微波谐振腔
微波技术与天线
哈尔滨工业大学（威海）
微波谐振器
一．引言
在微波领域中，具有储能和选频特性的元件称为微波谐振器，它相当于低频电路中的LC振荡回路，它是一种用途广泛的微波元件。
低频LC振荡回路是一个集中参数系统，随着频率的升高，LC回路出现一系列缺点，主要是，①损耗增加。这是因为导体损耗、介质损耗及辐射损耗均随频率的升高而增大，从
而导致品质因数降低，选频特性变差。②尺寸变小。LC回路的谐振频率，必须减少LC数值，回路尺寸相应地需要变小，这将导致回路储能减少，
可见为了提高
功率容量降低，寄生参量影响变大。因为这些缺点，所以到分米波段也就不能再用集中参数的谐振回路了。在分米波段，通常采用双线短截线作谐振回路。当频率高于1GHz时，这种谐振元件也不能满意地工作了。为此，在微波波段必须采用空腔谐振器作谐振回路。
实际上，我们可以把空腔谐振器（简称谐振腔）看成是低频LC回路随频率升高时的自然过渡。图7-1-1表示由LC回路到谐振腔的过渡过程。为了提高工作频率，就必须减小L 和C，因此就要增加电容器极板间的距离和减少电感线圈的匝数，直至减少到一根直导线。然后数根导线并接，在极限情况下便得到封闭式的空腔谐振器。
二．微波谐振器的基本参量
根据不同用途，微波谐振器的种类也是多种多样。图7-2-1示出了微波谐振器的几种结构。(a)为矩形腔，(b)为圆柱腔，(c)为球形腔，(d)为同轴腔，(e)为一端开路同轴腔，(f)为电容加载同轴腔，(g)为带状腔，(h)为微带腔。在这些图中，省略了谐振器的输入和输出耦合装置，目的是使问题简化。但在实际谐振器中，必须有输入和输出耦合装置。
微波谐振器的主要参量是谐振波长
（谐振频率或、固有品质因数Q0及等Array
效电导G0。
图7-2-1 几种微波谐振器的几何形状
1、谐振波长
与低频时不同，微波谐振器可以在一系列频率下产生电磁振荡。电磁振荡的频率称为谐
振频率或固有频率，记以
。对应的为谐振波长
。
是微波腔体的重要参量之一，
它表征微波谐振器的振荡规律，即表示在腔体内产生振荡的条件。我们先只研究与外界无联系的孤立腔体，即自由振荡的情况。
随着谐振器的种类不同，产生谐振的条件也不同，因而谐振波长的求解方法也各有所异。
首先研究波导空腔谐振器，它是微波谐振器的一种最重要的形式。对此，我们可以直接利用规则波导理论中的现成结果确定谐振波长。.
图7-2-2 波导空腔谐振器
一般，规则波导中的电场横向分量可表示为
(7-2-1)
式中，为传输常数；为截止波数；为介质波数。我们知道，波导谐振腔可以看成是两端用导体板封闭的规则波导段，如图7-2-2所
示。这样，腔体就有两个边界条件可供利用：①时，；②时，。于是
根据①，得，则式（7-2-1）变为
(7-2-2)
根据②，式（7-2-2）变为
故得
(7-2-3)
式中，常数对H型波而言不能为零，否则所有场分量均为零，即该波型场均不存在。在波导讨论中我们已经知道，沿横向两坐标（x, y）场呈驻波分布；现在的腔体中由于z方向也有导体封闭，故沿纵轴方向波也呈驻波状态。当条件适合时就产生了振荡。
这样，我们将和式（7-2-3）代入中，即可求出谐振频的一般表达式
率
(7-2-4)
式中，为介质中TEM波的相速。于是波导腔的谐振波长的一般表达式，可立即写出
(7-2-5)
由上二式可以看出，波导腔的谐振波长与腔体几何尺寸、工作模式有关，而与填充介质
无关；谐振频率不仅与几何尺寸、模式有关，还与填充介质有关。谐振波长就是谐振频率下介质中的TEM波的波长。
其次研究同轴腔。图7-2-1中的(d)、(e)、(f)都可用平行双线等效，长度为l，特性阻抗为Z
，始端和终端各接导纳和，当终端短路时，导纳趋于；当终端开路时，导
纳会等于零；如终端为电容加载，则导纳为。图7-2-3(d)等效电路。若同轴线无耗，则
从任意一个参考面向两侧看去的输入导纳分别为与，当
(7-2-6)
图7-2-3 同轴腔的等效电路图7-2-4 谐振条件的圆图表示法
谐振腔谐振。相应的腔体长度称为谐振长度，相应的波长称为谐振波长。
谐振条件（7-2-6）可用导纳圆图表示，如图7-2-4所示。
由于和都是纯电纳，又是异号，故二者对称分布于导纳圆图实轴两侧的
（最外圆）的圆上。利用这个原理，可以方便地确定各种同轴腔的谐振长度和谐振波长。
设参考面与两端距离分别为和，总长度为l。由于终端短路，故从短路点沿
圆顺转即得，再从短路点顺转即得。由于、对称分布于实辆两侧，故
若由再继续顺转几圈，最后仍落在位置上，谐振条件仍成立，即有
故同轴腔的谐振波长为
(7-2-7)
上式指出，当同轴腔谐振长度l给定时，其谐振波长有无穷多个。当给定时，对应的谐振长度为
(7-2-8)
可见l值也有无穷多个，且相邻两谐振长度之差等于。
同理，可以得到图7-2-1(e)所示的一端开路同轴线的谐振波长与谐振长度l之间的关系为
(7-2-9)
(7-2-10)
对比式（7-2-8）和式（7-2-10）可知：对给定的，一端开路的同轴腔较两端均短路的同轴腔内导体长度缩短一半。
2、品质因数
品质因数是微波谐振器的另一个重要参量。它表征谐振器选择性的优劣和能量损耗的程度。腔体损耗主要源于腔壁导体的损耗和腔内介质的损耗。我们用电导G0代表损耗，则腔体任一个参考面上的等效电路即如图7-2-5所示。这样一
为。但对谐振器来说，C、G0都是未知
个并联谐振电路的品质因数
值，因而不可能由上式计算
(7-2-11)
式中，U为并联回路的电压幅值，（1/2）CU2为回路中所储能量的时间平均值，（1/2）G0U2为回路损耗功率的时间平均值。对于大我数谐振腔来说，介质损耗可以忽略不计，而腔壁导
体损耗则是主要的。因此谐振器的固有品质因数可定义如下：在谐振情况下，谐振器中
的储能与一周内腔体损耗能量之比的倍，即为
(7-2-12)
当腔壁为理想导体时，腔内所储电能的时间平均值与磁能时间平均值是相等的，因而腔内总储能的时间平均值，为
(7-2-13)
式中，V为腔体体积，H为腔内各点的磁场强度。腔壁损耗功率的时间平均值为
(7-2-14)
式中，Rs为腔壁导体的表面电阻，S为腔壁内表面面积。故谐振器的固有品质因的一般公式，为
数
(7-2-15)
令为腔壁导体的集肤深度，其值为
(7-2-16)
表面电阻Rs为
式中，为腔壁导体的导电率，故
于是谐振器的固有品质因数公式，可化作
(7-2-17)
由此可见，为了计算腔体的品质因数，必须给出腔内各点的场强表达式。对不同类
型的谐振器只要将其磁场分量与其共轭值点乘再积分，即可逐一算出各自的值。
式中为腔壁表面切向磁场。考虑到，则式（7-2-17）可写作
(7-2-18)
为了粗略估计空腔谐振器的Q值，我们假定腔内的场无变化，即常数，则由上式可得
(7-2-19)
因在一般情况下，空腔的线尺寸与波长成正比，故式（7-2-19）可变为
(7-2-20)
在厘米波段，腔体的集肤深度为几微米，由上式可粗略估计出值约为104~105微量
级。由此可见，空腔谐振器的值远大于LC回路的值，这是空腔谐振器的一个重要优点。
3、等效电导
前已述及，考虑到腔壁损耗后，谐振器的等效电路可用图7-2-5表示。根据式（7-2-11）
和式（7-2-12）可知，标志腔体损耗特性的等效电导与损耗功率的关系为
(7-2-21)
图7-2-5 微波腔等效电路
于是等效电导可表示为
(7-2-22)
与波导一样，空腔中的电压与积分路径有关，因此并非单值。若选定积分路径后，则其电场强度的线积分为一定值，并称之为计算点间的等效电压，即
(7-2-23)
因此得到
(7-2-24) 综上所述，按照式（7-2-5）、式（7-2-18）和式（7-2-24）可以严格计算出一个微波腔
的、和。但实际上要进行严格的计算往往是很困难的，除了矩形、圆柱形腔之外大多数腔体有复杂的形状，以致不能严格解出电磁分布。因此常常是在理论指导下粗略估
算之后，再通过实验测定出腔体的和。
需要注意的是，腔的三个主要参量、和都是针对某种谐振腔中的某一种谐振模
式而言的，不同模式有不同的、和。下面我们将结合不同类型的谐振器分别加以讨论。
四波导矩形谐振腔
波导矩形谐振腔是由一段两端用导体板封闭起来的矩形波导构成的，如图7-3-1所示。它是几何形状最简单的一种空腔谐振器。
图7-3-1 矩形空腔谐振器
将代入式（7-2-3）中，可求得矩形腔的谐振长度，为
(7-3-1)
式中，为矩形波导，轴向波导波长。
为计算三个基本参量，以及适当选择输入输出耦合装置，确定适当的调谐方式，抑制不需要的振荡模式等等，都必须知道腔内的电磁分布。由于传输线型谐振器中所发生的电磁振荡，可看成是传输线上沿正反两个方向传输的行波所合成的驻波场，因此，矩形腔中的电磁场可由矩形波导中的场方程利用新的边界条件直接导出。
（1）、矩形腔中的方程
和矩形波导相对应，矩形腔也存在H型和E型振荡模式。
1．H型振荡模式
对于H模式，。将矩形波导中沿+z和-z方向传输的H模之分量迭加，可得
由边界条件，可得。则上式可写成
(7-3-2)
再由另一边界条件代入上式，得
故
(7-3-3) 这和式（7-2-3）完全一致。于是
(7-3-4)
根据麦克斯韦方程，H模式的其它分量可用表示如下
(7-3-5)
式中，。于是可求得矩形腔H型振荡模式的场分量表示式，为
(7-3-6)
2．E 型振荡模式
对于E 模式，
。利用同样方法可求得E 型振荡模式的场方程，为
(7-3-7)
式中
(7-3-8)
由式（7-3-6）和式（7-3-7）两式可看出，在矩形腔中可存在无穷多个H 型和E 型振荡
模式。通常用 和
表示之，角标m 、n 、p 为正整数，分别表示场沿a 、b 分布的
半驻波个数。正如上面所述，对于H 型， ，故 是不存在的，而
振荡模
式则是可以存在的，因为对E 型， 。
（2）、矩形腔的基本参量
1．谐振波长
对于矩形腔，截止波长为
代入式（7-2-5）即得矩形腔的谐振波长，为
(7-3-9)
对于同一腔体（a、b、l一定），不同模式有不同的谐振波长，只要将其m、n、p代入上式，即可求得所对应的
。
模式，将，代入式（7-3-9）得
例如，矩形腔中的
(7-3-10)
又如对于有
(7-3-11)
2．品质因数
为求得矩形腔中各振荡模式的固有品质因数，只要将相应的场分量代入式（7-2-18）
进行计算即可。下面以的模式为例，介绍计算方法。
将代入式（7-3-6）中即得模式的场方程，为
(7-3-12) 于是在腔内储能为
(7-3-13) 关于腔壁损耗，需按部位分别求出：
在空腔前后两壁上（）
在空腔左右两壁上（）
在空腔上下两壁上（）
于是腔壁总损耗为
(7-3-14) 将式（7-3-13）和式（7-3-14）代入式（7-2-18）中，得
(7-3-15)
对于正方空腔谐振器，因，则其固有品质因数为
(7-3-16)
若正方腔中的工作模式为，则由式（7-3-10）可求得。于是式（7-3-16）变为
(7-3-17)
3．等效电导
前已述及，等效电导与所选择的等效电压的计算位置有关。作为特例，我们来计算
模式的等效电导。选择上下壁中心处作为等效电压计算点，并以两中心点连线为积分路径，则等效电压振幅的平方，为
(7-3-18)
因为
又由式（7-3-10）得
于是式（7-3-18）可改写为
(7-3-19) 将它们代入式（7-2-24）中，可得
(7-3-20) （3）、矩形谐振腔的模式图
由式（7-3-9）可见，矩形腔的谐振波长为不仅与空腔尺寸a、b、l有关，还与振荡模式的模数m、n、p有关。为了更直观地看出谐振频率随空腔几何尺寸和振荡模式的变
化关系，需将式（7-3-9）作一下变换。令，尺寸均以cm为单位，频率
以GHz为单位，光速，则式（7-3-9）变为
(7-3-23)
根据上式可对不同模数m、n、p作出的关系曲线，如图7-3-2所示。这就是工程上所用的“模式图”。图中每条曲线均代表一种或两种振荡模式的谐振曲线。
图7-3-2 时矩形腔的模式态
实际上，式（7-3-23）是代表自变量为，因变量为之直线方程，其中
（）为其截距，而直线之斜率为。因此图中所示各条曲线实际上是不同截距
（即不同的m、n）和不同斜率（即不同的p）的直线。
微波谐振腔特性参数的计算和仿真
大连海事大学毕业论文 二0一一年六月
微波谐振腔特性参数的计算和仿真 专业班级：通信工程3班 姓名：张振北 指导教师：傅世强 信息科学技术学院
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微波原理与技术论文
摘要：微波技术的理论基础是经典的电磁场理论，其目标是解决微波应用工程中的实际问题。微波是一门理论与实践密切结合的一门知识，微波技术理论的出发点是麦克斯维方程组，通过解决微波在传输、处理过程中的遵循的原理，逐渐使微波技术发展成为一门很完整的学科，并在工程上有日新月异的应用。在加热技术上形成一种全新的观念，在通信方面给信息领域带来一场空前的革命。关键词：微波技术；微波加热；通信；电磁波；天线 Abstract The theoretical basis of microwave technique is the classical electromagnetic theory, the goal is to solve the practical problems in microwave engineering. Microwave is a knowledge of a close combination of theory and practice, the theoretical starting point of microwave technology is the Max equations, solved by microwave in transmission, processing process follow the principle, the development of microwave technology has become a very complete discipline, and change rapidly used in engineering. The formation of a new idea in the heating technology in communication, to the information industry brought an unprecedented revolution. 1.引言 随着科学技术的迅速发展和生产工艺的不断改进，微波技术已在许多工业生产领域得到应用。在国内，微波技术已应用于玻璃纤维、化工产品、保温材料、木材等的干燥，食品、医疗的灭菌、干燥和焙烤。并在医疗、环保、农业等领域也有所应用。微波技术的应用，提高了生产效率和产品质量，降低了能耗和环境污染，减轻了人的劳动强度，提高了生产效益。在国际上，许多工业发达国家都对微波的工业应用非常重视，把微波技术作为改进生产工艺和提高产品质量的重要手段。 2．微波的特性 一是似光性。微波波长非常小，当微波照射到某些物体上时，将产生显著的反射和折射，就和光线的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学相似，能像光线一样地直线传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就可以获得方向性好、体积小的天线设备，用于接收地面上或宇宙空间中各种物体反射回来的微弱信号，从而确定该物体的方位和距离，这就是雷达导航技术的基础。 二是穿透性。微波照射于介质物体时，能深入该物体内部的特性称为穿透性。例如微波是射频波谱中惟一能穿透电离层的电磁波（光波除外）。因而成为人类外层空间的“宇宙窗口”；微波能穿透生物体，成为医学透热疗法的重要手段；
射频与微波论文-射频与微波应用与发展综述
射频与微波技术应用与发展综述 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期：
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微波加热的技术综述micky
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微波加热技术 摘要 微波是指频率从300MHz至3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从1m至0.1mm。超高频电磁形状和含水量的不同就会产生反射和吸收，它成功地应用于电视广播、微波通讯、雷透现象.导体铝、铜、银等能反射微波;绝缘达及卫星通讯方面.微波与微波等离子体除了体可穿透并部分反射微波;含有水和脂肪的食作为信号传输手段在通讯领域有着广泛的应用物则能较好地吸收微波能并将其转化为热能。因此它在加热方面有极大的应用前景。尤其在食品工业中的应用以及如何更好地应用于我国的食品工业。 关键词：微波加热原理应用
目录 一微波加热技术简介 (1) 1.1微波加热技术发展概况 (1) 1.2微波加热技术的研究前景 (1) 二微波加热技术 (2) 2.1什么是微波加热技术 (2) 2.2微波加热技术的优点 (2) 三微波加热技术的应用 (3) 3.1食品微波加热 (3) 3.2食品微波干燥 (3) 3.3食品微波杀菌和保鲜 (4) 3.3.1原理 (4) 3.3.2应用 (4) 3.4食品膨化 (4) 四总结与展望 (5) 4.1总结与展望 (5) 参考文献 (6)
一微波加热技术简介 1.1微波加热技术发展概况 微波技术首先应用于通信、广播、电视技术中。在这些领域里，微波作为一种信息或信息的载体被利用。在微波通信工程的数十年应用中，发现始终伴随有一种会引起微波能损耗、需要设法防止和消除的有害因素——热效应。早在1945年，美国就有人提出利用微波的这种热效应来对材料进行加热的想法。随后有不少人对此课题——微波加热——进行了不段探索、试验和研究。直到六十年代末。 微波能终于被作为一种能源来加以利用，进行加热、干燥、杀虫、灭菌、医疗等工业项目上。首创是在食品工业方面，而家用微波炉的出现更进一步扩大了微波加热技术的应用领域。现在，微波加热作为一项新技术已受到各学科领域的高度重视和应用开发。 我国在70年代开始微波能应用研究工作，于1973年开始微波加热应用技术的研究和微波加热用磁控管的研制。1974年和1980年电子工业部召开了“全国微波能推广应用技术交流会”，交流微波学术及应用技术问题。81年3月经四机部批准，抽调部属单位的科技力量，成立了——中国电子器件工业总公司微波能推广应用站，负责全国微波能推广应用的组织、设计研究工作。1983年10月中国电子学会召开了首届“全国微波能应用学术交流会”。嗣后每二年在全国选择推广应用好的地区轮流举办微波应用技术交流，以推动国内微波事业的发展。每届均有论文集出版，涉及工业、农业、医药、科研等方面的应用领域。 目前,我国已在皮革、木材、彩色印刷、食品、纸张、化工、陶瓷、药品、烟叶、建材、橡胶以及医疗等行业逐渐采用微波技术，并取得了良好的经济效益。微波能技术作为一种新的加工手段，对各行业的技术改造和设备更新已形成极大地冲击。特别是现阶段，摆在各经营者面前的是解决产品结构与社会需求的问题，适应社会发展对产品品质、品种要求的提高。其焦点之一就是技术创新不足、品质升级滞后。微波技术的出现为提高产品档次、跟上技术进步、创高附加值产品提供了良好条件。 1.2微波加热技术的研究前景 微波加热技术在很多方面都有应用优势，在不久的将来可以成为极为常规应用的有效条件。加热过程几乎涉及到国民经济的各个部门,广泛应用于国民生产和人民的日常生活中. 微波加热作为是一项新技术,它具有众多其他加热方法无法比拟的优点,无疑将会在各部门得到大力推广和应用. 但我们也应认识到微波加热一项新技术、新方法,我们对它的研究还很不深入,它在应用的过程中也表现出了一些缺点和不足. 如以微波干燥为例,其所用能源为高价位的电能,与传统能源相比,有时其干燥成本仍然较高;单独用微波干燥物料,若控制不当,容易使物料内产生过快的温和很高的温度,从而导致物料内部产生“炸裂”,甚至出现烧焦现象. 在进入20 世纪90 年代以后,由于电子技术的飞速发展,微波加热技术也日趋成熟,微波加热设备日渐精良;电力供 - 1 -
微波论文
微波技术在化学中的应用 有机化学邵振 （中科院常州研究院，江苏常州 213164） 摘要：介绍了微波技术的发展，微波定义和微波的产生，加热原理以及在化学中加热作用，越来越多的化学反应中有微波的参与，它已经广泛应用在各种物质的加热、干燥,以及医疗、杀菌和测量等方面,并开始出现微波化学的新领域，用微波进行萃取，对化学梵音加热提供能量使反应速率变快。 关键字：微波；电磁波；热效应；化学；萃取 The Microwave Technology in Chemistry Applications SHAO Zhen (Organic of School of Petrochemical Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164,Chian) Abstract:Describes the development of microwave technology, the definition and microwave microwave generation, and heating the heating principle role in chemistry, an increasing number of chemical reactions in the microwave participation, it has been widely used in various substances heated, dried, and medical, sterilization and measurement, and began a new field of microwave chemistry, microwave extraction, providing energy for heating Fine chemical reaction rate becomes faster. Keywords: thermal effects ；microwave ；electromagnetic waves； chemical ；extraction 微波是无线电波中一个有限频带的简称，其频率为0.3GHz~300GHz的电磁波，即波长是在1mm~1m之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波的频率比一般的无线电波频率要高，因此也被称之为“超高频电磁波”。微波有穿透、反射、吸收三个的基本的特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是完全穿越而不被吸收。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，则会将微波反射。 微波技术的应用是从雷达开始的,至今已有几十年的历史。直到二十世纪六十年代初,研制出了高功率电子管后才把它用于工业生产中。目前,它已经广泛应用在各种物质的加热、干燥,以及医疗、杀菌和测量等方面,并开始出现微波化学的新领域,微波还能在化学合成、分析化学、陶瓷烧结、新材料合成、橡胶工业、皮革行业、造纸生产、香料萃取、塑料工业等化工化学领域得到广泛的应用。国内的微波在化学化工各个方面的研究和应用还不是很一致，技术水平也是层次不齐，在某些领域还是比较落后的。 近年来微波技术发展很快，并得到越来越多的重视，微波化学在相关产业中的应用可以降低能源的消耗、改良产物的性质、减少环境污染等特点，因此被誉为“绿色化学”，有着巨大的发展前景。此外，微波在金属有机化合物、热分解反应和环境保护等方面也都取得了很大进展，可以看出，微波化学实际上已成为化学学科中一个十分活跃、富有创新成果的新的分支学科。 1 微波的产生 微波的产生通常是由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来产生的。可以产生微波的器件有许多种，主要分为两大类：电真空器件和半导体器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、微波三、四极管、多腔速调管、行波管等。在微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。 2 热效应 微波的热效应是指由微波引起的系统内的物受热而对物质内部粒子能量的传递。热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而产生的摩擦生热；内部的离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量；一般的分子会吸收微波产生的能量后使热运动能量增加。
微波加热技术
微波加热技术 一、微波加热技术的发展概况 微波技术首先应用于通信、广播、电视技术中。在这些领域里，微波作为一种信息或信息的载体被利用。在微波通信工程的数十年应用中，发现始终伴随有一种会引起微波能损耗、需要设法防止和消除的有害因素——热效应。早在1945年，美国就有人提出利用微波的这种热效应来对材料进行加热的想法。随后有不少人对此课题——微波加热——进行了不段探索、试验和研究。直到六十年代末。 微波能终于被作为一种能源来加以利用，进行加热、干燥、杀虫、灭菌、医疗等工业项目上。首创是在食品工业方面，而家用微波炉的出现更进一步扩大了微波加热技术的应用领域。现在，微波加热作为一项新技术已受到各学科领域的高度重视和应用开发。 国外对微波能应用研究及学术交流一直很活跃与重视。1966年在北美加拿大的阿尔伯泰(Alberta)城设立了国际微波功率学会(简称IMPI),每年举行一次学术讨论会,并定期出版季刊《微波功率杂志》(《The Journal of Microwave Power》)。 我国在70年代开始微波能应用研究工作，于1973年开始微波加热应用技术的研究和微波加热用磁控管的研制。1974年和1980年电子工业部召开了“全国微波能推广应用技术交流会”，交流微波学术及应用技术问题。81年3月经四机部批准，抽调部属单位的科技力量，成立了——中国电子器件工业总公司微波能推广应用站，负责全国微波能推广应用的组织、设计研究工作。1983年10月中国电子学会召开了首届“全国微波能应用学术交流会”。嗣后每二年在全国选择推广应用好的地区轮流举办微波应用技术交流，以推动国内微波事业的发展。每届均有论文集出版，涉及工业、农业、医药、科研等方面的应用领域。
微波加热技术
㈡微波加热技术（15分） ①在家庭中，要加热一个凉馒头，使之达到内外均热口感好的程度，使用燃气灶加热，需要的时间大约是10～15分钟，而使用微波炉加热，仅需l分钟左右。微波加热省时方便。 ②微波与无线电波、红外线、可见光一样都是电磁波，微波是指频率为300 MHz／300 kMHz的电磁波，即波长在1m到l mm之间的电磁波。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”。 ③介质(这里指某些波状运动借以传播的物质)材料一般由极性分子和非极性分子组成，微波加热时，在电磁场作用下，这些极性分子从原来的随机分布状态，转向依照电磁场的极性方向分布，并且运动方向不断变化。这一过程造成分子的运动和相互摩擦，从而产生热量。此时交变电场的场能转化为介质内的热能，使介质温度不断升高。这就是对微波加热最通俗的解释。 ④微波的穿透能力强。穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的本领。微波的加热深度比红外加热大得多，因为微波的波长是红外波长的近l 000倍。红外加热只是表面加热，微波是深入内部加热，这是微波加热的一大优点。 ⑤不同性质的物质对微波的吸收损耗不同，所以，微波加热具有选择性加热的特点。如在对物质加热干燥的过程中，因为水分子对微波的吸收损耗最大，所以含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量较低的部位，从而使物质干燥速率趋于一致。 ⑥常规加热，如火焰、热风、电热、蒸汽等，都是利用热传导、对流、热辐射将热量 首先传递给被加热物的表面，再通过热传导逐步使中心温度升高。要使中心部位达到所需的温度，需要一定的热传导时间，热传导率差的物质所需的时间就更长。微，波加热属于内部加热方式，电磁能直接作用于介质分子转换成热，且其透射性能使物料内外的介质同时受热，不需要热传导。 ⑦各种物质对微波的吸收能力差异显著。由极性分子所组成的物质，能较好地吸收微波能。水分子呈极强的极性，是吸收微波的最好介质，所以凡含水分子的物质必定吸收微波。另一类由非极性分子组成的物质，它们基本上不吸收或很少吸收微波，这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等塑料制品和玻璃、陶瓷等，它们能透过微波，而不吸收微波。这类材料可作为微波加热用的容器或支撑物，或作密封材料。 ⑧微波加热技术不但用于家庭中加热食品，在医药领域、水处理领域、食品领域等诸多领域都有着更广泛的应用。 9．选出对选文②③段中提供的信息说明有误的一项(3分) ( ) A．微波是频率为300 MHz／300 kMHz的电磁波，波长在1m到1mm之间。 B．微波被称作“超高频电磁波"，是因为微波频率比所有无线电波频率高。 C．微波加热时，被加热的物质内部的分子运动和相互摩擦产生热量。 D．对微波加热这一概念，选文③段只是作了最通俗的解释。 10．选文④段画横线的语句运用了哪两种说明方法?有什么作用?(4分) 11．概括出选文⑤段的说明内容。(3分) 12．选文⑥段中加点的“逐步”一词有什么作用?(3分) 13．根据选文⑦段提供的知识，用简洁的语言分别说出下面两个现象产生的原因。(2分) 在家庭中，用常温的玻璃盘盛一个凉馒头，放在微玻炉里加热一分钟。产生的现象一：馒头很烫手；现象二：玻璃盘的温度并没有较大的变化。 ⑴现象一的原因： ⑵现象二的原因：
微波谐振腔特性参数的计算和仿真
毕业论文 二0一一年六月
微波谐振腔特性参数的计算和仿真 专业班级：通信工程3班 姓名： 指导教师：
摘要 微波谐振腔其内部的电磁场分布在空间三个坐标方向上都将受到限制,均成驻波分布.微波谐振腔在微波电路中起着与低频LC振荡回路相同的作用,是一种具有储能和选频特性的谐振器件.这次主要研究矩形谐振腔和圆柱体谐振腔的特性参数的计算和仿真.计算时用VC++中的MFC编写一个小界面计算工具，当输入变量参数时，类似计算器形式直接输出计算结果，仿真所用软件为HFSS，对矩形谐振腔和圆柱谐振腔进行仿真，输入变量得出仿真结果并与上述结算结果进行比较。本文首先介绍了微波谐振腔的发展及前景和理论基础知识和MFC,Hfss等软件.然后分别进行了: 1.对金属谐振腔中特性参数的特性及计算方式进行深入探讨，学习其基本特 性与基本分析方法。 2.矩形谐振腔和圆柱谐振腔特性参数的计算在小界面计算方式方式下表示， 并举例输入变量得出计算结果。 3.用Hfss微波技术仿真软件对矩形谐振腔和圆柱谐振腔仿真,与之前的结 果进行比较。 4.在小界面计算工具在输入不同尺寸，内部填充不同材料，以及用铜，铁， 铝等材料作为谐振腔表面材料等多种情况下计算，得出不同结果，并用仿 真软件对矩形及圆柱谐振腔仿真，两组数据比较并得出结果。 本文主要研究金属谐振腔中矩形谐振腔及圆柱谐振腔特性参数的特性及计算方法，对其特性参数的特点，计算方式进行深入研究，然后运用编程软件对其编程，得到一个便捷的计算工具，并对矩形及圆柱谐振腔仿真，计算结果与仿真结果比较来判别计算工具的实用性与便捷性。 关键词：金属谐振腔，特性参数，MFC，小界面，Hfss，仿真
微波谐振腔
微波技术与天线 哈尔滨工业大学（威海）
微波谐振器 一．引言 在微波领域中，具有储能和选频特性的元件称为微波谐振器，它相当于低频电路中的LC振荡回路，它是一种用途广泛的微波元件。 低频LC振荡回路是一个集中参数系统，随着频率的升高，LC回路出现一系列缺点，主要是，①损耗增加。这是因为导体损耗、介质损耗及辐射损耗均随频率的升高而增大，从 而导致品质因数降低，选频特性变差。②尺寸变小。LC回路的谐振频率，必须减少LC数值，回路尺寸相应地需要变小，这将导致回路储能减少， 可见为了提高 功率容量降低，寄生参量影响变大。因为这些缺点，所以到分米波段也就不能再用集中参数的谐振回路了。在分米波段，通常采用双线短截线作谐振回路。当频率高于1GHz时，这种谐振元件也不能满意地工作了。为此，在微波波段必须采用空腔谐振器作谐振回路。 实际上，我们可以把空腔谐振器（简称谐振腔）看成是低频LC回路随频率升高时的自然过渡。图7-1-1表示由LC回路到谐振腔的过渡过程。为了提高工作频率，就必须减小L 和C，因此就要增加电容器极板间的距离和减少电感线圈的匝数，直至减少到一根直导线。然后数根导线并接，在极限情况下便得到封闭式的空腔谐振器。
二．微波谐振器的基本参量 根据不同用途，微波谐振器的种类也是多种多样。图7-2-1示出了微波谐振器的几种结构。(a)为矩形腔，(b)为圆柱腔，(c)为球形腔，(d)为同轴腔，(e)为一端开路同轴腔，(f)为电容加载同轴腔，(g)为带状腔，(h)为微带腔。在这些图中，省略了谐振器的输入和输出耦合装置，目的是使问题简化。但在实际谐振器中，必须有输入和输出耦合装置。 微波谐振器的主要参量是谐振波长 （谐振频率或、固有品质因数Q0及等Array 效电导G0。
微波合成小论文
微波合成简述 2015级伯苓班李智豪 1.合成仪器的发展 人们对微波加热的应用已经有60年以上的历史了[1]，然而将微波用于有机合成则是上世纪70年代末的事[1]，并且由于当时微波炉制式的不统一[1]，实验的可重复性很差，所以在很长一段时间内并没有得到很大的重视。 事实上，很长一段时间内（包括现在仍存在）化学家们往往使用的是由家用微波炉简单改造来的反应器，这样的反应器存在一个缺陷，它们产生的场是不均匀的[3]，而且也不够安全，不适合有机合成。 图家用微波炉产生的不均匀的场
第一台专门为有机合成设计的微波炉诞生于2000年，他能够产生均匀的场，并且支持回流反应容器，安全性也较好。从此之后，越来越多合成化学家开始使用专业微波合成器，并且发现微波反应能够大大缩短。 后来又有许多有机化学家发现, 只有在反应物料小的情况下, 微波显著促进有机化学反应; 而反应物料大, 则效果明显降低[2]。基于这种原因, 人们又设计出连续微波反应器,如CSIRO 反应器[4], 其设计原理如图 1 所示, 反应物经压力泵导入反应管5, 达到所需要反应时间后流出微波腔4, 经热交换器7 降温后流入产物贮存槽10。 微波反应由于其定量性以及大大加快了反应速度的特性，使得高通量的机器辅助优化反应成为可能。一种微波反应工作站如下 图BiotageEmrys个人微波化学合成工作站 指定好各种参数后，它能在短时间内进行大量样品的反应，形成一个反应数据库，供化学家或相关软件进行分析，从而实现对反应的优化。[3]
2.微波加热原理 与传统的油浴加热相比，油浴加热往往只能对表面直接加热，导致内部与外部温度不均。而微波则可以使整个体系得到均匀加热，这样可以避免或减少一些副反应。在加压条件下，还能够快速升温使液体温度超过常压沸点。并且它能对温度进行精确的控制，以及高效地猝灭反应[3]。 现在讨论微波加热的机理。对于所有的电磁波，都可以划分为两部分，一部分是电场部分，另一部分是磁场部分。其中电场部分在微波加热中起主要作用。具体有通过如下两种机理[1]来实现 一、偶极极化机理 下图是水与二氧六环微波加热的对比图，下面的曲线为二氧六环。