2006819121919455微波技术历史发展

微波技术发展历史回顾

微波技术历史发展回顾

微波技术课系列讲座 March 2003


微波的定义
• 按照国际电工委员会（IEC）的定义，微波（Microwaves）是“波
长足够短，以致在发射和接收中能实际应用波导和谐振腔技术的
电磁波”。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、毫米波三个波
段。
• 微波技术的历史，如果从1936年波导传输实验成功算起．至今已
有六十多年了。无论在理论上还是在实践上，微波科学技术已相
当成熟，并拥有庞大的从业入员队伍。
• 英国物理学家J．C．Maxwell干1862年提出了位移电流的概念，
并提出了“光与电磁现象有联系”的想法。
• 1865年，Maxwell在其论文中第一次使用了“电磁场”（electro一
magnetic field）一词，并提出了电磁场方程组，推演了波方程，
还论证了光是电磁波的一种。一百多年来的事实证明，建立在电
磁场理论基础上的微波科学技术，对入类生活产生了极其巨大的
影响。



微波科学技术的早期历史



• 1885年，H．Hertz到德国Karlsruhe高等工业学校任物理学教授．并从事
电磁波方面的实验，以确定 Maxwell理论的正确性。 1888年至 1889年，
Hertz在德文科学刊物（Annalen der Physik）上发表了三篇文章，提到他
产生并辐射出去的波长有：4.8m，4～5m，2.8m,66crn，58cm等，即分布
在米波和分米波段。另外，他曾把2m长的锌板弯成抛物往面形状，把振
子放在焦线上，以此证明电磁波的直线进行性质和可聚焦性质；因此，
Hertz发明了抛物反射面天线。
• 上世纪末，物理学家们解决了未来微波的传输工具问题。J．J．Thomson
在其著作中预言了圆波导（1893年），难能可贵的是他给出了有限导电
壁波导的初步理论。 Lord Rayleigh则更全面地分析了未来的矩形波导和
圆波导的理论基础（1897年）。1910年。D.Hondros和P.Debye给出用介
质圆柱导波的原理；对此，H．Zahn（1916）年，（）．Schriever（于
1920年）发表了有关的实验。



• 美国贝尔研究所（BTL）的G．C．Southworth，早在1920年就仔
细观察了水槽中的波，思考了导波问题。1931年他进行了高频实
验。1933年，在美国有波长15cm的信号源可用了，他加紧了实验
波导线的建设。1936年3月，他宣布波导传输实验成功——实验线
路长260m，是直径12.5cm的圆形青铜管，传输的波长是9cm。
1938年2月1日，美国IRE举行了关干波导的学术报告会，表演了
四种重要的模式。2月2日，IRE又举行了关于喇叭天线（由波导
开口逐步扩大而成）的报告和演示会，自此以后，微波
（Microwaves）成为一个热门话题。1938年，美籍华入朱兰成
（L．J．Chu）在（Jour．Appl．Phys．）杂志上发表了题为“椭
圆形中空金属管子里的电磁波”的文章，是关于椭圆波导的第一篇
论文。今天，椭圆波导已广泛应用在微波中继站、卫星地球站等
领域。



• 也是在 1938年，美国斯坦福大学（University of Stanford）的
W．W．Hansen教授发表了关于谐振腔（当时叫 Rumbatron）的
想法。并且，他指导 Varian兄弟（R． Varian和 S． Varian）利用
谐振腔对电子束进行速度调制，从而发明了双腔速调管
（Klystron），解决了在厘米波段产生小功率振荡的问题。
• 磁控管（Magnetron）的发明和发展具有更大意义。1921年，A
W．Hull在（（Phys．Rev．》杂志上最旱对此作了探讨。1924年，
在德国和捷克也有入作了些研究。1936年6月，我国学者曾昭抡教
授率北京大学参观团访日，曾去大版帝国大学理学部参观，看到
了日本（）Cobe教授研制的磁控管，能产生的最短波长是6cm。
• 1940 年 7 月，英国伯明翰大学（ University of Bermingham）的
J．T．Randall和 A．H．Boot发明了多腔磁控管（multi－cavity
magnetron），迅即送往美国BTL作全面测试，证明正是磁控管打
开了通往“厘米波、大功率”的道路。



• 1940年初夏，Samuel Bush写信给罗斯福（F．D．Roosevelt）总
统，建议成立专门机构研制战争中急需的雷达（RADAR）。6月3
日，总统在白宫接见他，只谈了15分钟就确定下来。国防研究委
员会（National Defence Research Committe）的负责入就是麻省理
工学院（M．l．T．）的校长、诺贝尔奖获得者K．P．Compton，
他决定就在MIT成立辐射实验室（Radiation laboratory），全力进
行雷达的研制。当时英国人达到的水平是，在10cm波长上产生
10kw的脉冲功率。辐射实验室后来能做到：波长降到1cm，脉冲
功率升为400kw。
• 但是，要研制出雷达需要多方面的工作。在美国，除BTL负责改
进和生产磁控管以外，西屋（Westing House）公司负责设计脉冲
发生器，SPerry公司负责设计扫描天线，通用电气公司（GE）负
责设计接收机，等等。这样，40年代初就有厘米波脉冲雷达在美
国诞生。



• 辐射实验室干1941年正式成立，到1945年共有3800入（其中1800
入是科技人员）。到1991年6月MIT举行该所成立50周年纪念活动
时．仍活在世上的只有300人。在这支队伍中，有 8人曾荣获诺贝
尔奖，例如 I．I． Rabi（在 1944年），N。 Ramsay（在 1989年）
等。中国学者鲍家善教授应邀参加了50周年纪念活动，他是1943
年加入辐射实验室的。
• 雷达的原意是 Radio Detection and Ranging（无线电侦察与测
距），开始时不是采用微波。第二次世界大战初期，英国的海岸
雷达站使用波长为12m，许多站联合组成低空搜索网。这种系统
有两大缺点，首先是误差大，它曾把入侵德机的数目多报了三倍；
其次是天线尺寸太大，雷达站易受攻击。
• 1939年秋，纳粹德国装备一种雷达，波长为2．4m，可担任搜索
海、空目标的任务。1940年夏，德国人给部队装备了分米波雷达
（0．53m），其电波集束性好，可以指挥高炮射击，曾击落过在
云层之上飞行的英机。此外，还可以引导夜航战斗机。英国于
1942年才开始生产厘米波机载雷达，地面情形可清晰地显示在飞
机机舱中的荧光屏上。


• 1941年12月7日晨，位于夏威夷瓦胡岛北部山头上的防空警戒雷
达站中的两名士兵，于7时 2分看到荧光屏上有一群亮点；他们测
量了距离——不到 250km，方位是北偏东 3度。 7时25分，距离缩
短到 100km。到 7时 39分，由于距离太近，显示器上看不到日本
飞机了。 7时 53分，日本指挥官从高空轰炸机上用无线电发出了
“虎、虎、虎”信号，表示突袭成功。……美国人虽有了雷达，却
因高级官员的糊涂麻痹而遭受沉重打击。……第二次世界大战中，
雷达的应用遍及陆地、海上、空中，对微波工业是极大的刺激和
推动。仅就美国而言，到1945年微波与雷达工业的规模已超过了
战前的汽车工业！



微波科学技术的应用和发展



微波科学技术的应用和发展

• 自1945年以来的半个世纪中，微波科学技术表现出巨大的应用价
值，非常活跃而充满生命力。例如，
• 雷达的诞生与成熟（1939一1945年）；
• 射电天文学大发展（1946—1971年）；
• 卫星通信及卫星广播的建立与普及（1964年以后至今）；
• 微波波谱学与量子电子学的巨大进步（1944年以后至今）；
• 微波能利用及微波医学的发展（1947年以后至今）；等等。

• 下面我们从几个方面叙述微波科学技术的应用与发展。



1 微波中继通信
• 对于幅员辽阔、地形复杂、水灾多发的国家（如中国），微波通
信的优越性非常突出。第一条微波中继通信线路是美国于1948年
建立的；从纽约到波士顿，中间设7个站，可传送480路电话及1路
电视。这时的技术称为“模拟微波”。……美国后来大力发展称力
“数字微波”的技术。
• 到80年代末仅美国电话电报公司（AT＆T）就拥有4GHZ、6GHZ
的微波站3000多个。实际上，美国有70％的站是采用数宇技术
的。……日本于1954年开通东京到大版的4GHZ微波中继线路，
后来又陆续使用5GHZ、6GHZ、2GHZ、乃至11GHZ、15GHZ等
频段。日前，已使用亚毫米波段的20GHZ于东京、大贩、横滨等
城市。
• 近年来有一个动向，即美国把原来广泛使用的2700路设备（“模
拟微波”）拆除后，出口到中国。我国引进后可取代原来的600路
设备，改装后成为“数字微波”设备，应用于地区通信。



2 卫星通信
• 1945年，英国科幻作家 Arthur C．Clarke提出，如把飞行器发射
到离地球赤道高 36000km处的空中，它可同步于地球自转速度运
行，从地面看是固定不动的。通信卫星，实为高悬天上的微波中
继站，但其通信距离远，通信质量不受气候影响，覆盖面积大，
具有极大的优越性。
• 1964年成立国际卫星通信组织（International Telecomrnunication
Satellite Organization,即INTELSAT）。
• 1965年发射了1号国际通信卫星，寿命仅1．5年。而1988年由美国
发射的VI号卫星的首颗，寿命可达14年。卫星通信，过去主要用
6／4 GHz（C波段），少数用14／11GHz（K波段）；而1988年
发射的卫星侧重30／20GHz（Ka波段）。另外，从INTELSAT—
V卫星开始，电波传送采用双圆极化频率复用（frequency reuse）
体制，使通信容量增加一倍.



3 雷达
• 到1943年，在美国已投产的雷达有上百个型号，厘米波磁控管的生产数
以万计。雷达工业极大地促进了微波工业的发展。从二战以后到现在，
半个世纪的过程中雷达的应用已十分普遍，并产生了许多新技木。
• 就雷达波段而言，UHF用于超远程警戒；L波段用于远程警戒、空中交通
管制；S波段用于中程警戒、机场交通管制、远程气象观测；C波段用于
远程跟踪、机载气象观测；X波段用于远程跟踪、导弹制导、测绘、机
载攻击；KU波段用干地形测绘、卫星测高度，等等。
• 今天，雷达的新技木有：连续波雷达、脉冲多普勒雷达、脉冲压缩雷达、
合成孔径雷达、相控阵雷达、捷变频雷达等。例如，美国的空中预警指
挥机E—8A，1989年研制成功，全称为“联合监视与目标攻击雷达系统飞
机”，其上装有美国最新型的AN／APY—3雷达，是X波段合成孔径相控
阵雷达。又如，法国空军于1983年起开始装备的优秀战斗机“幻影
2000”．装有性能先进的RDI脉冲多普勒火控雷达。雷达当然不限于军用；
1994年美国将用航天飞机上先进的图像雷达研究地球表层。1994年7月国
内报道，在成渝高等级公路施工中，对于大断面隧道的施工成功地使用
了地质雷达探测技木。



4 射电天文学研究
• 1933年．美国入G Reber制作了直径9.5m的抛物面天线装在院子里，
日夜扫描天空。这是世界上第一架射电望远镜。1940年，Reber发
表了第一张射电天图。1945年底，刚从军队复员的英国物理学家
B．Lowell带着两辆军用雷达车来到一个叫做Jodrell Bank的地方，
开始了战后最早的微波射电天文研究。他观测到流星雨的雷达回
波。1950年，Jodrell Bank建成直径66.5m的射电望远镜，观测到
仙女座大星云（M31）的射电辐射。1957年建成的可转动射电望
远镜直径76.2m,重达2000ton，10月里成功地跟踪了前苏联发射的
第一颗人造地球卫星；1960年又为美国宇航器提供了跟踪、测量、
控制。76米射电望远镜成为美国科学界、工业界的骄傲。射电望
远镜越做越大。1963年美国建成的抛物面直径达305m（固定式），
而1971年原西德建成的抛物面直径达 100m（可转动式），它们
在很长时期内保持着这方面的世界冠军。
• 今天。射电天文学已发展到令人惊异的高水平。例如，德国波恩
以南40km的100m直径射电望远镜，正对银河、星际气体、超新
垦进行研究。美国哈佛大学的META系统．从1985年起即对外星
生命信息作大规模的探查。微波技术课系列讲座 March 2003


5 电磁波隐身
• 飞行体的雷达可检测性是用 RCS这个指标表示的．原
文为 Radar Cross Section，译作雷达反射截面。美国B
一52轰炸机的RCS约100m2，B—1轰炸讥约10m2。改
进后的B1—B型仅有l m2。在海湾战争中大显身手的F—
117A隐身战斗机的RCS竟低到0.01m2 以下！它的隐身
奥秘有三个方面，首先是采用多平面多角体结构，角
形平滑面向各个方向散射掉来波波束；其次是大量使
用轻质复合吸波材料及防护涂层；最后是严密屏蔽飞
机自身的波辐射。因此，F— 11 7A凡乎是雷达发现不
了的。……此外，美国已开始研究隐身舰船和隐身坦
克。



6 多频道微波分配系统
• 微波技术的发展与人民生活关系密切，－个例子是用作大城市中
心电视台有线电视服务
• 的“多频道微波分配系统”（Multi—channel Microwave Distribution
System，简称MMDS）。
• 1983年，美国联邦通信委员会（FCC）批准用2．5～2．69GHZ作
为MMDS波段，成为这一系统进入实用化的标志。这种系统的待
点是“无线发射、有线入户”．其投资比传统的有线电视（CATV）
低得多。具体说，电视及调频立体声广播节目由发射塔用微波发
射，用户用网状微波天线接收后，经过下变频器变到V／U频道，
通过解码器可收看、收听。这一技术在西方国家已相当完善，如
美国Comband 公司、英国Marcorni公司的均较著名。北京有线电
视台采用的正是MMDS，其设备是从Marcorlli公司购进的。



7 微波理论研究
• 微波理论是建基于 Maxwell电磁场方程的求解的基础上的，同时也应用
经典的电路理论和方法，只不过赋于后者以新的含义。在这方面，
S．A．Schelkunoff”’作了极突出的贡献；从30年代到50年代，他的论文
遍布导波理论、天线理论、基础电磁场理论的各个领域，以致我们称他
为“二十世纪的Maxwell”都不过份。
• 40年代末到50年代初，突出的成就是美国的《辐射实验室丛书》
（Radiation laboratory Series）[16]，奠定了微波技术进一步发展的理论基
础。
• 第二个理论研究的高潮是在80年代，例如美籍华裔戴振择博士（也是美
国工程科学院院士）对并矢 Green函数的贡献’，乃是公认的成就。另一
位美籍华人吴大俊则提出了 EM missile effect，即电磁导弹效应[18]．是
指用瞬态时域信号激励天线时电磁波传播规律改变（在远区不按球面波
规律衰减、而是较之慢甚至任意慢）的现象。原在中国科学院电子所、
现在美国哈沸大学的沈浩明也对此做了出色的工作。



我国在微波科枝方面的迸展简况
• 在美国国防研究委员会（NDRC）的决定下，1940年11月在麻省
理工学院（MIT）成立了前已提及的辐射实验室。这是雷达技术
的发源地。前辈科学家如朱兰成、鲍家善、葛庭熔、王明贞，都
在辐射实验室工作过。这可以说是中国人最早投身微波事业的一
批。
• 几十年来，中国逐步建立了自己的微波工业，包括：微波电子
管、微波半导体器件、微波元件、雷达、导航设备、微波测量仪
器等方面的制造业．逐步形成较完整的体系。实际上，仅在50年
代就建设起一批微波工厂；而在理论上，鲍家善、林力干、黄宏
嘉、吕保维。李嗣范等知名学者就已积极地展开研究；他们当中
有的已故，多数入仍活跃在我国的科学工作岗位上。
• 下面简介近年来我国专家取得的突出成就：



1 微波管
• 微波管的主要发展方向是：更高频率、更大功率、更好的谱纯度。
在这方面的突出成就可例举如下；1978年．全国科学大会把特别
成果奖授予中科院电子所，以表彰“毫米波反射速调管系列”的完
成，其频率达22～60GHZ。其次，同一单位的“卫星行波管”成果，
于1985年获国家科技进步一等奖。又如，成都电子科技大学高能
所于1991年工月鉴定了一项成果——3cm相对论返波管，功率达
90MW，已成功地在自由电子激光器中用作泵源。再如，1992年1
月鉴定了成都电子科技大学研制的4cm波段二次谐波回旋管，功
率大干70kw，是国内波长最短的回旋管。
• 电子工业部第12研究所是专门研究微波管的研究所，近四十年中
取得了许多成果。例如，80年代初研制了大功率回旋管，早已在
中国科学院等离子体研究所安装应用。又如，该所研制的栅控双
模行波管于1992年获国家科技进步二等奖，井被评为该年度全国
电子科技十大成果之一。



2 微波系统及装置
• 航天部一院1980年完成的船载双频段（P、C）自跟踪遥测站，于
1984年获国家科技进步一等奖。般天部504所于1984年完成的微波
统一载波地面跟踪测试系统，曾用于跟踪东方红2号卫星，获国家
科技特等奖。1984年由清华大学完成的S波段捷变频雷达，获国
家发明一等奖。由电子部768厂、北京大学合作完成的项目“微波
辐射计及环境保护应用”．1987年获国家科技进步一等奖。



3 射电天文探测
• 从70年代起，我国建立了三大射电天文设备。
首先是建在密云县的米波综合孔径望远镜，由
28个直径9m的抛物面网状天线组成，工作频率
为232MHz、327MHz。其次，建在南京紫金山
天文台的毫米波射电望远镜，直径13．7m，频
段是22GHz、。它安装在青海省海拔3.2km的
地方，采用致冷的低噪声前端（FET）系统。
最后，上海天文台的厘米波射电望远镜，直径
25m，主要用于甚长基线干涉测量（VLBI）。



4 尖端、前沿课题研究
• 我国专家积极开拓有意义的尖端前沿课题。例
如，中科院物理所与南京大学在研究微波超导
方面做了开拓性的工作；在低Tc超导体方面已
研制波长 8 mm 的接收机，在高 Tc 超导体、
YBCO方面已研制成薄膜和微波超导接收机器
件。又如．多年来上海科技大学在介质谐振器
方面做了大量工作，已制成小固态化高Q、高
稳定滤波器和振荡器，复盖频率从 UHF 达
94GHZ；所用材料除一般钛酸钡电子陶瓷外，
还可用淡蓝宝石。上海天文台准备将其用于原
子频标。


我国民用微波事业发展
• 我国微波事业的发展与人民生活。良息相关个举数例即可证明。
一是微波炉的生产已具相当规模，在上海无线电26厂等工厂已建
立起生产流水线。二是微波医疗事业陆续展开；自1978年我国第
一台微波针灸仪诞生[30]，并率先采用了微带振荡技术以及测量
了微波功率在针刺时从生物体内的反射[31]，有关的研究取得了
长足的进展。例如，电子部12所生产了近200台微波热疗仪，在国
内五个城市建立了热疗中心，又开展了微波治癌。该所与清华大
学合作研制了独创性的驻波加速器．4Mev医用加速器正在推广使
甲。再如，中科院电子所于两年前研制成功的MHP～93A微波前
列腺治疗机[32]，采用915MHZ频率，输出功率达60W以上。微波
与人民生活相结合的第三个方面，是每晚有亿万观众观看的电视
国际新闻，其信号是由北京卫星地面站从太平洋卫星、印度洋卫
星接收下来，传送到CCTV 而实现的。



高功率微波
• 近年来，高功率微波作为一种新技术而受到关注，它是指工作频率工～
300GHZ，输出功率超过100MW的电子器件与设备，记为HPM。所谓定
向能武器，其攻击效果取决于能量的大小，而不像常规武器那样依赖于
弹壳爆炸碎片的杀伤力。其次，它的进攻速度近于光速，敌方根本没有
拦截时间。这种利用单一、强大微波脉冲摧毁敌方电于系统的方式，可
以使敌方失去通信联络与控制能力，雷达失灵，导弹失效，计算机误码，
是非常独特的作战方式。当然，强大的微波束也可使敌方人员受伤害，
如皮肤烧灼、脑惊厥、失去知觉等。
• 70年代以来，美国一直在研究所谓“微波武器”。1984年美国国防部的
定向能发展计划，包括了高能激光、粒子束和高功率微波（HPM）三个
方面。
• 为了获得HPM，采用了相对论电子束产生大功率微波振荡或放大，主
要的高功率微波源有回旋管，自由电子激光器，回旋自谐振脉泽
（CARM），相对论返波管、行波管、速调管、磁控管和虚阴极振荡器
等。现阶殷 HPM功率输出已达到 15～ 20GW水平，我们必须注视这方
面的进展。例如，美国在虚阴极振荡器方面的水平，1GHZ时峰功率可达
20GW，接近武器的要求。另外，俄罗斯的几个大型科研机构，也大力开
展了HPM方面的研究。


隐形飞机军舰
• 对电磁波隐身的飞机，设计制造的关键是它的
形状和所用材料。到1993年12月中旬，美国B—
2隐形轰炸机已飞行326架次，飞行试验时间达
1537h。因而，1994年1月起陆续将B—2交付使
用。与此同时，经过十余年努力美国军舰“海
影号”于1993年4月11日作了首次试验。该舰长
约53m。，宽23m。，排水量560ton，表面涂料
重2．5～4ton。隐形军舰的出现，可能标志着
海上作战的一个新时期的开始。



中国的第一艘隐形战舰167号
“深圳”舰



毫米波技术
• 波长 10～ lmm的电磁波称为毫米波，它能以低损耗穿
过云雾和烟尘。如果避开 O2和 H2O气体吸收所造成的
高衰减区域（如 22、60、118、183GHZ附近），其优
点是十分突出的。毫米波天线容易实现窄波束和高增
益；或者说，在同样的束宽和增益条件下可把天线尺
寸大大减小。当然，f<100GHZ时在加工方面间题不大
（故常用70GHZ、95GHZ）；但在更高的频段，加工、
设备、工艺、测试技术方面都遇到许多困难。尽管如
此，国外正在发展100GHZ以上的频段，例如140、220、
280GHZ。毫米波最引入注目的应用是汽车防撞雷达和
军用车辆（坦克、装甲车）之问的识别装置。此外，
还可建立卫星间通信、城市内短距离通信等。



毫米波技术的应用
• 毫米波是介于微波与光波之间的电磁波,通常毫米波频段是指30～
300GHz,相应波长为1～10mm 。目前绝大多数的应用研究集
中在几个“窗口”频率,包括35、45、94、140、220GHz和三个
吸收峰(60、120、200GHz频率上)。
• 毫米波电子系统具有如下特性:
• ·小天线孔径具有较高的天线增益;
• ·高跟踪精度和制导精度;
• ·不易受电子干扰;
• ·低角跟踪时多径效应和地杂波干扰小;
• ·多目标鉴别性能好;
• ·雷达分辨率高;
• ·大气衰减“谐振点”可作保密传输。



毫米波技术的特点
• 由于这些特性,毫米波主要应用在结构小、重量轻、分辨力高、作
用距离近和具有良好多普勒处理特性的场合。与微波相比,毫米波
受恶劣气候条件影响大,但分辨力高，结构轻小;与红外和可见光
比，毫米波系统虽没有那样高的分辨力，但通过烟雾灰尘的传输
特性好。
• 军事上的需要是推动毫米波系统发展的重要因素。目前毫米波在
雷达、制导、战术和战略通信、电子对抗、遥感、辐射测量等方
面得到了广泛应用。
• 毫米波雷达的优点是角分辨率高,频带宽,多普勒频移大和系统体
积小,缺点是作用距离受功率器件限制大。目前大多数火控系统和
地空导弹制导系统中的跟踪雷达均已工作在毫米波频段。



• 实际的精密跟踪雷达多是双频系统,即一部雷达同时工作于微波频
段(用于搜索、引导,精度较低)和毫米波雷达(跟踪精度高、作用
距离近),两者协同工作，可取得较好的效果。如美国海军研制的
TRAKX双频精密跟踪雷达即有一部9GHz、300kw的反射机和一
部35GHz、13KW的发射机及相应的接收系统，共用2.4m抛物
面天线，已成功地跟踪了距水面30m高的目标,作用距离可达
27km。双频还具有一个好处,毫米波频率可作为隐蔽式工作,提
高了雷达的生存能力。
• 炮位侦察雷达用于精确测定敌方炮弹的轨迹,从而推算出敌方炮兵
阵地的位置。由于雷达体积小(可人背、马驮)、角跟踪精度高,抗
干扰和低截获,常采用3mm波段的雷达,发射机平均输出功率在
20W左右。



• 用于跟踪弹、炮的搜索、跟踪两位一体雷达,搜
索部分采用X波段,跟踪部分采用毫米波
(8mm),例如改进的“空中卫士”综合火控雷达,
具有很好的低角跟踪性能和抗干扰性能。
• 为了有效跟踪掠海飞行的小型高速导弹(巡航
导弹),舰炮火控系统的跟踪雷达也有使用毫米
波段的趋势,如:美国挑战者SA-2舰载火控跟踪
雷达采用M(20-40GHz)波段，英国30型舰载
火控跟踪雷达也使用了毫米波段。



• 空间目标识别雷达的特点是使用大型天线以获得成像所需的角分
辨率、高天线增益和大功率发射机以保证足够的作用距离,一部
35GHz的空间目标识别雷达的天线口径达36m。用行波管提供
10KW的发射功率，可以拍摄远在16Km处的卫星照片;一部工作
在94GHz的空间目标识别雷达的天线口径为13.5m,采用回旋管
输出20KW的发射功率,可对14.4Km远处的目标进行高分辨率的
摄像。
• 现代直升机的空难事故中,飞机与高压架空电线相撞的事故占相当
高的比率,因此直升机防撞雷达需要采用分辨率极高的毫米波雷达
或激光雷达,实际上多用3mm雷达。这种雷达技术还可用于车辆
防障和空中交会。



• 由于毫米波制导兼有微波制导和红外制导的优点。在大气层内，
毫米波四个主要传输窗口(35、94、140、和220GHz)虽较微波
对云、雨引起的衰减要大一些,但毫米波系统体积小,重量轻、易
于高度集成化,而且频带宽,分辨率高，敌方难于载获,抗干扰性能
强;较之红外则分辨率差一些,但通过烟、雾、灰、尘的能力强,具
有较好的全天候战斗能力。因此，毫米波制导系统已成为精确制
导的主要发展方向之一,特别是寻的制导系统。国外许多导弹的末
制导采用了毫米波制导系统。例如,休斯公司研制的“黄蜂”反坦克
导弹工作在94GHz，“幼畜”和海法尔以及“SADARM”等导弹和火
箭弹上都使用35GHz的导引头。目前正在发展的毫米波成像技术
及毫米脉冲多普勒导引头和红外焦平面探测器合成的双模导引头,
使导引头具有真正全天候条件下“打了不用管”的功能。用于21世
纪的超音速巡航导弹(ATACCM)、超音速反舰导弹(ANS)、先进
反幅射导弹(ARRM)、先进反舰导弹(AASM)等都采用了毫米波
技术在内的复合制导。



• 由于毫米波雷达和末制导系统的发展,相应的电子对抗手段也发展
起来了。目前现役的多数雷达侦察/告警系统,如WJ-2740(美)、
Wi927(美)、APR(V)A(美)的频率覆盖范围均已扩展到0.5～
40GHz。据报导,美国电子对抗的部份雷达侦察设备频率覆盖可
达3KHz～100GHz,并向300GHz发展。雷达告警设备频率已扩
展到40～60GHz,北约正在研制一种车载毫米波告警设备,频段为
40～140GHz。此外,通信侦察频段覆盖10KHz～毫米波段,通信
干扰也将覆盖10KHz～60GHz。
• 在微波范围内已成功实用的电子干扰技术,如箔条和反雷达伪装，
在毫米波频段则效果不佳,因为用于35GHz以上的箔条偶极子实
在太小。因此要想有效地对抗毫米波雷达干扰需要研究新的方法,
目前投放非谐振的毫米波箔条和气溶胶对敌方毫米波雷达波束进
行散射是一种手段。



• 军用毫米波通信是战场环境下很有发展前途的通信手段，它具有
波束窄、数据率高、电波隐蔽、保密和抗干扰性能好、开设迅速、
使用方便灵活以及全天候工作的特点。军用毫米波通信主要应用
有:远(空间)近(大气层)距保密通信,快速应急通信,对潜通信,卫星
通信,星际通信,微波干线上下山的走线和电缆中断抢通设备等。
• 毫米波通信美国处于领先地位。目前30-40GHz的设备已实用，
如美国Norden公司研制、工作频率在36～38.6GHz的
AN/GRC-209短程视距通信设备,用于点对点数据传输。英国宇
航公司与马可尼公司制造的skyNETIV卫星通信系统,载有4个X波
段，2个UHF和一个EHF的转发器。美Milstar“战术战略中继卫星
系统”由6颗星组成,上行频率为44GHz,下行频率为20GHz,星际
通信频率为60GHz。地面近距离(如前沿阵地)也使用60GHz频
率是为了保密通信，如美国雷声公司研制的TMR-2设备。


2006819121919455微波技术历史发展

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