微波技術的基本原理以及在環境中的應用

微波是一種電磁波，波長范圍沒有明確的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三個波段，也就是波長從1mm 到1m 左右，頻率范圍從300 MHz 到300 GHz，由于微波的頻率很高，所以亦稱為超高頻電磁波。微波與工業用電和無線電中波廣播的頻率與波長范圍比較如表1 所示。

因為微波的應用極為廣泛，為了避免相互間的干擾，供工業、科學及醫學使用的微波頻段（如表2 所示）是不同的。目前只有915MHz 和2450MHz 被廣泛使用，在較高的兩個頻率段還沒有合適的大功率工業設備。

微波是電磁波，它是具有電磁波的諸如反射、投射、干涉、衍射、偏振以及伴隨著電磁波進行能量傳輸等波動特性，這就決定了微波的產生、傳輸、放大、輻射等問題都不同于普通的無線電、交流電。在微波系統中沒有導線式電路，交、直流電的傳輸特性參數以及電容和電感等概念亦失去了其確切的意義。在微波領域中，通常應用所謂“場”的概念來分析系統內電磁波的結構，并采用功率、頻率、阻抗、駐波等作為微波測量的基本量。具體說來有以下幾點。
（1）在研究微波問題時，應使用電磁場的概念，許多高頻交變電磁場的效益不能忽略。例如微波的波長和電路的直徑尺寸已是同一數量級，位相滯后現象已十分明顯，這一點必須加以考慮。
（2）微波傳播時是直線傳播，遇到金屬表面將發生反射，其反射方向符合光的反射規律。
（3）微波的頻率很高，因此其輻射效應更為明顯，它意味著微波在普通的導線上傳播時，伴隨著能量不斷地向周圍空間輻射，波動傳播將很快地衰減，所以對傳輸元件有特殊的要求。
（4）當入射波與反射波相遇疊加時能形成波的干涉現象，其中包括駐波現象。在微波波導 或諧振腔中，微波電磁場的駐波分布現象就很常見。在微波設備中，也可利用多種模式的電磁場的分布、疊加來改善總電磁場分布的均勻性。
（5）微波能量的空間分布同一般電磁場能量一樣，具有空間分布性質。哪里存在電磁場，哪里就存在能量。例如微波能量傳輸方向上的空間某點，其電場能量的數值大小與該處空間的電場強度的平方有關，微波電磁場總能量為空間點的電磁場能量的總和。