1.序言
微波是指频率为300MHz～300GHz、波长为lmm～lm的电磁波。它的干燥原理是：微波发生器将微波辐射到待干燥的物料上，当微波射人物料内部时，使物料内的水等极性分子按微波频率作同步旋转和摆动；水等极性分子高速旋转的结果，使物料内部瞬时产生摩擦热，导致物料内部和表面同时升温，使大量的水分子从物料中蒸发逸出，从而达到干燥的目的。
微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的一项新的组合干燥技术。它不仅具有干燥速度快、时问短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点，而且参数容易控制，能干燥多种不同类型的物料。目前我国虽有一些单位正在进行研究，但其技术性能还需要完善，在机理和工艺方面也还有很多问题需要深化和研究。
2.国内外研究现状
早在上世纪80年代，美国、加拿大、英国和德国就开始研究微波真空干燥技术，主要集中在美国的威斯康辛大学、加利福尼亚大学，加拿大的BritisC0lumbia大学，德国的Karlsruhe大学，英国的QueenUniversity，希腊的国立科技大学，法国的Albi研究所等。研究的内容涉及微波真空干燥机理、传热传质微波真空干燥模拟、微波真空干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉，萝卜片，果胶，土豆，浆果等)的微波真空干燥操作等。
国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东北大学、大连水产大学、中国农业大学、浙江大学、上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、天津轻工大学、上海辰灿轻工机械公司、四川大学食品学院食品科学与工程系、南京三乐微波技术有限公司等。
江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和热风联合干燥试验。试验结果表明：微波真空联合干燥缩短干燥时问48％，提高了营养成分和叶绿素的保存率，改善了干燥品质。
大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微波-真空-联合干燥，试验研究了微波功率、真空度，微波炉启闭比、预处理盐水浓度和扇贝大小对干燥效果的影响，建立了扇贝微波真空干燥的动力学模型。
3.微波组合干燥技术
组合干燥是一种具有广阔发展前景的干燥技术，它可以发挥各种干燥工艺的长处，克服各自缺点，借长补短，达到高效率、低能耗、优品质的干燥目的。由于微波干燥是一种完全不同于其它干燥方式的干燥技术，所以它也是与其它干燥方式组合最多的一种干燥技术，同时也是当前国际上研究最多的一种干燥技术。以下是几种较常见的组合方式。
3.1微波热风组合干燥(也称微波对流干燥)
在与微波组合的干燥方法中，微波热风组合干燥是研究最多的一种。由于热风干燥时间长、质量差，故不适合干燥热敏性物料；采用热风微波组合干燥可以克服上述缺点。此外，微波干燥的成本与热风干燥相比还是很高，单纯微波干燥是不经济的。热风干燥对物料来说是从表面向内干燥，温度梯度与水分转移的方向相反，而微波干燥是从内部加热，温度梯度与水分转移的方向相同，二者结合，可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。微波与热风干燥可以有三种结合方式。
3.1.1.在临界含水率处加入微波
当干燥从恒速段进入降速段(即物料含水率达到临界水分)时将微波能引入干燥器，使物料内部产生热量和蒸汽压，使水分扩散至物料的表面并被排除，这时利用微波会非常显著地提高干燥速度。3.1.2.在干燥器的终端加入微波
单一的干燥系统在接近干燥终了时效率最低去除几个百分点的水分往往需要很长的时间，利用微波可以显著减少干燥时间。
3.1.3.在最初预热阶段加入微波
在干燥前物料含水率较高，可以先用微波将物料加热到蒸发温度，然后用普通热风干燥，去除表面水分，干燥时间可以缩短。
3.2.微波真空组合干燥
微波虽然具有加热速度快、干燥时间短、选择性好、能源利用率高和便于控制等优点，但单纯使用微波进行食品干燥，容易产生由于过热引起的烧伤现象和食品边缘焦化、结壳和硬化等现象；上述现象多半是由于温度过高和干燥过快引起的。采用真空可以降低水的蒸发温度，使物料在较低的温度下快速蒸发，同时还可避免氧化，因而改善了干燥品质。在医药、食品和化工领域有很多热敏性物料需要低温快速干燥，因此，将微波技术与真空技术相结合就成为一项极具发展前景和实用价值的新技术。从国内外有关微波干燥的研究现状来看，微波真空组合干燥也是目前发展较快的一种组合干燥技术。
3.2.1.脉冲间歇式微波真空干燥
微波干燥虽有许多优点，但经常会发生局部过热、表面硬化、颜色不正和加热不均匀等现象；此外，能量效率不高也是一个缺点。产生这些现象的原因之一就是热质传递控制不当，解决的方法之一是采用脉冲方式输入微波能，即短时间的微波加热和较长时间的间断。试验证明：当物料干燥到临界水分以后，连续施加微波能并不能加速水分的蒸发；采用间歇干燥的方法，不仅可以节省能量、提高干燥效率，还可以改善干后物料的品质。脉冲间歇式微波真空干燥技术是Edh0lm于1933年提出的。采用这种技术的特点是使物料中的水分和温度在间歇阶段能够均衡再分配，减少水分梯度，这将有利于提高下阶段的干燥速率。
试验还表明，脉冲微波干燥时，微波接通时间越长、断开时间越短，物料温度越高。因此，通过调节脉冲比或真空度可以改变物料的温度。
3.2.2.变功率微波真空干燥
加拿大食品工程研究所ChristeneH．等进行了萝卜片的变功率微波真空干燥，微波的频率为2450MHz，微波功率4kW可调，真空度为13.3kPa，萝卜片的终水分为10％，微波谐振腔为圆筒形，直径350mm，长度500mm，采用的干燥工艺为：干燥开始后的最初19min微波功率为3kW，中间4min为1kW，最后10min为0.5kW。试验过程研究了颜色、复水性、密度和胡萝卜素、维生素含量等质量指标。结果表明：如果综合考虑，微波真空干燥的性能甚至优于真空冷冻干燥。美国加利福尼亚大学研制的微波真空干燥设备谐振腔是一个长12.2m的不锈钢圆筒，中间有输送带，沿长度方向分为三个干燥区，第一干燥区的微波功率较大，真空度为1.33～3.99kPa，第二、第三干燥区的微波功率递减。说明变功率微波真空干燥是一个研究方向。
3.2.3.微波热风和真空组合干燥技术
Maskan利用微波和热风组合方式干燥猕猴桃，发现干后猕猴桃的收缩率(76％)小于单纯的微波干燥(85％)，而且颜色也有很大改善。Szab0利用热风+微波+热风的组合方式进行蘑菇的干燥试验，发现能改善干后蘑菇的品质。大连水产大学的研究表明，热风干燥扇贝具有较小的收缩率Durance利用微波真空与热风组合干燥西红柿，发现西红柿的复水率有所改善。由此可见，微波真空干燥与热风干燥具有一定的互补性。近些年，在高含水率和热敏性物料的干燥中，微波真空和热风的组合干燥也逐步得到了应用。4.几个值得探讨的问题
4.1.关于物料的尺寸和形状
微波干燥的物料种类繁多，成分和状态也各不相同，按形状分有液状、糊状、浆状、粒状、片状、粉状；按类型分有蔬菜、水果、谷物、药品、水产品和农副产品；就尺寸而言可以小到菜籽，大到人参、蘑菇。微波干燥的研究表明，物料的大小、形状、数量、水分和在微波炉谐振腔中的位置对干燥效果均有一定影响。Dr0uzas用微波进行干燥果胶试验时，用五个料盘放在炉内五个不同的位置，发现干燥速率有明显区别。因此微波干燥应根据物料的特性(介电特性热物理特性、含水率和形状、大小)选择干燥工艺和参数，其原则如下：
①微波功率应与干燥的物料量相匹配。
②待干燥的物料其大小和含水率应尽可能均匀一致。
③考虑微波的穿透深度，大块物料最好先处理成小的粒状或片状。
④粉状物料如果堆积在一起时应看成是一个整体。
⑤小粒物料所用的微波功率(w/g)可以适当减小。
⑥对于热敏性物料可以适当加大真空度或减小微波功率。
4.2.关于真空度
从蒸汽特性表可知，真空度越高，水的沸点温度越低，水分越容易蒸发。但是在微波真空干燥时，并不是真空度越高越好，真空度增高，能耗加大，干燥成本加，而且会产生击穿放电现象。当微波频率为2450MHz时，真空度2～7kPa已经足够了，其相应的水分汽化温度是20℃和40℃。对于热敏性物料，要求物料的温度低，所以真空度就要高一些。法国Pere教授进行了不同真空条件下的微波真空干燥试验，试验表明，在相同的条件下真空度从1kPa增加到7kPa时，各单位采用的真空度数值有很大的差别，说明对于微波真空干燥中真空度的合理选择尚需进一步研究探讨。
5.注意事项
采用微波真空干燥时，有一些问题需要注意：
①微波能被金属反射，干燥物料和测试传感器中不可混入金属。
②待干燥物料的大小和形状应基本接近。
③微波干燥设备不可空载运行。
④微波可以穿透玻璃和聚合物而不损失能量。
⑤微波炉内的物料应分散布置而不要堆积。
⑥干燥过程中物料最好能够运动。
参考文献：
[l]徐艳阳，张憨，等．热风和微波真空联合干燥甘蓝试验[J].无锡轻工大学学报，2003(6)．
[2]张国琛，毛志怀，等．微波真空干燥扇贝柱的物理特性研究[J]．农工学报，2004(6)．
摘 要 对微波扩频技术进行了简要的介绍，同时结合交通行业的具体特征和本人在实践中的运用进行具体介绍。关键词 微波扩频技术 特性 交通 应用 1 微波扩展频谱技术简介微波扩展频谱技术，简称微波扩频(SS)技术。是90年代以来在美国发展起来的一种新型民用计算机无线网络技术。其主要技术特点是：用900MHz、2.45GHz或3.5GHz微波频段作为传输媒介，以先进的扩展频谱方式发射信号的传输技术。扩频技术的基本特征是：使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码，把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。美国人香农(Claude Elwood Shannon)在信息论的研究中得出了如下的信道容量公式：C＝Wlog2(1＋P／N)这个公式指出：如果信息传输速率C不变，则带宽W和信噪比P／N可以进行互换，就是说：增加带宽W就可以在较低信噪比P／N的情况下以相同的信息速率C来可靠地传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽W，仍然保持可靠的通信，也就是可以用扩频的方法以宽带传输信息来换取信噪比。这便是扩频通信的基本思想和理论依据。其具体工作原理为：信息数据D经过常规的数据调制，变成了带宽为B1的基带(窄带)信号，再用扩频编码发生器产生的伪随机码(PN码，Pseudo Noise Code)对基带信号作扩频调制，形成带宽B2(B2远大于B1)功率谱密度极低的扩频信号，这相当于把窄带B1的信号以PN码所规定的规律分散到宽带B2上，再发射出去。接收端用与发射时相同的伪随机编码PN做扩频解调，把宽带信号恢复成常规的基带信号，即以PN码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起来，形成普通的基带信号，然后，可再用常规的通信处理解调发送来的信息数据D，从而实现了住处数据D的传输。微波扩频技术最常用的方式有两种：一种是跳跃(Frequency Hopping，FH)扩频技术，FHSS以随机模式传输信号，信号传送过程中要经过多次握手和同步，效率较低。另一种是直接序列(Direct Sequence，DS)扩频技术(简称直扩)。直序扩频(DSSS)是宽带调制发射，与传统的无线电窄带调制发射方式不同，它以固定模式传输本频段内信号，因而可以更加充分地利用带宽；它具有传输速率高(可为2M－11Mbps或更高)、发射功率小(一般＜100mw)、保密性好、抗干扰能力强的特点。故易于多点通信，其通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而异：定向传送可达5～50公里，室外的全向天线可覆盖15～20公里的半径范围，室内全向可覆盖最大半径250米的5000平方米范围，并能穿透几层墙甚至两层楼的混凝土楼板。微波扩频无线网络／通信技术在组网链路中所采用的是载波侦听多路访问／冲突避免(CSMA／CA)媒介访问协议，遵从IEEE802.3以太网协议(EtherNet Protocol)，同时也支持TCP／IP协议，并与目前的几种主流网络操作系统完全兼容。它的运行环境是MS－DOS3.1以上的操作系统、UNIX操作系统以及Windows环境。目前微波DS扩频设备主要分为两类：一类属于无线Modem，具有RS232接口或T或E接口；另一类属于无线连网设备，包括无线网桥和无线IP路由器，一般都具有网络接口，如：BNC、AUI、10／100Base－T、RJ－45等。扩频微波组网可完成高速率的无线通信：实现点到点、点到多点的通信及连网；能够较好地传送图形、文字、话音、动态图象等信息；因信号弱，所以隐蔽保密性好，误码率低；具有网桥、路由器等功能，可实现局域网互连或远程接入，也可以组合在高速移动无线网。由此可见，微波扩频技术为计算机无线网络提供了良好的通讯信道。2 微波扩频技术的特性微波扩频技术在发射端以扩频编码进行扩频调制，在接收端以相关解调技术收信，和传
1引言
高功率微波（HighPowerMicrowave，简称HPM）是指微波脉冲峰值功率大于100MW以上的微波，由于HPM本身具备的优点，其应用越来越受到各个领域的重视。HPM武器是利用高功率微波的射束能量干扰和摧毁敌方电子设备、破坏敌方武器系统或杀伤作战人员的定向能武器，自海湾战争以来，其作为一种潜在的新概念武器，已经在集“陆、海、空、天、电磁”五维一体的空间立体式信息化战争中发挥了重要的作用[1]。在未来战场上，它必将得到更为广泛的应用，这对我军雷达、通信、计算机、各种战术导弹、预警飞机、隐形飞机、车辆点火系统等武器装备构成了极大的威胁，同时，对我军后勤保障系统中的医疗卫生装备也提出了严峻的挑战[2]。
随着现代电子和工程技术的发展，医疗卫生装备对电磁信号的敏感度也越来越高，尤其是检测人体生物电生理信号的仪器，其检测结果会受到干扰，严重时会产生强电击危及生命；如果是带有计算机系统的医疗装备，大幅度的共模干扰，还会引起计算机逻辑错误、信息丢失等。比如，在战场上常用气动式电控呼吸机急救设备，其工作原理是依靠中心供氧或气泵为气源，通过微机控制对患者进行控制呼吸与辅助呼吸及自主呼吸，一旦电子控制线路受到HPM攻击和破坏，泵送气源频率将紊乱，仪器将无法正常工作，对患者生命带来极大危险[3]。在未来信息化战争环境下，高功率微波对我军医疗装备的影响已经不可避免，因此，加强医疗装备的HPM防护势在必行。
2HPM对医疗卫生装备的作用机制
随着科学技术的发展，现代医学仪器逐渐向微型化、智能化方向发展，其核心部件基本都由微处理器控制。高功率微波主要通过微波的热效应对医疗装备中的元器件如单片机、电阻、电容、半导体器件等产生破坏。典型的HPM失效效应是电子元器件的烧毁，其次是使电气子系统的性能受到影响，以及使其工作状态改变。
2.1HPM破坏机制
HPM对医疗卫生装备等电子设备的作用机制，概括起来主要有以下两方面[4]：
（1）电效应，是指在高功率微波下金属表面或金属导线上产生感应电流或电压并对此电子元器件产生的效应，如造成电子元器件状态的翻转、器件性能的下降和半导体器件的击穿等。
（2）热效应，是指微波照射电介质材料时，该材料会吸热升温的现象。材料单位体积吸收的功率值与电场强度平方成正比，随着材料导电率的升高而增加，此外，还与介电常数和微波频率有关。这种热效应会使目标瞬间被加热。轻者，医疗装备的电子系统受到干扰而失效；重者，整个系统将被摧毁。
2.2HPM破坏阈值
HPM的攻击目标主要是各种武器系统和作战平台中最关键而又最脆弱的电子设备以及卫勤系统中的急救仪器，同时，在其作战区域内所有电子或电气设备都会受到威胁[5]。根据国内外的研究成果，列举一些高功率微波对电子元器件、医疗卫生装备的计算机系统、一些军用设备的破坏阈值。表1给出了电磁脉冲对各种电子元器件干扰和破坏的阈值。表2给出了高功率微波对医疗卫生装备的计算机系统的破坏阈值。
由此看出，HPM对不同类型的电子元器件产生干扰和破坏的能量不同，对医疗卫生装备的计算机系统产生干扰和破坏的功率密度也不同。军用医疗设备多为传感器电子产品，比如用于战场急救的监护仪，主要用于检测人体生理参数指标，包括脉搏、呼吸、血压等，而这些电生理信号是十分微弱的，极易受到干扰，若外界电磁波能量过大，就会对军用电子设备产生直接破坏，使其无法正常工作。
2.3HPM破坏途径和过程
高功率微波进入医疗电子设备的途径是多种的，主要是通过前门耦合和后门耦合两种途径。所谓前门耦合，是指HPM能量通过天线或传感器等媒介耦合到其接收和发射系统内，以破坏其前端电子设备。如果入射的HPM能量的主要频谱分量在前门通道的通频带内，会有很强的HPM能量耦合到内部系统的界面上。例如，弱微波能量通过前门耦合，冲击和触发电子系统产生假的干扰信号，干扰雷达、通信、导航等设备的正常工作，或使其过载而失效。能量稍大，即可能烧毁微波检波二极管、混频器等。后门耦合，是指HPM能量通过机盒的缝隙或小孔渗透到系统中。若耦合进入电子系统的微波能量较少时，可干扰其电子设备，使电路功能产生混乱，出现误码，信息传输中断，抹掉记忆信息等；当耦合进入电子系统的微波能量较大时，会造成电路系统和电子器件、计算机芯片等永久损伤或烧毁。
HPM对电子设备或电气装置的破坏过程主要包括渗透、传输和破坏三个环节。
首先电磁波由天线、电缆、各种端口部分或者表面的媒介向内部渗透，其能量变成随时间、空间变化的大电流、大电压，然后以电磁脉冲渗透的上述部分作为能量中转站传输到内部脆弱的部位（电子元器件、集成电路等），最后进入空间结构的电磁脉冲作用于非常小的高密度的脆弱部位（电子元件、集成电路芯片及连接点等），由于能量密度极高而造成破坏。
3医疗卫生装备的HPM防护
医疗卫生装备是军事装备中极其重要的一部分，且绝大多数装备都属于电子产品，如监护仪、呼吸机、麻醉机、输液泵等，其内部元器件及集成电路在高功率微波环境下都会受到不同程度的破坏，生理信号的监测、传输和处理也会受到电磁波的干扰，甚至失效或损坏而不能正常工作。因此，加强医疗卫生装备的HPM防护研究已经成为军事医学领域亟待解决的问题，具有重要的意义。HPM武器从不同途径对电子设备构成杀伤，为了有效防护HPM武器，需要根据其对目标杀伤的途径和破坏效应采取相应的防护措施。目前，通常的防护措施主要有电磁防护、HPM耦合通道防护、HPM加固等。
3.1电磁防护
电磁防护是目前电子设备普遍采用的方法，主要包括电磁屏蔽、接地处理、滤波等。(1)屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减少电磁能的传输，达到电磁防护的一种重要手段。有效的加固方法是使所用医疗设备完全置于一种不让电磁场到达被保护的设备的箱体，但是，所有的设备都需要获得电力，并且与外界通信，虽然现在很多医疗设备的设计采用蓝牙无线通信，但难以避免检测人体生理参数的测试探头多数为有线连接，这些进入点为高功率微波的电气瞬态进入提供了机会。若改用光纤通信，在满足传送数据要求的同时，必须对所有进入箱体的导电通路加装电磁抑制器件。同样，如果选择合适的吸波材料可以将反射未完全的部分吸收掉，而不至于进入系统内部造成破坏。(2)接地处理是最基本的电磁防护措施，通过适当的方法与大地连接，以提高电子设备电路系统工作的稳定性。机壳接地，可以有效的抑制外界电磁场的影响，避免机壳电荷累积过多导致放电而造成的干扰和破坏。(3)滤波方法指设计适当的滤波器来去除电磁干扰的方法。滤波器可以由电阻、电感、电容一类无源或有源器件组成选择性网络，以阻止有用频带之外的其它成分通过，完成滤波作用；也可以由铁氧体一类有损耗材料组成，由它把不希望的频率成分吸收掉，达到滤波作用。
3.2HPM耦合通道防护
根据电磁波进入医疗卫生装备的方式可以分为对从前门耦合进入电子设备的HPM防护和对从后门耦合进入电子设备的HPM防护。
(1)对从前门耦合进入电子设备的HPM防护,由于电子设备工作时的对外端口(如天线)是必须的，电磁干扰从前门耦合进入电子系统通常难以避免。在强微波照射下，常规电子防御措施如采用新频段、扩展信号频谱、增大有效辐射功率、提高接收机的信噪比等将全部失效，因为HPM武器的功率更强，频谱更宽，即使不烧毁电子设备，也会形成压制性干扰。在弱微波能量辐射下，医疗卫生装备的常规反干扰措施依然可行。
(2)对从后门耦合进入电子设备的HPM防护,医疗卫生装备机箱上的任何小孔、缝隙的作用都非常像一个微波腔体中的槽口，能让微波辐射直接激励或进入腔体。HPM进入装备腔体后就会对腔体内的集成电路和一些敏感器件产生干扰或破坏。所以对于后门耦合的防护来说，首先考虑的应是阻止HPM侵入医疗装备的腔体中。
3.3医疗装备HPM加固
HPM加固，是指在电子设备中，综合性能、成本、复杂程度，在极宽频率范围内发现电子系统中的薄弱环节，采用各种手段使系统免于HPM的损伤的工作过程。
对于军用医疗装备，一般加固战略分为两种：(1)控制耦合，通过控制天线和后门进入点，或者通过系统设计，采用诸如吸收提、限幅器、滤波器和屏蔽等措施反射或衰减入射的HPM场；(2)降低敏感度，设计足够坚固的子系统和组件，在遭遇HPM环境后仍能执行使命。超级秘书网
不同于一般电子设备，医疗设备是用于检测和监测人体生理弱信号，其对电磁的敏感度更高，防护和加固的要求也更加严格。从防护策略上考虑，可以采用分级防护的方法，即系统级防护、设备级防护、组件级防护、元器件防护。根据医疗设备的HPM电磁加固技术，开展二极管等元器件的终端保护装置研究，计算机主板等的屏蔽技术研究，敏感元器件等的应用研究。
4结束语
随着HPM技术的进一步发展以及HPM武器的广泛适应，未来战场的电磁环境变得更加恶劣，这对我军医疗卫生装备的抗电磁干扰性提出了更高的要求。如何提高医疗卫生装备的抗电磁干扰性，提高我军卫勤保障能力，是当前各级医疗卫生机构面临的严峻而又现实的问题。只有立足我军现有的卫生技术装备的发展水平，掌握HPM对各类医疗装备的作用规律，采取更加新颖可靠的防护措施，才能充分发挥现有医疗卫生装备的性能，提高我军卫勤保障的能力。
参考文献
[1]吕文红，郭银景，唐富华等.电磁兼容原理及应用教程[M].北京：清华大学出版社,2008.
[2]霍元义.电磁干扰及电磁干扰对医疗仪器设备的影响与对策[J].医疗卫生装备,2004,6:172–174.
1 引言
微波是一种波长很短的电磁波，其波长范围在0.1mm～1m之间，由于其最长波长值比超短波最小波长值还要短，故称其为微波。微波具有极高的频率，其范围在300MHz～3000GHz之间，故微波亦称作“超高频电磁波”。微波整体范围介于红外线与超短波之间，根据微波波长范围的不同，又可将微波分为分米波、厘米波、毫米波以及亚毫米波。微波在整个电磁波频谱中所处的位置简图如图1所示[1]。
随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。为避免微波通信频率与工业、医学、科学等的频率相互干扰，故将微波通信频率与其他用途的微波频率分开使用。目前，工业、医学、科学常用的微波频率有433MHz、915MHz、2450MHz、5800MHz、22125MHz，其中915MHz和2450MHz在我国常用于工业加热。
2 微波技术的发展历程
微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，使得实验未能取得实质性的进展[2]。1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。美国电话电报公司的George C. Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L.Barrow完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[3]。20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在实际应用中得到认可。但在当时战争条件下，各国都忙于实际应用，对微波理论的研究尚为欠缺，所以使得微波理论滞后于实际应用。1945～1965年，微波技术的发展速度有了明显提高，同时，其应用范围也更加广泛。在这20年间，逐步开辟了微波新波段并形成了射电气象学、射电天文学、微波波谱学等一系列新的科学领域。比较系统和完整地建立了一整套微波电子学理论，为微波技术的进一步发展打下了理论基础。1965年以后，微波集成电路与微波固体器件的发展和应用时微波设备朝着定型化与小型化的方向发展。目前，微波设备正向着更高频段、宽频带、高功率、数字化、高可靠性、小型化等方面发展，单片集成化和毫米、亚毫米波段微波的发展已成为现阶段微波技术研究的重点方向[4]。
3 两种常用的微波技术
3.1 微波加热
3.1.1 微波加热的原理
微波加热是通过极性介质材料对微波的吸收作用从而将微波的电磁能转化为介质的热能来实现的。该转化过程与介质材料内部分子的极化有密切关系。具体原理如下：当把含有极性分子的物料置于微波电磁场中时，介质材料中的极性分子在高频交变的电磁场中产生每秒高达数亿次的剧烈转动，并随着高频交变电磁场的方向重新排列，极性分子这种有规律的周期性运动必须克服相邻分子间的干扰和阻碍，从而产生一种类似于摩擦的效应。该效应微观结果表现为微波的电磁能量转化为介质材料内的能量，而宏观即表现为被加热的物体温度升高[5-6]。
3.1.2 实现微波加热的条件
由于微波加热是一种物料在电磁场中靠自身损耗电磁能而进行的体加热，是基于极性分子介质材料对微波的吸收作用而产生的热效应，所以，欲实现微波加热，就要求物料本身必须能够吸收微波[5]。
（1）极性分子组成的介质材料，吸收微波的能力比较好。例如，水分子的极性非常强，能够很好地吸收微波，所以但凡含水的物质必定能够吸收微波，即含水的物质一定能实现微波加热。
（2）非极性分子组成的介质材料，很少吸收甚至不吸收微波，但却能透过微波，所以这类物质可用作微波加热的容器，也可用作密封材料。例如，塑料制品、玻璃、陶瓷、竹器皿、聚乙烯、聚四氟乙烯等。用这类物质作加热容器，微波射入后只能使食品加热，而容器本身不会发热。
（3）还有一种特殊的物质不吸收微波，即金属[4]。与光波照射到镜面会被全部反射的特性相似，当微波照射到金属表面时，也会被全部反射，即微波对金属不起作用，从而可知，金属制品不可以用作微波加热容器。
3.1.3 微波加热的注意点
（1）由于金属不吸收微波，并且会将照射到金属表面的微波全部反射，所以要避免用微波对金属膜包装的物品或在包装袋上印有金属粉制图像的物品进行加热，否则金属下面的部分将不会有任何加热效果[4]。
（2）避免在被加热物体中混入金属片或金属针。不仅被加热物体表面要求不能有金属，而且被加热物体内部同样不可混入金属。这是因为金属尖端是微波电场最集中的地方，不仅不能实现正常加热，而且还会形成尖端放电，从而在尖薄部位产生高热[4]。
（3）对使用的加热容器有选择性。由于塑料、陶瓷、玻璃、竹器皿等非极性分子组成的材料能透过微波却不吸收微波，所以非常适合用作加热容器。一般情况下，用塑料或陶瓷做微波加热容器最佳。
3.1.4 微波加热的特点
（1）微波加热的即时性[7]。由于微波加热是将电磁能转化为热能，故为内部加热，不需要热传递过程，且内外同时加热，效果均匀，瞬时即可达到高温，方便省时。
（2）微波加热的高效性[7]。在微波加热过程中，只有被加热物体自身吸收微波并转化为热能，而微波设备的加热室壁是不吸收微波的金属材料，加热容器为几乎不吸收微波的非极性物质，所以，加热设备本身和相应的加热容器几乎没有热损失，故其热效率非常高。
（3）微波加热的选择性。介质材料由极性分子和非极性分子组成，根据微波加热的条件及原理，只有极性分子组成的物质才可以吸收微波实现微波加热。因此，可以利用微波加热的这一特性来实现对混合物料中不同组分或不同部位的选择性加热[7]。
（4）微波加热安全无害，没有废弃物产生。与采用矿物燃料燃烧进行加热的常规方法相比，微波加热不产生二氧化碳，对环境没有污染[7]。
（5）微波加热时由于内部缺乏散热条件，所以使得内部温度高于外部温度，使温度呈现梯度分布，形成驱动内部水分向表面渗透的蒸汽压差，从而使水分蒸发的速度加快。微波的这一特性有时会使微波加热的食品口感发生变化。例如，经微波加热过的馒头口感欠佳且有一种发焦的感觉，远不如常规加热的馒头松软可口。这是因为微波加热是靠电磁能转化为热能来实现的，加热时并没有水分，而加热后的馒头中的水分会随温度升高而蒸发，使馒头中水分越来越少，故会导致口感较差且有种发焦的感觉。而常规加热的馒头一般是水蒸气透过馒头表面进入芯部，使馒头的水分越来越多，所以吃起来松软可口，口感会比微波加热过的馒头好很多。利用微波加热能使物料内部水分迁移蒸发的这一特性，还可利用微波实现微波干燥。
3.2 微波灭菌
微波灭菌是利用微波对食品中微生物的热效应和非热效应的共同作用来实现杀虫灭菌目的的。微波的热效应是利用微波瞬时可达高温的特性，是细菌细胞的空间结构发生破坏，从而使其蛋白质发生变异而达到杀菌的目的。微波的非热效应又叫做生物效应，它同样是利用微波瞬时升温的特性，使细菌等微生物的生理活动物质发生变异而导致其生长发育异常直至死亡，从而达到杀菌保鲜的目的[4]。
微波灭菌与传统灭菌相比，具有很多不可比及的优势。一般来说，传统灭菌方法至少要达100℃以上，用时也较长，十至几十分钟不等。而微波灭菌温度70～90℃即可，用时短，一般3～5分钟即可[8]。且微波灭菌比较彻底，安全可靠，能使保质期延长，但有些物质经微波灭菌后口感会欠佳。冯薇丽等比较了鱼丸的微波灭菌和加热灭菌：实验一：在850W功率微波的作用下持续灭菌135s；实验二：在98℃的水浴中加热60min灭菌；结果发现：两实验杀灭大肠杆菌的有效率均为100%；在鱼丸蛋白质含量上，两实验结果相近，但在鱼丸含水量上，微波灭菌比水浴灭菌要差很多[9]，故导致微波灭菌后的鱼丸口感较差。
4 微波技术的应用
4.1 微波技术在农业领域的应用
利用微波技术可进行玉米芯水解，玉米芯是一种可再生资源，用途非常广泛。以前，人们经常将其作为燃料烧掉或作为废物丢弃，造成资源的极大浪费，同时污染环境。利用微波技术可将玉米芯水解，从而利用其制备食品添加剂和化工原料，使玉米芯得到了充分利用[10]。采用微波技术可以对番薯片[11]、花椒[12]、胡萝卜[13]、金银花[14]等进行干燥，还可进行油茶籽制油[15]。利用微波技术还可以软化木材，改善木材的浸透性能，从而简化木材染色、浸渍处理等工艺。微波技术还可用于产品质量检测，如材料缺陷检测、竹木产品含水率检测、人造板甲醛释放量检测等[16]。
4.2 微波技术在医学领域的应用
利用微波技术可以检测中药、提取中草药[17]的有效成分，还可利用其进行药丸干燥[18]等。另外，微波技术也可以用于临床治疗，现其已被广泛应用于妇科、五官科、理疗科、肿瘤手术等[19]。
4.3 微波技术在环境保护方面的应用
利用微波技术处理废水[20]、气体污染物[21]、固体废弃物[22]等既可以简化操作程序，变废为宝，又无二次污染。利用微波辐射可以对动物粪便进行干燥，既可提高粪肥利用率，增加农业收入，又能杀灭病原体，减小农业污染。另外，利用微波萃取和微波消解技术可以进行环境监测等[22]。总之，微波技术在环境保护方面具有节能省时、污染小、效率高等优点，可显著降低废弃物对环境造成的危害，其在环境保护方面的应用也逐步受到了人们的高度重视。
4.4 微波技术在其他领域的应用
微波技术除在以上多个领域有重要应用以外，其在食品行业、化学及材料行业中的应用同样越来越受人们重视。微波技术可用于碎矿、磨矿、矿石预处理、矿物焙烧[7]等方面。利用微波技术可以进行水产品的膨化加工及消解[9]，还可用于活性炭的准备与再生[23]。
随着微波技术和微波器件的进一步发展，微波在各个领域的应用将会变得更加广泛，而其实际应用也会相应推动微波理论不断成熟。
5 微波技术存在的问题及展望
5.1 存在问题
虽然微波技术具有传统方法不能比及的诸多优点，应用广泛，但作为一门新技术，其发展还处在初级阶段，依然有许多问题亟待解决。
（1）尽管微波技术已广泛应用于各大领域，但还缺少比较系统的理论做基础，尤其是对微波作用机理的认识还比较肤浅，对其解释也仅停留在实验基础上，有待使用更为精确的方法进行检测验证。所以，应加强对微波技术作用机理的研究，使其成为一套比较系统和完整的理论体系[24]。
（2）与国外相比，我国微波设备的稳定性尚为欠缺[25]。因此，应加强微波元器件及设备的研制，提高微波器件的适应性和兼容性，以便研制出稳定、经济、高效的微波设备。
（3）目前，微波设备是在家用设备基础上改造完成的，使其应用和推广受到限制，不能形成规模经济。故应重视微波过程与各大学科题系的交叉衔接，加强工程化研究，逐步实现微波理论成果产业化，形成规模经济，促进其在工业方面的应用。
5.2 前景展望
微波技术作为一种将电磁能转化为热能的特殊导热方式，不仅在食品加热、杀虫灭菌、干燥保鲜等方面用途广泛，同时，更向催化化学反应、新材料微波处理等应用发展[26]。随着微波技术的不断深入发展和微波理论的不断完善，微波技术必将逐步实现工业化，其安全、节能、高效、环保的优势也必将推动其广泛应用于各行各业，促进环境友好型社会的快速发展。
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主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国电子学会
出版周期：双月刊
出版地址：江苏省南京市
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种：中文
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本：大16开
国际刊号：1005-6122
国内刊号：32-1493/TN
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创刊时间：1980
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作者简介：贾建科（1974-），男，陕西宝鸡人，陕西理工学院电信工程系，讲师；聂翔（1968-），男，陕西商洛人，陕西理工学院电信工程系，副教授。（陕西 汉中 723003）
基金项目：本文系陕西理工学院教改项目（项目编号：XJG1113）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）05-0075-01
“微波技术”是高等学校电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、电磁场与微波技术等专业的重要专业基础课。学生在掌握微波技术基本理论、微波元件和微波电路的设计和使用方面，该课程具有不可替代的重要作用。微波技术基础理论复杂且比较抽象，通过实践教学可以帮助学生理解该课程的重要理论，掌握微波电路与元件的设计。同时随着无线通信技术的快速发展，微波元件、微波电路和系统的设计与制造已经高度分离，由原来的依靠硬件实验测试转型至利用射频仿真软件完成设计，再由专门的硬件制造商完成制造。各主要公司和研究所利用专门的射频微波设计软件完成微波电路和系统的设计。这使得微波技术的实践教学滞后微波技术的发展，我校电磁场与微波技术课程组教师已在原有实践教学的基础上对微波技术课程的实践教学进行了改革探索。
一、基于硬件实验平台的实践教学改革
微波技术课程基于硬件平台的实践教学内容主要包括微波测量线的调整和阻抗匹配、定向耦合器特性测量、二端口微波网络S参数测量等。这些实验实验原理清晰，但实验过程繁琐。学生在实验中常出现测量误差大和漏测数据等问题，基于此要求学生实验前首先预习实验并写实验预习报告。针对二端口微波网络S参数测量实验的实验数据处理复杂问题，要求学生必须用C语言或MATLAB 语言编程进行数据处理。这样很大程度上提高了学生的软件编程能力，为毕业设计和就业奠定了基础，培养了学生的实践创新能力。
二、基于微波射频仿真软件的实践教学改革
基于硬件实验平台的实践教学帮助学生理解课程内容，但相对滞后于微波技术及其应用的发展，同时许多公司和科研院所都要求学生会应用射频仿真软件进行射频电路与微波元件的设计，因此有必要将射频仿真软件引进微波技术基础课程的实践教学中。常用的射频微波仿真软件有Ansoft HFSS、Microwave Office、ADS等。
1.实践教学安排
考虑到基于硬件实验平台的实验已占用了学时，对于射频实践教学的时间应安排在课外。本课程组将这一实践教学作为开放实验，安排课程组教师在实验室为学生答疑并进行相应讲授，学生可以选择实验时间。这样可以提高实践教学的效果和实验室的使用率。
2.微波射频仿真软件的选择
微波射频仿真软件比较复杂，学生不易掌握，要能正确地使用这类软件，不仅要掌握软件的操作和使用，更重要的是了解软件是基于什么算法进行仿真分析的，还要掌握电磁场与微波技术的相关理论知识。ADS-Advanced Design System是Agilent公司推出的微波电路和通信系统仿真设计软件，是国内各大学和研究所使用最多的软件之一。其功能非常强大，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路的设计效率，是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具。主要应用于射频和微波电路的设计、通信系统的设计、DSP设计和向量仿真。Microwave Office是AWR公司推出的微波EDA软件，为微波平面电路设计提供了最完整、最快速和最精确的解答。它是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的。对于由集总元件构成的电路，用电路的方法来处理较为简便；该软件设有“VoltaireXL”的模拟器来处理集总元件构成的微波平面电路问题。而对于由具体的微带几何图形构成的分布参数微波平面电路则采用场的方法较为有效；该软件采用的是“EMSight”的模拟器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题。“VoltaireXL”模拟器内设一个元件库，在建立电路模型时可以调出微波电路所用的元件，其中无源器件有电感、电阻、电容、谐振电路、微带线、带状线、同轴线等等，非线性器件有双极晶体管、场效应晶体管、二极管等等。“ EMSight”模拟器是一个三维电磁场模拟程序包，可用于平面高频电路和天线结构的分析。特点是把修正谱域矩量法与直观的视窗图形用户界面（GUI）技术结合起来，使得计算速度加快许多。MWO可以分析射频集成电路（RFIC）、微波单片集成电路（MMIC）、微带贴片天线和高速印制电路（PCB）等电路的电气特性。其他的微波射频仿真软件还有Ansoft HFSS，是Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件、Remcom公司的XFDTD、德国CST（Computer Simulation Technology）公司推出的CST MICROWAVE STUDIO、Ansoft公司的Serenade 8.71、Esemble 8.0、SIwave 2.0、Ansoft Links 3.0、Optimatrics、Zeland公司的Zeland IE3D、Ansys公司的Ansys、FEKO、Eagleware-Elanix公司的Eagleware Genesys和Super NEC等。[1]
通过对以上软件的比较分析和使用，选择了学生比较容易掌握的MicroWave Office软件和国内高校、科研院所使用很广泛的ADS软件作为微波射频仿真实践教学软件。
3.实践教学内容的选择
考虑到微波技术课程难教和难学的特点，安排了基础实验部分和提高创新实践部分，并组织课程组教师认真编写了微波射频仿真实验指导书。学生通过基础实验部分基本上掌握了软件的正确使用，然后着手提高创新实验。
基础实验主要包括微波功率分配器的设计、阻抗调配器设计、微波滤波器的设计和微波有源器件微波功率放大器的设计。微波功率分配器的设计要求设计一三端口功率分配器，采用微带线结构，已知设计指标。通过该实验加深了学生对S参数的理解，并能利用传输线计算工具计算微带线的尺寸，对微带线的结构有了进一步的认识，能掌握微带线功率分配器的结构及其设计指标。[2]阻抗调配器的设计要求设计一单支节和双支节阻抗调配器，理论计算支节的长度和接入位置或用传输线计算工具计算支节的长度和接入位置，该实验使教材中的阻抗匹配理论在工程实践中得到了应用，提高了学生的学习兴趣。微波滤波器的设计实验可以利用软件自带的滤波器分析向导得到低通原型，省去了传统方法的第一、二步，根据设计指标进行优化设计，确定滤波器的结构参数，测量滤波器的参数。加深了学生对集总参数理论和分布参数理论的理解。[3]微波功率放大器的设计要求设计一工作频率为2G的功率放大器，选择输入、输出阻抗匹配电路，测量放大器的输出功率、动态负载线、三阶交叉点、增益等参数。通过基础实验加深了学生对微波技术课程基本理论的理解，培养了学生的工程实践技能。
提高创新实践部分要求在基础实验的基础上培养学生的实践创新能力。首先提出元件的设计指标，根据设计指标要求进行理论设计，再利用软件建模和仿真分析。元件的设计指标由课程组教师提供或者由学生自己提出，课程组教师确认，再组织学生查阅资料进行理论分析和设计并进行仿真分析。例如微波低通滤波器的设计，给出通带截止频率、通带内最大纹波、带外衰减等设计指标，组织学生根据微波滤波器的设计理论设计滤波器的原型，再利用微带线计算工具计算出微带模型，最后利用仿真软件进行仿真设计。[4]在低噪声放大器的设计中，给出工作频率、增益、噪声系数等设计指标，让学生自己选择元件，并根据所选择的元件的S参数设计阻抗匹配电路，利用软件仿真测试低噪声放大器的增益和噪声系数。微带线定向耦合器的设计，教师给出定向耦合器的工作频率、中心频率、耦合度、插入损耗等设计指标，引导学生理论计算微带线的宽度和厚度，并确定偶模特性阻抗、奇模特性阻抗、耦合微带线之间的间距。[1]实践结果表明，通过提高创新实践教学培养了学生的实践创新能力和科研能力。为此，在实践教学中针对每一个器件和电路，不是直接地给出理论和方法，而是以科研的观点，从提出问题、解决方法、最后分析存在的不足等几个环节开展教学，培养了学生分析问题和解决问题的能力和科研实践能力。
4.利用实践教学培养电磁场与微波技术专业方向的人才[5]
微波技术课程普遍被认为是难教、难学的课程，而且内容多、课时少。实践教学有助于学生对课堂讲授内容的理解，在实践教学中利用微波射频仿真软件，培养学生的学习兴趣，课程组教师认真答疑辅导，吸引更多的学生到电磁场与微波技术专业学习，从中挖掘优秀人才，鼓励他们考取该课程方向的研究生，同时也满足了学生的就业要求。
三、结束语
将微波射频仿真软件引进微波技术基础的实践教学，有力地提高了学生的学习兴趣，培养了学生的实践创新能力和科研实践能力，学生在电磁场与微波技术方面的毕业设计奠定了基础，对学生在该课程方向的就业和考研有较明显的促进作用。同时也解决了学校经费不足的问题。
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随着科学技术的发展，微波技术的应用已渗透到了科学领域的许多方面，如无线通信、全球定位系统、雷达以及电子和计算机工程学科中。因此对于电子与信息工程类专业的学生来说，微波技术课程的开设是必不可少的。
一、微波技术课程特点
《微波技术》作为通信工程、电子工程、电子信息以及微波等专业的重要专业基础课，是在学习了《电路基础》和《电磁场与电磁波》等课程基础上深入研究微波领域的重要科目，其内容丰富、概念抽象、理论性强、对数学方法的依赖性强，教与学都有难度。微波技术课程主要包括传输线理论和圆图的应用；微波网络基本理论、s 矩阵及其特性等方面。在讲解波导理论时以简正波理论为线索介绍矩形波导的物理构成及其工作原理，其场结构在三维空间分布，因而要求学生有一定的空间想象能力和抽象思维能力。而课程涉及到的多由理论均以麦克斯韦方程组为理论依据，其中重要的结论推导都离不开高等数学和复变函数的知识。由此可见，微波技术课程教学难点主要表现为课程理论性更强、内容复杂而抽象、分析方法多样、对数学知识要求较高[1-3]。
二、微波技术教学中存在的问题
通过对以往教学过程中出现的情况，结合本专业特点，发现《微波技术》课程的讲授过程中存在以下几个问题：
（一）在现有的教学过程中，往往过于偏重理论教学，而实践教学所占比重较小；仅是按照课本简单设计教学计划，将基本的、重要的概念、原理、方法在有限的课时教学中教授给学生，而缺少介绍微波技术的发展前沿，因而学生课程学习意义不明确。
（二）由于该课程需要大量的先进仪器设备，而有限的学科建设及科研经费造成实验室先进仪器设备相对匮乏，导致学生缺少开放式教学环境。
（三）教学方法相对于其它课程比较传统，网上教学辅导与课堂教学难以有效结合；对学生的考核仅限于分数的高低；在课程建设过程上未能引进国外先进的教学理念、教学方法及教材，未能及时更新配套的实验教材，使学生不能在多层次、开放式的教学环境下学习。
三、微波技术教学改革的实践探索
针对以上教学中存在的问题，认为从以下几个方面对《微波技术》教学改革进行探索：
（一）注重合理利用教材，配套实验教材。以教材更好地适应当前教学的需要为目的，对教材在保留原有经典基础理论的同时，增加新的理论和实用技术；结合当前微波技术的发展，增加的新型微波元器件的原理和使用方法介绍。
（二）不断更新课程内容，提高学生学习兴趣。微波技术课程内容比较抽象，学生在学习中不易建立概念，也会因怀疑课程的实用性从而减少学习的动力。因此，应多注重对于课程内容实际应用背景的介绍，比如介绍未来移动通信技术中的射频技术等，以提高学生的学习兴趣。
（三）将实践性教学与启发式教学相结合。本课程紧密结合实际，教学中应加强实验教学环节。为节省设备经费，采取硬件平台与软件辅助相结合，学生实际动手操作与演示相结合的方法，开发基于仿真实验平台的实验内容，从测量微波的基本参量入手，将“电磁场与电磁波”实验与“微波技术”实验有机结合，使学生加深对书本知识的理解。
（四）积极改革教学内容组织方式。基础理论教学方面，教学内容以讲授基本原理、基本方法为主，使学生了解基本理论知识，掌握重点、难点问题，在讲授该课程时，把重点放在基本概念和基本原理的解释上；实践课程教学方面，结合理论课程教学内容，精心设计典型的实验范例，利用实验室拥有的微波仪器设备，进行微波系统基本参数的测量；实践环节教学方面，主要包括课程设计和毕业设计，让学生利用所学的知识，培养学生的实践技能。
（五）开展互动式教学与研究式教学。开展互动式教学，在授课过程中，鼓励学生提问，每一章结束后都进行分组讨论，培养学生的独立思考、分析问题、解决问题的能力。开放式、研究式的讨论，使学生总结归纳所学内容，用一条龙“串”起来，写出“小论文”形式的学习笔记。这些措施促进了学生的积极性和自信心的提高，帮助学生克服了畏难情绪，增强了对自己将来从事微波科研工作的兴趣和信心。
（六）坚持推进优师建设，加强教学经验与资源的总结、研究与推广，实现科研与教学的融合，不断优化教师队伍结构，全面提高任课教师水平。
（七）积极进行网上教学改革试验。充分利用利用网络教学来补充课堂教育，将网络教育与课堂教育有机地融合起来。
（八）设计教学信息调查表和听课记录表。调查表在课程结束时使用，听课记录表由课程教学负责人教学过程中随机听课时填写。对负责人每学期听课次数定量化，并要求分别对相关教学环节进行评价。根据学生填写的调查表和负责人填写的听课记录，分析教学过程中所存在的问题以及教学改革与创新的效果，为教学研讨和教改指明方向。
四、结语
通过对《微波技术》教学手段，教学方法和实验环节等多方面的不断地探索，为深化《微波技术》课程教学改革，提高课程的教学水平和教学质量提供有益借鉴。
参考文献：
1、微波的起源与发展
微波的理论研究起步于1900年。经过科学家几十年的不断的研究，二战时期成为微波技术蓬勃发展的时期， 在那个时候国防军事领域，雷达，也就是无线电检测的概念和理论逐步发展，因为电磁波在波导中传输中表现出的优良特性， 使得微波电真空振荡器、微波管、微波无线电的发展十分迅速。在二战之后，微波技术的研究与应用逐渐从国防军事为主转变向民用工业领域过渡，其实最具有代表性的便是家用微波炉以及工业微波炉等一系列产品的推出。人们快速的接受了这种产品，因为微波炉是一种快捷的、能量能够转化均匀的加热工具。在设计微波炉时，通常使炉腔的边长为1/2微波导波波长的倍数，并且在金属板上涂覆非磁性材料，形成谐振腔。微波经波导管输入炉腔内时，在腔壁内来回反射，每次传播都穿过和经过食物使食物加热，同时采取一定的措施使微波电场能量分布均匀。微波加热的特点就是内加热，所需时间短，不依靠热传导，均匀受热，操作简单，安全无害，节约能源。如今微波炉已经成为全世界各地广泛使用的食品加工器具。
2、微波的特点
2.1 波长短
微波是一种波长范围在1mm-1m的电磁波。可细分为米波、分米波、厘米波、毫米波。它的波长和频率如表格所示：
微波具有似光性，如表格所知，波长很短，具有直线传播的性质。根据似光性，制作出的天线系统具有良好的方向性，可以接收不同的波段。这样，几十空间或地面发出的微弱回声也不担心接收不到，因此可以通过微波来确定该物体的方向和距离。因此微波技术在雷达、导航和通信，广播中得到了广泛的应用。
2.2 频率高
由2.1的表格可以看出微波的微波的频率很高，周期和频率乘积恒为一，因此振荡周期很短。它的频率由产生微波的电子线路参数决定的。根据实验得知，我们需要将微波固体器件、微波电子管替代一般的电子管，用作放大器，衰减器，隔离器。因为频率越高，损耗也随之提高，携带的信息也越来越丰富。微波传输的波长跟线度很像，容易被阻断，所以我们更加需要使用不同的元器件来替换分立的电容器、电感器以及电阻器等。
2.3 穿透能力强
一定频带的微波可以穿入到介质内部，而微波的能量可以通过地球上的空电离层不断被吸收，对于水来说也是会被吸收产生热能。所以利用微波技术可以实现宇宙导航并且为医疗电疗的研究和开发提供了便利。
2.4 非电离性
微波的量子能量很低，非向前散离可以忽略，这样的能量不足以提供改变分子之间的内部结构的能力，因此可以说明物体和微波之间的电离的程度很低。
2.5 量子特性
很多原子和分子能级间所要吸收跃迁辐射出来的波长刚好处在微波频段的中，人们利用这种量子特性研究原子和分子的结构，发展一系列学科以及边缘学科，比如量子无线电物理，量子光学，量子通信，微波光谱等等。
3、微波技术的现代运用
3.1微波加热原理与微波炉
微波炉由很多的器件组成，其中最为主要的就是微波发生器，又称作磁控管，包括微波管和电源。微波产生的交变磁场可让食物极化，电源提供稳定的连续波微波功率，在高频交流的电磁效应下，极性分子在磁场中交替排列，每秒的微波振动可达数亿次。这种振荡让分子不停的运动，分子之间产生摩擦，使分子获得高能，在食品释放大量的热，从而使得实物均匀受热。所以使用微波必须注意的是食物需要有水分，否则将无法加热。微波只在炉腔内传播，金属外壳可以隔绝电磁波而避免辐射。
3.2 微波通信
微波通信是1950年左右的产物，[1]当时由于其通信频带宽、一次性投入大但后期低、施工方便、建设速度快等一系列优点而取得了快速的发展。此外，微波通信抗灾能力强，它不会太受风、水的灾害带来的影响。即使有天灾人祸，微波通信一般不会受到干扰。因为微波的频率高波长短，遇到阻挡就会被反射或被阻断，所以微波在空中传送的过程中会受到干扰。因此不能在同一方向上使用频率相同的微波，微波电路的建设须在管理部门的严格管理下进行。因为离散度与频率选择性衰落的影响，又没有好的方法去解决问题，因此数字微波技术就此中断。因此在1980年左右，数字微波传输技术发生了突破性的变化。而到九十年代，由于自适应编码调制解调技术的发展，在各地建立的中继站，再加上微弱信号检测的迅速发展，所以今天的移动通信传输才可以得到广泛的运用。在1980年至1990年间，自适应编码调制和解调技术与信号处理和信号检测技术快速发展，今天，带宽越来越大，从有线到无线的发展，甚至高品质记录的多领域的信号设计与处理等的应用，发挥了重要的作用数字微波技术在目前来说有着广阔的发展空间及应用前景， 需要因地制宜的安排不同传输手段，在某些领域，微波技术还占据着不可忽略的重要地位。
3.3 工业微波技术
微波技术目前也在材料的合成、微波解冻、冶金矿物、杀菌、垃圾处理、微波萃取、样品分析等领域发挥着主要的作用。微波技术在无机合成材料的研究，已取得良好的进展，主要是在硬质合金、导体材料，锂电池正极材料、高温材料，合成金刚石、沸石分子筛、陶瓷材料等方面。并且具有低能源消耗、速度快、合成温度低等一些了性能特点。[2] 微波技术在矿石预处理、金属氧化物矿的碳热还原的应用，具有能耗低、速度快、浸出率高、产品性能优良和环境效益好等特点。可以想象，在矿产冶金能源消耗大的领域中，微波技术带来的影响将是难以估计的，在这个领域中，这样的发展前景将带来的是巨大的经济效益。微波技术还可以用于处理工业污泥，对医疗垃圾进行灭菌。处理电子垃圾，建筑垃圾，生活垃圾等等。常规使用处理垃圾的方法比如说焚烧，填埋等，这些方法都有可能产生二次污染。而人们经过长期努力发明了微波处理污染的技术，既解决了常规处理带来的一系列问题，保护了环境，操作时间短，又节省了处理的费用，可谓是一举数得。微波技术与传统技术相比较，具有操作简单，该效率，保证了国家绿色经济和可持续发展的政策。不易造成二次污染，减少能源的损耗和治疗的费用，解决了常规治疗，如堆肥，焚烧，填埋，投资，占地面积大的而带来的问题。综上所述，微波处理废物快速，高效，工艺流程简单，能耗低，成本低，资源回收利用率高和环境效益好，有很好的应用前景。越来越多的人开始关注微波技术，目前，微波技术已经开始在国内开始广泛推广。此外，微波技术也被用于在食品安全的鉴定、石油原油的开采、环境、化妆品、调味品和合成的材料的处理等等方法。
3.4 军用微波技术
微波和无线电道理一样，密闭金属可屏蔽，微波也被称为无线电频率武器。战争中的微波强度很大，基本上没有武器可以阻止它，在现代的战争中运用也越来越频繁，微波武器通常通过长距离的对光电设备的干扰，使仪器出现问题，最后引爆仪器，达到直接摧毁仪器的目标，在战争中，微波的作用更加不容忽视。微波武器与激光武器相比，激光采用的是高强度激光产生的热能去摧毁一切事物，分子间的相互摩擦越来越快，使得电磁的能量转化成为热能，微波的波束宽，波长短，频率高，不受灾害天气的影响。其杀伤机理可分为“非热效应”和“热效应”两种。所有的内侧和外侧在同一时间产生热量，以突然产生高温，火力易于控制，从而使敌方对抗措施更加困难和复杂化。微波武器的工作机制是根据微波和照射对象，选择不同的频率，其实是用频率低的较低轻型微波武器，主要作为战争中的武器来用。与此之外，还有一种频率较高的高能微波武器，这种武器杀伤力较大，毁灭性强，所以一般不经常出现在战争中，更多的是作为一种研究。
作为微波武器，还有一点至关重要，就是使用什么去发射不同频率的微波，在战争中，通常使用的是飞机，航母舰艇，甚至是卫星。这样的话，可以从天上，陆地，海面各方为发动攻击。让敌方的飞机，计算机等设备统统被摧毁，特别是指挥和通信的部位，作战网络的联系信息以及其他重要信息战的关键部位。一旦目标遭受物理损伤就会丧失战斗力，且其受损伤的部位不能被修复。作为世界前列的军事强国，中国一直高度关注微波武器、大型激光武器，在几代科学家一直在努力研发各种武器，近几十年的辛苦打造，中国的微波武器和激光武器已经开始投入使用。
4、微波技术的展望
虽然在各个领域，微波技术已经有了广阔的前景，但是目前，微波技术的运用仍停留在实验的积累，而且需要验证准确的检测方法，我们需要在巩固加强理论研究的同时，进行各系列的实验，完善各种理论，从而可以造出更多适合国防军事或者用民用的微波仪器设备。微波技术已经在多方面展现出它的魅力，我们需要将它完全融入生活，我们通过多方面的研究成果可以得知，微波技术可以在未来的几十年之内成为常规的工业生产以及其他很多领域的技术。但是就我们所知的是，由于微波的特殊性，目前还没有一个科学家找到一个合理的理论来解释，所以微波技术在某些领域仍然存在盲点。微波技术的应用目前仍处于一个巨大的转折点中，发展的可塑性很强，世界范围军事变革需求强力牵引，各国开始研发微波武器，成为新一代军事国家。而民用发面，微波处理材料、大型工业微波炉等一系列令人兴奋的实验室研究成果已经出炉。走向产业化的迫切需要，一系列的研究成果会逐步实现现代化、工业化，对中国的经济建设作出了巨大的影响。深度的微波技术的应用和发展是非常重要的，因为只要通过正确的理论指导，与实践才可以出成果。在我国，微波技术应该引起关注，预计理论研究带来的突破性进展会指引真正意义上微波技术应用时代的到来。
中图分类号：TM3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0322-01
微波光子的概念第一次被提出是在1993年，在之后的20年里，随着我国科学技术水平的不断提升，我国微波光子技术伴随着光学、半导体学以及微波技术的发展也有了很大的提升，而且发展到目前为止，我国已经基本掌握了微波光子技术，并将其广泛应用到信号处理、微波通信、国防军事以及航天医疗等领域，并逐步在人们的生产和生活中发挥着巨大的作用。下面就简要分析一下微波光子技术的发展现状以及研究目的，并就微波光子信号处理的关键技术做具体分析。
1 微波光子信号处理的研究背景
微波光子主要是研究处于微波频率段内的某些光信号与电信号之间相互作用、相互影响，而产生的一系列有关设备以及应用的问题。与发展初期相比，微波光子技术的应用范围变得更加广泛，其研究范围和领域也随之得到了拓展，就目前的发展现状而言，微波光子技术的研究范围主要涉及微波信号、光电子元器件、光纤传输等方面的一系列问题，并且应用价值正在逐步提升。
微波光子技术的本质实际上就是对微波光子信号进行一定的处理和传输，以微波光子技术的经典系统为例，微波信号首先需要经过电光转换调制器，将其加载在广域，其目的在于将微波电信号转化成为相应的光信号，然后将其通过光纤传输线路传输到相应的接收端，并在接收端经过光电转换调制器转化成为相应的微波信号，实现了对微波光子信号的传输和处理工作。依靠强大的微波光子技术，我们已初步建成了不同规模的微波光子系统，其具有能耗低、重量轻、体积小、可靠性高等优点，已经得到了广泛的应用，并且相关技术也在不断革新和进步中。
1.1 微波光子信号处理技术简述
近些年来，随着我国微波光子技术的不断提升，微波光子信号处理工作已经成为微波光子技术研究内容中的重要组成部分，并且逐步发展成为现代微波光子技术应用与开发过程中的热点研究问题。
微波光子处理技术主要是利用现代微波光子学的相关技术完成对微波信号的产生、传输、处理等工作，其本质不同于传统的信号处理技术，而且与传统的信号处理相比有了很大的提升和创新。就目前微波光子学技术的发展现状而言，其主要应用在三个方面：微波光子滤波器、高频信号产生、微波测量技术。下面就对这三个方面做简要分析：
1.1.1 微波光子滤波器
微波光子滤波器其本质是一种新型的微波光子系统，其滤波技术主要是利用某些光学元器件的特殊性质进行设计和制作的，可以实现对目的频段的微波进行选择和过滤，以得到目标微波。这种滤波器的技术主要是依靠光学元器件的滤波特性，其优势在于稳定性较高、能耗较低、抗干扰能力较强，并且这种滤波器能够在较短的时间段内产生高速的抽样频率，这是其他滤波器所不能实现的。
1.1.2 高频信号的产生
近些年来，随着人们生产生活水平的不断提升，现代通信技术对于带宽的要求越来越高，当前的带宽水平已经不能满足日益提升的需求，因此如何能够在短时间内产生高频微波信号成为了当前需要面临的重要问题之一。传统的高频信号发生器的产生方式较为单一，而且其结构往往体积较大，生产成本较高，而且产生高频信号的过程较为复杂，因此，国内外学者都在积极开发微波光子技术来进行高频信号的产生和输出，并且在原有的基础上开发出了多种产生高频信号的方法，在实际的生产生活中根据不同的生产需要进行适度的调整。
1.1.3 微波测量技术
微波测量技术是指在微波光子技术对微波信号进行一定的处理后，测量其与原微波信号之间的特定参数，比如，频率、相位、振幅等参数，通过对微波光子信号参数的测量和研究，更加便于研究人员对相关的微波信号进行研究和处理。此外，这种测量技术能够为建立一些测量或测试仪器提供理论支持，能够为实现高频率、低功耗、速度快的扫描奠定坚实的基础。
1.2 微波信号的接受和处理方式
近些年来，随着国际社会现代科学技术的不断提升，国际社会已经逐步向数字化、信息化方向发展，而且大国之间的竞争也逐步转化成为现代科学技术之间的竞争。纵观现代社会，无线通信技术已经遍布社会的各个角落，无线通信技术的稳定性以及可靠性为广大用户提供了一个全方面的交流平台，是发送方和接收方之间能够快速实现信息的发送、接收、传输与处理。
传统的微波信号的接收往往采用线性理论接收的方法，而在这其中又分为时域和频域两个方面。这两种方式都具有各自的优势和缺点，在实际的应用过程中，应该根据具体的应用需要，并结合接收方所在的环境对接收方式进行适度的调整和确认，保证微波信号的处理工作能够进行得更加高效。
2 微波光子信号处理技术的国内外研究现状
目前，国内外利用微波光子处理技术来开发微波光子技术的现象比较普遍，下面就目前微波光子信号处理技术的国内外研究现状作简要分析。
2.1 微波信号的频率提取
频率作为微波信号研究过程中的重要参数，相关研究人员在进行研究的过程中应该给予高度的重视。随着现代社会的不断进步，现代社会对于各类雷达频带的宽度要求越来越高，这就给分析和识别工作加大了一定的难度，因此将接收到的微波信号引入到现代微波光子系统进行处理是相当有必要的。目前，能够准确测量微波光子信号频率的方式主要是依靠微波光子技术，大致可以分为两种方式：一种是将接收到的微波光子信号经过电光转换调制器处理，并将处理后的光信号处理单元进行处理，得到一个只与被测频率相关的函数方程，然后建立一定的边界条件和约定范围，求解出被测微波光子信号的频率值；另一种是利用新兴的频率空间压缩调制法，对高频微波光子信号进行取样调查，并对各组数据进行一定的比较和分析，最终得出微波光子信号的频率值。
2.2 微波光子信号的时钟恢复
微波光子信号处理过程中，能够从传输过程中的数字信号中提取出微波光子信号的时钟是现代数字通信技术的关键所在，也是现代微波光子技术的关键技术之一。现代数字信号一般会分为归零信号和非归零信号两种，对于归零信号，因为其包含较为明显的时钟信号分量，因此其时钟的提取和恢复是相对比较容易的；对于非归零信号，其几乎不含有任何的时钟分量，但是其具有较高的带宽有效性，正因为其具有这样的特性，其被广泛应用到微波光子系统中，用于微波信号的处理。就目前微波光子信号处理技术的发展现状而言，对于微波信号时钟信号或参数的提取工作已经具有了多种方法，在实际的提取工作中，相关研究人员应该根据具体情况进行适当的选择和处理，在保证工作质量的同时，注重对工作效率的提升。
3 总结
近些年来，我国微波光子技术有了迅猛的提升，在微波信号处理方面发挥着巨大的优势，在此基础上，对于各种微波光子信号的处理技术也更加丰富和成熟，使得微波光子技术的应用领域和应用价值都有了较大的提升，获得了较好的发展前景。现代微波光子技术处于不断发展、不断进步的过程中，其在不久的将来将应用到人类生产生活的众多领域，将会被人类不断的开发与应用。
参考文献
1 引言
我国历史悠久，土地辽阔，蕴藏着极丰富的中草药天然资源，在远古时代人们就已经开始利用各种中草药治病，如常山治疟疾，桦树皮止痛，都证明有很好的疗效。同时大量临床试验表明，相比人工合成药物，中草药的副作用小得多。免费论文。因此，传统药物尤其是中草药，在欧、亚、美等各洲越来越受到欢迎和重视。免费论文。
中药材一直是我国出口创汇的重要商品。目前我国中药材出口已扩展到世界130多个国家和地区，2008年出口金额为13.09亿美元,同比增长10.94%。但是在我国中药材出口贸易不断扩大、面临良好机遇的同时，也面对着一些随之而来的挑战，造成这种局面的主要原因之一就是中药材的质量问题。传统中药材干燥加工过程中所造成的性味劣变、生物活性物质(特别是药用有效成分)的损失以及安全性等问题，正是目前我国中药材面临的主要问题。在国际市场对中药材质量要求提高的同时，我国的中药材生产、产地加工相对不够规范，产品外观、色泽劣变、有效成分含量低。微波干燥由于具有干燥速度快、干燥均匀、产品质量好、可以选择性加热干燥、热效率高、反应灵敏等优点，而日益成为重要的中药材干燥方法之一。
2中药材干燥方法
我国对中药材干燥方法的研究已经有很长历史。早在公元1~2世纪左右，我国现存最早的中药材专著《神农百草经》中已有对中药材“阴干、曝干、采造时日、生熟土地所出”等有关干燥方面的记载[1]。唐代孙思邈著《千金翼方》一书中也有“夫药采取，不以阴干曝干，虽有药名，终无药实”等具体描述[2]。这是最经济的方法，成本较低。但是存在着许多工艺上的问题，如干燥时间长、有效成分破坏大、遇到阴雨天气容易霉烂变质、易被灰尘、蝇、鼠污染等缺点。
现代中药材干燥技术为了保证中药材药性及有效成分，在人工控制条件下，对中药材进行适当的干燥处理，包括常压或减压环境中以传导、对流、辐射方式或在高频电场内加热使之干燥，以促进水分蒸发，达到要求含水率，保持较高的产品品质，便于包装、储藏、运输。目前常采用干燥技术包括：烘房干燥、厢式烘干机、网带式干燥机、隧道式干燥机、翻版式干燥机、振动流化床干燥。上述几种方式多采用热风干燥原理，生产成本较低，因此广为采用，但有效成分损失也大，甚至有严重的品质衰退现象。另外，中药材干燥前需要适当的预处理，但由于程序较繁杂、费工时，实际干燥生产中往往不重视；干燥过程自动化程度不高，不能分时间段对中药材的含水率、水分活度，以及干燥介质的温度、湿度、流速进行自动监控，都造成干燥品质不佳、最终含水率不符合要求，严重地影响中药材产品的品质。
随着新型干燥技术及设备的开发及应用，人们对中药材干燥质量的提高、能量单耗的降低、操作的可靠性都提出了更高的要求，干燥将朝着提高产品质量、有效利用能源、减少环境影响、运用计算机提高自控水平、操作简单等方向发展。结合当前中药材的特性，正在开发研制的干燥技术主要有:真空冷冻干燥、微波干燥、远红外干燥、热泵以及太阳能干燥。真空冷冻干燥与其工艺相比，设备昂贵，加工成本高，但它是保证中药材干燥品质的较佳工艺，增值率高，将被十分广泛地应用到生产实际中去；微波干燥作为一门先进工艺，技术上是可行的，但生产成本较高，使用时还对监控手段和供电条件有苛刻的要求，所以尚未能大规模应用；远红外干燥设备简单，辐照均匀，干燥速度快，干燥时间为热风干燥的1/10左右，生产效率高，可连续操作，实现温度、风量、进料的自动控制 ，不会引起中药材物理结构的变化，较好地保持性味及有效成分，因此在实际干燥生产中普遍应用；热泵干燥能够很好地保障干燥产品的品质，中药材的颜色、外观形态和有效成分等在热泵干燥都能得到妥善的保护，其还有不污染环境、操作方便等优点，因此越来越受到中药材干燥行业的重视；太阳能干燥是取之不尽，用之不竭且无污染的能源，中药材采用太阳能干燥可以取得较好的经济效益。
3微波技术在中药材干燥的应用
随着微波技术的发展，微波干燥技术在中药领域的应用得到一系列的进展，尤其是在中药材干燥灭菌上。卢鹏伟等对六味地黄丸进行微波干燥与烘箱干燥比较，发现微波干燥时丹参酚含量损失率平均降低2.4%，灭菌率平均提高1.9倍[3]。鞠兴荣等对不同微波功率条件下银杏叶的干燥规律和对有效成分含量的影响进行了初步研究，结果不同的微波功率对干燥速率影响比较大，脱水恒速期结束时银杏叶的水分含量在10%左右，过高强度的微波辐射导致黄酮苷和萜类内脂等主要有效成分部分降解[4]。杨张渭等把微波干燥灭菌工艺试用于丸剂生产，用微波干燥灭菌工艺对水丸、水蜜丸、和浓缩水蜜丸3种丸剂类型的5种产品进行试验，结果表明成品的形状、溶散时限、水分、微生物限度检查等质量指标均符合标准规定。一般干燥250—300kg丸药，耗电仅83kw,能源利用率达到70%，将微波频率控制在2450 MHz,时间为1.5min,对5个批号的玄驹胶囊进行微波灭菌，细菌平均降低率为98.11%[5]。王茂学利用改进的实验室微波炉进行人参干燥，提出微波与热风干燥相结合，能有效地保护人参的干燥质量，有效成分总皂贰含量损失小，且在自然对流的情况下，干燥的时间仅为热风干燥的1/10~1/5[6]。王绍林认为采用微波——真空冷冻干燥人参，微波能量达到物料深层转换成热能，使深层水分迅速蒸发形成较高的内部蒸汽压，表里温升均匀，消除了干燥表层常见的皱皮萎缩现象[38]。免费论文。
4 基于微波技术的中药材干燥设备
采用微波进行中药材干燥是指利用微波能量使中药材内水分气化的过程。微波加热穿透性强，能使中药材表里温升均匀，微波能量达到中草药物料深层转化为热能，使深层水分迅速蒸发形成较高的内部蒸汽压，消除干燥表层常见的皱皮萎缩现象，较好的保护干燥品质，这是常规加热干燥所不及的。同时微波还对物料伴随着生物效应（非热效应），在较短时间内杀死虫卵和大肠杆菌等微生物。
微波干燥设备主要有直流电源、微波管、传输线或传导、微波炉及冷却系统等几个部分所组成。如图1-1所示：
5 结语
在中药材干燥质量方面，和其他技术相比，微波技术有明显的优势。但应用微波技术进行中药材干燥，也有很多不足之处且技术比较不完善。随着技术的发展，这些不足之处必会逐步被克服，或许会有更先进的技术将应用于中药材干燥。
参考文献：
[1] 陈重明. 本草书[M]. 南京：南京工业出版社，1994
[2] 孙思邈. 千金翼方(卷一)[M]. 北京：人民医生出版社，1982
[3] 卢鹏伟, 杨晨华, 何颖等. 浓缩六味地黄丸两种不同干燥方法的比较[J]. 河南大学学报，2002，21(4):21~22
[4] 鞠兴荣, 汪海峰. 微波干燥对银杏叶中有效成分的影响[J]. 食品科学, 2002, 23(12):56~58
1 引言
我国历史悠久，土地辽阔，蕴藏着极丰富的中草药天然资源，在远古时代人们就已经开始利用各种中草药治病，如常山治疟疾，桦树皮止痛，都证明有很好的疗效。同时大量临床试验表明，相比人工合成药物，中草药的副作用小得多。免费论文。因此，传统药物尤其是中草药，在欧、亚、美等各洲越来越受到欢迎和重视。免费论文。
中药材一直是我国出口创汇的重要商品。目前我国中药材出口已扩展到世界130多个国家和地区，2008年出口金额为13.09亿美元,同比增长10.94%。但是在我国中药材出口贸易不断扩大、面临良好机遇的同时，也面对着一些随之而来的挑战，造成这种局面的主要原因之一就是中药材的质量问题。传统中药材干燥加工过程中所造成的性味劣变、生物活性物质(特别是药用有效成分)的损失以及安全性等问题，正是目前我国中药材面临的主要问题。在国际市场对中药材质量要求提高的同时，我国的中药材生产、产地加工相对不够规范，产品外观、色泽劣变、有效成分含量低。微波干燥由于具有干燥速度快、干燥均匀、产品质量好、可以选择性加热干燥、热效率高、反应灵敏等优点，而日益成为重要的中药材干燥方法之一。
2中药材干燥方法
我国对中药材干燥方法的研究已经有很长历史。早在公元1~2世纪左右，我国现存最早的中药材专著《神农百草经》中已有对中药材“阴干、曝干、采造时日、生熟土地所出”等有关干燥方面的记载[1]。唐代孙思邈著《千金翼方》一书中也有“夫药采取，不以阴干曝干，虽有药名，终无药实”等具体描述[2]。这是最经济的方法，成本较低。但是存在着许多工艺上的问题，如干燥时间长、有效成分破坏大、遇到阴雨天气容易霉烂变质、易被灰尘、蝇、鼠污染等缺点。
现代中药材干燥技术为了保证中药材药性及有效成分，在人工控制条件下，对中药材进行适当的干燥处理，包括常压或减压环境中以传导、对流、辐射方式或在高频电场内加热使之干燥，以促进水分蒸发，达到要求含水率，保持较高的产品品质，便于包装、储藏、运输。目前常采用干燥技术包括：烘房干燥、厢式烘干机、网带式干燥机、隧道式干燥机、翻版式干燥机、振动流化床干燥。上述几种方式多采用热风干燥原理，生产成本较低，因此广为采用，但有效成分损失也大，甚至有严重的品质衰退现象。另外，中药材干燥前需要适当的预处理，但由于程序较繁杂、费工时，实际干燥生产中往往不重视；干燥过程自动化程度不高，不能分时间段对中药材的含水率、水分活度，以及干燥介质的温度、湿度、流速进行自动监控，都造成干燥品质不佳、最终含水率不符合要求，严重地影响中药材产品的品质。
随着新型干燥技术及设备的开发及应用，人们对中药材干燥质量的提高、能量单耗的降低、操作的可靠性都提出了更高的要求，干燥将朝着提高产品质量、有效利用能源、减少环境影响、运用计算机提高自控水平、操作简单等方向发展。结合当前中药材的特性，正在开发研制的干燥技术主要有:真空冷冻干燥、微波干燥、远红外干燥、热泵以及太阳能干燥。真空冷冻干燥与其工艺相比，设备昂贵，加工成本高，但它是保证中药材干燥品质的较佳工艺，增值率高，将被十分广泛地应用到生产实际中去；微波干燥作为一门先进工艺，技术上是可行的，但生产成本较高，使用时还对监控手段和供电条件有苛刻的要求，所以尚未能大规模应用；远红外干燥设备简单，辐照均匀，干燥速度快，干燥时间为热风干燥的1/10左右，生产效率高，可连续操作，实现温度、风量、进料的自动控制 ，不会引起中药材物理结构的变化，较好地保持性味及有效成分，因此在实际干燥生产中普遍应用；热泵干燥能够很好地保障干燥产品的品质，中药材的颜色、外观形态和有效成分等在热泵干燥都能得到妥善的保护，其还有不污染环境、操作方便等优点，因此越来越受到中药材干燥行业的重视；太阳能干燥是取之不尽，用之不竭且无污染的能源，中药材采用太阳能干燥可以取得较好的经济效益。
3微波技术在中药材干燥的应用
随着微波技术的发展，微波干燥技术在中药领域的应用得到一系列的进展，尤其是在中药材干燥灭菌上。卢鹏伟等对六味地黄丸进行微波干燥与烘箱干燥比较，发现微波干燥时丹参酚含量损失率平均降低2.4%，灭菌率平均提高1.9倍[3]。鞠兴荣等对不同微波功率条件下银杏叶的干燥规律和对有效成分含量的影响进行了初步研究，结果不同的微波功率对干燥速率影响比较大，脱水恒速期结束时银杏叶的水分含量在10%左右，过高强度的微波辐射导致黄酮苷和萜类内脂等主要有效成分部分降解[4]。杨张渭等把微波干燥灭菌工艺试用于丸剂生产，用微波干燥灭菌工艺对水丸、水蜜丸、和浓缩水蜜丸3种丸剂类型的5种产品进行试验，结果表明成品的形状、溶散时限、水分、微生物限度检查等质量指标均符合标准规定。一般干燥250—300kg丸药，耗电仅83kw,能源利用率达到70%，将微波频率控制在2450 MHz,时间为1.5min,对5个批号的玄驹胶囊进行微波灭菌，细菌平均降低率为98.11%[5]。王茂学利用改进的实验室微波炉进行人参干燥，提出微波与热风干燥相结合，能有效地保护人参的干燥质量，有效成分总皂贰含量损失小，且在自然对流的情况下，干燥的时间仅为热风干燥的1/10~1/5[6]。王绍林认为采用微波——真空冷冻干燥人参，微波能量达到物料深层转换成热能，使深层水分迅速蒸发形成较高的内部蒸汽压，表里温升均匀，消除了干燥表层常见的皱皮萎缩现象[38]。免费论文。
4 基于微波技术的中药材干燥设备
采用微波进行中药材干燥是指利用微波能量使中药材内水分气化的过程。微波加热穿透性强，能使中药材表里温升均匀，微波能量达到中草药物料深层转化为热能，使深层水分迅速蒸发形成较高的内部蒸汽压，消除干燥表层常见的皱皮萎缩现象，较好的保护干燥品质，这是常规加热干燥所不及的。同时微波还对物料伴随着生物效应（非热效应），在较短时间内杀死虫卵和大肠杆菌等微生物。
微波干燥设备主要有直流电源、微波管、传输线或传导、微波炉及冷却系统等几个部分所组成。如图1-1所示：
5 结语
在中药材干燥质量方面，和其他技术相比，微波技术有明显的优势。但应用微波技术进行中药材干燥，也有很多不足之处且技术比较不完善。随着技术的发展，这些不足之处必会逐步被克服，或许会有更先进的技术将应用于中药材干燥。
参考文献：
[1] 陈重明. 本草书[M]. 南京：南京工业出版社，1994
[2] 孙思邈. 千金翼方(卷一)[M]. 北京：人民医生出版社，1982
[3] 卢鹏伟, 杨晨华, 何颖等. 浓缩六味地黄丸两种不同干燥方法的比较[J]. 河南大学学报，2002，21(4):21~22
[4] 鞠兴荣, 汪海峰. 微波干燥对银杏叶中有效成分的影响[J]. 食品科学, 2002, 23(12):56~58
[5] 杨张渭, 周定君, 任琦等. 微波干燥灭菌工艺在丸剂生产中的应用[J]. 中成药, 2000, 22(7): 468~469
