中国计量院为马来西亚、香港地区研制——“微波功率基准装置”

微波是指频率为300MHz-3000GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在0.1毫米~1米之间的电磁波。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。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。

微波的最重要应用是雷达和通信。雷达不仅用于国防，同时也用于导航、气象测量、大地测量、工业检测和交通管理等方面。通信应用主要是现代的卫星通信和常规的中继通信。射电望远镜、微波加速器等对于物理学、天文学等的研究具有重要意义。毫米波微波技术对控制热核反应的等离子体测量提供了有效的方法。微波遥感已成为研究天体、气象和大地测量、资源勘探等的重要手段。微波在工业生产、农业科学等方面的研究，以及微波在生物学、医学等方面的研究和发展已越来越受到重视(见微波应用、微波能应用、微波医学应用等)。

日前，中国计量院为马来西亚和香港地区建立微波功率基准。为马来西亚计量院提供的微波功率基准装置是中国计量院自主研制的Type-N型微量热计，其工作频段为10MHz-18GHz，是电子工业中最重要的频段，广泛应用于移动通信、导航、雷达等领域。为香港计量院提供的微波功率基准装置是中国计量院自主研制的2.4mm微量热计，其工作频段为10MHz-50GHz，是目前同轴功率基准中难度最大，技术要求最高的频段之一。

微波与其他学科互相渗透而形成若干重要的边缘学科，其中如微波天文学、微波气象学、微波波谱学、量子电动力学、微波半导体电子学、微波超导电子学等，已经比较成熟。微波声学的研究和应用已经成为一个活跃的领域。微波光学的发展，特别是70年代以来光纤技术的发展，具有技术变革的意义(见微波和射频波谱学)。

微波能通常由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来获得。可以产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三、四极管、行波管等。在微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。

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2450兆赫兹，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。

延伸阅读：

微波功率计是一种仪器，在微处理机和工接口进入电子仪器后，功率计和传统的功率测量技术经历着一场新的变革。现代测量技术的发展，如六端口技术，为功率测量开拓出许多新的应用领域。通过功率测量可以获得功率、衰减、增益、电压、电流、介电常数、相位角、复反射系数等参数。为了实现微波测量仪器的宽频带、多功能、高精度、快速自动化，国内外涌现出了一批新一代的功率计。

自50年代以来，微波小功率(0.1~10mw)测量的最高准确度是利用自平衡直流替代的测辐射热器功率计获得的。随着无线电技术和微波测量技术的发展，其方案不断演变，应用日趋广泛，准确度亦相应得到提高。

1957年出现精密自平衡电桥以前，最准确的测辐射热器微波功率计都是采用手动惠斯登电桥。操作费时费事，测量动态范围小，易烧毁测辐射热器元件。美国国家标准局(NBS)Boulder实验室在1957年研制成第一台精密直流替代自平衡电桥提高了测量准确度。

1970年又进行了改进，全部采用固体电路。此时国外市场已出现较精密的自平衡电桥的商品。如美国Weinsehel公司的PB—IC自动平衡精密微波功率电桥。促进了微波精密测量技术的发展。

NBS首先应用直流自平衡电桥技术稳定微波讯号源的输出功率。由于测辐射热器元件比微波晶体有更高的固有稳定性和更低的噪声，所以用它取代晶体作为功率电平取样器，自平衡电桥稳幅系统可使讯号发生器的输出功率获得每小时10-4量级的稳定度。稍后又推广应用于精密测量微波衰减(直流替代法)，使测量系统的稳定度和分辨度提高了两个数量级，在0.01~50dB衰减量程内获得了0.0001~0.06dB的测量准确度。

同时，还应用于测量镇流电阻座的效率，将测量镇流电阻座效率的阻抗法的测量准确度提高了一个多数量级，使阻抗法成为建立波导微波小功率标准的流行的准确方法之一。阻抗法不仅可与微波微量热计方法相互比对，而且更适合于在大尺寸波导中应用。

新闻来源：中国计量科学研究院

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