一.電磁波及微波測(cè)量技術(shù)概述

從人類社會(huì)誕生以來(lái)，更加快捷高效的通訊就成為人類矢志不渝的追求。在古代，人類通過(guò)道路相告、飛鴿傳書(shū)、烽火狼煙方式傳遞信息，這些傳遞信息的方式效率極低，而且受到地理環(huán)境、氣象條件的極大限制。1844年，美國(guó)人莫爾斯發(fā)明了莫爾斯電碼，并在電報(bào)機(jī)上傳遞了第一條電報(bào)，開(kāi)創(chuàng)了人類使用“電”來(lái)傳遞信息的先河。1864年麥克斯韋集有關(guān)電與磁的知識(shí)與一體，從數(shù)學(xué)的角度出發(fā)，以一定的理論基礎(chǔ)證明了電磁波的存在，并預(yù)言光也是一種電磁能，這就是現(xiàn)在著名的Maxwell方程組。1876年德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并研究了電磁波沿天線和傳輸線傳播的物理現(xiàn)象。從此世界進(jìn)入了無(wú)線電通信的新時(shí)代。

微波是無(wú)線電波中一個(gè)有限頻帶的簡(jiǎn)稱，即波長(zhǎng)在1米到1毫米之間的電磁波，頻率通常為300MHz至300GHz之間的電磁頻譜，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱。微波基本特性呈現(xiàn)為穿透、反射和吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收；水和食物等會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱；金屬類材料則會(huì)反射微波。微波具有很強(qiáng)的穿透云霧的能力，但是電磁波越往高頻其特性越近似于光，所以易被遮擋（比如：局座的霧霾防激光就是個(gè)很好的例子）。

微波的特點(diǎn)和應(yīng)用

（1）穿透性

微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外、遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)更長(zhǎng)，因此具有更好的穿透性。還記得一個(gè)笑話嗎：云層可以幫我們遮擋雷達(dá)。^_^

另外我們座高鐵，高鐵上使用的都是真空玻璃，隔音效果非常好，因?yàn)槁暡ù┩覆涣苏婵詹ＡВ俏覀兇螂娫拝s可以讓外面的人聽(tīng)到。

（2）選擇性加熱

物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因素來(lái)決定。介質(zhì)損耗因素大的物質(zhì)對(duì)于微波的吸收能力就強(qiáng)，反之則弱。如水分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因素也大，對(duì)微波的吸收能力就越強(qiáng)，而蛋白質(zhì)、碳水化合物等介電常數(shù)相對(duì)較小，其對(duì)微波的吸收能力就比水要差很多。因此，含水量多的食品在微波爐里加熱效果要好很多。

（3）似光性和似聲性

光對(duì)于某些物體會(huì)形成反射，折射或者入射，微波也具有相同的特性，同時(shí)似聲性表現(xiàn)在喇叭天線或是微波諧振腔類似于聲學(xué)共鳴腔。

（4）信息性

由于微波頻率很高，所以在不大的相對(duì)帶寬下可用的頻帶很寬，這是低頻無(wú)線電波無(wú)法比擬的。這就意味著信息量大，如現(xiàn)在的移動(dòng)通信，衛(wèi)星通信都是使用微波波段，但是艦船及潛艇通信大部分還是使用長(zhǎng)波或超長(zhǎng)波，特別是潛艇通信，由于頻率低所傳送的信息就很少，只能傳輸編碼等。

為什么潛艇通信不使用微波或是毫米波呢？

因?yàn)槲⒉ù┩覆涣撕Ｋ?，海水是良?dǎo)體，所含鹽分很高，微波射入水面很短就會(huì)消耗殆盡。電磁波遇導(dǎo)體，在導(dǎo)體中會(huì)感應(yīng)出高頻電流，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的能量會(huì)很快消耗殆盡，并且頻率增高時(shí)，穿透的深度在減少，所以穿不深。這也是在海底探測(cè)中為什么用超聲波的原因。

二.電磁波的應(yīng)用

電磁波已經(jīng)被廣泛用于通信，遙感，空間，軍事等各個(gè)方面。

（1）吸波效應(yīng)

電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)與介質(zhì)產(chǎn)生相互作用而損失能量即稱為吸波效應(yīng)，比如隱身飛機(jī)的涂料，電波暗室。

（2）透波效應(yīng)

電磁波具有穿透介質(zhì)的能力。透波效應(yīng)可用于制作雷達(dá)天線罩，天線罩即要保護(hù)天線不受外界環(huán)境干擾，又要能讓電磁波順利通過(guò)，所以要具有良好的透波性能。這種介質(zhì)通常是人工合成的介質(zhì)，且具有頻率的選擇性。透鏡天線工作原理類似。

（3）高功率微波的應(yīng)用

最典型的是家用微波爐，由磁控管產(chǎn)生微波能，經(jīng)波導(dǎo)管傳輸?shù)郊訜崾?，產(chǎn)生高強(qiáng)度的駐波，進(jìn)入食物內(nèi)后，可使食物中的水分子劇烈運(yùn)動(dòng)，微波能轉(zhuǎn)換成熱能，加熱室的外壁是金屬材料使微波不會(huì)穿透，通常是金屬網(wǎng)格，其長(zhǎng)度小于微波波長(zhǎng)即可。為什么選擇2.45GHz，是由于在此頻率附近水分子最易吸收電磁能量。軍用領(lǐng)域也有大功率的微波武器，所以雷達(dá)工作時(shí)要遠(yuǎn)離天線正面。