象已十分明顯，這一點(diǎn)必須加以考慮。
（2）微波傳播時(shí)是直線(xiàn)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(xiàn)上傳播時(shí)，伴隨著能量不斷地向周?chē)臻g輻射，波動(dòng)傳播將很快地衰減，所以對(duì)傳輸元件有特殊的要求。
（4）當(dāng)入射波與反射波相遇疊加時(shí)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(chǎng)的駐波分布現(xiàn)象就很常見(jiàn)。在微波設(shè)備中，也可利用多種模式的電磁場(chǎng)的分布、疊加來(lái)改善總電磁場(chǎng)分布的均勻性。
（5）微波能量的空間分布同一般電磁場(chǎng)能量一樣，具有空間分布性質(zhì)。哪里存在電磁場(chǎng)，哪里就存在能量。例如微波能量傳輸方向上的空間某點(diǎn)，其電場(chǎng)能量的數(shù)值大小與該處空間的電場(chǎng)強(qiáng)度的平方有關(guān)，微波電磁場(chǎng)總能量為空間點(diǎn)的電磁場(chǎng)能量的總和。