微波技术实验 微波技术是近代发展起来的一门尖端技术,以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到普遍关注,在科学研究中也是一种重要的观测手段,并广泛应用于国防军事、科学研究、医疗卫生等领域
随着社会向信息化、数字化的迈进,作为无线传输信息的主要手段,微波技术将发挥更为重要的作用
本实验旨在通过观测微波的产生和传播的特性,使同学们了解微波的基本知识,掌握常用微波元器件的原理和使用方法,学习若干种微波测量方法,并理解微波通信的基本原理,为从事与微波有关的工作打下基础
一、微波的性质 微波是无线电波中波长最短的电磁波,其波长在 1mm~1m 范围,频率范围处于光波和广播电视所采用的无线电波之间,为 300MHz~300GHz
微波又分为分米波、厘米波和毫米波
微波具有电磁波的一切特性,但因其波长的特殊性,微波在产生、传输、接收和应用等方面跟其他波段很不相同,具有下述几个独特的性质,主要表现在: (1)波长短
其波长比地球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上,具有直线传播的特性
利用这个特点能在微波波段制成方向性极强的无线系统,也可以接收到地面和宇宙空间各种物体发射回来的微弱回波,从而确定物体的方位和距离,广泛用于通信、雷达、导航等领域
(2)频率高
微波的频率很高,电磁振荡周期(10-9~10-12s)很短,与电子在电真空器件中的渡越时间相似
因此,低频的电子器件在微波阶段都不能使用,而必须采用原理上完全不同的微波电子管、微波固体器件和量子器件来代替
在不太大的相对带宽下可用带宽很宽,所以信息容量大
此外,作为能量,可用于微波加热、微波武器等
(3)量子特性
在微波波段,电磁波每个量子的能量范围大约是10-6~10-3eV,能被很多的原子分子吸收或发射,成为研究物质结构的重要手段,发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科,并研制了低噪音的量子放大器和极为准确的分子钟与原子钟