微波通信

　　簡(jiǎn)介

　　微波通信使用波長(zhǎng)為1m至0.1mm（頻率為0.3GHz～3THz）的電磁波進(jìn)行的通信。包括地面微波接力通信、對(duì)流層散射通信、衛(wèi)星通信、空間通信及工作于微波波段的移動(dòng)通信。微波通信具有可用頻帶寬、通信容量大、傳輸損傷小、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或廣播等通信方式。

　　中國(guó)微波通信廣泛應(yīng)用L、S、C、X諸頻段，K頻段的應(yīng)用尚在開(kāi)發(fā)之中。由于微波的頻率極高，波長(zhǎng)又很短，其在空中的傳播特性與光波相近，也就是直線前進(jìn)，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過(guò)視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。

　　一般說(shuō)來(lái)，由于地球曲面的影響以及空間傳輸?shù)膿p耗，每隔50公里左右，就需要設(shè)置中繼站，將電波放大轉(zhuǎn)發(fā)而延伸。這種通信方式，也稱(chēng)為微波中繼通信或稱(chēng)微波接力通信。長(zhǎng)距離微波通信干線可以經(jīng)過(guò)幾十次中繼而傳至數(shù)千公里仍可保持很高的通信質(zhì)量。

　　表 1 無(wú)線電波劃分

　　發(fā)展簡(jiǎn)史

　　微波的發(fā)展是與無(wú)線通信的發(fā)展是分不開(kāi)的。1901年馬克尼使用800KHz中波信號(hào)進(jìn)行了從英國(guó)到北美紐芬蘭的世界上第一次橫跨大西洋的無(wú)線電波的通信試驗(yàn)，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)無(wú)線通信的新紀(jì)元。無(wú)線通信初期，人們使用長(zhǎng)波及中波來(lái)通信。20世紀(jì)20年代初人們發(fā)現(xiàn)了短波通信，直到20世紀(jì)60年代衛(wèi)星通信的興起，它一直是國(guó)際遠(yuǎn)距離通信的主要手段，并且對(duì)目前的應(yīng)急和軍事通信仍然很重要。

　　用于空間傳輸?shù)碾姴ㄊ且环N電磁波，其傳播的速度等于光速。無(wú)線電波可以按照頻率或波長(zhǎng)來(lái)分類(lèi)和命名。我們把頻率高于300MHz的電磁波稱(chēng)為微波。由于各波段的傳播特性各異，因此，可以用于不同的通信系統(tǒng)。例如，中波主要沿地面?zhèn)鞑?，繞射能力強(qiáng)，適用于廣播和海上通信。而短波具有較強(qiáng)的電離層反射能力，適用于環(huán)球通信。超短波和微波的繞射能力較差，可作為視距或超視距中繼通信。

　　1931年在英國(guó)多佛與法國(guó)加萊之間建起世界上第一條微波通信電路。第二次世界大戰(zhàn)后，微波接力通信得到迅速發(fā)展。1955年對(duì)流層散射通信在北美試驗(yàn)成功。20世紀(jì)50年代開(kāi)始進(jìn)行衛(wèi)星通信試驗(yàn)，60年代中期投入使用。由于微波波段頻率資源極為豐富，而微波波段以下的頻譜十分擁擠，為此移動(dòng)通信等也向微波波段發(fā)展。此外數(shù)字技術(shù)及微電子技術(shù)的發(fā)展，也促進(jìn)了微波通信逐步從模擬微波通信向數(shù)字微波通信過(guò)渡。

　　微波通信是二十世紀(jì)50年代的產(chǎn)物。由于其通信的容量大而投資費(fèi)用?。s占電纜投資的五分之一），建設(shè)速度快，抗災(zāi)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而取得迅速的發(fā)展。20世紀(jì)40年代到50年代產(chǎn)生了傳輸頻帶較寬，性能較穩(wěn)定的微波通信，成為長(zhǎng)距離大容量地面干線無(wú)線傳輸?shù)闹饕侄?，模擬調(diào)頻傳輸容量高達(dá)2700路，也可同時(shí)傳輸高質(zhì)量的彩色電視，而后逐步進(jìn)入中容量乃至大容量數(shù)字微波傳輸。80年代中期以來(lái)，隨著頻率選擇性色散衰落對(duì)數(shù)字微波傳輸中斷影響的發(fā)現(xiàn)以及一系列自適應(yīng)衰落對(duì)抗技術(shù)與高狀態(tài)調(diào)制與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字微波傳輸產(chǎn)生了一個(gè)革命性的變化。特別應(yīng)該指出的是80年代至90年代發(fā)展起來(lái)的一整套高速多狀態(tài)的自適應(yīng)編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)與信號(hào)處理及信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)今的衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信，全數(shù)字HDTV傳輸，通用高速有線/無(wú)線的接入，乃至高質(zhì)量的磁性記錄等諸多領(lǐng)域的信號(hào)設(shè)計(jì)和信號(hào)的處理應(yīng)用，起到了重要的作用。

　　國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的微波中繼通信在長(zhǎng)途通信網(wǎng)中所占的比例高達(dá)50%以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)美國(guó)為66%，日本為50%，法國(guó)為54%。我國(guó)自1956年從東德引進(jìn)第一套微波通信設(shè)備以來(lái)，經(jīng)過(guò)仿制和自發(fā)研制過(guò)程，已經(jīng)取得了很大的成就，在1976年的唐山大地震中，在京津之間的同軸電纜全部斷裂的情況下，六個(gè)微波通道全部安然無(wú)恙。九十年代的長(zhǎng)江中下游的特大洪災(zāi)中，微波通信又一次顯示了它的巨大威力。在當(dāng)今世界的通信革命中，微波通信仍是最有發(fā)展前景的通信手段之一。

　　主要設(shè)備

　　微波站的設(shè)備包括天線、收發(fā)信機(jī)、調(diào)制器、多路復(fù)用設(shè)備以及電源設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備等。為了把電波聚集起來(lái)成為波束,送至遠(yuǎn)方，一般都采用拋物面天線，其聚焦作用可大大增加傳送距離。拋物面天線是一種將在電磁波譜上的超高頻/特高頻用于無(wú)線電、電視、數(shù)據(jù)通訊的高增益反射天線，也常被用來(lái)做無(wú)線電定位（雷達(dá)）。

　　多個(gè)收發(fā)信機(jī)可以共同使用一個(gè)天線而互不干擾，中國(guó)現(xiàn)用微波系統(tǒng)在同一頻段同一方向可以有六收六發(fā)同時(shí)工作，也可以八收八發(fā)同時(shí)工作以增加微波電路的總體容量。多路復(fù)用設(shè)備有模擬和數(shù)字之分。模擬微波系統(tǒng)每個(gè)收發(fā)信機(jī)可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信，可用于不同容量等級(jí)的微波電路。數(shù)字微波系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字復(fù)用設(shè)備以30路電話按時(shí)分復(fù)用原理組成一次群，進(jìn)而可組成二次群120路、三次群480路、四次群1920路,并經(jīng)過(guò)數(shù)字調(diào)制器調(diào)制于發(fā)射機(jī)上，在接收端經(jīng)數(shù)字解調(diào)器還原成多路電話。最新的微波通信設(shè)備,其數(shù)字系列標(biāo)準(zhǔn)與光纖通信的同步數(shù)字系列（SDH）完全一致，稱(chēng)為SDH微波。這種微波設(shè)備在一條電路上，八個(gè)束波可以同時(shí)傳送三萬(wàn)多路數(shù)字電話電路（2.4Gbit/s）。

　　頻帶劃分

　　微波按波長(zhǎng)不同可分為分米波，厘米波、毫米波及亞毫米波，分別對(duì)應(yīng)于特高頻UHF（0.3～3GHz）、超高頻SHF（3～30GHz）、極高頻EHF（30～300GHz）及至高頻THF（300GHz～3THz）。

　　微波中部分頻段常用代號(hào)來(lái)表示，如表1所示。

　　表1 微波部分頻段的代號(hào)

　　其中L頻段以下適用于移動(dòng)通信。S至Ku頻段適用于以地球表面為基地的通信，包括地面微波接力通信及地球站之間的衛(wèi)星通信，其中C頻段的應(yīng)用最為普遍，毫米波適用于空間通信及近距離地面通信。為滿(mǎn)足通信容量不斷增長(zhǎng)的需要，已開(kāi)始采用K和Ka頻段進(jìn)行地球站與空間站之間的通信。60GHz的電波在大氣中衰減較大，適宜于近距離地面保密通信。94GHz的電波在大氣中衰減很少，適合于地球站與空間站之間的遠(yuǎn)距離通信。

　　系統(tǒng)構(gòu)成

        
　　圖2 微波多路通信系統(tǒng)示意圖

　　微波通信系統(tǒng)由發(fā)信機(jī)、收信機(jī)、天饋線系統(tǒng)、多路復(fù)用設(shè)備、及用戶(hù)終端設(shè)備等組成，如圖2所示。其中，發(fā)信機(jī)由調(diào)制器、上變頻器、高功率放大器組成，收信機(jī)由低噪聲放大器、下變頻器，解調(diào)器組成；天饋線系統(tǒng)由饋線、雙工器及天線組成。用戶(hù)終端設(shè)備把各種信息變換成電信號(hào)。多路復(fù)用設(shè)備則把多個(gè)用戶(hù)的電信號(hào)構(gòu)成共享一個(gè)傳輸信道的基帶信號(hào)。在發(fā)信機(jī)中調(diào)制器把基帶信號(hào)調(diào)制到中頻再經(jīng)上變頻變至射頻，也可直接調(diào)制到射頻。在模擬微波通信系統(tǒng)中，常用的調(diào)制方式是調(diào)頻；在數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，常用多相數(shù)字調(diào)相方式，大容量數(shù)字微波則采用有效利用頻譜的多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制及組合調(diào)制等調(diào)制方式。發(fā)信機(jī)中的高功率放大器用于把發(fā)送的射頻信號(hào)提高到足夠的電平，以滿(mǎn)足經(jīng)信道傳輸后的接收?qǐng)鰪?qiáng)。收信機(jī)中的低噪聲放大器用于提高收信機(jī)的靈敏度；下變頻器用于中頻信號(hào)與微波信號(hào)之間的變換以實(shí)現(xiàn)固定中頻的高增益穩(wěn)定放大；解調(diào)器的功能是進(jìn)行調(diào)制的逆變換。微波通信天線一般為強(qiáng)方向性、高效率、高增益的反射面天線，常用的有拋物面天線、卡塞格倫天線等，饋線主要采用波導(dǎo)或同軸電纜。在地面接力和衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，還需以中繼站或衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器等作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置。

　　微波傳播特點(diǎn)

　　微波通信中電波所涉及的媒質(zhì)有地球表面、地球大氣（對(duì)流層、電離層和地磁場(chǎng)等）及星際空間等。按媒質(zhì)分布對(duì)傳播的作用可分為：連續(xù)的（均勻的或不均勻的）介質(zhì)體，如對(duì)流層，電離層等，及離散的散射體，如雨滴、冰雷、飛機(jī)及其它飛行物等。微波通信中的電波傳播，可分為視距傳播及超視距傳播兩大類(lèi)。

　　視距傳播時(shí)，發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)雙方都在無(wú)線電視線范圍內(nèi)，利用視距傳播的有地面微波接力通信、衛(wèi)星通信、空間通信及微波移動(dòng)通信。其特點(diǎn)是信號(hào)沿直線或視線路徑傳播，信號(hào)的傳播受自由空間的衰耗和媒質(zhì)信道參數(shù)的影響。如地-地傳播的影響包括地面、地物對(duì)電波的繞射、反射和折射、特別是近地對(duì)流層對(duì)電波的折射、吸收和散射；大氣層中水氣、凝結(jié)體和懸浮物對(duì)電波的吸收和散射。它們會(huì)引起信號(hào)幅度的衰落，多徑時(shí)延，傳波角的起伏和去極化（即交叉極化率的降低）等效應(yīng)。在地-空和空-空視距傳播中，主要考慮大氣和大氣層中沉降物的影響，而地面、地物和近地對(duì)流層對(duì)地-空、空-空傳播的影響則比對(duì)地面視距傳播的影響小，有時(shí)可以忽略不計(jì)。

　　對(duì)流層超視距前向散射傳播是利用對(duì)流層近地折射率梯度及介質(zhì)的隨機(jī)不連續(xù)性對(duì)入射無(wú)線電波的再輻射將部分無(wú)線電波前向散射到超視距接收點(diǎn)的一種傳播方式。前向散射衰耗很大，且衰落深度遠(yuǎn)大于地面視距微波通信，從而使可用頻帶受到限制，但站距則可遠(yuǎn)大于地面視距通信。

　　分類(lèi)

　　根據(jù)通信方式和確定信道主要性質(zhì)的傳輸媒質(zhì)的不同，微波通信可分為大氣層視距地面微波通信、對(duì)流層超視距散射通信、穿過(guò)電離層和外層自由空間的衛(wèi)星通信，以及主要在自由空間中傳播的空間通信。按基帶信號(hào)形式的不同，微波通信可分為主要用于傳輸多路載波電話、載波電報(bào)、電視節(jié)目等的模擬微波通信，以及主要用于傳輸多路數(shù)字電話、高速數(shù)據(jù)、數(shù)字電視、電視會(huì)議和其它新型電信業(yè)務(wù)的數(shù)字微波通信。

　　7.1 微波接力通信

　　利用微波視距傳播以接力站的接力方式離微波通信，也稱(chēng)微波中繼通信。微波接力系統(tǒng)由兩端的終端站及中間的若干接力站組成，為地面視距點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。各站收發(fā)設(shè)備均衡配置，站距約50km，天線直徑1.5～4m，半功率角3～5°，發(fā)射機(jī)功率1～10W，接收機(jī)噪聲系數(shù)3～10dB（相當(dāng)噪聲溫度290～261K），必要時(shí)二重分集接收。模擬調(diào)頻微波容量可達(dá)1800～2700路，數(shù)字多進(jìn)制正交調(diào)幅微波容量可達(dá)144Mbit/s。設(shè)備投資和施工費(fèi)用較少，維護(hù)方便；工程施工與設(shè)備安裝周期較短，利用車(chē)載式微波站，可迅速搶修溝通電路。

　　7.2 對(duì)流層散射通信

　　利用對(duì)流層中媒質(zhì)的不均勻體的不連續(xù)界面對(duì)微波的散射作用實(shí)現(xiàn)的超視距無(wú)線通信。常用頻段為0.2～5GHz，為地面超視距點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信?？缇鄶?shù)百公里，大型廣告牌（拋物面）天線等效直徑可達(dá)30～35m，射束半功率角1～2°，有孔徑介質(zhì)耦合損耗，發(fā)射機(jī)功率5～50kW，四重分集接收，容量數(shù)十話路至百余話路。對(duì)流層散射通信一般不受太陽(yáng)活動(dòng)及核爆炸的影響，可在山區(qū)、丘陵、沙漠、沼澤、海灣島嶼等地域建立通信電路。

　　7.3 衛(wèi)星通信

　　地球站之間利用人造地球衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的無(wú)線電通信，為地一空視距多址通信系統(tǒng)，衛(wèi)星中繼站受能源和散熱條件的限制，故地-空設(shè)備偏重配置。同步衛(wèi)星系統(tǒng)，空間段單程大于3.6萬(wàn)公里，地面站天線直徑15～32m，增益60dB，射束半功率角0.1～1°，需要自動(dòng)跟蹤，發(fā)射機(jī)功率0.5～5kW。衛(wèi)星中繼站，下行全球波束用喇叭天線，點(diǎn)波束用拋物面天線，可借助波束分隔進(jìn)行頻率再用。轉(zhuǎn)發(fā)器功率數(shù)十瓦，帶寬一般為36MHz，容量5000～10000話路。衛(wèi)星通信覆蓋面廣，時(shí)延長(zhǎng)，信號(hào)易被截獲、竊聽(tīng)、甚至干擾。一種容量較小的可適用于稀路由的甚小天線地球站（VSAT）適用于數(shù)據(jù)通信。

　　7.4 空間通信

　　利用微波在星體（包括人造衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器）之間進(jìn)行的通信。它包括地球站與航天器、航天器與航天器之間的通信、以及地球站之間通過(guò)衛(wèi)星間轉(zhuǎn)發(fā)的衛(wèi)星通信。地球站與航天器之間的通信分近空通信與深空通信。在深空通信時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)從髙噪聲背景中提取微弱信號(hào)，需采用特種編碼和調(diào)制、相干接收和頻帶壓縮等技術(shù)。

　　7.5 微波移動(dòng)通信

　　通信雙方或一方處于運(yùn)動(dòng)中的微波通信，分陸上、海上及航空三類(lèi)移動(dòng)通信。陸上移動(dòng)通信多使用150，450或900MHz的頻段，并正向更高頻段發(fā)展。海上、航空及陸上移動(dòng)通信均可使用衛(wèi)星通信。海事衛(wèi)星可提供此種移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。低地球軌道（LEO）的輕衛(wèi)星將廣泛用于移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。

　　通信方式

　　地面上的遠(yuǎn)距離微波通信通常采用中繼（接力）方式進(jìn)行，原因如下：

　　微波波長(zhǎng)短，具有視距傳播特性。而地球表面是個(gè)曲面，電磁波長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，會(huì)受到地面的阻擋。為了延長(zhǎng)通信距離，需要在兩地之間設(shè)立若干中繼站，進(jìn)行電磁波轉(zhuǎn)接。

　　微波傳播有損耗，隨著通信距離的增加信號(hào)衰減，有必要采用中繼方式對(duì)信號(hào)逐段接收、放大后發(fā)送給下一段，延長(zhǎng)通信距離。

　　A、B兩地間的遠(yuǎn)距離地面微波中繼通信系統(tǒng)如下圖所示。

　　微波中繼通信示意圖

　　在微波傳輸過(guò)程中，有不同類(lèi)型的微波站，如下圖示。

　　微波網(wǎng)絡(luò)布局分類(lèi)

　　終端站：只有1個(gè)傳輸方向的微波站。

　　中繼站：具有2個(gè)傳輸方向，為了解決微波視通問(wèn)題，需要增加的微波站。分為有源中繼站和無(wú)源中繼站兩種。

　　樞紐站：具有3個(gè)或3個(gè)以上傳輸方向，對(duì)不同方向的傳輸通道進(jìn)行轉(zhuǎn)接的微波站，或稱(chēng)為HUB站。

　　分路站：具有2個(gè)傳輸方向，因傳輸業(yè)務(wù)上下的需要而設(shè)立的微波站。

　　業(yè)務(wù)種類(lèi)

　　微波通信由于其頻帶寬、容量大、可以用于各種電信業(yè)務(wù)的傳送,如電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)、傳真以及彩色電視等均可通過(guò)微波電路傳輸。

　　抗衰落技術(shù)

　　微波傳輸也會(huì)受到很多外界因素的干擾而衰落。從衰落的物理因素來(lái)看，可以分成以下幾種類(lèi)型：

　　吸收衰落：大氣中的氧分子和水分子能從電磁波吸收能量，導(dǎo)致微波在傳播的過(guò)程中的能量損耗而產(chǎn)生衰耗。頻率越高，站距越長(zhǎng)，衰落越嚴(yán)重。

　　雨霧引起的散射衰落：雨霧中的大小水滴能夠散射電磁波的能量，因而造成電磁波的能量損失而產(chǎn)生衰落。雨霧天氣時(shí)，對(duì)高頻微波影響大。

　　K型衰落：多徑傳輸產(chǎn)生的干涉型衰落。由于這種衰落與大氣的折射參數(shù)K值的變化而變化的，故稱(chēng)為K型衰落。這種衰落在水面、湖泊、平滑的地面時(shí)顯得特別嚴(yán)重。

　　波導(dǎo)型衰落：由于氣象的影響，大氣層中會(huì)形成不均勻的大氣波導(dǎo)。微波射線通過(guò)大氣波導(dǎo)，則接收點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度包含了“波導(dǎo)層”以外的反射波，形成嚴(yán)重的干擾型衰落，造成通信的中斷。

　　閃爍衰落：對(duì)流層中的大氣常發(fā)生大氣湍流，大氣湍流形成的不均勻的塊式層狀物使介電系數(shù)與周?chē)牟煌?。?dāng)微波射線射到不均勻的塊式層狀物上來(lái)時(shí)，將使電波向周?chē)椛?，形成?duì)流層散射。此時(shí)接收點(diǎn)也可以接收到多徑傳來(lái)的這種散射波，形成快衰落。由于這種衰落是由于多徑產(chǎn)生的，因此稱(chēng)之為閃爍衰落。

　　對(duì)抗這些衰落的技術(shù)有自適應(yīng)均衡、自動(dòng)發(fā)信功率控制（ATPC）、前向糾錯(cuò)（FEC）和分集接收技術(shù)等。

　　表 2 微波抗衰落技術(shù)

　
　　主要特點(diǎn)

　　微波通信具有良好的抗災(zāi)性能，對(duì)水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)以及地震等自然災(zāi)害，微波通信一般都不受影響。但微波經(jīng)空中傳送，易受干擾，在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向，因此微波電路必須在無(wú)線電管理部門(mén)的嚴(yán)格管理之下進(jìn)行建設(shè)。此外由于微波直線傳播的特性，在電波波束方向上，不能有高樓阻擋,因此城市規(guī)劃部門(mén)要考慮城市空間微波通道的規(guī)劃，使之不受高樓的阻隔而影響通信。

　　發(fā)展概況

　　中國(guó)開(kāi)發(fā)成功點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波通信系統(tǒng)，其中心站采用全向天線向四周發(fā)射，在周?chē)?0公里以?xún)?nèi)，可以有多個(gè)點(diǎn)放置用戶(hù)站，從用戶(hù)站再分出多路電話分別接至各用戶(hù)使用。其總體容量有100線、500線和1000線等不同的容量的設(shè)備，每個(gè)用戶(hù)站可以分配十幾或數(shù)十個(gè)電話用戶(hù)，在必要時(shí)還可通過(guò)中繼站延伸至數(shù)百公里外的用戶(hù)使用。這種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波通信系統(tǒng)對(duì)于城市郊區(qū)、縣城至農(nóng)村村鎮(zhèn)或沿海島嶼的用戶(hù)、對(duì)分散的居民點(diǎn)也十分合用，較為經(jīng)濟(jì)。

　　微波通信還有“對(duì)流層散射通信”、“流星余跡通信”等，是利用高層大氣的不均勻性或流星的余跡對(duì)電波的散射作用而達(dá)到超過(guò)視距的通信，這些系統(tǒng)，在中國(guó)應(yīng)用較少。

　　特征

　　微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類(lèi)東西，則會(huì)反射微波。

　　一、穿透性

　　微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠(yuǎn)紅外線等波長(zhǎng)長(zhǎng)。微波透入介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)損耗引起的介質(zhì)溫度的升高，使介質(zhì)材料內(nèi)部、外部幾乎同時(shí)加熱升溫，形成體熱源狀態(tài)，大大縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時(shí)間，且在條件為介質(zhì)損耗因數(shù)與介質(zhì)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時(shí)，物料內(nèi)外加熱均勻一致。

　　二、選擇性加熱

　　物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)來(lái)決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力就強(qiáng)，相反，介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)吸收微波的能力也弱。由于各物質(zhì)的損耗因數(shù)存在差異，微波加熱就表現(xiàn)出選擇性加熱的特點(diǎn)。物質(zhì)不同，產(chǎn)生的熱效果也不同。水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對(duì)微波具有強(qiáng)吸收能力。而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對(duì)較小，其對(duì)微波的吸收能力比水小得多。因此，對(duì)于食品來(lái)說(shuō)，含水量的多少對(duì)微波加熱效果影響很大。

　　三、熱慣性小

　　微波對(duì)介質(zhì)材料是瞬時(shí)加熱升溫，能耗也很低。另一方面，微波的輸出功率隨時(shí)可調(diào)，介質(zhì)溫升可無(wú)惰性的隨之改變，不存在“余熱”現(xiàn)象，極有利于自動(dòng)控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。

　　原理

　　1、微波同光波一樣，是直線傳播的，要求兩個(gè)通信地點(diǎn)（兩個(gè)微波站）之間沒(méi)有阻擋，信號(hào)才能傳到對(duì)方，即所謂的視距傳播。在微波的頻段使用方面，各國(guó)的微波設(shè)備往往首先使用4GHz頻段。目前各國(guó)的通信設(shè)備已使用到2、4、5、6、7、8、11、15、20GHz等各頻段。我國(guó)的數(shù)字微波通信已有2、4、6、7、8、11GHz各頻段的設(shè)備。頻率低，其電波傳播較穩(wěn)定，但其設(shè)備及元器件的尺寸也較大，當(dāng)天線口徑一定時(shí)，微波頻率越低，天線增益也越低。對(duì)微波頻率的選取要遵照CCIR的建議和各國(guó)無(wú)線電管理委員會(huì)的規(guī)定，經(jīng)申請(qǐng)后得到批準(zhǔn)才行。

　　2、就微波通信的性能而論，數(shù)字微波通信的特點(diǎn)可概括為微波、多路、接力六個(gè)字。

　　3、“微波”指通信頻率是微波頻段，又包括分米波、厘米波和毫米波。微波頻段寬度是長(zhǎng)波、中波、短波及特高頻幾個(gè)頻段總和的l000倍。微波頻率不受天電干擾和工業(yè)干擾及太陽(yáng)黑子變化的影響，通信的可靠性較高。還因微波頻率高，所以其天線尺寸較小，往往做成面式天線，其天線增益較高、方向性很強(qiáng)。

　　4、“多路”指微波通信不但總的頻段寬，傳輸容量大，而且其通信設(shè)備的通頻帶也可以做得很寬。例如，一個(gè)4000MHz的設(shè)備，其通頻帶按l%估算，可達(dá)40MHz。模擬微波的960路電話總頻譜約為4MHz帶寬?？梢?jiàn)，一套微波收發(fā)信設(shè)備可傳輸?shù)脑捖窋?shù)是相當(dāng)多的。因數(shù)字信號(hào)占用帶寬較寬，所以數(shù)字微波通信設(shè)備在選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式后，可傳輸?shù)脑捖啡萘咳匀皇窍喈?dāng)多的。

　　5、“接力”因微波頻段的電磁波在視距范圍內(nèi)是沿直線傳播的，通信距離一般為40~50km?？紤]到地球表面的彎曲，在進(jìn)行長(zhǎng)距離通信時(shí)，就必須采用接力的傳播方式，發(fā)端信號(hào)經(jīng)若干中間站多次轉(zhuǎn)發(fā)，才能到達(dá)收端。