一、微波器件簡介

工作在微波波段（頻率為300～300000兆赫）的器件，稱為微波器件。微波器件是工作在微波波段的一系列相關(guān)器件的統(tǒng)稱。如連接元件、終端元件、匹配元件、衰減與相移元件、分路元件、濾波元件等。通過電路設(shè)計，可將這些器件組合成各種有特定功能的微波電路，微波期間和微波電路共同構(gòu)成了微波系統(tǒng)。

二、微波器件的分類

微波器件按結(jié)構(gòu)可分為：波導(dǎo)型、同軸線型、微帶線型

按工作波形分為：單模器件、多模器件

按網(wǎng)絡(luò)端口可分為：一端口網(wǎng)絡(luò)、二端口網(wǎng)絡(luò)、三端口網(wǎng)絡(luò)、四端口網(wǎng)絡(luò)。

三、微波器件的作用

1．終端負(fù)載元件：為一端口互易元件，主要包括短路負(fù)載、匹配負(fù)載和失配負(fù)載

1）短路負(fù)載，要求：

（1）保證接觸處的損耗小，

（2）當(dāng)活塞移動時，接觸損耗變化小；

（3）大功率時，活塞與波導(dǎo)壁間不應(yīng)產(chǎn)生打火現(xiàn)象。

可用作調(diào)配器，純電抗元件

結(jié)構(gòu)方式：接觸式、扼流式（金屬片）

2）匹配負(fù)載

全部吸收輸入功率的元件主要技術(shù)指標(biāo)：工作頻率f、輸入駐波比、功率容量。作為匹配標(biāo)準(zhǔn)、等效天線、吸收負(fù)載等。

3）失配負(fù)載

作為標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)載。吸收一部分功率，反射一部分功率。

2.微波連接元件：二端口互易元件。主要包括：波導(dǎo)接頭、衰減器、相移器、轉(zhuǎn)換接頭。作用是將作用不同的微波元件連接成完整的系統(tǒng)。

無耗互易二端口網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)：

1）若一個端口匹配，則另一個端口自動匹配；

2）若網(wǎng)絡(luò)完全匹配，則必然是完全傳輸?shù)?，或相反?/p>

3）S11、S12、S22的相角只有兩個是獨立的，已知其中兩個相角，則第三個相角便可確定。

3.阻抗匹配元件

膜片（感性膜片b邊）

容性膜片（寬邊）

銷釘（電感）

螺釘調(diào)配器（單螺釘、雙螺釘、三螺釘、四螺釘----原理同支節(jié)調(diào)配器，但螺釘只是電容）。

四、微波器件的應(yīng)用

微波器件具有效率高、使用方便等優(yōu)點，對雷達(dá)、通信、電子對抗等電子裝備實現(xiàn)全固態(tài)化有重要意義。微波振蕩器（微波源）是微波系統(tǒng)中的重要器件，是電子裝備的心臟，對其性能有直接影響。例如，在高功率微波武器系統(tǒng)中，高功率微波振蕩器決定其殺傷效能；在雷達(dá)系統(tǒng)中，微波振蕩器決定雷達(dá)的作用距離。

五、微波遙感器件理論的研究現(xiàn)狀

微波與所遙感的目標(biāo)和背景相互作用，產(chǎn)生散射、輻射、吸收、諧振等現(xiàn)象，是利用微波遙感器獲得目標(biāo)和背景的信息，實現(xiàn)遙感或探測的機(jī)理。當(dāng)前對陸地、海洋、大氣遙感的目的是實現(xiàn)資源調(diào)查、土地利用、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報、氣象觀測。涉及到大氣、海洋、陸地中的處于各種形式、狀態(tài)下的所有物體作為目標(biāo)和背景。從理論上講它們屬于不同的介質(zhì)。這些介質(zhì)可分為均勻介質(zhì)、電解質(zhì)溶液介質(zhì)、非均勻性混合介質(zhì)。在具體研究處理電磁波與介質(zhì)的相互作用時，按其具體情況又把介質(zhì)劃分為連續(xù)介質(zhì)、離散介質(zhì)、無耗介質(zhì)、有耗介質(zhì)、各向異性介質(zhì)、分層介質(zhì)、隨機(jī)介質(zhì)、分形介質(zhì)、旋波介質(zhì)等。麥克斯書方程是描述介質(zhì)與波相互作用產(chǎn)生輻射、散射、衰減等現(xiàn)象的數(shù)學(xué)公式。因為微波遙感對象是極其復(fù)雜的，所以所建立的麥克斯韋方程更難得到嚴(yán)格解，只能用近似解析法和數(shù)值法求解。在近似解法中已有微擾法、變分法、迭代法、光學(xué)法、物理光學(xué)法、兒何射線法、物理射線法、算子法、有限元法、場路結(jié)合法等。有時還要處理非線性微分方程的解的問題。介質(zhì)的作用測參數(shù)有關(guān)的輻射、散射、吸收量。反之，從微波遙感器獲得的數(shù)據(jù)或圖像中建立起目標(biāo)的性質(zhì)和狀態(tài)。前者為電磁場中的解析問題，或正問題，利用解析微分方程的方法。后者屬于積分方程反演，或逆問題，屬于物性或圖像的恢復(fù)與重建問題。為了建立起目標(biāo)或背景的物理模型，提供較準(zhǔn)確的參量，不僅要從體積大小、幾何形狀、狀態(tài)、物理化學(xué)性質(zhì)研究目標(biāo)和背景，而且還要從產(chǎn)生電磁波與物質(zhì)相互作用的原子、分子結(jié)構(gòu)的微觀世界中研究目標(biāo)和背景的行為。由于微波過感對象的復(fù)雜性和不確定性，所以只能建立起基本與實際一致的物理模型和數(shù)學(xué)模型。用實地試驗法檢驗理論模型的正確性是至關(guān)重要的?？梢哉f微被遙感研究是電磁場理論研究和實際測量相結(jié)合的理論密切聯(lián)系實驗的研究課題。微波遙感理論研究勢必促進(jìn)電磁場理論向縱深發(fā)展。

我國的微波遙感理論研究近年來受到國家重視，國家自然科學(xué)基金委的重大課題、重點課題和面上課題都支持了有關(guān)微波成像理論研究、目標(biāo)和背景的散射和輻射研究。通過國家“六五”、“七五”、“八五”重點攻關(guān)項目取得了一批合成孔徑側(cè)視雷達(dá)、微波輻射計和散射計的實際飛行圖像和數(shù)據(jù)，進(jìn)行了相應(yīng)的理論研究。中科院電子所，電子科技大學(xué)、復(fù)日大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、中科院遙感所等單位作了許多有成效的工作，取得了一批成果。

六、微波遙感器件的發(fā)展趨勢

目前人類從“地球村”觀點出發(fā)，對地球進(jìn)行研究、保護(hù)和開發(fā)。已發(fā)射運行的60多顆對地觀測衛(wèi)星，向人們提供了大量完整、實時、動態(tài)的陸地、海洋、大氣的圖像和數(shù)據(jù)，為人類帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，使人們清楚地認(rèn)識到逼感技術(shù)是地球保護(hù)、開發(fā)和利用的必不可少的技術(shù)。而微波遙感器以其全天時、全天候的探測能力更成為其中的佼佼者。美、日兩國聯(lián)合進(jìn)行的EOS計劃，從1991年到2010年共計劃發(fā)射15顆對地觀測衛(wèi)星，執(zhí)行“全球變化研究計劃”（GCRP）。微波、亳米波及亞毫米波遙感器主要用于監(jiān)測大氣成分、海洋動力狀態(tài)。大氣海洋參數(shù)是地球環(huán)境變化的重要指標(biāo)。遙感技術(shù)是伴隨航天技術(shù)發(fā)展起來的具有宏觀、快速、準(zhǔn)確、動態(tài)獲取信息的高新技術(shù)，已成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的支撐力量。解決世界上人口膨脹、資源匱乏、環(huán)境破壞三大問題使之向良性循環(huán)發(fā)展，遙感技術(shù)會起到重要作用。而微波遙感技術(shù)由于它具有優(yōu)于可見光、紅外遙感技術(shù)的特點，成為當(dāng)前對地觀測研究、開發(fā)、使用的重點。我國在國家科委的統(tǒng)一規(guī)劃下，研制成了機(jī)載合成孔徑側(cè)視雷達(dá)，作了多次飛行試驗，在防洪、鐵路選線、地質(zhì)、探礦等方面進(jìn)行了應(yīng)用研究。研制成多個頻段的機(jī)載（成像）微波輻射計，進(jìn)行了多次對陸地、海洋的飛行試驗和應(yīng)用，取得了典型地物、海面油膜、海冰、海岸帶等的微波輻射圖像和數(shù)據(jù)。研制成了機(jī)載雷達(dá)散射計和機(jī)載海洋雷達(dá)高度計，成功地完成了飛行試驗。幾個高等院校和研究所開展了微波遙感理論研究，獲得初步成果。合成孔徑側(cè)視雷達(dá)、微波輻射計、微波成像儀、海洋雷達(dá)高度汁、微波散射計已進(jìn)入顯載工程或預(yù)研階段。

微波遙感是難度大、理論水平高、應(yīng)用前景廣闊的科學(xué)技術(shù)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，重點支持。對目前有限的幾家從事微波遙感器研制的人員、關(guān)鍵儀器實行統(tǒng)一調(diào)配，集中力量進(jìn)行星載微波遙感器攻關(guān)。對于機(jī)載微波遙感器則應(yīng)多作應(yīng)用飛行，解決生產(chǎn)實際、科學(xué)研究、防災(zāi)減災(zāi)方面的具體問題，積累理論和應(yīng)用中的經(jīng)驗。同時還應(yīng)加強(qiáng)微波遙感理論研究工作，開展陸基微波遙感的實驗研究工作，為星載運行的資料反演、解譯做好前期工作。