1.2 微波的特点和应用

从电子学和物理学的观点来看，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

微波比其他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，由于介质损耗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，材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数来决定。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就弱。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）似光性和似声性

微波波长很短，比地球上的一般物体（如飞机、舰船、汽车、建筑物等）的尺寸相对要小得多，或在同一量级上，这使得微波的特点与几何光学相似，即所谓的似光性。因此使用微波工作，能使电路元件尺寸减小，使系统更加紧凑；可以制成体积小、波束窄、方向性很强、增益很高的天线系统，接收来自地面或空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方位和距离，分析目标特征。

由于微波波长与物体（实验室中的无线设备）的尺寸有相同的量级，使得微波的特点又与声波相似，即所谓的似声性。例如，微波波导类似于声学中的传声筒；喇叭天线和缝隙天线类似于声学喇叭、箫或笛；微波谐振腔类似于声学共鸣腔。

（4）信息性

由于微波频率很高，所以在不大的相对带宽下，其可用的频带很宽，可达数百甚至上千兆赫兹。这是低频无线电波无法比拟的。这意味着微波的信息容量大，所以现代多路通信系统，包括卫星通信系统，几乎毫无例外都是工作在微波波段。另外，微波信号还可以提供相位信息、极化信息和多普勒频率信息，这在目标检测、遥感目标特征分析等应用中十分重要。