微波通信有哪些行业发展及应用方案？

无线通信原理

无线通信是利用电波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。简单讲，无线通信是仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。

无线通信是通过无线电波或红外线等无线信号来传输数据和通信的，其原理包含以下几个方面：

无线信号发射：无线信号是通过发射天线产生的电磁波进行传输的。在传输数据时，信号发送方将数据转换为模拟信号，经过调制、信号放大等过程后，通过天线将信号发射出去。

空间传播：发射的信号会在空间中自由地传播，这就是一种空间传播过程。由于传输过程中难免遇到各种干扰，如多径效应(即信号在传播中反射、散射等造成的多重信号)，因此无线通信技术中采用频率、编码等方式来提高传输的稳定性和可靠性。

信号接收：通过具有接收功能的天线，将传输中的电磁信号接收回来，经过解调等过程后还原成原始数据，使接收方可以获取到原始数据。

信号处理：接收的信号在数字信号处理中进行解码、去噪、恢复等处理，使得信号能够被准确地识别和处理，达到最终的通信目的。

总的来说，无线通信的原理包含了信号发射、空间传播、信号接收和信号处理等几个方面，这些方面的不断优化、升级，才让我们的无线通信技术越来越高效、稳定和安全。

无线通信有哪些

无线通信是指通过无线电波或红外线等无线信号传输介质进行数据传输和通信的方法，常见的有如下几种：

Wi-Fi通信：Wi-Fi是无线局域网技术，可用于传输数据和连接互联网。它相对于有线网络，具有移动性、无需线缆、随时连接的优势，受到了广泛应用。

蓝牙通信：蓝牙是一种短距离无线通信技术，可用于连接个人设备，如手机、耳机、蓝牙音响等。蓝牙通信具有高速率、低功耗、安全性高等优点。

NFC通信：NFC是近场通信技术，它主要用于近距离的两个设备之间直接通信，如付款、数据传输等。NFC通信速率快、交互简单、安全性高，已被广泛应用于移动支付、门禁、身份认证等领域。

4G/5G通信：4G/5G是第四/五代移动通信技术，是一种用于无线网络数据传输的标准。它具有高速率、宽带、低延迟、高可靠性等优点，支持视频流媒体、云存储、短信通信等。

红外通信：红外通信是一种无线传输数据的技术，利用红外线在空气中进行数据传输。可用于电视遥控、文件传输、通讯等方面，但通讯距离短、易受遮挡等限制。

微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一， 从雷达到广播电视、无线电通信再到微波炉， 微波技术对社会的发展和人们生活的进步产生着深远的影响。

微波

微波通常是指频率范围在 300MHz ~300GHz 内的电磁波， 其波长约在 1米到1 毫米之间， 可被进一步细分为分米波，厘米波和毫米波， 其对应频率分别为特高频( UHF,ultra-high frequency)， 超高频( SHF,super high frequency)， 极高频( EHF , extremely high frequency)。

随着现代微波技术的发展，波长在 1 毫米以下的亚毫米波也被视为微波的范畴， 这相当于把微波的频率范围进一步扩大到更高的频率。因此，有的文献里也把微波的频率范围定义为 300MHz~3000GHz。

微波通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿透而不被吸收;对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热;而对金属类东西，则会反射微波。从电子学和物理学观点来看，微波这段电磁频谱具有不同于其他波段的如下重要特点：

1、穿透性

微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于微波能与介质发生一定的相互作用，以微波频率2450MHz，使介质的分子每秒产生24亿五千万次的震动，介质的分子间互相产生摩擦，引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。

2、选择性加热

物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因素来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。

3、热惯性小

微波对介质材料是瞬时加热升温，升温速度快。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。

4、似光性

微波波长非常小，当微波照射到某些物体上时，将产生显著的反射和折射，就和光线的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学相似，能像光线一样地直线传播和容易集中，即具有似光性。

5、穿透性

微波照射于介质物体时，能深入该物体内部的特性称为穿透性。例如微波是射频波谱中惟一能穿透电离层的电磁波(光波除外)。

6、信息性

微波波段的信息容量是非常巨大的，即使是很小的相对带宽，其可用的频带也是很宽的，可达数百甚至上千兆赫。

7、非电离性

微波的量子能量不够大，因而不会改变物质分子的内部结构或破坏其分子的化学键，所以微波和物体之间的作用是非电离的。

微波技术发展简史

对微波的理论研究以及进行相关实验起步于20世纪初，但早期的设备不能满足实验的需要， 主要表现为缺乏大功率的信号发生器和灵敏的信号接收器， 因此早期的研究并没有取得实质性的进展。到了20世纪30年代，高频率的超外差接受器和半导体混频器的出现为微波技术的进一步发展提供了条件， 使得微波技术的发展取得的一定的进步。

1931 年意大利科学家马可尼进行了距离为 18 英里的无线通信实验，实验中使用 600MHz 的微波来传输具有较好质量的话音信号， 信号源为巴克豪森管( Barkhausentube )。这是首次利用300MHz以上的微波完成的无线通信实验。第二年，马可尼又利用 57 厘米的微波，在相距15英里的梵蒂冈和冈多菲堡之间建立了无线电通信， 并提供电话和电传打印机服务， 从此微波技术由实验室走向了真正的实际应用。同一时期，雷达的相关概念和理论也逐渐形成，到了20世纪30年代中期， 世界上已经有八个国家在进行相关的研究。

1、高速发展的二战时期

第二次世界大战时期普遍被认为是微波技术发展的黄金时期， 其背后主要的推动力来自于军方对雷达的需求。雷达在二次大战中扮演着重要的角色， 为此盟军投入了大量人力物力进行雷达的研究。在美国， 雷达的相关研究主要是在麻省理工学院的辐射实验室进行， 1945 年其员工人数甚至达到 4000 余人，在该研究室工作过的科学家中， 后来有 9 人获得了诺贝尔奖。

战后， 辐射实验室编著了 28 卷的《辐射实验室丛书》 并于 1947 出版， 书中记录了二战期间辐射实验室及相关研究机构研究发展雷达的大量工作。

1886 年， 赫兹就已经发现电磁波会被固体反射回来， 这实际就是雷达最基本的原理。到了 1903 年， 德国的 Hulsmeyer将其发明的用于航海的系统申请了专利，该系统利用无线电波的反射来检测障碍物的存在， 并为船只进行导航。1933年，美国海军实验室展示了发射 3MHz 的无线电波的雷达， 能够在 50 英里的范围内检测到飞机的存在。1934年，英国物理学家和雷达技术专家沃森瓦特建立了实验雷达站， 1938年组建了英国东海岸的防空雷达网， 由25MHz的雷达构建而成。二战中英国战役的最终胜利， 防空雷达网起了很大的作用。1939年， 美国军队装备了105MHz 的 SCR 270 型雷达用作远程预警系统， 该系统在后来的珍珠港战役中， 成功地提前检测到了日军的飞机。1943 年辐射实验室研制出利用空腔磁控管的微波雷达- 3GHz 的 SCR 584 型雷达， 同年投入生产并广泛使用在欧洲和太平洋战场， 这种雷达能够有效的判断空中物体的位置并进行火力控制， 在其帮助下伦敦战役中德军 85%的 V-1 型飞弹被对空火力摧毁。

二战期间， 微波技术在其他方面的应用也在继续向前发展。在无线通信方面，1943 年 AT&T 研制出 AN/TRC-6 型多频段微波无线电， 该设备利用了脉冲位置调制和数字调制技术， 美军和英军装备了这种型号的无线电设备。微波测量技术也在40 年代发展起来， 其中包括能量检测， 能量测量， 频率测量， 相位测量和电压驻波比等技术。