射频和微波的特性

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射频信号,尤其是较高微波频段的信号,有一个重要特性,那就是它们传送信息的容量很大。这主要是因为在如此高的频段上可利用的带宽很宽。例如,60MHz的十分之一带宽所能传送的信号带宽是6MHz,这相当于一个电视频道的信息量;而60GHz的十分之一带宽所能传送的信号带宽为6GHz,这相当于1000个电视频道的信息量。微波的另一个特性是有视野的传输,这很像几何光学中所描述的光线传输。此外，微波信号不会像低频信号那样被电离层所折射。因此,在用微波信号进行地区或全球通信时,必须通过地面上的有向通信塔或链接基站与轨道卫星配合完成信号的传送。


雷达是很重要的军民两用设施。雷达的概念是基于它的横截面,即目标的雷达散射截面。目标的可见性很大程度上取决于目标的电尺寸,而电尺寸又是入射信号波长的函数。微波频率是适合雷达使用的理想信号频带。当然,在雷达中采用微波技术的另一个重要原因是对于固定的天线尺寸,其天线的增益随频率的提高而提高。这是因为天线的增益正比于电尺寸,在微波段,天线的增益也就随着微波信号的频率增加而增加。归根结底,其中最关键的原因是雷达系统中微波信号的波长与传输天线以及目标的物理尺寸相比拟。


微波的第四个重要特性是:受微波辐射的导体材料或物质的分子、原子和核子会产生共振。微波的这一特性具有很广泛的应用。例如,几乎所有的生物体主要是由水组成的,而水是良导体,这使得微波技术在生物问题或医学研究的探测、诊断和治疗方面(如电疗法、透视等)具有很重要的应用价值。该特性在其他领域也有大量的应用,如遥感,加热(如工业蒸馏和净化过程)以及其他许多在随后的章节中会涉及的应用。


在过去的几十年里,射频/微波在系统中的应用一直呈增长趋势。其中的原因很多,主要有以下几点:
·高频段带来了宽带的效应
·元件的小尺寸构成了系统的小体积有更多可利用且不拥挤的频谱短波长带来了雷达的高分辨率
·不太拥挤的信号间相互的干扰也较小运行速度较高
·较小的天线空间可获得较大的天线增益
当然,从采用射频/微波技术获利的同时也有其不利之处,如器件的价格昂贵、功率容量小.信号功率损失大、高速半导体(如 GaAs或InP)及其相应的技术不够成熟(相对于现有的技术成熟而价格便宜的硅技术而言)。射频/微波技术给工作于这一频段的系统所带来的利大于弊,这就吸引着众多的工程师们从事高频段的设计。

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