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微波与天线相关问题

一、微波的相关问题

1、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”。

2、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。

3、介质的穿透性

通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传

播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其

衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。机械波与电

磁波都能发生折射\反射\衍射\干涉,因为所有的波都具有波粒两象性.折射\

反射属于粒子性；衍射\干涉为波动性。

4、天波与地波

天波是靠电磁波在地面和电离层之间来回反射而传播的。天波是短波的主要

传播途径。短波信号由天线发出后，经电离层反射回地面，又由地面反射回

电离层，可以多次反射，因而传播距离很远(可上万公里)，而且不受地面障

碍物阻挡。但天波传播的最大弱点是信号很不稳定的，处理不好会影响通信

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效果。

沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波，传播时无线电波

可随地球表面的弯曲而改变传播方向。长波无线电之传递，以地波为主。其

折射率在海面与平原之吸收率均较小。在传播途中的衰减大致与距离成正

比，因受气候影响甚微，在有效距离内通信可靠。

5、卫星通信

卫星通信是地球上(包括陆地、水面和低层大气中)无线电通信站之间利用人

造卫星作为中继站而进行的空间微波通信，卫星通信是地面微波接力通信的

继承和发展。我们知道微波信号是直接传播的，因此，可以把卫星通信看作

是微波中继通信的一种特例，它只是把中继站放置在空间轨道上。

6、卫星通信使用哪些频段？

由于卫星处于外层空间，即在电离层之外，地面上发射的电磁波必须能穿透

电离层才能到达卫星；同样，从卫星到地面上的电磁波也必须穿透电离层，

而在无线电频段中只有微波频段恰好具备这一条件，因此卫星通信使用微波

频段。

目前大多数卫星通信系统选择在下列频段工作：(1)UHF波段（400

MHz/200MHz）；(2)L波段（1.6GHz/1.5GHz）；(3)C波段（6.0GHz/4.0

GHz）；(4)X波段（8.0GHz/7.0GHz）；(5)K波段（14.0GHz/12.0GHz；

14.0GHz/11.0GHz；30GHz/20GHz）。由于C波段的频段较宽，又便

于利用成熟的微波中继通信技术，且天线尺寸也较小，因此，卫星通信最常

用的是C波段。

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7、微波检测

根据微波反射、透射、衍射干涉、腔体微扰等物理特性的改变，以及被检材

料介电常数和损耗正切角的相对变化，通过测量微波基本参数(如幅度衰减、

相移量或频率等)变化，实现对缺陷进行检测的方法。

8、超短波和微波的传播视距

超短波特别是微波，频率很高，波长很短，它的地表面波衰减很快，因此不

能依靠地表面波作较远距离的传播。超短波特别是微波，主要是由空间波来

传播的。简单地说，空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波。显然，由

于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离Rmax。在最远直视距

离之内的区域，习惯上称为照明区；极限直视距离Rmax以外的区域，则

称为阴影区。不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射

天线极限直视距离Rmax内。受地球曲率半径的影响，极限直视距离Rmax

和发射天线与接收天线的高度HT与HR间的关系为：

Rmax＝3.57{√HT（m）+√HR（m）}（km）

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考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为

Rmax＝4.12{√HT

（m）+√HR（m）}（km）

由于电磁波的频率远低于光波的频率，电波传播的有效直视距离Re约为极

限直视距离Rmax的70%，即

Re=