51单片机是什么

什么叫单片机？

答: 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名,具体说就是把中央处理器CPU( Central Processing Unit)、随机存储器RAM( Random Access Memory)、只读存储器 ROM( Read Only Memory)、中断系统、定时器/计数器以及 I/O(Input/Output)接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片, 但从组成和功能上看,它已具有计算机系统的属性,为此称它为单片微型计算机 SCMC ( Single Chip Micro Computer),简称单片机。

单片机发展的历史变不长，但是单片机发展速度很快，其种类已有太多，从1位、4位、8位发展到16位、32位单片机，集成度越来越高，功能越来越强，应用也越来越广。如今高速单片机发展到300M。

单片机的分类和应用领域

1单片机的分类

按控制应用的需要,单片机可分成为通用型和专用型两种类型。通用型单片机是一 种基本芯片,它的内部资源比较丰富,性能全面且适用性强,能覆盖多种应用需求。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统,即通用单片机有一个再设计的过程。

通过用户的进一步设计,才能组建成一个以通用单片机芯片为核心、再配以其他外部电路的应用控制系统。

2单片机的应用领域

(1)工业自动化方面。工业生产的自动化,能使工业系统处于最佳状态、提高经济效益、改善产品质量和减轻 *** 作人员的劳动强度。所以,自动化技术已在机械、电子、电力、石油、化工、纺织、食品等轻重工业领域中得到广泛的应用。在工业自动化技术中,无论是过程控制技术、数据采集和测控技术,还是生产线上的机器人技术,都需要有单片机的参与。在工业自动化的领域中,机电一体化技术将发挥越来越重要的作用,在这种集机械、微电子和计算机技术于一体的综合技术中,单片机将发挥越来越大的作用。

(2)仪器仪表方面。现代仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高,对此最好使用单片机来实现。随着单片机的使用,又将加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和柔

性化方向的发展。而且,单片机的使用还有助于提高仪器仪表的精度和准确度,简化结构、减小体积及质量而易于携带和使用。并具有降低成本,增强抗干扰能力,便于增 加显示、报警和自诊断等功能。

(3)家用电器方面。智能化是家用电器产品发展的趋势,而家电智能化的进一步提高就需要有单片机的参与，所以生产厂家常标榜“计算机控制”，以提高其产品的档次，例如洗衣机、电冰箱、空调、微波炉、电视机和音响视频设备等，这里所说的“计算机”实际上就是单片机。

一般不用51，是用专用的单片机芯片。有PMW输出，可编程蜂鸣器输出，7 个中断源，8 路8位A/D转换器。

控制器： 控制器（controller）是机器的核心。标准定义为：按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和 *** 作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的 *** 作。电力是其应用的一级学科，配电与用电为二级学科。

51系列单片机是目前应用最为广泛的一类微处理器，它以低廉的价格和强大的功能，受到广大电子设计爱好者和工程师的欢迎。

51系列单片机内部具有丰富的硬件资源，例如定时器/计数器、中断系统、串行接口，并且它还提供了详尽的指令 *** 作系统，可以供程序员很方便地进行程序设计。

在51系列单片机的开发过程中，程序设计是重点也是难点。初学者往往很难快速掌握单片机指令的应用、各个功能部件的编程方法及程序设计思路。

由于单片机有许多优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。

单片机应用的主要应用领域有：

1）智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制，升级换代，提高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。

2）办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。

3）商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场

保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。

4）工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。

5）智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次，强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。

6）智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片属专用型单片机。

7）汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。

8）航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言而喻。

51单片机在今后的电子产品发展中仍会占据着一席之地。

主要课程

高等数学、英语、电路分析、电子技术基础、C语言、VB程序设计、电子CAD、高频电子技术、电视技术、电子测量技术、通信技术、自动检测技术、网络与办公自动化技术、多媒体技术、单片机技术、电子系统设计工艺、电子设计自动化（EDA）技术、数字信号处理（DSP）技术等课程。

课程分类介绍：

①数学：

高等数学 ----（数学系的数学分析+空间解析几何+常微分方程）讲的主要是微积分，对学电路的人来说，微积分（一元、多元）、曲线曲面积分、级数、常微分方程在后续理论课中经常遇到。

概率统计 ---- 凡是跟通信、信号处理有关的课程都要用到概率论。

数学物理方法 ---- 有些学校研究生才学，有些学校分成复变函数（+积分变换）和数学物理方程（就是偏微分方程）。学习电磁场、微波的数学基础。

还可能会开设随机过程（需要概率作基础）乃至泛函分析。

②理论：

电路原理 ---- 基础的课程。

信号与系统 ---- 连续与离散信号的时域、频域分析，很重要但也很难

数字信号处理 ---- 离散信号与系统的分析、信号的数字变换、数字滤波器之类。

基本上这两门都需要大量的算法和编程。

通信原理 ---- 通信的数学理论。

信息论 ---- 信息论的应用范围很广，但电子工程专业常把这门课讲成编码理论。

电磁场与电磁波 ---- 天书般的课程，基本上是物理系的电动力学的翻版，用数学去研究磁场（恒定电磁场、时变电磁场）。

③电路：

模拟电路 ---- 晶体管、运放、电源、A/D、D/A。

数字电路 ---- 门电路、触发器、组合电路、时序电路、可编程器件，数字电子系统的基础（包括计算机）。

高频电路 ---- 无线电电路，放大、调制、解调、混频，比模拟电路难

微波技术 ---- 处理方法跟前面几种电路完全不同，需要电磁场理论作基础。

④计算机：

微机原理 ---- 80x86硬件工作原理。

汇编语言 ---- 直接对应CPU指令的程序设计语言。

单片机 ---- CPU和控制电路做成一块集成电路，各种电器中都少不了，一般讲解51系列。

C c++语言 ----（现在只讲c语言的学校可能不多了）写系统程序用的语言，与硬件相关的开发经常用到。

软件基础 ----（计算机专业的数据结构+算法+ *** 作系统+数据库原理+编译方法+软件工程）也可能是几门课，讲软件的原理和怎么写软件。

详细课程介绍：

①c语言

c语言是国内外广泛使用的计算机语言，是计算机应用人员应掌握的一种程序设计工具。

c语言功能丰富，表达能力强，使用灵活方便，应用面广，目标程序效率高，可移至性好，既具有高级语言的有点，有具有低级语言的许多特点。因此，c语言特别适合于编写系统软件。

c语言诞生后，许多原来用汇编语言编写的软件，现在可以用c语言编写了。

初学是切忌过早的滥用c的某些容易引起错误的细节，如不适当的使用＋＋和－－的副作用。学习程序设计，一定要学活用活，不要死学不会用，要举一反三，在以后的需要时能很快的掌握一种新语言。

②高等数学

高等数学是理、工科院校一门重要的基础学科。作为一一门科学，高等数学有其固有的特点，这就是高度的抽象性、严密的逻辑性和广泛的应用性。抽象性是数学最基本、最显著的特点--有了高度抽象和统一，我们才能深入地揭示其本质规律，才能使之得到更广泛的应用。严密的逻辑性是指在数学理论的归纳和整理中，无论是概念和表述，还是判断和推理，都要运用逻辑的规则，遵循思维的规律。所以说，数学也是一种思想方法，学习数学的过程就是思维训练的过程。人类社会的进步，与数学这门科学的广泛应用是分不开的。尤其是到了现代，电子计算机的出现和普及使得数学的应用领域更加拓宽，现代数学正成为科技发展的强大动力，同时也广泛和深入地渗透到了社会科学领域。因此，学好高等数学对我们来说相当重要。然而,很多学生对怎样才能学好这门课程感到困惑。要想学好高等数学，至少要做到以下四点:

首先，理解概念。数学中有很多概念。概念反映的是事物的本质,弄清楚了它是如何定义的、有什么性质，才能真正地理解一个概念。

其次，掌握定理。定理是一个正确的命题，分为条件和结论两部分。对于定理除了要掌握它的条件和结论以外，还要搞清它的适用范围，做到有的放矢。

第三,在弄懂例题的基础上作适量的习题。要特别提醒学习者的是，课本上的例题都是很典型的，有助于理解概念和掌握定理，要注意不同例题的特点和解法法在理解例题的基础上作适量的习题。作题时要善于总结---- 不仅总结方法，也要总结错误。这样，作完之后才会有所收获，才能举一反三。

第四，理清脉络。要对所学的知识有个整体的把握，及时总结知识体系，这样不仅可以加深对知识的理解，还会对进一步的学习有所帮助。

③信号与系统

信号与系统是通信和电子信息类专业的核心基础课，其中的概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、电路与系统等领域。

本课程针对网络课程的特点，采用了图、文、声、像、动画等多媒体技术，使内容生动活泼，易于理解。课程以网络技术为支持，以学生自学为主，结合教师答疑，学生讨论等形式使该课程体现出交互性、开放性、自主性、协作性等特点。

本课程从概念上可以区分为信号分解和系统分析两部分，但二者又是密切相关的，根据连续信号分解为不同的基本信号，对应推导出线性系统的分析方法分别为：时域分析、频域 分析和复频域分析；离散信号分解和系统分析也是类似的过程。

本课程采用先连续后离散的布局安排知识，可先集中精力学好连续信号与系统分析的内容，再通过类比理解离散信号与系统分析的概念。状态分析方法也结合两大块给出，从而建立完整的信号与系统的概念。

本课程除了大纲要求的主要内容外，还给出了随机信号通过线性系统分析，离散傅立叶变换、FFT等内容以扩展知识面。

④电路分析

电路分析是高等工科院校电类专业的一门非常重要的技术基础课，该课程不仅为后续专业课的学习打基础，而且对发展学生科学思维、培养学生分析问题、解决问题也具有十分重要的作用。本课程的主要内容有：电路的基本概念与基本定律、电阻电路的等效变换、线性电路的基本分析方法、基本定理、含有理想运放的电路分析、正弦交流电路的稳态分析、含有互感的电路、三相电路、周期性非正弦电流电路、双口网络、一阶电路的时域分析、二阶电路的时域分析、拉普拉斯变换及其应用、状态变量法、非线性电阻电路等。

⑤微机原理

微机原理的侧重点是介绍指令系统和接口，它对于了解微机的硬件原理非常重要，如果需要利用微机进行控制、通信，则微机原理是必修的课程。因此，绝大多数专业都将微机原理列为主干课程之一。

C语言被认为是介于高级语言与汇编之间的一种编程语言，也称为中级语言，很多 *** 作系统就是用C实现的，如Unix、Linux、minix等，很多底层的通信程序、驱动程序、加密程序等也都是用C编写的，其重要原因就在于C语言非常接近汇编语言，换句话说，C语言离计算机的硬件很近，但同时C语言编程又要比汇编方便得多，故很多人喜欢C语言。

一般来说，学习微机原理并不需要C语言的基础，而要真正学懂、学通C语言，微机原理是必须具备的基础，如C中的指针 *** 作，就需要对微机的存储器的结构有所了解。

不幸的是，目前国内绝大多数高等学校都是先修C，再修微机原理，笔者认为这实在是误人子弟，不利于高水平人才的培养。

另外，有些人认为，微机原理作为一门联系硬件与软件的一门重要课程，在高校的重视程度是不够的，是与该门课程地位不相称的。

⑥通信原理

通信作为一个实际系统，是为了满足社会与个人的需求而产生的，目的是传送消息（数据、语音和图像）。通信技术的发展，特别是近30年来形成了通信原理的主要理论体系，即编码理论、调制理论与检测理论。

在通信原理的课程中，有多处要用到信息论的结论或定理。信息论已成为设计通信系统与进行通信技术研究的指南，尤其是它能告诉工程师们关于通信系统的性能极限。

信道中存在噪声。在通信过程中噪声与干扰是无法避免的。随着对噪声与干扰的研究产生了随机过程理论。对信号的分析实际上就是对随机过程的分析。

在通信工程领域，编码是一种技术，是要能用硬件或软件实现的。在数学上可以存在很多码，可以映射到不同空间，但只有在通信系统中能生成和识别的码才能应用。编码理论与通信结合形成了两个方向：信源编码与信道编码。

调制理论可划分为线性调制与非线性调制，它们的区别在于线性调制不改变调制信号的频谱结构，非线性调制要改变调制信号的频谱结构，并且往往占有更宽的频带，因而非线性调制通常比线性调制有更好的抗噪声性能。

接收端将调制信号与载波信号分开，还原调制信号的过程称之为解调或检测。

作为通信原理课程，还包含系统方面的内容，主要有同步和信道复用。在数字通信系统中，只有接收信号与发送信号同步或者信号间建立相同的时间关系，接收端才能解调和识别信号。信道复用是为了提高通信效率，是安排很多信号同时通过同一信道的一种约定或者规范，使得多个用户的话音、图像等消息能同时通过同一电缆或者其他信道传输。

在通信原理之上是专业课程，可以进一步讲述通信系统的设计或深化某一方面的理论或技术。要设计制造通信系统，了解原理是必要的，但只知道原理是不够的，还必须熟悉硬件（电路、微波）与软件（系统软件与嵌入式软件），这是专业课程计划中的另一分支的课程体系结构。

通信原理课程的教学从内容上主要分为模拟通信和数字通信两部分。重点是数字通信的调制、编码、同步等内容。

配合完成的教学内容，要求学生完成必要的习题作业。期间开设一些验证性实验，同时使用SystemView实验教学，使学生可以比较深刻地理解通信系统实际工作的情况。

由于学生通信原理的认识难度，教师加强了该课程的多媒体CAI教学，形象直观的图示辅助教学。利用课程组研制成功的电子教案的演示文稿与以难点仿真为主的图示辅助教学软件开展教学。大大提高了教学效果。同时，正在研究与开发成功网上实验教学软件，把教学仪器的使用、重要实验仪器的仿真模拟实验上网，以进一步适应教学信息化、网络化的要求。 总之，本课程通过理论教学、实验教学、课程设计、CAI课件、综合设计和网络教学的手段，使学生在理解本课程的教学内容方面有很大的提高。

⑦数字电路

数字电路基础教程从最基本的门电路讲起，直到各类常见的触发器、编码器、译码器、存储器、时序电路等等的基本构成和工作原理。教程耐心的阐述了各类数字逻辑电路的基础知识和分析方法，比如什么真值表、什么是竞争冒险现象、各种进制中为什么计算机要采用2进制，为什么我们常用的是16进制等等基础的知识，直到让我们可以海阔天空，看了这些之后我们就可以明白数字电路的由来，发现它并不神秘，甚至要比模拟电路更简单！有了这些基础性的认识，我们就可以自学和分析其他高深的复杂数字电路知识。

⑧模拟电子电路

一、课程的性质、目的与任务

模拟电子电路是中央电大理工科开放专科电子信息技术专业必修的技术基础课。该课程不仅具有自身的理论体系且是一门实践性很强的课程。本课程的任务是解决电子技术入门的问题，使学生掌握模拟电子电路的基本工作原理、分析方法和基本技能，为深入学习后续课程和从事有关电子技术方面的实际工作打下基础。

二、与其它课程的关系

先修课程为电路分析基础，本课程为学习后续课程（如“现代电子电路与技术”、“自动控制原理”、“微机原理与应用”等 ）打下必要的基础。

三、课程特点

1．知识理论系统性较强。学习本课程需要有一定的基础理论、知识作铺垫且又是学习有关后续专业课程的基础。

2．基础理论比较成熟。虽然电子技术发展很快，新的器件、电路日新月异，但其基本理论已经形成了相对稳定的体系。有限的学校教学不可能包罗万象、面面俱到，要把学习重点放在学习、掌握基本概念、基本分析、设计方法上。

3．实践应用综合性较强。本课程是一门实践性很强的技术基础课，讨论的许多电子电路都是实用电路，均可做成实际的装置。

微波自动开关是根据微波的多普勒效应来进行控制的，它能够监测物体移动，并把移动转换为电信号从而控制灯泡的亮灭或电器的启闭。

工作原理如下：

天线 、T1、C5等组成微波振荡电路，由天线向空间辐射，在其周围产生一个半径约10m的微波场如有人或物体在微波场内移动，将引起微波的频移，在电路中体现为天线端电压的变化，C4将这一变化耦合到运放AD进行放大，运放AD的输出经C2在R6上形成电压，该电压的高低与物体的距离和移动的速度有关通常在0-3V之间；运放 AA 接成比较器，参考电压在12V时为04V，当R6上的电压高于04V时，AA输出高电平经过比较器AC比较输出低电平，D4导通、C3瞬间充电使比较器AB 6脚电压低于5脚，比较器输出高电平，如果此后微波场内不再有物体移动，C3上的电压经R9缓慢放电形成延时，当6脚电位高于5脚延时结束，AB输出低电平等待下次触发。T2、R15、C6的加入可以在电路延时结束后的一段时间内（约5秒）使AC 9脚保持低电平，从而使电路可靠反转关断。如果用做照明控制可与“电路A”组合，“电路A”将市电转为6V的直流电源供探头使用，双向可控硅做为开关元件控制灯泡的亮灭，达到人到灯亮，人离灯灭的节能效果。如果将微波探头与“电路B”组合就构成简单的微波防盗报警器，只要有人在监测范围内移动将触发报警，高响度喇叭发出强力警报，吓跑歹徒。

微波射频之开关参数说明：

PIN二极管开关

微波开关利用PIN管在直流正、反偏压下呈现近似导通和关断的阻抗特性，实现了控制微波信号通道转换的作用。

PIN二级管的直流伏安特性和PN结二极管是一样的，但是在微波频段却有本质的区别。由于PIN二级管I层的总电荷主要由偏置电流产生，而不是由微波电流瞬时值产生的，所以其对微波信号只呈现一个线形电阻。此阻值由直流偏置决定，正偏时阻值小，接近于短路，反偏时阻值大，接近于断路。因此PIN二极管对于微波信号不产生非线形整流作用，这是和一般二极管的本质区别，所以适合用于微波控制器件。

主要参数说明

插入损耗和隔离度

PIN管实际存在一定数值的电抗和损耗电阻，因此开关在导通时衰减不为零，成为正向插入损耗，开关在断开时其衰减也非无穷大，成为隔离度。二者时衡量开关的主要指标，一般希望插入损耗小，而隔离度大。

开关时间

由于电荷的存储效应，PIN管从截止转变为导通状态，以及从导通状态转变为截止状态都需要一个过程，这个过程所需要的时间成为开关时间。

“开通延时”为控制脉冲90％到受控微波脉冲包络10％所需的时间；

“开关开通时间”为受控微波脉冲包络从10％到90％所需要的时间，也成为“上升沿”；

“关断延时”为控制脉冲10％到受控微波脉冲包络90%所需要的时间；

“开关关断时间”为受控微波脉冲包络从90％到10％所需要的时间，也成为“下降沿”。

一般“开通延时”和“关断延时”取决于驱动器电路，而“上升沿”和“下降沿”取决于PIN管和偏置电路的选择。

承受功率

在给定的工作条件下，微波开关所能承受的最大输入功率。与PIN管功率容量、电路类型（串联或者并联）、工作状态（CW和脉冲）给散热条件有关。一般损坏机理有两种：电压击穿,常见于脉冲功率；热烧毁，常见于CW。

电压驻波系数

电压驻波系数仅仅反映端口输入输出匹配情况。端口电压驻波系数最小，开关的损耗不一定最小；但是差损最小的开关其电压驻波系数肯定小。

谐波

PIN二极管具有非线性，因此会产生谐波，当应用于较宽的场合时，谐波可能落入带内而无法滤除，所以要给予重视。

结构说明

反射与吸收式开关：

反射式开关是通过PIN二极管导通时把输入的微波信号反射回去而起到隔离作用的，因此在“开”状态下驻波关系较好，而在“关”状态下驻波很差；吸收式开关则采用了负载吸收PIN二极管导通时的反射信号，从而改善了端口驻波，因此其“开”与“断”状态下的驻波都比较好。通常，反射式开关的承受功率要比吸收式开关的大一些，但是价格相对要便宜一些。而吸收式开关可以降低在关断状态下对系统的级间牵引。

微波炉原理<BR>概述<BR> 微波能量是由微波发生器产生的，微波发生器包括微波管和微波管电源两个部分。其中微波管电源（简称电源或微波源）的作用是把常用的交流电能变成直流电能，为微波管的工作创造条件。微波管是微波发生器的核心，它将直流电能转变成微波能。<BR> 微波管有微波晶体管和微波电子管两大类。微波晶体管输出功率较小，一般用于测量和通讯等领域。微波电子管种类很多，常用的有磁控管、速调管、行波管等。它们的工作原理不同、结构不同、性能各异，在雷达、导航、通讯、电子对抗和加热，科学研究等方面都得到广泛的应用。由于磁控管的结构简单、效率高、工作电压低、电源简单和适应负载变化的能力强，因而特别适用于微波加热和微波能的其他应用。磁控管由于工作状态的不同可分为脉冲磁控管和连续波磁控管两类。微波加热设备主要工作于连续波状态，所以多用连续波磁控管。<BR> 磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。<BR> 磁控管种类很多，这里主要介绍多腔连续波磁控管。<BR> 磁控管由管芯和磁钢（或电磁铁）组成。管芯的结构包括阳极、阴极、能量输出器和磁路系统等四部分。管子内部保持高真空状态。下面分别介绍各部分的结构及其作用。<BR>1 阳极<BR> 阳极是磁控管的主要组成之一，它与阴极一起构成电子与高频电磁场相互作用的空间。在恒定磁场和恒定电场的作用下，电子在此空间内完成能量转换的任务。磁控管的阳极除与普通的二极管的阳极一样收集电子外，还对高频电磁场的振荡频率起着决定性的作用。<BR> 阳极由导电良好的金属材料（如无氧铜）制成，并设有多个谐振腔，谐振腔的数目必须是偶数，管子的工作频率越高腔数越多。阳极谐振腔的型式常为孔槽形、扇形和槽扇型，阳极上的每一个小谐振腔相当于一个并联的2C振荡回路。以槽扇型腔为例，可以认为腔的槽部分主要构成振荡回路的电容，而其扇形部分主要构成振荡回路的电感。由微波技术理论可知，谐振腔的谐振频率与腔体的几何尺寸成反比。腔体越大其工作频率越低。于是，我们可以根据腔体的尺寸来估计它的工作频段。磁控管的阳极由许多谐振腔耦合在一起，形成一个复杂的谐振系统。这个系统的谐振腔频率主要决定于每个小谐振腔的谐振频率，我们也可以根据小谐振腔的大小来估计磁控管的工作频段。<BR> 磁控管的阳极谐振系统除能产生所需要的电磁振荡外，还能产生不同特性的多种电磁振荡。为使磁控管稳定的工作在所需的模式上,常用"隔型带"来隔离干扰模式隔型带把阳极翼片一个间隔一个地连接起来,以增加工作模式与相邻干扰模式之间的频率间隔。<BR> 另外,由于经能量交换后的电子还具有一定的能量,这些电子打上阳极使阳极温度升高,阳极收集的电子越多(即电流越大),或电子的能量越大(能量转换率越低),阳极温度越高,因此,阳极需有良好的散热能力一般情况下功率管采用强迫风冷,阳极带有散热片大功率管则多用水冷,阳极上有冷却水套。<BR>2 阴极及其引线<BR> 磁控管的阴极即电子的发射体,又是相互作用空间的一个组成部分。阴极的性能对管子的工作特性和寿命影响极大，被视为整个管子的心脏。 <BR> 阴极的种类很多，性能各异。连续波磁控管中常用直热式阴极，它由钨丝或纯钨丝绕成螺旋形状，通电流加热到规定温度后就具有发射电子的能力。这种阴极具有加热时间短和抗电子轰击能力强等优点，在连续波磁控管中得到广泛的应用。 <BR> 此种阴极加热电流大，要求阴极引线要短而粗，连接部分要接触良好。大功率管的阴极引线工作时温度很高，常用强迫风冷散热。磁控管工作时阴极接负高压，因此引线部分应有良好的绝缘性能并能满足真空密封的要求。为防止因电子回轰而使阳极过热，磁控管工作稳定后应按规定降低阴极电流以延长使用寿命。 <BR>3 能量输出器<BR> 能量输出器是把相互作用空间中所产生的微波能输送到负载去的装置。能量输出装置的作用是无损耗，无击穿地通过微波，保证管子的真空密封，同时还要做到便于与外部系统相连接。小功率连续波磁控管大多采用同轴输出在阳极谐振腔高频磁场最强的地方。放置一个耦合环，当穿过环面的磁通量变化时，将在环上产生高频感应电流，从而将高频功率引到环外。耦合环面积越大耦合越强。 <BR> 大功率连续波磁控管常用轴向能量输出器，输出天线通过极靴孔洞连接到阳极翼片上。天线一般做成条状或圆棒也可为锥体。整个天线被输出窗密封。 <BR> 输出窗常用低损耗特性的玻璃或陶瓷制成。它不须保证微波能量无损耗的通过和具有良好的真空气密性。大功率管的输出窗常用强迫风冷来降低由于介质损耗所产生的热量。 <BR>4 磁路系统 <BR> 磁控管正常工作时要求有很强的恒定磁场，其磁场感应强度一般为数千高斯。工作频率越高，所加磁场越强。磁控管的磁路系统就是产生恒定磁场的装置。磁路系统分永磁和电磁两大类。永磁系统一般用于小功率管，磁钢与管芯牢固合为一体构成所谓包装式。大功率管多用电磁铁产生磁场，管芯和电磁铁配合使用，管芯内有上、下极靴，以固定磁隙的距离。磁控管工作时，可以很方便的靠改变磁场强度的大小，来调整输出功率和工作频率。另外，还可以将阳极电流馈入电磁线包以提高管子工作的稳定性。 <BR>5 磁控管的正确使用 <BR> 磁控管是微波应用设备的心脏，因此，磁控管的正确使用是维护微波设备正常工作的必要条件。磁控管在使用时应注意以下几个问题： <BR> 一、负载要匹配。 <BR> 无论什么设备都要求磁控管的输出负载尽可能做到匹配，也就是它的电压驻波比应尽可能的小。驻波大不仅反射功率大，使被处理物料实际得到的功率减少，而且会引起磁控管跳模和阴极过热，严重时会损坏管子。跳模时，阳极电流忽然出现跌落。引起跳模的原因除管子本身模式分隔度小外，主要有以下几个方面： <BR> （1) 电源内阻太大，空载高而激起非π模式。 <BR> （2）负载严重失配，不利相位的反射减弱了高频场与电子流的相互作用，而不能维持正常的π模振荡。 <BR> （3）灯丝加热不足，引起发射不足，或因管内放气使阴极中毒引起发射不足，不能提供π模振荡所需的管子电流。 <BR> 为避免跳模的发生，要求电源内阻不能过大，负载应匹配，灯丝加热电流应符合说明书要求 <BR> 二、冷却。 <BR> 冷却是保证磁控管正常管工作的条件之一，大功率磁控管的阳极常用水冷，其阴极灯丝引出部分及输出陶瓷窗同时进行强迫风冷，有些电磁铁也用风冷或水冷。冷却不良将使管子过热而不能正常工作，严重时将烧坏管子。应严禁在冷却不足的条件下工作。 <BR> 三、合理调整阴极加热功率。 <BR> 磁控管起振后，由于不利电子回轰阴极使阴极温度升高而处于过热状态，阴极过热将使材料蒸发加剧，寿命缩短，严重时将烧坏阴极。防止阴极过热的办法是按规定调整降低阴极加热功率。 <BR> 四、安装调试。 <BR> 目前常用的微波加热设备中磁控管放在激励腔上直接激励传输系统。激励腔即是能量激励装置，又是传输系统的一部分。因此激励腔的性能对磁控管的工作影响极大。激励腔应能将管内产生的微波能量有效的传输给负载。为达此目的，除激励腔本身的设计外，管子在激励腔上的装配情况对工作的稳定性影响极大。正常工作时管子的阳极与激励腔接触部分有很大的高频电流通过，二者之间必须有良好的接触，接触不良将引起高频打火。天线插入激励腔的深度直接影响能量的传输和管子的工作状态，应按说明书规定精心装配。 <BR> 五、保存和运输 <BR> 磁控管的电极材料为无氧铜、可伐等，在酸、碱湿气中易于氧化。因此，磁控管的保存应防潮、避开酸碱气氛。防止高温氧化。包装式磁控管因带磁钢，应防止磁钢的磁性变化，存在时应在管子周围10厘米内不得有铁磁物质存在。管子运输过程中应放入专用防振包装箱内，以防止受振动撞击而受损坏。

微波波长约在1m~01mm（相应频率约为300MHz到300GHz）之间的电磁波。这段电磁频谱包括分米波、 厘米波、毫米波和亚毫米波等波段。在雷达和常规微波技术中，常用拉丁字母代号表示更细的波段划分。

以上关于微波的波长或频率范围，是一种传统上的约定。从现代微波技术的发展来看,一般认为短于1毫米的电磁波（即亚毫米波）属于微波范围，而且是现代微波研究的一个重要领域。

从电子学和物理学的观点看，微波这段电磁谱具有一些不同于其他波段的特点。微波在电子学方面的特点表现在它的波长比地球上很多物体和实验室中常用器件的尺寸相对要小很多，或在同一量级。这和人们早已熟悉的普通无线电波不同，因为普通无线电波的波长远大于地球上一般物体的尺寸。当波长远小于物体（如飞机、船只、火箭、建筑物等）的尺寸时，微波的特点和几何光学的相似。利用这个特点，在微波波段能制成高方向性的系统（如抛物面反射器）。当波长和物体（如实验室中的无线电设备）的尺寸有相同量级时，微波的特点又与声波相近,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喇叭、箫和笛；谐振腔类似于共鸣箱等。波长和物体尺寸在同一量级的特点，提供了一系列典型的电磁场边值问题。

在物理学方面，分子、原子与核系统所表现的许多共振现象都发生在微波的范围，因而微波为探索物质的基本特性提供了有效的研究手段。

由于这些特点，微波的产生、放大、发射、接收、传输、控制和测量等一系列技术都不同于其他波段（见微波电子管、微波测量等）。

微波成为一门技术科学，开始于20世纪30年代。微波技术的形成以波导管的实际应用为其标志。若干形式的微波电子管(速调管、磁控管、行波管等)的发明，是另一标志。

在第二次世界大战中，微波技术得到飞跃发展。因战争需要，微波研究的焦点集中在雷达方面，由此而带动了微波元件和器件、高功率微波管、微波电路和微波测量等技术的研究和发展。至今，微波技术已成为一门无论在理论和技术上都相当成熟的学科，又是不断向纵深发展的学科。

微波振荡源的固体化以及微波系统的集成化是现代微波技术发展的两个重要方向。固态微波器件在功率和频率方面的进展，使得很多微波系统中常规的微波电子管已为或将为固体源所取代。固态微波源的发展也促进了微波集成电路的研究。

频率不断向更高范围推进，仍然是微波研究和发展的一个主要趋势。60年代激光的研究和发展，已越过亚毫米波和红外之间的间隙而深入到可见光的电磁频谱。利用常规微波技术和量子电子学方法，已能产生从微波到光的整个电磁频谱的辐射功率。但在毫米波－红外间隙中的某些频率和频段上，还不能获得足够用于实际系统的相干辐射功率。

微波的发展还表现在应用范围的扩大。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）。

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)。

常用的无线传输介质是微波、激光和红外线，通信介质也称为传输介质，用于连接计算机网络中的网络设备，传输介质一般可分为有线传输介质和无线传输介质！

从理论上说，微波可以充当一种武器，打击任何电子系统，让汽车、飞机和核电站陷入瘫痪。此外，微波武器还能在不导致伤亡情况下让人产生灼痛感，可用于驱散人群。

控导波管上安装的发射器。电磁铁施加器（空腔）内的波导结构是来自于能量耦合。反射的电磁能量是依赖于的空腔的尺寸和介电加热的加热产品。通过使用调谐器的反射的电磁能量的量可以被最小化，以提高效率的最佳。

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