微波特点与其应用

电磁波谱中介于无线电波与红外线之间的波段。属于无线电波中波长最短即频率最高的波段。微波的波长远远小于普通无线电波的波长。通常：波长1米～1毫米，频率300MHz～300GHz。(中国:1米-1毫米,美国:30厘米-0.3毫米)分为：米波、厘米波和毫米波。有时用一些特定字母来代表微波中的某一波段。微波的基本概念第一页，共39页。（a）波长短，易于实现窄波束定向通信；主要特点

C=λf波长短易于实现定向发射；雷达利用无线电波的反射测定目标的位置；波束角目标的方向。微波的特点与应用第二页，共39页。天线方向图雷达工程=3cm,D=84cm =10m,D=280m（困难！）5波束角（可以相当精确定位）第三页，共39页。老的P－波段=新的A/B波段老的L－波段=新的C/D波段老的S－波段=新的E/F波段老的C－波段=新的G/H波段老的X－波段=新的I/J波段老的K－波段=新的K波段最早的米波雷达称P-波段雷达(Previous)；标准搜索雷达波长23cm，称L-波段(Long，22～50cm)；更短波长雷达(10cm)，称S-波段（Short，比标准L波段短的意思）；火控雷达波长3cm，称X-波段（生活中X通常用来指定和标示地点）；搜索雷达和火控雷达的折衷波长的雷达称C-波段(Compromise是折衷的意思)；德国人发展更短波长的雷达（1.5cm），德国人称K－波段雷达(Kurtz，德语“短”)；K－波段雷达在雨天和雾天无法使用，战后为Ka(K－above)和Ku(K－under)；新老雷达波段代码第四页，共39页。雷达频段标称频率HF3～30MHzVHF30～300MHzUHF300～1000MHzL1～2GHzS2～4GHzC4～8GHzX8～12GHzKu12～18GHzK18～27GHzKa27～40GHzV40～75GHW75～110GHzmm110～300GHz第五页，共39页。（b）频率高、频带宽、信号容量大；信道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20-20000Hz听懂语言300-3400Hz相当逼真传递语言和音乐16Hz～15kHz传送电视图象和声音我国8MHz频带多路通讯信道中心频率（载波频率）必须是被传递信息频带宽度（基带带宽）的几十至上百倍渡越时间、趋肤效应、辐射效应。微波的特点与应用第六页，共39页。（c）穿透电离层（电离层距地高约84km）；视距传播传输距离依赖于天线高度长波：沿地球弯曲表面传播（地波）中波过渡到短波，地波衰减增大短波：60-300公里电离层的折射（天波）超短波和微波：视距直线传播（空间波穿透电离层）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、深空探测微波的特点与应用第七页，共39页。（d）量子特性低功率电平下明显

（能级跃迁、热效应量子能量范围：10-5~10-2电子伏）超低温、低电平量子特性成为决定过程本质的主要因素：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，落在微波量子的能量范围内波粒二象性h是普郎克常数，f是频率。微波的特点与应用第八页，共39页。（a）雷达：军用、民用（防撞、测速、气象）（b）电子战(EW

)：侦察、欺骗、干扰、摧毁（c）无线通信：卫星通信与导航、微波中继通信（d）微波能：和平利用……主要应用领域第九页，共39页。1.3微波的应用军事应用：雷达目标跟踪、导弹制导、火炮瞄准、测量、预警通讯点对点（保密）电子对抗干扰和抗干扰

微波武器微波炮、微波弹、微波武器平台(集雷达侦察与火控制导、超强干扰和定向能攻击于一体的多功能电子对抗平台)

第十页，共39页。民用雷达气象、导航、汽车防撞、遥感通讯中继通信、多路通信、卫星通信、广播电视微波加热应用食物制作（微波炉）、材料烘干（干燥机）、消毒（牛奶、医用）、微波治疗（癌症、前列腺疾病和理疗等）第十一页，共39页。科学研究：

加速器核医学、对撞机等等离子体加热核聚变能源射电天文观测微波与物质相互作用材料的微波处理烧结、合成、改性微波化学加速反应过程微波生物效应改变生物成长过程第十二页，共39页。历史的脚步最早的微波传输实验--1931第十三页，共39页。Hertz1913Marconi1901

电真空管1908第十四页，共39页。最早的火控雷达最早的微波集成电路（64-68，TI公司研制）第十五页，共39页。GJL-861交通管制雷达精密跟踪雷达J-231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

150±50kHz天线转速

0.5-4r/min第十六页，共39页。SMART-Lisa3-D,D-Band,fullyautomaticvolumesearchradar.LW082D,L-BandRadarforlongrangeairandsurfacesurveillance.

第十七页，共39页。电子战

——电子侦察机第十八页，共39页。美军EP－3白羊座电子情报侦察机第十九页，共39页。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ElectronicWarfareMissionCommander(EWMC)电子战机长ElectronicWarfareAircraftCommander(EWAC)资深评估员SeniorElectronicWarfareTacticalEvaluator(SEVAL)电子战操作员ElectronicWarfareOperator(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/h@4,570m；巡航速度333Km/h。第二十页，共39页。

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。美国海军VQ-1特种航空侦察中队的EP-3E经常从日本起飞，沿我国海岸线飞行，搜集我国防空雷达和通讯系统的电磁波频率、信号特征，获得这些情报后，便可以利用在识别、干扰、破译等用途中。

第二十一页，共39页。电子战

——空中预警机“预警机”又叫“空中指挥预警飞机”，被誉为“信息化条件下空军战斗力的倍增器”，是一种集指挥、控制、通信和情报功能于一体的高技术装备。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的“空中领袖”。第二十二页，共39页。美军E－2C预警机第二十三页，共39页。美国诺斯罗普公司推出最新型E-2D预警机第二十四页，共39页。俄罗斯A-50“中坚”预警机70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油受油管，头部整流罩内有气象雷达，头锥下后方雷达罩内估计是地形测绘雷达，机翼上突起的天线罩内为卫星天线，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。翼尖有电子侦察舱，舱的外侧有大气采样口用于监测核、生、化污染。

第二十五页，共39页。台湾空军目前拥有6架E-2C预警机第二十六页，共39页。中国海上霸王预警机改型运八双机编队第二十七页，共39页。在运八机体上改进而成的KJ200预警机第二十八页，共39页。鹰击－91超音速反辐射导弹（仿俄罗斯KR1,计划由SU30K、JH7携带。射程>150公里,发射重量700公斤,弹头重量>110公斤,长度4.7米,直径0.36米)航天部三院：拳头产品是鹰击系列反舰导弹和红鸟系列巡航导弹，包揽除上游系列外所有反舰导弹的研制。第二十九页，共39页。电子战

——高能微波摧毁第三十页，共39页。军用高功率微波武器

--HPM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！！！宽波束，有效距离较短，近期还不能在天基武器系统中使用。频率可高达100GHz，能同时具有热和电子学的效应，是激光武器的很好补充，与各种材料发生作用时产生不同类型的破坏。第三十一页，共39页。无线通信

——卫星通信与导航

——微波接力通信

——移动通信……第三十二页，共39页。一般由6个分系统组成：（1）天线分系统。地面站的天线面向通信卫星，其直径一般是10.3米，由天线本身，馈电部分，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工作波段的载波上，经大功率放大后，经天线发向卫星。（3）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。（4）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。（5）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。（6）电源分系统。为地面站设备提供电源。卫星通信上行站散射通信（战略后备通信系统）通信卫星地面站第三十三页，共39页。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、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”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20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。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。卫星移动通信第三十四页，共39页。

GPS系统的特点1、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、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、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简介全球定位系统（GlobalPositioningSystem-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。第三十五页，共39页。美国从66年开始发射军用通信卫星，并命名为“国防卫星通信系统”。91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TCS—9200卫星系统将沙特、伊、科边境的战况及时传送到远在10000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90％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（WWMCCS）为核心，进行战略任务的组织协调工作，以国防数据网（DDN）为主要战略通信手段，用三军联合战术通信系统（TRI-TAC）来协同陆、海、空军的战术通信，构成完整的陆、