《【PPT】电磁场理论与天线解读优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【PPT】电磁场理论与天线解读优秀PPT.ppt（57页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、Electromagnetic Field Theory and Antenna电磁场理论与天线电磁场理论与天线主讲：张文梅主讲：张文梅Electromagnetic Field Theory and Antenna物电学院通信探讨室物电学院通信探讨室电磁波谱电磁波谱 Electromagnetic Spectrum 绪绪 论论Introductionv按波长分：宇宙射线，按波长分：宇宙射线，射线，射线，X射线，紫外线，射线，紫外线，可见光，红外线（反射红外，热红外，微波），可见光，红外线（反射红外，热红外，微波），无线电波和长波，无线电波和长波，v不仅无线电波是电磁波，光、不仅无线电波是电磁
2、波，光、X射线、射线、射线也射线也都是电磁波。都是电磁波。可见光可见光:visible light:visible light 无线电波无线电波:radio waves:radio waves 微波微波:microwaves:microwaves 红外红外:infrared light:infrared light 紫外紫外:ultraviolet light:ultraviolet light X-X-射线射线:X-rays:X-rays-射线射线:-rays:-rays 电磁波是一个大家族电磁波是一个大家族无线电波是振荡电路中自由电子的运动产生的；无线电波是振荡电路中自由电子的运动产生的；
3、红外线、可见光和紫外线是原子的外层受到激发后红外线、可见光和紫外线是原子的外层受到激发后产生的；产生的；X射线是原子内层电子受到激发后产生的；射线是原子内层电子受到激发后产生的；射线是原子核受到激发后产生的。射线是原子核受到激发后产生的。各种电磁波的产朝气理不同各种电磁波的产朝气理不同在不同的电磁波段，可以运用不同的波长单位，在不同的电磁波段，可以运用不同的波长单位，如埃如埃()、纳米（、纳米（nm）、微米（）、微米（m）、毫米）、毫米（mm）、米（）、米（m）等。有时还运用另外两个与）等。有时还运用另外两个与波长相关的计量单位：波数波长相关的计量单位：波数(单位为单位为cm-1)和频和频率率
4、V（单位为赫兹）。（单位为赫兹）。表示表示光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而长比无线电波的波长短很多；而X射线和射线和射线的频射线的频率则更高，波长则更短。率则更高，波长则更短。不同频率的电磁波在传输过程中具有不同的特性不同频率的电磁波在传输过程中具有不同的特性波长越长，绕射实力越强，穿透实力越强波长越长，绕射实力越强，穿透实力越强它们的区分在于频率或波长有很大差别它们的区分在于频率或波长有很大差别一、课程的性质和任务S“电磁场与电磁波”是高等学校电子信息类及电气信息类专业本科生必修的一门技术基础课;S课程涵盖的
5、内容:是合格的电子、通信、电气、遥测遥感、信息类专业本科学生所应具备的学问结构的重要组成部分。S电磁场与电磁波基本理论又是一些交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础，S而且对完善自身素养，增加适应实力和创建实力长远地发挥作用。S本课程将在本课程将在“高校物理（电磁学）高校物理（电磁学）”的基础上，的基础上，进一步探讨宏观电磁现象和电磁过程的基本规进一步探讨宏观电磁现象和电磁过程的基本规律及其分析计算方法。律及其分析计算方法。S通过课程的学习，驾驭基本的宏观电磁理论，通过课程的学习，驾驭基本的宏观电磁理论，具备分析和解决基本的电磁场工程问题的实力。具备分析和解决基本的电磁场工程问题的实力。二、
6、电磁场理论发展历史二、电磁场理论发展历史 定性视察电现象、磁现象定性视察电现象、磁现象 电磁场理论发展中的重大事务：电磁场理论发展中的重大事务：库仑定律库仑定律（电荷相互作用力规律）（电荷相互作用力规律）1820：电流磁效应电流磁效应（奥斯特）（奥斯特）安培力定律安培力定律（安培）（安培）1831：电磁感应电磁感应（法拉第）（法拉第）1864：位移电流假说，：位移电流假说，麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组 （麦克斯韦方程）（麦克斯韦方程）1888：试验证明：试验证明电磁波存在电磁波存在（赫兹）（赫兹）三、电磁波的传播过程三、电磁波的传播过程 当今世界，电子信息系统，不论是通信、雷达、当今世界，电子
7、信息系统，不论是通信、雷达、广播、电视，还是导航、遥控遥测，都是通过电磁波广播、电视，还是导航、遥控遥测，都是通过电磁波传递信息来进行工作的。因此以宏观电磁理论为基础，传递信息来进行工作的。因此以宏观电磁理论为基础，电磁信息的传输和转换为核心的电磁场与电磁波工程电磁信息的传输和转换为核心的电磁场与电磁波工程技术将充分发挥其重要作用。下面以无线电通信系统技术将充分发挥其重要作用。下面以无线电通信系统为例来说明。为例来说明。放射机末级回路产生的高频振荡电流经过馈线送到放射天线，通过放射天线将其转换成电磁波辐射出去；到了接收端，电磁波在接收天线上感生高频振荡电流，再经馈线将高频振荡电流送到接收机输入
8、回路，这就完成了信息的传递。在这个过程中，阅历了电磁波的传输、放射、传播、接收等过程。传输导行电磁波 放射和接收天线 传播入射、反射、透射、绕射接收机接收天线馈线发射机发射天线馈线导行波下行波四、电磁波的应用四、电磁波的应用THz电磁波产生与应用电磁波产生与应用 电磁波在医疗上的应用电磁波在医疗上的应用 电磁高速马路电磁高速马路微带线微带线RFID微波炉微波炉电磁炉电磁炉隐形飞机隐形飞机电磁式生物芯片电磁式生物芯片无线通信无线通信电磁兼容电磁兼容 随着现代科学技术的发展，电子、电气系统获得越来越广随着现代科学技术的发展，电子、电气系统获得越来越广泛的应用。运行中的电子、电气设备大多伴随着电磁能
9、量的转泛的应用。运行中的电子、电气设备大多伴随着电磁能量的转换，使得高密度、宽频谱的电磁信息充溢整个人类的生存空间，换，使得高密度、宽频谱的电磁信息充溢整个人类的生存空间，构成极其困难的电磁环境，出现了电磁干扰和电磁污染。使电构成极其困难的电磁环境，出现了电磁干扰和电磁污染。使电子系统受到严峻的挑战，人类生存受到威逼。人们面临的一个子系统受到严峻的挑战，人类生存受到威逼。人们面临的一个新问题就是如何提高电子系统在困难电磁环境下正常运行的实新问题就是如何提高电子系统在困难电磁环境下正常运行的实力，如何改善人类生存环境。力，如何改善人类生存环境。在这样的背景下提出了电磁兼容的概念，渐渐形成了一门在
10、这样的背景下提出了电磁兼容的概念，渐渐形成了一门新学科新学科电磁兼容性（电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility,简写简写为为EMC）。电子系统的电磁兼容性的分析、计算、试验都要用）。电子系统的电磁兼容性的分析、计算、试验都要用到大量的电磁场理论学问，应用到电路的基础学问，甚至生物到大量的电磁场理论学问，应用到电路的基础学问，甚至生物医学学问。可以说，电磁兼容学科是电磁场学科和其他相关学医学学问。可以说，电磁兼容学科是电磁场学科和其他相关学科相结合而形成的新学科。科相结合而形成的新学科。五、本课程学问结构体系五、本课程学问结构体系 电电磁磁场场与与 天天线线静态场
11、静态场静电场静电场（第三章）（第三章）恒定电流场恒定电流场时变场时变场时变场基本性质时变场基本性质 （第六章）（第六章）无界空间中的电磁波无界空间中的电磁波 （第六章）（第六章）有界空间中的电磁波有界空间中的电磁波 （第七章）（第七章）电磁波的产生基本理论天线电磁波的产生基本理论天线 （第八章）（第八章）恒定电场恒定电场恒定磁场恒定磁场静态场边值问题静态场边值问题（第五章）（第五章）电磁场的基本方程电磁场的基本方程（其次章）（其次章）(第四章第四章)学学 时时 安安 排排矢量分析：矢量分析：6 6电磁场的基本方程电磁场的基本方程 8 8静电场：静电场：7 7恒定电流场：恒定电流场：8 8静电场
12、边值问题：静电场边值问题：8 8时变电磁场平面电磁波：时变电磁场平面电磁波：1212电磁波的反射折射：电磁波的反射折射：8 8电磁辐射：电磁辐射：7 7（总学时（总学时72：讲授：讲授64，机动，机动8）考考 核核平常成果平常成果(30)(30)期末考试成果（期末考试成果（70 70）平常成果平常成果:专题探讨专题探讨1515到课率到课率(5)(5)作业作业(10)(10)专题探讨：提交一篇专题探讨：提交一篇5000字以上的专题探探讨文字以上的专题探探讨文探讨专题vEM与日常生活与日常生活vEM与现代科技与现代科技vEM与前沿科技与前沿科技vEM与人，人与与人，人与EMv电磁与环境电磁与环境参
13、参 考书目考书目1.1.曹伟曹伟 ，徐立勤等，电磁场与电磁波理论，徐立勤等，电磁场与电磁波理论 ，北京邮电，北京邮电高校出版社，高校出版社，20022002。2.2.谢处方谢处方,饶克谨饶克谨.电磁场与电磁波电磁场与电磁波.第三版第三版.北京北京:高等教高等教化出版社化出版社,1999,19993.3.倪光正倪光正.工程电磁场原理工程电磁场原理.北京北京:高等教化出版社高等教化出版社,2002,20024.4.Kraus J D,Fleisch D A.Electromagnetics with Kraus J D,Fleisch D A.Electromagnetics with Appli
14、cations.5th.New York:McGraw-Hill,1999Applications.5th.New York:McGraw-Hill,19995.5.影印版影印版:Kraus J D,Fleisch D A.:Kraus J D,Fleisch D A.Electromagnetics with Applications.Electromagnetics with Applications.电磁学及其应用电磁学及其应用.北京：清华高校出版社北京：清华高校出版社.New York:McGraw-Hill,2001.New York:McGraw-Hill,20016.6.陈抗生陈
15、抗生.微波与光波导技术教程微波与光波导技术教程.杭州杭州:浙江高校出版社浙江高校出版社,20002000电磁炉电磁炉 Electromagnetic Oven v电磁炉是接受磁场感应涡流加热原理，利用电流电磁炉是接受磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场通过线圈产生磁场v当磁场内之磁力线通过金属器皿的底部时即会产当磁场内之磁力线通过金属器皿的底部时即会产生多数小涡流，使器皿本身自行高速发热生多数小涡流，使器皿本身自行高速发热v再加热于器皿内的食物。再加热于器皿内的食物。v其奇异之处就在于炉面的陶瓷表面不会发热，而其奇异之处就在于炉面的陶瓷表面不会发热，而锅具自行发热，并煮食锅内食物。其
16、最高温度高达锅具自行发热，并煮食锅内食物。其最高温度高达240240度。度。基本原理基本原理v电磁炉的热效率极高，煮食时平安、干净、无电磁炉的热效率极高，煮食时平安、干净、无火、无烟、无废气、不怕风吹、不会爆炸或引致火、无烟、无废气、不怕风吹、不会爆炸或引致气体中毒。气体中毒。v当磁场内的磁力线通过非金属物休，不会产生当磁场内的磁力线通过非金属物休，不会产生涡流，故不会产生热力。炉面和人都是非金属物涡流，故不会产生热力。炉面和人都是非金属物体，本身不会发热，因此没有被电磁炉烧伤的紧体，本身不会发热，因此没有被电磁炉烧伤的紧急，平安牢靠。急，平安牢靠。特点特点蓝牙技术蓝牙技术 Blue-toot
17、h Technologyv蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特殊连接。其程序写在与移动设备通信环境建立一个特殊连接。其程序写在一个一个9 x 9 mm的微芯片中。的微芯片中。例如，假如把蓝牙技术引入到移动电话和膝上型电脑例如，假如把蓝牙技术引入到移动电话和膝上型电脑中，就可以去掉移动电话与膝上型电脑之间的令人厌中，就可以去掉移动电话与膝上型电脑之间的令人厌烦的连接电缆而而通过无线使其建立通信。打印机、烦的连接电缆而而通过无线
18、使其建立通信。打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及全部其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。及全部其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。除此之外，蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外除此之外，蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设供应通用接口以组建一个远离固定网络的个人特殊设供应通用接口以组建一个远离固定网络的个人特殊连接设备群。连接设备群。蓝牙技术蓝牙技术 蓝牙工作在全球通用的蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、即工业、科学、医学）频医学）频 段。段。蓝牙的数据速率为蓝牙的数据速率为1Mb/s。时分双工传
19、输方案被用来实现全时分双工传输方案被用来实现全 双工传输。双工传输。编码：编码：ISM频带是对全部无线电系统都开放的频带，频带是对全部无线电系统都开放的频带，因此因此 运用其中的某个频段都会遇到不行预料的干扰源。运用其中的某个频段都会遇到不行预料的干扰源。例如某些家电、无绳电话、汽车房开门器、微波炉等例如某些家电、无绳电话、汽车房开门器、微波炉等等，都可等，都可 能是干扰。为此，蓝牙特殊设计了快速确认能是干扰。为此，蓝牙特殊设计了快速确认和跳频方案以确保和跳频方案以确保 链路稳定。跳频技术是把频带分成链路稳定。跳频技术是把频带分成若干个跳频信道（若干个跳频信道（hop channel），在一次
20、连接中，无），在一次连接中，无线电收发器按确定的码序列线电收发器按确定的码序列（即确定的规律，技术上（即确定的规律，技术上叫做叫做“伪随机码伪随机码”，就是，就是“假假”的随机码）的随机码）蓝牙技术蓝牙技术v不断地从一个信道不断地从一个信道跳跳到另一个信道，只有收发到另一个信道，只有收发双方是按这个规律进行通信的，而其他的干扰不行双方是按这个规律进行通信的，而其他的干扰不行能按同样的规律进行干扰；跳频的瞬时带宽是很窄能按同样的规律进行干扰；跳频的瞬时带宽是很窄的，但通过扩展频谱技术使这个窄带宽成百倍地扩的，但通过扩展频谱技术使这个窄带宽成百倍地扩展成宽频带，使干扰可能的影响变成很小。展成宽频带
21、，使干扰可能的影响变成很小。与其它与其它工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙比其它系统都更稳定。包更短，这使蓝牙比其它系统都更稳定。电磁波在医疗上的应用电磁波在医疗上的应用 电磁辐射的分类：电磁辐射的分类：一类是自然电磁辐射，如雷电、火山喷发、地震和太一类是自然电磁辐射，如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等，除对电气设备、飞机、建阳黑子活动引起的磁暴等，除对电气设备、飞机、建筑物等可能造成干脆破坏外，还会在广袤地区产生严筑物等可能造成干脆破坏外，还会在广袤地区产生严峻电磁干扰。峻电磁干扰。另一类是人工电磁辐射，主要
22、是微波设备产生的辐射，另一类是人工电磁辐射，主要是微波设备产生的辐射，微波辐射能使人体组织温度上升，严峻时造成植物神微波辐射能使人体组织温度上升，严峻时造成植物神经功能紊乱。经功能紊乱。但是对电磁辐射，要正确相识，而且要科学防护。事但是对电磁辐射，要正确相识，而且要科学防护。事实上，电磁波也犹如大气和水资源一样，只有当人们实上，电磁波也犹如大气和水资源一样，只有当人们规划、运用不当时才会造成危害。确定量的辐射对人规划、运用不当时才会造成危害。确定量的辐射对人体是有益的，医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适体是有益的，医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适量电磁波来达到治病健身的目的。量电磁波来达到治
23、病健身的目的。生物电磁场保健生物电磁场保健 激光治疗激光治疗 微波治疗微波治疗 电磁波消毒电磁波消毒电磁刀电磁刀生物电磁场保健生物电磁场保健将人体置于姜氏场导舱内接受载有青春信息的植物将人体置于姜氏场导舱内接受载有青春信息的植物幼苗放射的生物电磁波。幼苗放射的生物电磁波。？植物幼苗电磁波有助于红细胞功能的发挥，促进？植物幼苗电磁波有助于红细胞功能的发挥，促进机体新陈代谢，增加青春活力，提高性功能，增加机体新陈代谢，增加青春活力，提高性功能，增加免疫力，免疫力，从而对人体发挥返老还青和医疗保健作用。从而对人体发挥返老还青和医疗保健作用。人体红细胞膜的渗透脆性降低，韧性增加；人体红细胞膜的渗透脆性
24、降低，韧性增加；甲状腺素、甲状腺素、性激素分泌增加；性激素分泌增加；免疫功能提高；免疫功能提高；肾上腺皮质激素分泌无明显变更。肾上腺皮质激素分泌无明显变更。激光治疗激光治疗S激光是激光是60年头初出现的一种新光源。年头初出现的一种新光源。S已广泛应用于国防、农业、卫生医疗和科学探讨，已广泛应用于国防、农业、卫生医疗和科学探讨，也是治疗肿瘤的一种新方法。也是治疗肿瘤的一种新方法。S用它既能切割组织，又能同时止血，能使肿瘤组用它既能切割组织，又能同时止血，能使肿瘤组织快速气化和雾化，从而使肿瘤在瞬间消逝。织快速气化和雾化，从而使肿瘤在瞬间消逝。S激光对组织具有热、压、光和电磁场效应的作用。激光对组
25、织具有热、压、光和电磁场效应的作用。1、热效应：激光能使肿瘤组织在几秒种的短时间、热效应：激光能使肿瘤组织在几秒种的短时间内，局部温度高达内，局部温度高达200-1000摄氏度，使其变性、凝摄氏度，使其变性、凝固坏死，继而气化消逝。固坏死，继而气化消逝。2、压力效应：激光本身的光压和由高热导致的组、压力效应：激光本身的光压和由高热导致的组织膨胀引起的二次冲击波，加深了肿瘤组织破坏。织膨胀引起的二次冲击波，加深了肿瘤组织破坏。3、光效应：激光被肿瘤组织吸取后，可增加热效、光效应：激光被肿瘤组织吸取后，可增加热效应，使肿瘤组织被破坏。应，使肿瘤组织被破坏。4、电磁场效应：激光是一种电磁波。能产生电
26、磁、电磁场效应：激光是一种电磁波。能产生电磁场，可使肿瘤组织离化、核分解而被破坏死亡，如场，可使肿瘤组织离化、核分解而被破坏死亡，如有残癌也可自行消退，这可能与免疫有关。激光制有残癌也可自行消退，这可能与免疫有关。激光制造成激光器、激光手术刀用于治疗体表肿瘤，眼耳造成激光器、激光手术刀用于治疗体表肿瘤，眼耳鼻咽喉肿瘤、神经肿瘤等鼻咽喉肿瘤、神经肿瘤等 激光的几种效应激光的几种效应EMF系统EMF系统是由（株）日本系统是由（株）日本MDM公司开发探讨生产的新一代脑公司开发探讨生产的新一代脑外科手术器械。依据其作用原理，我们俗称之为外科手术器械。依据其作用原理，我们俗称之为“电磁刀电磁刀”。EMF
27、系统利用高频电磁能对机体组织进行汽化，切割和凝固。系统利用高频电磁能对机体组织进行汽化，切割和凝固。特点特点因该系统外四周优良组织的热损伤小且不须要对极板，因此因该系统外四周优良组织的热损伤小且不须要对极板，因此尤其运用于脑外等精密外科。对硬性及深部微小脑瘤的去除极尤其运用于脑外等精密外科。对硬性及深部微小脑瘤的去除极为有效。为有效。EMF系统与常规的电刀相比，在原理和设计上都有很大区分。系统与常规的电刀相比，在原理和设计上都有很大区分。EMF系统用于汽化，切割和凝固的输出功率很小（系统用于汽化，切割和凝固的输出功率很小（49W以下）以下），为一般电刀所不及。，为一般电刀所不及。不须要对极板这
28、一特点使单极手术刀用于脑外手术成为可能。不须要对极板这一特点使单极手术刀用于脑外手术成为可能。没有烧伤感电和破坏神经系统的紧急，平安性高，运用便利。没有烧伤感电和破坏神经系统的紧急，平安性高，运用便利。与激光刀相比，不须要眼球疼惜镜和其它疼惜附件，操作时对与激光刀相比，不须要眼球疼惜镜和其它疼惜附件，操作时对患者和医生均无危害。手术时与患部干脆接触，医生可以灵敏患者和医生均无危害。手术时与患部干脆接触，医生可以灵敏驾驭调整。驾驭调整。与超声波刀相比，与超声波刀相比，EMF系统对于硬化深部微小肿瘤的汽化治系统对于硬化深部微小肿瘤的汽化治疗效果尤为显著。疗效果尤为显著。HandPiece特殊敏捷且
29、呈弯曲状，使视野不受特殊敏捷且呈弯曲状，使视野不受影响，并有利于长时间手术。刀头部分可以随意弯曲，适用于影响，并有利于长时间手术。刀头部分可以随意弯曲，适用于各种手术须要各种手术须要 特点特点微波治疗微波治疗l微波是指波长在毫米至米范围内的非电离辐射微波是指波长在毫米至米范围内的非电离辐射高频电磁波。年头后期微波技术在医疗上得到应高频电磁波。年头后期微波技术在医疗上得到应用。用。l微波治疗有种：微波治疗有种：l一是大剂量高热治疗肿瘤，能抑制肿瘤细胞的蛋白一是大剂量高热治疗肿瘤，能抑制肿瘤细胞的蛋白质合成，降低肿瘤细胞分裂速度，增加化疗、放疗效质合成，降低肿瘤细胞分裂速度，增加化疗、放疗效果；果
30、；l二是用于局部生物体组织的凝固治疗，具有不炭化、二是用于局部生物体组织的凝固治疗，具有不炭化、不产生烟雾的特点；不产生烟雾的特点；l三是小剂量的温热治疗，可以解痉、止痛、消炎并三是小剂量的温热治疗，可以解痉、止痛、消炎并促进伤口复原等。促进伤口复原等。电磁波消毒电磁波消毒S利用电磁波的场效应和热效应，在利用电磁波的场效应和热效应，在5l0分钟内能分钟内能快速达到国家卫生部规定的消毒要求，对成捆、成快速达到国家卫生部规定的消毒要求，对成捆、成扎的纸币、成叠的毛巾、医疗器械具有穿透力强，扎的纸币、成叠的毛巾、医疗器械具有穿透力强，无残留药毒性的消毒特点，是当今消毒领域的新突无残留药毒性的消毒特点
31、，是当今消毒领域的新突破破 电磁式生物芯片作为最近几年在生命科学探讨领域崭露头角的一项新技术，作为最近几年在生命科学探讨领域崭露头角的一项新技术，生物芯片技术是随着人类基因组探讨的深化在年头初期应生物芯片技术是随着人类基因组探讨的深化在年头初期应运而生的。近年来，这一技术显示出强劲的发展势头。运而生的。近年来，这一技术显示出强劲的发展势头。生物芯片技术通过像集成电路制作过程中半导体光刻加工那生物芯片技术通过像集成电路制作过程中半导体光刻加工那样的缩微技术，将现在生命科学探讨中很多不连续的、离散的样的缩微技术，将现在生命科学探讨中很多不连续的、离散的分析过程，如样品制备、化学反应和定性、定量检测
32、等手段集分析过程，如样品制备、化学反应和定性、定量检测等手段集成于指甲盖大小的硅芯片或玻璃芯片上，使这些分析过程连续成于指甲盖大小的硅芯片或玻璃芯片上，使这些分析过程连续化和微型化。也就是说，将现在须要几间试验室、检验室完成化和微型化。也就是说，将现在须要几间试验室、检验室完成的技术，制作成具有不同用途的便携式生化分析仪，使生物学的技术，制作成具有不同用途的便携式生化分析仪，使生物学分析过程全自动化、分析速度成千上万倍地提高，所需样品及分析过程全自动化、分析速度成千上万倍地提高，所需样品及化学试剂则成千上万倍地削减。化学试剂则成千上万倍地削减。生物芯片可以用于基因测序、药物筛选、基因突变检测和
33、基生物芯片可以用于基因测序、药物筛选、基因突变检测和基因表达等。因表达等。生物芯片的分析对象可以是核酸、蛋白质、细胞、组织等。生物芯片的分析对象可以是核酸、蛋白质、细胞、组织等。电磁式生物芯片生物芯片技术将给世纪生命科学和医学探讨带来一场革生物芯片技术将给世纪生命科学和医学探讨带来一场革命。命。用它制作的用它制作的“微机微机”必将代替人类进行困难的检验工作。在必将代替人类进行困难的检验工作。在不远的将来，用生物芯片制作的微缩分析仪将广泛地应用于分不远的将来，用生物芯片制作的微缩分析仪将广泛地应用于分子生物学、医学基础探讨、临床诊断治疗、新药开发、司法鉴子生物学、医学基础探讨、临床诊断治疗、新药
34、开发、司法鉴定、食品卫生监督、生物武器斗争等领域。定、食品卫生监督、生物武器斗争等领域。这些仪器的出现，这些仪器的出现，将会给分子生物学、疾病诊断和治疗、新药开发、生物武器斗将会给分子生物学、疾病诊断和治疗、新药开发、生物武器斗争、司法鉴定、食品卫生监督等领域带来一场革命。争、司法鉴定、食品卫生监督等领域带来一场革命。电磁式生物芯片有效地将电场和磁场的作用结合在一起，通电磁式生物芯片有效地将电场和磁场的作用结合在一起，通过计算机可限制芯片上随意一点发生的生化反应，这些生物芯过计算机可限制芯片上随意一点发生的生化反应，这些生物芯片将来可能被安装到有关检测仪器上，或者像光盘一样被放入片将来可能被安
35、装到有关检测仪器上，或者像光盘一样被放入计算机，数分钟之内，就可以对一个人进行早期诊断。计算机，数分钟之内，就可以对一个人进行早期诊断。微波炉 原理：极性分子接受微波辐射的能量后，通过分子偶极的每原理：极性分子接受微波辐射的能量后，通过分子偶极的每秒数十亿次的高速旋转产生热效应，这种加热方式称为内加热秒数十亿次的高速旋转产生热效应，这种加热方式称为内加热（相对地，把一般热传导和热对流的加热过程称为外加热）。（相对地，把一般热传导和热对流的加热过程称为外加热）。特点：与外加热方式相比，内加热具有加热速度快、受热体特点：与外加热方式相比，内加热具有加热速度快、受热体系温度匀整等特点。近年探讨发觉，
36、在萃取加工和有机化学反系温度匀整等特点。近年探讨发觉，在萃取加工和有机化学反应等方面，微波辐射技术均显示出其无与伦比的优越性。应等方面，微波辐射技术均显示出其无与伦比的优越性。由于微波的频率与分子转动的频率相关连，所以微波能是一由于微波的频率与分子转动的频率相关连，所以微波能是一种由离子迁移和偶极子转动种由离子迁移和偶极子转动 引起分子运动的非离子化辐射能。引起分子运动的非离子化辐射能。当它作用于分子上时，促进了分子的转动运动，分子若此时当它作用于分子上时，促进了分子的转动运动，分子若此时 具有确定的极性，便在微波电磁场作用下产生瞬时极化，并以具有确定的极性，便在微波电磁场作用下产生瞬时极化，
37、并以.亿次的速度做极性亿次的速度做极性 变换运动，从而产生键的振动、变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子之间的相互摩擦、碰撞，促进分子活性部分（极性撕裂和粒子之间的相互摩擦、碰撞，促进分子活性部分（极性 部分）更好地接触和反应，同时快速生成大量的热能。部分）更好地接触和反应，同时快速生成大量的热能。隐形飞机隐形飞机S隐形飞机决不是指飞机将自己的形体隐藏起来，让我们看不隐形飞机决不是指飞机将自己的形体隐藏起来，让我们看不见它，而是说它可以使雷达见它，而是说它可以使雷达“看不到看不到”它。它。S原理：我们知道雷达会发出高频电磁波射到物体上。物体把原理：我们知道雷达会发出高频电磁波射到物体上。物体
38、把这个电磁波向各个方向反射，当然也有一部分反射回放射点这个电磁波向各个方向反射，当然也有一部分反射回放射点（雷达），在雷达处再设一个接收装置就可接收到回波。我们（雷达），在雷达处再设一个接收装置就可接收到回波。我们就是依据回波发觉物体的。就是依据回波发觉物体的。S飞机达到隐形效果的关键，在于接受隐形材料和隐形设计，飞机达到隐形效果的关键，在于接受隐形材料和隐形设计，尽量把雷达波束吸取掉，或者向偏离原雷达的方向反射。这样尽量把雷达波束吸取掉，或者向偏离原雷达的方向反射。这样飞机就不简洁被雷达探测到，但是并不是说这种飞机对于雷达飞机就不简洁被雷达探测到，但是并不是说这种飞机对于雷达就是不行见的。假
39、如把飞机的外表面制成由一些平面组成，则就是不行见的。假如把飞机的外表面制成由一些平面组成，则这些平面反射电磁波就不是四面八方的了，而是像平面镜反射这些平面反射电磁波就不是四面八方的了，而是像平面镜反射光线一样只朝着有限的几个方向反射，这样就不见得有反射波光线一样只朝着有限的几个方向反射，这样就不见得有反射波被雷达接收到，从而达到了不被雷达发觉的目的。被雷达接收到，从而达到了不被雷达发觉的目的。微带线微带线一般的传输线由两个或两个以上的导体组成，用来传横电一般的传输线由两个或两个以上的导体组成，用来传横电磁波（磁波（TEM波），常见的传输线有双线、同轴线、带状线和波），常见的传输线有双线、同轴线
40、、带状线和微带线等。其中，微带线是最普遍运用的平面传输线之一，微带线等。其中，微带线是最普遍运用的平面传输线之一，微带线可以用光刻工艺制作，并且易于与其它无源和有源器微带线可以用光刻工艺制作，并且易于与其它无源和有源器件集成，因此被广泛应用于印刷电路板中。件集成，因此被广泛应用于印刷电路板中。THzTHz电磁波产生与应用电磁波产生与应用产生：用超短激光脉冲触发光电导开关可产生频带宽度达产生：用超短激光脉冲触发光电导开关可产生频带宽度达1012Hz的电磁辐射，也被称为的电磁辐射，也被称为THz射线。射线。应用：应用：THz超宽带电磁脉冲的独特性能给通信、雷达、电子超宽带电磁脉冲的独特性能给通信、
41、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像、无损检测、平安检查等对抗、电磁武器、天文学、医学成像、无损检测、平安检查等领域带来了深远影响。领域带来了深远影响。探讨涉及超短脉冲激光技术、微电子技术、光学工程、光电探讨涉及超短脉冲激光技术、微电子技术、光学工程、光电材料、超高速电子学、信号传输与处理等学科领域。材料、超高速电子学、信号传输与处理等学科领域。核心：高功率核心：高功率THz超宽频带光电导开关微波源作为核心部超宽频带光电导开关微波源作为核心部件几乎涉及信息产业的全部应用领域。件几乎涉及信息产业的全部应用领域。探讨内容：探讨内容：(1)产生：用光导电方法产生产生：用光导电方法产生THz电磁
42、波；电磁波；(2)放射：用光电导偶极天线、一体化宽带天线放射放射：用光电导偶极天线、一体化宽带天线放射THz电磁波；电磁波；(3)监测：用电光取样方法检测监测：用电光取样方法检测THz电磁波的瞬间电场和电磁波的瞬间电场和时间波形。时间波形。THz技术的应用照旧在不断的开发探讨中，其广袤的科学技术的应用照旧在不断的开发探讨中，其广袤的科学前景为世界公认前景为世界公认THz成像技术：成像技术：利用利用THz时域光谱技术可以干脆测量时域光谱技术可以干脆测量THz电磁脉冲所电磁脉冲所产生的瞬态电磁场，可以干脆测得样品的介电常数。产生的瞬态电磁场，可以干脆测得样品的介电常数。而且由于而且由于THz电磁波
43、的强透射实力和低辐射能量（对电磁波的强透射实力和低辐射能量（对人体完全无害），人体完全无害），THz成像技术可以用来检验食品簇成像技术可以用来检验食品簇新度，替代医疗新度，替代医疗X射线透视仪、射线透视仪、CT，以及用于机场平，以及用于机场平安检查和炭疽均等生化武器检查等等。安检查和炭疽均等生化武器检查等等。生物化学技术领域：生物化学技术领域：很多生物大分子的转动吸取谱处于很多生物大分子的转动吸取谱处于THz频段频段利用对生化反应利用对生化反应THz吸取谱的探讨可以得到反吸取谱的探讨可以得到反应中的分子运动状况信息。对于进一步探讨生应中的分子运动状况信息。对于进一步探讨生化反应供应了有力的手段
44、。化反应供应了有力的手段。天文学：天文学：炭、水、一氧化碳、氮、氧等等大量的分子可以在炭、水、一氧化碳、氮、氧等等大量的分子可以在THz频段进行探测。频段进行探测。而这些物质在应用而这些物质在应用THz技术以前一部分根本无法探技术以前一部分根本无法探测而另一部分只能在海拔很高或者月球表面才可以测而另一部分只能在海拔很高或者月球表面才可以探测到。探测到。在宇宙中，大量的物质在发出在宇宙中，大量的物质在发出THz电磁波电磁波通信技术：通信技术：THz用于通信可以获得用于通信可以获得10GB/s的无线传输速度，的无线传输速度，这比当前的超宽带技术快几百至一千多倍，这比当前的超宽带技术快几百至一千多倍
45、，极高的带宽进行高保密卫星通信；与可见光和红极高的带宽进行高保密卫星通信；与可见光和红外线相比，它同时具有极高的方向性以及较强的云外线相比，它同时具有极高的方向性以及较强的云雾穿透实力。雾穿透实力。虽然由于缺乏高效的虽然由于缺乏高效的THz放射天线和源，使其还放射天线和源，使其还无法在通信领域商业化，但这必将由新型的放射装无法在通信领域商业化，但这必将由新型的放射装置和放射源所解决置和放射源所解决 电磁高速马路电磁高速马路v高速马路是交通发展的重要途径。但高速马路上高速马路是交通发展的重要途径。但高速马路上的车祸仍在威逼着驾车人士的生命平安。有没有一的车祸仍在威逼着驾车人士的生命平安。有没有一
46、种既高速又平安、彻底杜绝车祸的马路呢种既高速又平安、彻底杜绝车祸的马路呢?v利用智能管理系统，马路交通畅通无阻，没有交利用智能管理系统，马路交通畅通无阻，没有交通堵塞和车祸。据称，该路段将与一般马路分开，通堵塞和车祸。据称，该路段将与一般马路分开，车辆以车辆以1020辆为一组，分组分批行驶。辆为一组，分组分批行驶。电磁高速马路接受的高精尖技术电磁高速马路接受的高精尖技术在柏油路面下每隔在柏油路面下每隔1.2米埋设专用磁铁，负责行驶车辆与电脑米埋设专用磁铁，负责行驶车辆与电脑系统之间的信息传递；系统之间的信息传递；在车辆的前后保险杠上配置磁性传感器，接收地面专用磁铁在车辆的前后保险杠上配置磁性传
47、感器，接收地面专用磁铁的信息反馈；的信息反馈；车辆行驶由电脑和传感器监控，交通信息通过车辆和路面电车辆行驶由电脑和传感器监控，交通信息通过车辆和路面电脑系统沟通；脑系统沟通；沿路布设传感器、电脑导航系统及摄像机；沿路布设传感器、电脑导航系统及摄像机；用专用电脑限制汽车刹车、油门和转向；用专用电脑限制汽车刹车、油门和转向；用雷达限制车距，最小距离可达用雷达限制车距，最小距离可达3.95米；米；在汽车驶进特定路口时，电脑导航系统会显示清晰的道路图，在汽车驶进特定路口时，电脑导航系统会显示清晰的道路图，指示驾车者现时的位置，以及前往各方向的最佳路途。指示驾车者现时的位置，以及前往各方向的最佳路途。无
48、线通信的应用领域v移动通信移动通信v微波通信微波通信v卫星通信卫星通信v固定无线接入固定无线接入v无线寻呼无线寻呼v无绳电话无绳电话v无线光通信无线光通信无线通信的发展趋势之一无线通信的发展趋势之一移动通信从移动通信从3 3G逐步迈向逐步迈向4 4Gv移动通信阅历了第一代和其次代，完成了从模拟技术向数字技移动通信阅历了第一代和其次代，完成了从模拟技术向数字技术的过渡，现正在向第三代（术的过渡，现正在向第三代（3G3G）过渡，并将走向更远的第四代）过渡，并将走向更远的第四代（4G4G）。在此进程中，移动通信正逐步从窄带向宽带迈进。）。在此进程中，移动通信正逐步从窄带向宽带迈进。v3G定位于多媒体
49、定位于多媒体IP业务，传输容量更大，灵敏性更高，形成了业务，传输容量更大，灵敏性更高，形成了世界标准，并将引入新的商业模式。世界标准，并将引入新的商业模式。2007年以后将进入发展阶段，年以后将进入发展阶段，3G将逐步成为市场上的主导产品和真正的全球系统。将逐步成为市场上的主导产品和真正的全球系统。v在在3G大规模商用以后，多媒体服务与应用将广泛运用起来。大规模商用以后，多媒体服务与应用将广泛运用起来。随之，随之，3G在速率、服务质量（在速率、服务质量（QoS）、无缝传输等方面的局限）、无缝传输等方面的局限性也将日益显现，势必须要带宽更宽的无线系统。因此，移动性也将日益显现，势必须要带宽更宽的
50、无线系统。因此，移动通信的下一步必定是走向容量更大、速率更高的通信的下一步必定是走向容量更大、速率更高的4G。4G将运用将运用更高的频带，使传输容量再上一个台阶。在不同网络间可供应更高的频带，使传输容量再上一个台阶。在不同网络间可供应无缝服务，网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身佩带，无缝服务，网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身佩带，是一个包括卫星通信在内的端到端是一个包括卫星通信在内的端到端IP系统，与其它技术共享一系统，与其它技术共享一个个IP核心网核心网 无线通信的发展趋势之二无线通信的发展趋势之二无线局域网发展势头正劲无线局域网发展势头正劲 v无线局域网技术无线局域网技术WL