微波技术的进展

一、引言微波技术是无线电电子学的一个重要的分支。第二次世界大战期间,由于雷达成功地应用在军事上,微波技术得到了迅速的发展。战后,除军事应用外,微波技术更广泛地应用到科学研究、宇宙飞行、工业、农业、医学、生物学以至日常生活。微波是指波长从1毫米至1米(相应地,频率从3×10~(11)至3×10~8赫)的电磁波,其中又可以根据波长细分为毫米波、厘米波和分米波,波长再短则称超微波,或亚毫米波。微波和超微波的低频界限和米波相接,高频界限和红外     

新型光波导材料——光子晶体光纤

 20世纪50年代,人类对电磁波的利用已到达了微波阶段。但在微波通讯技术远没有获得大规模应用的时候,比微波更短的电磁波(即光波)通讯技术都已经广泛应用了。光波通讯的载体是光纤。正当现在使用的普通光纤迅速普及的时候,人们于1996年研制出了第一个光子晶体光纤(Photoniccrystalfiber简称PCF)。由于它奇异的传光特性,光子晶体光纤引起人们的极大兴趣。也许在不久的将来,光子晶体会成为新一代的光波导走进我们的生活。     

微波技术的发展与应用

 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,赫兹用火花振荡器得到了微波信号,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     

电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究

针对等离子体隐身技术在航空航天领域的良好应用前景, 开展垂直入射到具有金属衬底的非磁化等离子体中电磁波衰减特性的理论与实验研究. 利用WKB方法对电磁波衰减随等离子体参数的变化规律进行了理论分析. 利用射频电感耦合放电方式产生稳定的大面积等离子体层, 搭建了等离子体反射率弓形测试系统, 进行了电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究. 利用微波相位法和光谱诊断法, 得到不同放电功率下的等离子体电子密度, 其范围为8.17×10⁹–7.61× 10¹⁰ cm^-3. 本实验获得的等离子体可以使2.7 GHz 和10.1 GHz电磁波分别得到一定的衰减, 且电磁波衰减的理论与实验结果符合较好. 结果表明, 提高等离子体电子密度和覆盖均匀性有利于增强等离子体对电磁波的衰减效果.     

高温超导YBCO颗粒膜桥型器件的8mm微波视频检测

在高温超导YBa2 Cu3O7-δ颗粒膜上刻成 0 .3× 0 .1mm2 的桥型样品 ,测量了它在 8mm微波辐照下的响应特性 .实验结果表明 :通过优化器件参数 ,响应率可达 10 4 V/W ,在T =70K时噪声等效功率为 5.2× 10 - 1 4 W /Hz1 / 2 ,当入射微波斩波频率为 50 0kHz时响应时间低于 3.9× 10 - 8s .     

高温超导YBCO颗粒膜桥型器件的8mm微波视频检测

在高温超导 YBCO颗粒膜上刻成 0 .3× 0 .1 mm2 的桥型样品 ,测量了它在磁场和微波辐照下的响应特性。实验结果表明 :通过优化器件参数 ,响应率可达 1 0 4V/ W,在 T=70 K时噪声等效功率约为 5.2× 1 0 -1 4 W/ Hz1 / 2 ,当入射微波斩波频率为 50 0 k Hz时 ,响应时间低于 3.9× 1 0 -8s。     

电磁波在非均匀碰撞等离子体中的透射增强效应

为研究碰撞等离子体对电磁波传输性质的影响,基于电磁波在介质中的传输特性,将等离子体作为一种特殊的介质,针对一定实验条件下的高功率微波（HPM）大气等离子体与一定范围电磁波的透射特性开展了实验、理论及仿真研究。研究发现：S波段HPM在50 Pa真空下形成的等离子体对不同频率的电磁波透射特性具有较大影响,且在一定频率范围内有规律地出现电磁波透射信号增强效应现象;获取了一系列不同频率连续电磁波穿过HPM等离子体区域的透射波形,并对波形进行了归一化处理,在32.4 GHz下,连续电磁波穿过有无等离子体区域的透射系数约有2倍的差异。建立了仿真模型,获得31.5～32.5 GHz范围内透射系数分布曲线图,穿过等离子体的电磁波出现透射增强效应,且在某些频点上出现了约1.9倍的透射增强。该研究成果为HPM大气等离子体在隐身、应急通讯、黑障通讯等方面的应用提供了重要的技术支撑。     

武汉光电国家实验室成功实现目前世界最高Q值的微波光子学滤波器

本刊讯近年来，用光学方法处理微波和毫米波信号引起了广泛关注。相对于传统纯粹电学微波电路，微波光子学滤波器具有很多优点，比如低损耗、宽带宽、抗电磁干扰、可调谐以及重构性比较好等。它可以直接在光域里对微波或者毫米波信号进行处理，能够融合到光纤通讯系统和光学光纤网络中。     

突破地层的中微子通讯

在粒子世界里,有一种特别的“中微子”.它能够穿透地球,速度甚至超越光柬．科学家利用它作为一种新一代通讯媒介中微子通讯是采用中微子束来代替电磁波传递信息的一种通讯方式,它可以突破水下和地下这两大电磁波通讯的禁区,实现全球无线通讯,从而提高通讯效率．中微子通讯传递信息快而准,而且具有不受外界干扰、对人体无害的优』与．中微子通讯过程与微波通     

微波加热技术与微波炉

1微波的热效应①从微波到微波炉微波根据电磁波的频率,人们把电磁波分为不同频段.处于300MHz-300GHz频段的电磁波,称微波.微波是人类最早接触的电磁波之一.微波热效应的发现产生大功率微波的元件叫做磁控管,第二次世界大战时期,美国的雷声公司承担了为英国的雷达设施制造磁控管     

光子晶体在微波技术中的应用

文章以高方向性天线及光子晶体微带传输线为例，综述了光子晶体在微波技术中的研究进展．将光子晶体与传统的微波技术相结合，可以设计并制作许多小型、高效的新型微波器件．这类新型光子晶体材料在微波通讯中有着广阔的应用前景。     

高功率微波介质击穿中X射线和紫外线的初步诊断

 研制了一套宽光谱探测系统,该系统包括紫外成像探测器和X射线成像探测器两个工作单元。利用该系统对高功率微波（HPM）源运行及聚四氟乙烯介质窗受微波场作用而发生击穿时实验环境中的紫外线和X射线进行了初步诊断。结果表明：HPM源运行参数为重复频率100 Hz,运行时间5 s,介质窗未发生击穿时,微波源二极管区产生的X射线剂量为9.28×10²～1.64×10³ Gy,介质窗发生击穿时,环境中X射线剂量为5.38×10²～1.09×10³ Gy;随着微波脉冲重复频率和运行时间的增加,产生的X射线剂量明显增加。此外,利用该系统证实了实验环境中紫外线的存在。     

低杂波微波激励源的分析与改进

在托卡马克实验装置上进行等离子体低杂波电流驱动和加热实验，需要输入兆瓦量级的微波功率。这些微波是由微波激励源产生的，其频率为2450MHz。在经过幅度稳定控制、频率稳定控制和中级行波管放大器进行功率放大后，最终输出幅度和频率稳定的、功率1．5～2．5W的微波到大功率速调管上进行放大，然后通过微波传输系统输送到天线，将大功率微波注入到HL-2A装置。由此可见，微波激励源工作特性的好坏将对实验的正常进行产生重要的影响。     

宽带高功率贴片天线阵列辐射特性

 为提高宽带高功率微波辐射天线的总体功率容量和增益,研究了2×2宽带高功率贴片天线阵列的阵元互耦特性、馈电功分器设计及对宽带电磁脉冲的辐射特性。阵元采用宽带高功率双层贴片天线,分析了阵元反射和互耦系数随阵元间距的变化关系,结合增益变化曲线,选取阵元间距为30 cm。优化设计了1分4的同轴功分器,采用阻抗渐变方法,提高了功分器的带宽,使其在224~415 MHz时的反射系数小于0.1。模拟了带功分器的完整天线阵,结果表明天线阵带宽达到了57.4％,280~390 MHz频带范围内的增益大于12 dB,在360 MHz时达到最大增益14.23 dB,对中心频率320 MHz,带宽10％的宽带电磁脉冲辐射效率为868％,峰值功率增益大于11 dB。     

虚阴极振荡器“硬管化”实验研究

 采用锆泵作为吸气泵，设计出静态保真空模拟实验装置。在该实验装置上进行了保真空可行性实验，装置在经过10 d的保真空后，真空度为1.4×10^-3 Pa 。在模拟保真空实验成功实现的基础上，用常规微波管技术设计加工了“硬管”器件，并进行保真空实验，静态下真空度经过15 d仍能维持在2×10^-2 Pa。该器件在峰值电压为330 kV的条件下，输出微波功率达到650 MW，脉宽为40 ns，主频为3.68 GHz，性能比普通器件有很大改善，微波脉宽更宽，频谱更单一，而且稳定性很高。     

等离子体用于腔体的雷达散射截面减缩的实验研究

 利用荧光灯等离子体管覆盖金属腔体内壁,测量了筒状等离子体覆盖的金属腔体对电磁波的回波衰减。测试结果表明:金属圆筒内壁的等离子体能够有效吸收0.80~1.75 GHz波段的入射波,入射电磁波的回波衰减值为5~25 dB;当入射电磁波频率接近1.75 GHz时,回波衰减最为强烈,在入射角度为10°时,吸收峰值可达26.71 dB,因此选择合适的电磁波入射角度,能够使等离子体对微波的吸收达到峰值。理论分析了影响等离子体对电磁波衰减的主要因素。结果表明：等离子体可有效缩减腔体结构的雷达散射截面面积,因此在进气道等腔体结构的隐身方面具有一定的应用前景。     

325 MHz微波栅控高压型热阴极电子枪的设计研究

高重复频率、高平均流强的电子枪具有十分广泛的应用。设计了一台束团重复频率为325 MHz在CW模式工作的微波栅控高压型热阴极电子枪,并详细论述了该类型微波栅控电子枪的实验原理。在该类型电子枪的设计中,首先需要利用仿真模拟软件EGUN、POISSON（PoissonSuperfish）、GPT（General Particle Tracer）完成300 kV直流高压电子枪的结构设计,并进行束流动力学验证计算。为将微波馈入该直流电子枪的阴栅极之间,进行了该微波栅控电子枪的供电系统设计,完成了从射频功率源到同轴热阴极的阻抗匹配方案,设计了一种325 MHz双模式同轴供电器件,并进行了验证与分析。     

国内首次研制成功的高温超导移动通讯基站子系统原理性样机

高温超导移动电话基站子系统可以明显提高基站的性能，因此受到广泛的重视。我们利用一个高性能超导滤波器，低噪声放大器，脉冲管制冷机和有关的微波线路集成了一台完整的高温超导移动通讯基站子系统原理性样机。该子系统是针对DCS1800基站系统，频段为1710-1785MHz，系统增益为18dB，该子系统是国内研制成功的首台原理性样机。这表明对高温超导微波器件的应用研究已取得了阶段性的重要成果。性能更好的实用子系统样机正在研制中。     

进口复合肥中重金属铅、镉、铬的测定

本文报道了复合肥中铅、镉、铬的检测方法。采用微波消解为前处理手段 ,石墨炉原子吸收法测定铅、镉、铬 ,并对基体改进剂及用量等一些条件进行了优化选择。复合肥中铅、镉、铬的检出限分别为 6 .9×10 - 1 1 g、4 .5× 10 - 1 2 g、4 .6× 10 - 1 1 g;回收率为 94 %— 10 8%。     

高功率微波作用下等离子体中的雪崩效应研究

研究高功率微波作用下等离子体中的雪崩效应,对于研究等离子体防护技术具有重要意义.通过采用等离子体流体近似方法,建立等离子体中的波动方程、电子漂移-扩散方程和重物质传递方程,表征电磁波在等离子体中的传播以及等离子体内部带电粒子的变化情况,分析研究了高功率微波作用下雪崩效应的产生过程和变化规律.研究表明,入射电磁波功率决定了雪崩效应的产生;初始电子密度能够影响雪崩效应产生的时间;入射电磁波的激励作用初始表现为集聚效应,当激励能量积累到一定阈值时,雪崩效应才会产生;在雪崩效应产生过程中,等离子体内部电子密度的变化非常迅速并且比较复杂.雪崩效应产生后,等离子体内截止频率会远超过入射波频率,电磁波不能在等离子体中传播,从而起到防护高功率微波的效果.