662微波特点及其应用.pptx

微波特点及应用p电磁波谱中介于无线电波与红外线之间的波段。电磁波谱中介于无线电波与红外线之间的波段。p属于无线电波中波长最短即频率最高的波段。属于无线电波中波长最短即频率最高的波段。p微波的波长远远小于普通无线电波的波长。微波的波长远远小于普通无线电波的波长。p通常：通常：波长波长1 1米米1 1毫米毫米，频率，频率300300MHz MHz 300300GHzGHz。(中国中国:1:1米米-1-1毫米毫米,美国美国:30:30厘米厘米-0.3-0.3毫米毫米)p分为：米波、厘米波和毫米波。分为：米波、厘米波和毫米波。p有时用一些有时用一些特定字母特定字母来代表微波中的某一波段。来代表微波中的某一波段。微波的基本概念微波的基本概念（a）波长短，易于实现窄波束定向通信；波长短，易于实现窄波束定向通信；u主要主要特点特点 C=f波长短波长短易于实现定向发射；易于实现定向发射；雷雷 达达利用无线电波的反射测定目标的位置；利用无线电波的反射测定目标的位置；波束角波束角目标的方向。目标的方向。微波的特点与应用微波的特点与应用天天 线线 方方 向向 图图u雷达工程雷达工程 =3cm,D=84cm =10m,D=280m（困难！困难！）5 波束角（可以相当精确定位）波束角（可以相当精确定位）老的老的 P波段波段=新的新的 A/B 波段波段老的老的 L波段波段=新的新的 C/D 波段波段老的老的 S波段波段=新的新的 E/F 波段波段老的老的 C波段波段=新的新的 G/H 波段波段老的老的 X波段波段=新的新的 I/J 波段波段老的老的 K波段波段=新的新的 K 波段波段u最早的米波雷达称最早的米波雷达称P-波段雷达波段雷达(Previous)；u标准搜索雷达波长标准搜索雷达波长23cm，称，称L-波段波段(Long，2250cm)；u更短波长雷达更短波长雷达(10cm)，称称S-波段（波段（Short，比标准，比标准L波段短的意思）；波段短的意思）；u火控雷达波长火控雷达波长3cm，称，称 X-波段（生活中波段（生活中X通常用来指定和标示地点）；通常用来指定和标示地点）；u搜索雷达和火控雷达的折衷波长的雷达称搜索雷达和火控雷达的折衷波长的雷达称C-波段波段(Compromise是折衷的意思是折衷的意思)；u德国人发展更短波长的雷达（德国人发展更短波长的雷达（1.5cm），德国人称），德国人称K波段雷达波段雷达(Kurtz，德语，德语“短短”)；uK波段雷达在雨天和雾天无法使用，战后为波段雷达在雨天和雾天无法使用，战后为Ka(Kabove)和和Ku(Kunder)；新老雷达波段代码新老雷达波段代码雷雷达达频频段段标标称称频频率率HF330MHzVHF30300MHzUHF3001000MHzL12GHzS24GHzC48GHzX812GHzKu1218GHzK1827GHzKa2740GHzV4075GHW75110GHzmm110300GHz（b）频率高、频带宽、信号容量大；频率高、频带宽、信号容量大；信道信道传递某种信息所必须的频带宽度传递某种信息所必须的频带宽度人耳能听到的声音频带范围约人耳能听到的声音频带范围约20-20000Hz20-20000Hz听懂语言听懂语言300-3400Hz300-3400Hz相当逼真传递语言和音乐相当逼真传递语言和音乐16Hz16Hz15kHz15kHz传送电视图象和声音我国传送电视图象和声音我国8MHz8MHz频带频带多路通讯多路通讯信道中心频率（载波频率）必须是被信道中心频率（载波频率）必须是被传递信息频带宽度（基带带宽）的几十至上百倍传递信息频带宽度（基带带宽）的几十至上百倍渡越时间、趋肤效应、辐射效应。渡越时间、趋肤效应、辐射效应。微波的特点与应用微波的特点与应用（c）穿透电离层穿透电离层（电离层电离层距地高约距地高约 84km）；视距传播视距传播传输距离依赖于天线高度传输距离依赖于天线高度 长波：沿地球弯曲表面传播（长波：沿地球弯曲表面传播（地波地波）中波过渡到短波，地波衰减增大中波过渡到短波，地波衰减增大 短波：短波：60-30060-300公里电离层的折射（公里电离层的折射（天波天波）超短波和微波：视距直线传播（超短波和微波：视距直线传播（空间波空间波穿透电离层）穿透电离层）限制作用范围到所需区域，减少干扰限制作用范围到所需区域，减少干扰 中继通信、卫星通信、天文观测、深空探测中继通信、卫星通信、天文观测、深空探测微波的特点与应用微波的特点与应用（d）量子特性量子特性低功率电平下明显低功率电平下明显 （能级跃迁、热效应（能级跃迁、热效应量子能量范围：量子能量范围：10-510-2电子伏电子伏）超低温、低电平量子特性成为决定过程本质的主要超低温、低电平量子特性成为决定过程本质的主要因素因素：一些大分子振动和转动造成的能级超精细结构，接一些大分子振动和转动造成的能级超精细结构，接近绝对零度时每个自由度具有的能量，落在微波量近绝对零度时每个自由度具有的能量，落在微波量子的能量范围内子的能量范围内波粒二象性波粒二象性h 是普郎克常数，是普郎克常数，f 是频率。是频率。微波的特点与应用微波的特点与应用（a a）雷达雷达：军用、民用（：军用、民用（防撞、测速、气象防撞、测速、气象）（b b）电子战电子战(EWEW )：侦察、欺骗、干扰、摧毁：侦察、欺骗、干扰、摧毁（c c）无线通信无线通信：卫星通信与导航、微波中继通信：卫星通信与导航、微波中继通信（d d）微波能微波能：和平利用和平利用 u主要应用领域主要应用领域1.3 1.3 微波的应用微波的应用 军事应用：军事应用：雷达雷达目标跟踪、导弹制导、火炮瞄准、测量、预警目标跟踪、导弹制导、火炮瞄准、测量、预警通讯通讯点对点（保密）点对点（保密）电子对抗电子对抗干扰和抗干扰干扰和抗干扰 微微波波武武器器微微波波炮炮、微微波波弹弹、微微波波武武器器平平台台(集集雷雷达达侦侦察察与与火火控控制制导导、超超强强干干扰扰和和定定向向能能攻攻击击于于一一体体的的多多功功能电子对抗平台能电子对抗平台)民用民用 雷达雷达气象、导航、汽车防撞、遥感气象、导航、汽车防撞、遥感 通讯通讯中继通信、多路通信、卫星通信、中继通信、多路通信、卫星通信、广播电视广播电视 微波加热应用微波加热应用食物制作（微波炉）、材料食物制作（微波炉）、材料烘干（干燥机）、消毒（牛奶、医用）、微烘干（干燥机）、消毒（牛奶、医用）、微波治疗（癌症、前列腺疾病和理疗等）波治疗（癌症、前列腺疾病和理疗等）科学研究：科学研究：加速器加速器核医学、对撞机等核医学、对撞机等 等离子体加热等离子体加热核聚变能源核聚变能源 射电天文观测射电天文观测 微波与物质相互作用微波与物质相互作用材料的微波处理材料的微波处理烧结、合成、改性烧结、合成、改性微波化学微波化学加速反应过程加速反应过程微波生物效应微波生物效应改变生物成长过程改变生物成长过程历史的脚步历史的脚步最早的微波传输实验最早的微波传输实验-1931-1931Hertz1913 Marconi1901 电电真真空空管管1908最早的火控雷达最早的火控雷达最早的微波集成电路最早的微波集成电路（64-6864-68，TITI公司研制）公司研制）GJL-861交通管制雷达交通管制雷达精密跟踪雷达精密跟踪雷达J-231中程警戒雷达中程警戒雷达具有良好的反隐身能力和抗反辐射导弹能力；工作可靠性高，集成化和固态化程度高；自动化程度高，操作简单，环境舒适及机动性强；雷达录取数据可通过数据通讯进入雷达情报网。技术指标技术指标距离探测方位大于等于260KM方位探测距离0度-360度连续工作时间大于12小时环境温度零下40度-50度相对湿度95-98%(30度）接收机噪声系数小于等于3dB接收机中频带宽15050kHz天线转速 0.5-4r/minSMART-L is a 3-D,D-Band,fully automatic volume search radar.LW 08 2D,L-Band Radar for long range air and surface surveillance.电子战电子战 电子侦察机电子侦察机美军美军EPEP3 3白羊座电子情报侦察机白羊座电子情报侦察机EP-3E乘员24名，典型情况下，EP-3E有3个飞行员（EP-3E长达12小时的滞空时间需要两组飞行员换班），1个领航员，3名战术评估人员和1个飞行工程师。剩余的人员是电子战装备操作员，技术专家和机械师。EP-3E的电子战人员由有以下几部分组成：电子战任务指挥官Electronic Warfare Mission Commander(EWMC)电子战机长Electronic Warfare Aircraft Commander(EWAC)资深评估员 Senior Electronic Warfare Tactical Evaluator(SEVAL)电子战操作员Electronic Warfare Operator(EWOP)技术参数：4台艾利逊T56-A-15涡轮螺旋桨发动机，每台功率3,661Kw；机长35.61m、机高10.27m、翼展30.38m；最大起飞重量64,410Kg；最大时速701Km/h4,570m；巡航速度333Km/h。EP-3电子情报侦察机是在P-3奥立安反潜巡逻机基础上改进的，用于取代洛克希德EC-121星座电子情报侦察机。首批EP-3A白羊座使用P-3A改装，去掉尾部的磁异常探测针，安装了一些电子分析装置和附加的雷达天线罩，但还没有安装机腹下的圆形雷达。1969年，又使用P-3B改装了两架EP-3B，在1975年，在P-3C基础上又改装了10架EP-3E白羊座II，原先的两架EP-3B也升级到EP-3E标准。这12架EP-3E都交付到部署在关岛的VQ-1特种航空侦察中队和西班牙洛塔航空站的VQ-2特种航空侦察中队。日本川崎也用P-3C改装成EP-3装备日本海上自卫队。EP-3E与原来的P-3C相比，机上的反潜设备统统拆除，取而代之的是分析雷达信号的电子设备安装在EP-3E飞机上新型电干设备包括：联合技术实验室的ALQ-110信号收集系统、ALD-8无线电方向探测器、ALR-52自动频率测量接收机、ALR-60多路无线电通讯录音装置。在外观上EP-3E飞机和P-3飞机的不同之处是前机身下有1个圆形雷达罩，机身上、下各有1个长方形黑色天线罩。这些飞机的任务是搜集、储存和分析由雷达和无线电设备发出的信号。美美国国海海军军VQ-1特特种种航航空空侦侦察察中中队队的的EP-3E经经常常从从日日本本起起飞飞，沿沿我我国国海海岸岸线线飞飞行行，搜搜集集我我国国防防空空雷雷达达和和通通讯讯系系统统的的电电磁磁波波频频率率、信信号号特特征征，获获得得这这些些情情报报后后，便便可可以以利利用用在在识识别别、干扰、破译等用途中。干扰、破译等用途中。电子战电子战 空中预警机空中预警机p“预警机预警机”又叫又叫“空中指挥预警飞机空中指挥预警飞机”，被誉为，被誉为“信息化信息化条件下空军战斗力的倍增器条件下空军战斗力的倍增器”，是一种集指挥、控制、通，是一种集指挥、控制、通信和情报功能于一体的高技术装备。信和情报功能于一体的高技术装备。p在现代条件下，如果没有预警机就很难有效地组织大规模在现代条件下，如果没有预警机就很难有效地组织大规模空战。因此，有人形象地把预警机称为信息化条件下作战空战。因此，有人形象地把预警机称为信息化条件下作战的的“空中领袖空中领袖”。美军美军E2C预警机预警机美国诺斯罗普公司推出最新型美国诺斯罗普公司推出最新型E-2D预警机预警机俄罗斯俄罗斯A-50“中坚中坚”预警机预警机70年代末开始研制，雷达探测距离年代末开始研制，雷达探测距离400-600公里），在飞机头部有空中加公里），在飞机头部有空中加油受油管，头部整流罩内有油受油管，头部整流罩内有气象雷达气象雷达，头锥下后方雷达罩内估计是地形，头锥下后方雷达罩内估计是地形测绘测绘雷达雷达，机翼上突起的天线罩内为，机翼上突起的天线罩内为卫星天线卫星天线，机身腹部前后两侧的天线罩内为，机身腹部前后两侧的天线罩内为电子对抗监视天线。垂尾根部有辅助动力装置进气口，尾部有天线罩。翼尖电子对抗监视天线。垂尾根部有辅助动力装置进气口，尾部有天线罩。翼尖有有电子侦察舱电子侦察舱，舱的外侧有大气采样口用于监测核、生、化污染。，舱的外侧有大气采样口用于监测核、生、化污染。台湾空军目前拥有台湾空军目前拥有6架架E-2C预警机预警机中国海上霸王预警机改型运八双机编队中国海上霸王预警机改型运八双机编队在运八机体上改进而成的在运八机体上改进而成的KJ200预警机预警机鹰击鹰击9191超音速反辐射导弹超音速反辐射导弹（仿俄罗斯（仿俄罗斯KR1KR1,计划由计划由SU30KSU30K、JH7JH7携带。携带。射程射程150150公里公里 ,发射重量发射重量700700公斤公斤,弹头重量弹头重量110110公斤公斤,长度长度4.74.7米米,直径直径0.360.36米米)航天部三院：拳头产品是航天部三院：拳头产品是鹰击系列反舰导弹鹰击系列反舰导弹和和红鸟系列巡航导弹红鸟系列巡航导弹，包揽除上游，包揽除上游 系列外所有反舰导弹的研制。系列外所有反舰导弹的研制。电子战电子战 高能微波摧毁高能微波摧毁军用高功率微波武器军用高功率微波武器 -HPMu可选择：可选择：在不杀伤敌人和平民操作者的情况下破坏计算机、军事在不杀伤敌人和平民操作者的情况下破坏计算机、军事设备以及其它电子设备，提供了一种新的干扰手段；设备以及其它电子设备，提供了一种新的干扰手段；彻底摧毁！彻底摧毁！宽波束，有效距离较短，近期还不能在天基武器系宽波束，有效距离较短，近期还不能在天基武器系统中使用。统中使用。频率可高达频率可高达100GHz，能同时具有热和电子学的，能同时具有热和电子学的效应，是激光武器的很好补充，与各种材料发生作效应，是激光武器的很好补充，与各种材料发生作用时产生不同类型的破坏。用时产生不同类型的破坏。无线通信无线通信无线通信无线通信 卫星通信与导航卫星通信与导航卫星通信与导航卫星通信与导航 微波接力通信微波接力通信微波接力通信微波接力通信 移动通信移动通信移动通信移动通信一般由一般由6个分系统组成：个分系统组成：（1）天线分系统。地面站的天线面向通信卫）天线分系统。地面站的天线面向通信卫星，其直径一般是星，其直径一般是10.3米，由天线本身，馈电米，由天线本身，馈电部分，跟踪部分和驱动部分组成。部分，跟踪部分和驱动部分组成。（2）发射分系统。将音频和视频信号调制到）发射分系统。将音频和视频信号调制到工作波段的载波上，经大功率放大后，经天工作波段的载波上，经大功率放大后，经天线发向卫星。线发向卫星。（3）接收分系统。接收来自卫星的信号，经）接收分系统。接收来自卫星的信号，经放大和检波后，再发送到终端系统。放大和检波后，再发送到终端系统。（4）终端分系统。由载波电话、电视终端、）终端分系统。由载波电话、电视终端、传真终端和数据终端组成。传真终端和数据终端组成。（5）通信监控分系统。负责对地面站内的各）通信监控分系统。负责对地面站内的各种设备进行监视、控制和定期测试。种设备进行监视、控制和定期测试。（6）电源分系统。为地面站设备提供电源。）电源分系统。为地面站设备提供电源。卫星通信上行站卫星通信上行站散射通信（战略后备通信系统）散射通信（战略后备通信系统）通信卫星地面站通信卫星地面站卫星移动通信系统是为舰船、车辆、飞机、边远地区用户提供通信手段的一卫星移动通信系统是为舰船、车辆、飞机、边远地区用户提供通信手段的一种卫星通信系统，对解决大量稀路由通信地区的通信、客运、货运、海运、旅游、种卫星通信系统，对解决大量稀路由通信地区的通信、客运、货运、海运、旅游、航空、抢险救灾、野外勘探、公安侦察、部队调动等等移动载体的航空、抢险救灾、野外勘探、公安侦察、部队调动等等移动载体的“动中通动中通”业业务，甚至个人全球通信业均具有举足轻重的作用和灵活独到的优势。同一般的地务，甚至个人全球通信业均具有举足轻重的作用和灵活独到的优势。同一般的地面移动通信系统如蜂窝电话、专业化移动无线电装置、第二代无绳电话和未来的面移动通信系统如蜂窝电话、专业化移动无线电装置、第二代无绳电话和未来的个人网络相比，卫星移动通信系统在覆盖范围方面存在着截然不同的特点。行进个人网络相比，卫星移动通信系统在覆盖范围方面存在着截然不同的特点。行进中的移动用户可能穿越若干个地面蜂窝单元，但它不可能跨出一个卫星单元；另中的移动用户可能穿越若干个地面蜂窝单元，但它不可能跨出一个卫星单元；另外，地面系统非常适合于城市及主要公路沿线的移动系统，而卫星移动通信不仅外，地面系统非常适合于城市及主要公路沿线的移动系统，而卫星移动通信不仅包容了地面系统的有效覆盖范围，又把触角延伸到海陆空的任何地区。包容了地面系统的有效覆盖范围，又把触角延伸到海陆空的任何地区。自从国际海事卫星组织开发卫星移动通信系统以来，经过自从国际海事卫星组织开发卫星移动通信系统以来，经过20年的发展，它与年的发展，它与卫星通信的其它业务相辅相成，已经延伸到海洋、陆地和空中的许多地方。卫星通信的其它业务相辅相成，已经延伸到海洋、陆地和空中的许多地方。目前，高轨道同步卫星在区域性移动通信中扮演了很好的角色，五花八门的目前，高轨道同步卫星在区域性移动通信中扮演了很好的角色，五花八门的中低轨道卫星移动通信方案相继问世，有些方案已经或正在变成现实。一个卫星中低轨道卫星移动通信方案相继问世，有些方案已经或正在变成现实。一个卫星移动通信业务遍及全球的时代不再是遥远的事情。移动通信业务遍及全球的时代不再是遥远的事情。卫星移动通信卫星移动通信GPSGPS系统的特点系统的特点1 1、全球，全天候工作。全球，全天候工作。能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。2 2、定位精度高。定位精度高。单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。3 3、功能多，应用广。功能多，应用广。随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。GPS 简介简介全球定位系统（Global Positioning System-GPS）是美国从历时20年，耗资200亿美元于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。美国从美国从6666年开始发射军用通信卫星，并命名为年开始发射军用通信卫星，并命名为“国防卫星通信系统国防卫星通信系统”。9191年在年在海湾战场上，多国部队前线总指挥的中央指挥司令部利用海湾战场上，多国部队前线总指挥的中央指挥司令部利用TCS9200TCS9200卫星系统将沙卫星系统将沙特、伊、科边境的战况及时传送到远在特、伊、科边境的战况及时传送到远在1000010000多千米外的美国五角大楼。国防通信局多千米外的美国五角大楼。国防通信局处理的从沙特到美国本土的通信业务中有处理的从沙特到美国本土的通信业务中有9090是经卫星传输的。是经卫星传输的。战争中多国部队以美国全球军事指挥控制系统（战争中多国部队以美国全球军事指挥控制系统（WWMCCSWWMCCS）为核心，进行战）为核心，进行战略任务的组织协调工作，以国防数据网（略任务的组织协调工作，以国防数据网（DDNDDN）为主要战略通信手段，用三军联合）为主要战略通信手段，用三军联合战术通信系统（战术通信系统（TRI-TACTRI-TAC）来协同陆、海、空军的战术通信，构成完整的陆、海、空、）来协同陆、海、空军的战术通信，构成完整的陆、海、空、天一体化通信网。多国部队各军兵种都配有国防卫星通信系统接收机和通信接口。另天一体化通信网。多国部队各军兵种都配有国防卫星通信系统接收机和通信接口。另外，沙特的美军部队还配有一支外，沙特的美军部队还配有一支2020人组成的卫星通信分队操作卫星地面站，用以确保人组成的卫星通信分队操作卫星地面站，用以确保卫星通信网正常运转。卫星通信网正常运转。海湾战争中使用的卫星通信系统海湾战争中使用的卫星通信系统n植物种子经小功率微波照射后可提高发芽率并能植物种子经小功率微波照射后可提高发芽率并能刺激生长，如，刺激生长，如，射线与微波进行复合照射，可获射线与微波进行复合照射，可获得最佳的育种效果；得最佳的育种效果；n小剂量微波辐射可深入人体内消灭某些病菌。小剂量微波辐射可深入人体内消灭某些病菌。微波能的和平利用微波能的和平利用微波的生物学效应微波的生物学效应微波能的新应用微波能的新应用-微波飞机微波飞机n八八年，加拿大科学家成功地研制了人类航空史上第一架不带任何燃料的微波飞机-锋利5号。n机上仪器接收从地面站定向发出的微波，将其转换成电能供飞机发动机使用。n科学家们预言，这种微波飞机将来有可能用作大城市上空的接力通信平台。n2O00年6月美国科学家利用微波将一小型飞行器成功地运入太空，标志着人类利用微波能量取得突破性进展。微波飞机的优点是可以大大节省传统的燃料，减少燃气的污染，但又带来电磁污染。n优点优点：无明火、不污染空气、无高于无明火、不污染空气、无高于300300以上高温部位，以上高温部位，安全可靠，能效高安全可靠，能效高；n缺点缺点：不能打开炉操作。不能打开炉操作。n频率频率：家用：家用24502450MHz，工业用，工业用900MHz。n原理原理：工作时分子随微波周期来回振动、摩擦，产生高热加工作时分子随微波周期来回振动、摩擦，产生高热加热；加热均匀，具有低温杀菌作用，能最大限度保留食物中热；加热均匀，具有低温杀菌作用，能最大限度保留食物中的维生素，保持物体原有的颜色和水分；解冻迅速，能将电的维生素，保持物体原有的颜色和水分；解冻迅速，能将电冰箱中冰箱中2020的冷冻食物在几分钟内加热到的冷冻食物在几分钟内加热到7777左右。左右。n规格规格：500500、600600、650650、700700W等，热效率可达等，热效率可达9090。n用途用途：热汤、蒸菜、烧饭、做点心。：热汤、蒸菜、烧饭、做点心。微波炉微波炉