微波波段分析方法

A. 微波技術和高頻技術的區別和差異

關於高頻：
(1) 商業上劃分的一種頻段的電磁波
HF 3-30M
VHF 30-300M
UHF 300M-3G
(2) 電子設計中的高頻：
當信號的 頻率升高，也就是信號波長減小 到與電路的幾何尺寸相當時
用於低頻的 電路分析方法（如低頻歐姆定理）不再適用
這時候要用電磁 場 的方法來分析電路

所以「高頻」在電路設計里 是一個相對的概念
例如對於 頻率3G的微波信號 （波長 = 光速/頻率），波長為10毫米
如果把電路幾何尺寸做的非常小 電路集成在不到10毫米的基片上
那麼我們仍然可以用 「路」的方法來分析電路
當然還要考慮雜散參數。

B. 請教 微波信號傳輸失真的問題

我覺得關鍵的問題是，我們通常所說的頻率是載波的頻率，但是調制信號（比如播音員的聲音）的頻率是很低的，在20KHz以下。那麼即使載波在傳輸的過程中有一些局部延時，或者說帶來一些相位的扭曲，但是對於所載的有效信號來說並不算什麼。
一個形象的比喻是，在一塊布上畫一幅畫，畫很大，即使是其最細膩的部分相對於布的紋路（布的線紗）來說都很粗曠。那麼畫好後你再將這塊畫布的某些部分錯開一兩根線，對這幅畫的整體效果有什麼影響嗎？幾乎是沒有。

當然有些場合載波的頻率和調制信號的頻率很接近，這時候就需要認真的考慮信號傳遞過程中的細小的扭曲，免得傳輸過程中信號失真太多。不是這一行，就不太懂怎麼處理了。

通常在這種情況下（載波和調制頻率很接近），很多原理性的東西都要改變，至少波動方程的振幅慢變近似就不適用了。

C. 微波的波長是多少長時間在多長的波長多對人體有害或者安全

微波的波長微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為「超高頻電磁波」。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性．微波量子的能量為1 99×l0 -25～ 1．99×10-22j． 微波殺菌的機理微波殺菌是利用了電磁場的熱效應和生物效應的共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變化，使細菌失去營養，繁殖和生存的條件而死亡。微波對細菌的生物效應是微波電場改變細胞膜斷面的電位分布，影響細胞膜周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細菌因此營養不良，不能正常新陳代謝，細胞結構功能紊亂，生長發育受到抑制而死亡。此外，微波能使細菌正常生長和穩定遺傳繁殖的核酸[RNA]和脫氧核糖核酸[DNA]，是由若干氫鍵鬆弛，斷裂和重組，從而誘發遺傳基因突變，或染色體畸變甚至斷裂。
微波萃取的原理
利用微波能來提高萃取率的一種最新發展起來的新技術。它的原理是在微波場中，吸收微波能力的差異使得基體物質的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質從基體或體系中分離，進入到介電常數較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中；微波萃取具有設備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現性好、節省時間、節省試劑、污染小等特點。目前，除主要用於環境樣品預處理外，還用於生化、食品、工業分析和天然產物提取等領域。在國內，微波萃取技術用於中草葯提取這方面的研究報道還比較少。
微波萃取的機理可從以下3個方面來分析：①微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質到達物料內部的微管束和腺胞系統的過程。由於吸收了微波能，細胞內部的溫度將迅速上升，從而使細胞內部的壓力超過細胞壁膨脹所能承受的能力，結果細胞破裂，其內的有效成分自由流出，並在較低的溫度下溶解於萃取介質中。通過進一步的過濾和分離，即可獲得所需的萃取物。②微波所產生的電磁場可加速被萃取組分的分子由固體內部向固液界面擴散的速率。例如，以水作溶劑時，在微波場的作用下，水分子由高速轉動狀態轉變為激發態，這是一種高能量的不穩定狀態。此時水分子或者汽化以加強萃取組分的驅動力，或者釋放出自身多餘的能量回到基態，所釋放出的能量將傳遞給其他物質的分子，以加速其熱運動，從而縮短萃取組分的分子由固體內部擴散至固液界面的時間，結果使萃取速率提高數倍，並能降低萃取溫度，最大限度地保證萃取物的質量。③由於微波的頻率與分子轉動的頻率相關連，因此微波能是一種由離子遷移和偶極子轉動而引起分子運動的非離子化輻射能，當它作用於分子時，可促進分子的轉動運動，若分子具有一定的極性，即可在微波場的作用下產生瞬時極化，並以24．5億次／s的速度作極性變換運動，從而產生鍵的振動、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞，並迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出並擴散至溶劑中。在微波萃取中，吸收微波能力的差異可使基體物質的某些區域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使被萃取物質從基體或體系中分離，進入到具有較小介電常數、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。 波長約從1米～1毫米（相應的頻率約從 300兆赫到300吉赫）的電磁波。這段電磁頻譜包括分米波、 厘米波和毫米波等波段。在雷達和常規微波技術中，常用拉丁字母代號表示更細的波段劃分。
以上關於微波的波長或頻率范圍，是一種傳統上的約定。從現代微波技術的發展來看,一般認為短於1毫米的電磁波（即亞毫米波）屬於微波范圍，而且是現代微波研究的一個重要領域。
從電子學和物理學的觀點看，微波這段電磁譜具有一些不同於其他波段的特點。微波在電子學方面的特點表現在它的波長比地球上很多物體和實驗室中常用器件的尺寸相對要小很多，或在同一量級。這和人們早已熟悉的普通無線電波不同，因為普通無線電波的波長遠大於地球上一般物體的尺寸。當波長遠小於物體（如飛機、船隻、火箭、建築物等）的尺寸時，微波的特點和幾何光學的相似。利用這個特點，在微波波段能製成高方向性的系統（如拋物面反射器）。當波長和物體（如實驗室中的無線電設備）的尺寸有相同量級時，微波的特點又與聲波相近,例如微波波導類似於聲學中的傳聲筒;喇叭天線和縫隙天線類似於喇叭、簫和笛；諧振腔類似於共鳴箱等。波長和物體尺寸在同一量級的特點，提供了一系列典型的電磁場邊值問題。
在物理學方面，分子、原子與核系統所表現的許多共振現象都發生在微波的范圍，因而微波為探索物質的基本特性提供了有效的研究手段。
由於這些特點，微波的產生、放大、發射、接收、傳輸、控制和測量等一系列技術都不同於其他波段（見微波電子管、微波測量等）。
微波成為一門技術科學，開始於20世紀30年代。微波技術的形成以波導管的實際應用為其標志。若干形式的微波電子管(速調管、磁控管、行波管等)的發明，是另一標志。
在第二次世界大戰中，微波技術得到飛躍發展。因戰爭需要，微波研究的焦點集中在雷達方面，由此而帶動了微波元件和器件、高功率微波管、微波電路和微波測量等技術的研究和發展。至今，微波技術已成為一門無論在理論和技術上都相當成熟的學科，又是不斷向縱深發展的學科。
微波振盪源的固體化以及微波系統的集成化是現代微波技術發展的兩個重要方向。固態微波器件在功率和頻率方面的進展，使得很多微波系統中常規的微波電子管已為或將為固體源所取代。固態微波源的發展也促進了微波集成電路的研究。
頻率不斷向更高范圍推進，仍然是微波研究和發展的一個主要趨勢。60年代激光的研究和發展，已越過亞毫米波和紅外之間的間隙而深入到可見光的電磁頻譜。利用常規微波技術和量子電子學方法，已能產生從微波到光的整個電磁頻譜的輻射功率。但在毫米波－紅外間隙中的某些頻率和頻段上，還不能獲得足夠用於實際系統的相干輻射功率。
微波的發展還表現在應用范圍的擴大。微波的最重要應用是雷達和通信。雷達不僅用於國防，同時也用於導航、氣象測量、大地測量、工業檢測和交通管理等方面。通信應用主要是現代的衛星通信和常規的中繼通信。射電望遠鏡、微波加速器等對於物理學、天文學等的研究具有重要意義。毫米波微波技術對控制熱核反應的等離子體測量提供了有效的方法。微波遙感已成為研究天體、氣象和大地測量、資源勘探等的重要手段。微波在工業生產、農業科學等方面的研究，以及微波在生物學、醫學等方面的研究和發展已越來越受到重視（見微波應用、微波能應用、微波醫學應用等）。
微波與其他學科互相滲透而形成若乾重要的邊緣學科，其中如微波天文學、微波氣象學、微波波譜學、量子電動力學、微波半導體電子學、微波超導電子學等，已經比較成熟。微波聲學的研究和應用已經成為一個活躍的領域。微波光學的發展，特別是70年代以來光纖技術的發展，具有技術變革的意義(見微波和射頻波譜學)。
常用的無線傳輸介質是微波、激光和紅外線，通信介質也稱為傳輸介質，用於連接計算機網路中的網路設備，傳輸介質一般可分為有線傳輸介質和無線傳輸介質！

D. 如何判斷微波爐是否泄露微波

正常來講應該用頻譜分析儀但是如果你是家庭用戶的話就很難搞到。
但是也有別的方法，微波爐是2.4g頻段的。可以用無線區域網的接收質量來判斷。用兩台能夠無線上網的電腦建立連接。互相拷貝大文件，監控拷貝速度。

將其中一台電腦（最好是筆記本便於攜帶）放置在微波爐附近，另一台距離微波爐較遠，是兩台電腦的連接質量處於中等偏下。微波爐不工作，這時候拷貝文件，記錄一下平均拷貝速度（如果速度很好很穩定能夠達到標稱速度就把兩台電腦的距離加大使之無法達到標稱速度）。打開微波爐加熱，再看看拷貝速度，如果有明顯下降就說明微波爐有泄露。

E. 微波波譜學的學科歷史

20世紀30年代以前，原子物理學的光譜學實驗主要在可見光波段進行，以測量波長為主，測量光譜的精細結構和超精細結構的准確度不高，測量分子光譜的准確度也不高。第二次世界大戰以後，電子學和微波技術有了很大進展，探測儀器的靈敏度、解析度有了大幅度提高，實驗技術也有了革新。微波波譜學以測量頻率為主，利用振盪器、磁控管、調速管等產生單頻微波，通過平行金屬線、同軸線或波導管透過含有被分析物質的共振腔，探測物質在隨時間緩慢變化的電場或磁場下所造成的輻射衰減響應。利用微波波譜方法，准確測定了一些原子的超精細結構、蘭姆移位、電子和μ子的反常磁矩，分子鍵長等等。
微波波譜學的發展，導致微波量子放大的出現、激光的問世、原子鍾的發明和頻率基準的建立，開辟了量子電子學這一新興科學。頻率的准確測量導致物理常量准確度大幅度提高，對自然科學、應用科學和工程技術的發展起了重要的推動作用。
20世紀30年代末期以前，原子物理的光譜學實驗主要在可見光波段內進行，它以測量波長為主，當時只能觀察和初步測量一些核的磁超精細結構及少數核的電四極矩對其的影響（見原子光譜的超精細結構），測量准確度不高；在分子物理方面，因分子帶狀光譜主要在紅外波段，當時觀察儀器的靈敏度和解析度都較差，准確測量分子結構和超精細作用等更為不易。
1933年C.E.克利頓和N.H.威廉斯首先在微波波段探索氨分子的譜線，成為微波波譜學的先河。1938年I.I.拉比等人的著名實驗開創了原子束和分子束對電磁波共振的研究。第二次世界大戰以後，由於電子學和微波技術的進展，探測儀器的靈敏度、解析度有了大幅度的提高，又因實驗技術的革新，除碰撞法（見電子同原子碰撞）外的原子和分子物理重要實驗，主要是在微波波段內以共振方法進行的。扎沃伊斯基（1945）對電子自旋共振、F.布洛赫和E.M.珀塞耳（1946）對核磁共振、H.G.德梅爾特和H.克呂格爾（1951）對核電四極矩共振實驗觀察的成功，使波譜學迅速擴展到射頻波段。A.卡斯特勒（1950）光抽運的倡始（見激光器），射電星際波譜（1951）的出現，使波譜學內容更加豐富充實。波譜學的測量以頻率為主，這種測量的准確度比可見光和紅外波段內測量波長所得的結果，一般提高百萬倍以上。因測量准確度的提高，觀察到的新現象接踵出現。

F. 微波遙感數據預處理

微波遙感作為一種獲取地球表面信息的重要技術手段，已經在國內外得到了廣泛的應用和發展。隨著人們對遙感應用中定位精度要求的提高，對遙感數據的處理技術也提出了更高、更細的要求，這種要求就是圖像數據反映地物輻射特性的真實性和對地球表面幾何位置的准確性，它們直接影響遙感技術應用的精度和廣度。

（一）輻射標定

原始的SAR數據沒有經過嚴格的輻射標定，因而數據所反映的地物輻射特性與實際地物本身的輻射特性之間存在一定程度的差異。這類SAR圖像雖然能夠滿足一般的定性分析的精度要求，但是在很多實際應用中，往往要對圖像進行定量分析，如模式識別、目標分類等。因此為了使SAR數據能夠滿足定量分析精度的要求，就必須要對其進行輻射標定工作。有關原始SAR圖像輻射標定的演算法較多，常用的演算法是：

1∶25萬遙感地質填圖方法和技術

式中：I=10 lg（DN_ij）；

σ°——反射系數；

DN_ij——像元（i，j）的灰度值；

K——輻射標定常數；

R_n——像元（i，j）的斜距；

R₀——參考斜距；

a_n——像元（i，j）的入射角；

a₀——參考入射角；

G_sys——被標定SAR圖像的系統雷達天線增益；

G_sys0——確定K時的系統雷達天線增益。

輻射標定所需參數都可以直接從原始圖像數據頭文件中直接或間接獲取，標定後的圖像將原始圖像灰度轉換成後向散射系數。利用PCI軟體可以完成對雷達數據的輻射標定的處理。

（二）微波圖像雜訊與斑點的弱化處理

當成像雷達發射的是純相干波照射到目標時，目標上的隨機散射面的散射信號與發射的相干信號之間的干涉作用會使圖像產生相干斑點雜訊。這種斑點雜訊嚴重干擾了地物信息的提取與SAR圖像的應用效果，雜訊嚴重時，甚至可導致地物特徵的消失。在圖像信息提取時，這一現象往往產生假信息。因此，弱化斑點雜訊對SAR圖像的應用有著重要意義。

雜訊平滑與弱化的最好方法是利用同一地區的不同探測方向的兩幅或多幅雷達圖像進行振幅或密度的配准和輻射糾正，計算其差值圖像，就可以消除雷達數據本身固有的斑點雜訊。其他方法還有：

1.主成分分析法

RADARSAT-1 SAR數據的雜訊由於其固有性質，在通過主成分變換後雜訊往往分布在其中的某一個分量上。通過計算各分量的均值和方差就可以判斷哪個分量是以雜訊信息為主，而其他分量則為地物的微波散射信息。通常情況下，主成分分析具有以下特徵：

（1）主成分分析的數據變換前後的方差總和不變，只是把原來的方差不等量地再分配到新的主成分波段影像中。

（2）第一主成分包含了多波段影像信息的絕大部分，其餘主成分信息含量依次減少。

（3）各主成分的相關系數為零，即各主成分所含的信息內容不同。

（4）第一主成分相當於原來各波段的加權和，反映了地物總的反射或輻射強度；其餘各主成分相當於不同波段組合的加權差值影像。

（5）第一主成分降低了雜訊，有利於細部特徵的增強和分析。

（6）對於有些特殊異常的專題信息，往往通過主成分分析後在第二以上主成分影像上得到增強。

對微波遙感數據的主成分分析可以採用不同時相的SAR數據、不同參數的SAR數據或不同方法處理後的同一SAR數據進行主成分變換，可以起到弱化雜訊的目的。為不同方法處理後的同一SAR數據進行主成分變換後的SAR數據。

2.中值濾波技術

中值濾波技術由於其原理是建立在像元及其領域的統計特徵的基礎上，因而也廣泛地應用於雷達數據的雜訊處理中。對 n×n 大小的濾波核，處理後的中心點的像元值為該濾波核處理前所有像元值的中間值（彩圖1-3b）。中值濾波運算元的數學公式如下：

1∶25萬遙感地質填圖方法和技術

式中：X_ij——n×n窗口中的第（i，j）像元的灰度值；

M（X_ij）——n×n窗口中所有像元值的中間值。

3.濾波增強處理

由於散射信號產生的 SAR 圖像，受大量「斑點」雜訊影響，必須經過濾波預處理。針對雷達數據的固有的倍增雜訊特徵，設計的濾波運算元是基於局部統計及雜訊模型信息的，主要包括 Lee濾波、Frost濾波、Kuan 濾波、Gamma Map 濾波和 Average濾波。許多在多光譜數據處理中使用的濾波運算元如高通濾波、低通濾波、紋理濾波應用於雷達數據分析往往帶入大量的人工信息，針對上述問題，工作中使用以下一些濾波運算元。這些運算元不僅能較好地濾去高頻雜訊，而且能較好地保持影像邊緣和紋理信息；同時，處理後的圖像相對於原始圖像具有更好的對比性。尤以 Frost（彩圖1-3c）、Lee及其增強濾波運算元為佳。

目前常用的濾波有：①Frost自適應濾波；②Lee濾波；③Gamma Map斑點濾波；④Frost自適應增強濾波；⑤Lee增強濾波；⑥Kuan斑點濾波。

G. 在微波波段中為什麼不能用普通集中參數元件在微波技術中,匹配的實質是什麼

高頻波段不是不能用集中參數元件，而是要考慮元件的高頻特性及參數。電路中由於頻率很高，電容、電感、平時當作導線的印製板的高頻下的參數就變的有意義了。
電容的引腳就會引入電感，相鄰的元件和導線就有可能產生耦合。所以高頻電路分析相對低頻電路復雜很多。當然，直流通路的電壓電流原則還是適用的。