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有关微波振荡器的研究论文

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有关微波振荡器的研究论文

电磁场与微波技术,是电子信息类学科的一门非常重要的专业理论课,目的是满足学生以后从事微波天线以及射频类的相关工作需求。我整理了电磁场微波技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!

“电磁场与微波技术”课程的改革与实践

摘要:在对“电磁场与微波技术”课程的改革与实践中,分析了目前该课程的教学中存在的主要问题,结合课程特点和“三本院校”学生的实际情况,整合了电磁场与电磁波、微波技术和天线理论三门课程的主要内容,加强了该课程与工程实际的结合,适应了三本学校的应用型人才的目标,并通过教学方式和考核方式等方面的具体改革措施,提高了该课程的教学质量,尤其是提高了学生对该课程的相关知识和技术的实际应用能力。

关键词:电磁场与微波技术;工程实际;考核制度

作者简介:张具琴(1980-),女,河南信阳人,黄河科技学院电子信息工程学院,讲师;贾洁(1982-),女,河南安阳人,黄河科技学院电子信息工程学院,助教。(河南郑州450063)

中图分类号:     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2012)17-0054-02

随着信息时代的发展,作为信息主要载体发展方向的高频电磁波—微波,不仅在卫星通信、计算机通信、移动通信、雷达等高科技领域得到了广泛的应用,而且已经深入到了各行各业中,在人们的日常生活也扮演着重要角色。因此对于电子信息专业的学生来说,电磁场、微波技术与天线类课程在目前及今后都是不可缺少的主干专业课程。[1,2]但由于该课程的自身特点及对于该课程教学的一些传统认识,使得学生对该课程的知识和技能的学习和掌握不能满足国内对电磁场与微波技术及其相关专业人才的需求。为提高该课程教学质量和人才培养质量,尤其是针对三本院校的应用型人才培养目标,笔者认真分析了该课程教学中的问题,结合课程特点和“三本院校”学生的实际情况,对该课程进行了一系列的改革和实践探索,并取得了一定的成果。

一、“教”“学”中的主要问题

该课程传统的教学方法是以事实性知识传授为教学目标,即课程内容是介绍“是什么”“为什么”,而缺乏“怎么做”“怎么用”,过分强调理论,而缺乏对知识的实际应用。

目前该类课程所用教材多为一本学校编著,这些教材整体突出课程内容的完整性和理论分析的严密性。对于理论基础一般也较为薄弱、更注重实际应用能力的三本学生来说算是“天书一部”,学习起来也“味同嚼蜡”,教师授课也是事倍功半,教学效果很不理想,很多三本学校对该课程的开设是“形同虚设”。

该类课程的教学模式仍是以理论教学为主的,教学方法和内容很少涉及该课程的实际知识应用和人才就业的方向指导,结果学生学完后除了知道有很多公式推导外,对该课程其他方面相关内容知之甚少,所以缺乏学习动力,教学效果不佳。

对于该课程的考核制度多为“一刀切”模式,即“考试分数定高低”,未能考虑学生的个体差异,忽视学生学习能力、学习过程、学习方式差别,不能很好调动学生的积极性和主动性。

二、改革方法和措施

1.改革传统的事实性知识传授的教学目标,更注重对实际应用能力的培养

在教学内容中,增加具体理论的应用实例分析,[3]使学生对电磁场和微波的实用性有较好的认识;增加微波技术在新科技和社会生产生活中的实际应用的一些例子,使学生有更强的学习兴趣和学习动力;课程中很多知识点的引入,都以思考题和小的科研课题的形式提出,使学生应用所学的理论知识分析解决实际问题的能力与创新、研究能力得到相应的锻炼。

增开相应的微波实验项目,使学生的实际动手能力得到很好提高,考虑到实验室建设的成本的问题,可以通过先引入微波的仿真实验项目或者引入与现有的大学物理实验、通信原理实验等成熟实验项目相结合的实验项目。[4]

2.突破传统的一本院校所编教材的限制,使学生在有限的时间内掌握具有生命力的知识基础和必要技能,以满足高素质应用人才知识结构和素质结构的需求

在实际授课过程中注重将“电磁场与电磁波”、“微波技术”和“天线理论”有机结合,采用电磁场与微波技术结合的自编的简本教材为授课教材,把天线及应用作为扩展补充教材,将三者精要贯穿于教学中。这大大节约了理论教学时间,使学生有更多的时间参与到实践中去,有利于培养学生应具有的实践能力。

具体教学内容方面:加强了该课程中的最基本的电磁场的概念、定理的讲解,力求夯实该门课程的基础;增加了微波在新科技中的应用和微波的发展前景的介绍和大量的网络理论应用实例分析等,有利于学生学习目标、学习兴趣的建立和实际应用能力的提高;针对该门课程涉及知识面广、理论性较强的特点,对于只是涉及而非重点内容大胆删减或者采用增加附录的形式直接给出,这样有利于学生有针对性地学习;对于课程中的概念采用“量纲分析法”,使学生对概念的物理意义有更深地理解,应用起来能够更加娴熟;对于其他新知识的引入采用“概念—方程—新概念”教学模式,顺着学生的理解思路,水到渠成;更加注重了理论与实践的结合,每个具体的理论讲完后,立即有相应的实例分析,既有利于提高学生的实际分析问题的能力又有利于提高其学习兴趣。

3.改革传统的理论教学为主的教学方法,开展“以应用为基本出发点”的理论教学方法研究

(1)以应用为本,确定理论教学的研究方法。在教学大纲和简本教材中,弱化理论讲解,重视实际解决问题能力的提高,主要采用“用什么理论,讲什么理论”和选学、自学内容相结合的模式,即让大多数学生学到了本课程的主要内容,又让学有富余的学生得到更深层次的提高。

(2)注重对学生进行思维能力与应用能力的训练。改变传统的纯理论讲解、缺少实际应用实例的情况,在教学过程中注重理论讲解、实例分析、习题课相结合;以思考题和小的科研课题的形式,对学生进行有效的思维能力与应用能力训练。

(3)具体教学方法中,采用多种方法相结合,尤其是板书和多媒体相结合教学。对于主要理论、公式的推导,以板书教学为主,有利于学生的理解和接受;而对于一些介绍性知识、实例讲解和仿真实验方面,可辅以多媒体教学和动画演示,丰富学生的感性认识和知识量。

(4)注重案例教学。例如,以往年学生的毕业设计为案例,阐明微波是如何用来解决实际问题的;提出目前理论应用于实际的方向和技术瓶颈,鼓励同学们探索和研究,力争做到理论与实践相互联系,相互穿插,相辅相成,使学生真正从这门课程中学到“实惠”,即掌握了具体知识的应用,也为其以后的就业指明了方向。

(5)开设“第二课堂”教学法。针对学生层次的差异,可以采用课堂教学与网络教学相结合的方式、给出小型科研调研题目等方式,[5,6]使每个学生的潜能都能得到最大的发挥。充分利用黄河科技学院(以下简称“我校”)的校企业合作平台,让学生利用半年左右的时间充分参与到微波天线企业一线的科研和生产中,在理解整机工作原理的基础上,研究实际的产品部件;通过在学生与学生之间、学生与老师之间、工程技术人员之间对出现问题的讨论,使学生更全面地思考和理解问题,另一方面也能使学生掌握和了解最新的知识,适应科技高速发展的需要,实现与时俱进。

4.改革传统的考核制度“一刀切”模式,开辟“多样化的柔性”考核制度

结合“因材施教”的指导方针,认真考虑学生的个体差异,增强“第二课堂”的作用,开设“老生研讨课”,加重过程考核,提出开卷考试制度等方案,极大地调动了学生的积极性和主动性,提高了教学效果。传统的终结性考核以理论知识、标准答案、闭卷形式为主。改革后的考核方式更加注重过程考核,加入调研报告成绩,课程小结成绩实,实践环节成绩;考试试卷上增设选做题目、课程设想等,给学生充足的学习空间,有利于激发学生的学习自主性,提高学习的自觉性和自学能力;考试采用开卷形式,重视知识的应用而弱化死记硬背,加强学生的应用能力的考核。

另外,本课程的教学中也广泛利用网上电子教案、习题库等教学资源,为学生的自学和课后复习提供了一定的空间,随着课程网络资源的建设,教学中可利用校园网实现网络教学、在线测试、在线答疑。

三、改革实践的效果

课程教学目标和教学内容的调整,理顺并抓住了根本,节省了时间,避免了枯燥繁冗的数学推导过程,使学生接触更多的工程实践,适应了三本学校的应用型人才目标;教学方法、教学手段的改革,加强了理论与实际的联系,避免了学生对该课程中一些难而无用的知识纠结,侧重工程实际应用,使他们的实践能力大大提高;考核方式的改革,使学生的学习积极性得到了全面地调动,学生能够主动参与到学习过程中,学习方式灵活、学习兴趣也有了很大的提高。

改革后学生能够积极主动地参与到“电磁场与微波技术”的学习中,通过亲身体验和相关内容的学习,积累和丰富直接经验,促进学生掌握了该课程的基本知识和基本技能,培养了学生的创新精神、实践能力和终身学习的能力。具体表现在以下几个方面:本课程的合格率达到了95%以上,优秀率将近40%;有近50%的学生投入到该课程的研讨式学习和科研课题研究中,6名同学在科技期刊上发表了科研论文;三届毕业设计有13名学生做了该方向的课题,[7]其中3名同学取得了优秀毕业设计的成绩;在两届全国大学生电子设计大赛中,2名同学选择了该方向的创新设计并取得了优异成绩;该方向的就业率和考研率都有很大提高,2005级以来三届近400名毕业生中就有15名学生从事该方向工作,实现了我校该方向就业的零的突破,有近30名毕业生选择该方向为研究生报考方向。

四、结束语

该课程的教学改革和实践在教学质量和人才培养方面取得了一定的成绩,但教学改革任重道远,要培养出既具有理论知识基础又具有较强实践能力的适应时代的高素质应用人才,必须与时俱进地调整和充实教学的各个环节,协调和配合好教学体制和机制的多方面才能达到最佳效果。

参考文献:

[1]盛振华.电磁场微波技术与天线[M].西安:西安电子科技大学出版社1995.

[2]李丽华.论三本院校电磁场与微波技术课程教学[J].投资与合作(学术版),2010,(9):64-65.

[3]陈帝伊,刘淑琴,许景辉,等.“电磁场理论”课程的教学改革探讨[J].电气电子教学学报,2009,(4):116-117.

[4]杨再旺,张淑娥.谈《电磁场与微波技术》实验方法改革[J].中国电力教育,2005,(S1):147-150.

[5]陈宏,费跃农,郑三元,等.研究性学习在“模拟电子技术”课程教学中的应用[J].电气电子教学学报,2009,(5):108-110.

[6]刘云.浅谈“微波技术与天线”课程中的创造力培养[J].电气电子教学学报,2011,(2):8-9.

[7]郑娟,蒋军.电磁场与微波技术方向毕业设计指导[J].黄山学院学报,2009,(3):125-127.

微波传输特性的基础知识 “微波”通常是指波长在 — 的电磁波,对应的频率范围为: — ,它介于无线电波和红外线之间,又可分为分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波。微波与低频电磁波一样,具有电磁波的一切特性,但由于微波的波长较短、频率高因此又具有许多独特的性质,主要表现在:1、 描述方法:由于电磁波的波长极短,与使用的元件和设备的尺寸可以相比拟,在低频段由于能量集中其传播性质用“路”的概念来描述,使用的元件称为集中参数元件(电阻、电容、电感等);而微波的传播应利用“场”的概念来处理,使用的元件为分布参数元件(波导管、谐振腔等)。因此低频电路的电流、电压、电阻等不再适用,而是采用等效方法处理;微波测量则以功率、波长、阻抗取代了电流、电压、电阻等。2 、产生方法:微波的周期在 — 与电子管内电子的渡越时间(约为 )相近,因此微波的产生和放大不能再使用普通的电子器件,取而代之的是结构和原理完全不同的微电子元件——速调管、磁控管、行波管及微波固态器件。3、 光似性:由于微波介于无线电波和红外线之间,因此不仅具有无线电波的性质同时具有光波的性质:以光速直线传播、反射、折射、干涉、衍射等。4、 能量强:由于微波的频率高,故可用频带宽、信息容量大,且能穿透大气层因此可广泛用于卫星通讯、卫星广播电视、宇宙通讯和射天天文学的研究。由于微波的这些特性,使微波在通信、雷达、导航、遥感、天文、气象、工业、农业、医疗、以及医学等方面得到广泛应用。 一、 微波元件简介1. 固态振荡器(固态信号源)微波振荡器(信号源)是产生微波信号的装置,常见的有磁控管振荡器、速调管振荡器和固态振荡器几种。磁控管振荡器功率大体积大,常用来提供大功率信号;速调管振荡器结构简单、使用方便,但效率低一般只有—,输出功率小一般在,因此比较适合实验室使用。固态振荡器则是一种较新型的信号源,可分为微波晶体管振荡器、体效应管振荡器、雪崩二极管振荡器等。固态振荡器振荡频率高最高振荡频率可达几百千兆;输出功率最大可达几十瓦以上,脉冲功率可达几千瓦;支流功率转换为微波功率较高,最高可达50%以上。这里主要介绍实验室常用的由体效应二极管振荡器。1963年美国国际商业机器公司发现的 ,砷化镓和磷化铟等材料的薄层具有负阻特性,因而无需P-N接即可产生微波振荡,它的工作原理与通常由P-N节组成的半导体器件不同,它不是利用载流子在P—N内运动特性,而是利用载流子在半导体内的体内体内运动特性,是靠砷化镓材料“体”内的一种物理效应(负阻效应)所以称为体效二极管或耿氏管(Gun管)。体效应二极管由截止式衰减器以及用来调制微波脉冲幅度的PIN调制器组成。实验室常用的3cm固态信号源的频率调节范围大约一。 体效应振荡器是微波信号源的核心元件, I (A)它是利用具有负阻特性的半导体材料砷化镓制成的,由于砷化镓具有双能级结构,上、下两个能级差为;处于不同能级的电子具有不同的有效质量和不同的迁移率,其中上能级有效质量大迁移率小。当下导带电子的能量增加到时,下导带的电子就会被激发到上导带上去,使它在某一区域内呈现负阻特性,即出现起伏安特性曲线 图(1) U(V)如图(1)所示:由此可知体效应管内能够产生一个震荡电流,使砷化镓的厚度足够地小,体效应管可以产生类似脉冲尖峰的振荡波形,振荡频率很高,即产生微波信号。典型的耿氏二极管如图所示:由铜螺纹(接到直流电源的负极上)、铜底座(外加散热器)、陶瓷圆环(绝缘作用)、金丝引线、砷化镓片子、顶帽(正极)组成,若将耿氏二极管安装在谐振腔的适当位置上,只要在它的两端加上直流电压,就可以在谐振腔内产生微波振荡,构成微波负阻振荡器。耿氏二极管的主要性能参数为:工作频率10GHz左右,工作电压10V,工作电流—,输出功率——,最大耐压能力14V。2. 隔离器 是一种不可逆的衰减器,正向衰减较小,约,反向衰减很大,可达几十dB,因此只允许微波单方向通过,对反方向传播微波呈电阻吸收。隔离器常用于振荡器与负载之间,起到隔离和单向传输作用。隔离器一般由铁氧体材料制成,铁氧体是一种磁性材料,由二价的金属锰、镁、镍]铜、等氧化物和氧化铁烧制而成,它既具有磁性材料的导磁性,又具有较高的电阻率,一般可达 ,由于其电阻率很高,电磁场能够渗入内部起作用而损耗很小因此得到广泛应用。 隔离器 衰减器隔离器分为谐振式和场移式两种,谐振式功率较大,实验室常用场移式,它是在波导内的适当位置放置一片两端呈尖劈形(为了减少反射)铁氧体片,使其表面与波导窄面平行,表面附有吸收片(由石墨粉或镍铬合金制成)并外加恒定磁场制成。在铁氧体内加上一个恒定磁场使铁氧体内的电子产生进动与此同时再加上与恒定磁场垂直的高频右旋或左旋极化磁场,由于这两种磁场与电子进动方向分别相同和相反,因此产生不同的磁导率 和 而且随恒定磁场的大小而变化,当铁氧体片的厚度、位置和磁场强度选取适当时,产生非互易性的场效应,既当电磁波在波导管中正向传播的波为右旋圆极化时铁氧体呈现磁导率 为一负值右旋圆极化场被“排除”铁氧体外,吸收材料的表面电场为0,几乎无衰减。当电磁波反向传播时为左旋圆极化场被“吸入”铁氧体内,被吸收材料表面电场很大被吸收,反向衰减很大。3.衰减器 衰减器是一种电阻性器件,用来衰减微波的功率和电平。 衰减器可分为固定式和可变式两种,也可以分成吸收式衰减器、旋转式极化衰减器以及过极限衰减器。实验室常用吸收式可变衰减器,它是在波导内加装可移动的衰减片,衰减片是在介质片上涂上电阻性薄膜的介质片(例在玻璃上喷涂镍铬),移动衰减片的位置或深度可以改变对电磁波的吸收程度,从而改变波导管内电磁波的强度,调节信号的强弱。4.频率计(波长表)是利用谐振腔来测量频率的元件,它通常选用同轴或圆柱波导为谐振腔制成的,又“吸收式”谐振频率计,它的腔体通过耦合元件耦合到一段直波导上,当它的腔体失谐时,腔体内电磁场极弱,此时不吸收能量,基本不影响波导内电磁波的传播,相应地接在终端的检波器的示数保持恒定大小的信号输出。移动谐振腔一端活塞的位置,来改变谐振腔的长度,可以改变谐振腔的固有频率。当它的固有频率与微波的频率相同时,就会发生共振吸收,从电磁场中吸收能量,使其能量减少,出现共振吸收峰。读出此时测微计的示数,从附表中查出对应的频率,利用波长与频率的关系可以求出电磁波在自由空间的波长。 波长表(频率计) 负 载5负载微波传输中接入一些元件对电磁波产生特定的影响,可分为匹配负载和电抗元件(或负载)。匹配负载通常做成波导管的形式,内装吸收片,它的材料是涂有金属碎沫(例如铂金)或碳膜的介质片,介质一般选用玻璃、瓷胶纸等,做成劈形可微波缓慢吸收,其形状及大小决定吸收程度,。匹配负载的吸收率较大几乎将进入其中的微波全部吸收,可认为无反射,驻波比 =。电抗元件包括膜片、调谐螺钉和短路活塞三种。膜片可分为:1)电容性膜片——将其置于波导管中使电场加强,相当于跨接与双线的电容器,呈现电容特性性。 2)电感性膜片——将其置于波导管中由于膜片电流使膜片周围磁场集中,相当于跨接与双线的电感器,呈现电感特性。3)调协窗——将电容性膜片和电感性膜片组合在一起,成为中间开孔的膜片,相当于接入一个L—C振荡回路, 调谐螺钉是矩形波导管中央位置插入螺钉时,该处的电磁场将发生变化:当插入深度 较浅( )时使电场增强,呈现容性; 时电容和电感相等,形成串联谐振;当 时感抗大于容抗,呈现感抗性。6.驻波测量线 测量线又称驻波测量仪,是用来测量波导中驻波分布规律的仪器,可分为测量 驻波测量线电场和测量磁场两种。实验室常用第一种,它由一段沿纵向开有细长槽的直波导与一个可沿槽移动的带有微波晶体检波器的探针探头组成。探针经过槽插入传输线内,从中拾取微波功率以测量微波电场强度的幅值沿轴线的分布规律,探针的位置可由测量线上附的标尺或测微计读出。7、晶体检波器晶体检波器的核心元件是采用半导体点接触的二极管(又称为微波二极管),其结构如图所示:形状一般为子弹状,外壳为高频铝磁管;晶体检波器就是在异端波导管中安上微波二极管,如图所示,将微波二极管插入波导管的宽边中心,以便检测波导管两宽边间的感应电压,为了得到较大的检波信号,通常在通过调节其后端短路活塞的位置使其与二极管的间距为 ,使检波二极管位于电场最大处。 微波二极管 检波器结构示意图 7.调配器调配器是用来调节波导系统使其达到匹配状态的装置,可分为单螺调配器、三螺调配器和双T接头调配器等几种。单螺调配器实质上是一段带有螺钉的矩形波导,螺钉的作用相当于并联在波导截处的短路支线,改变螺钉的深度及在波导管中的位置,就可将它调节到任意所需的阻抗:当插入深度 时,它呈现一个等效并联电感,当插入深度 时它呈现一个等效并联电容, 的值大约等于 时会发生串联型谐振,此时波导处于短路状态,实际应用中螺钉的插入深度不超过谐振深度。若在波导中插入三个螺钉则构成三螺调配器,这两种调配器仅适用于功率不大的情况。 单螺调配器 双T头调配器此外还有连接元件、分支元件(E面分支、H面分支、双T分支及魔T)、定向耦合器、环行器。

生活中电磁辐射污染论文类的 供研究者使用生活中的电磁辐射污染及防范【摘 要】如今我们工作、生活在 E 时代,在你每天尽情享受科技带来的便捷 和舒适时,有没有想过,在不知不觉中频率不同的电磁波,在我们周围悄无声息地 构成了一种被称作“ 电子 雾”的浓重污染源,它看不到、听不到、嗅不到、摸 不到,神不知鬼不觉地任意穿透、 “切割”人的身体,如同“幽灵”一样,令人防不 胜防。生活中的电子产品种类十分众多,与我们的生活、工作关系非常密切,我们 与它们接触的时间又比较长,因此,这些电子产品所产生的电磁辐射对人体健康 的影响问题已经越来越受到人们的重视。 那么,什么是电磁辐射污染?它对人体作 用的机理有哪些?如何防范电磁辐射污染?【关键词】电磁辐射污染 电磁辐射污染机理 电磁辐射污染防范1831 年英国 科学 家法拉第应用电磁感应的方法,使磁场中的导体在一定 条件下产生了感应电流。 这是 19 世纪最伟大的发现之一,随即世界上第一座发电 站的建成标志着人类迈进了电磁辐射的应用时代。一百多年前,电磁辐射已经深 入到了人类生活的方方面面,当今更是进入了一个电磁辐射的高利用时代。 不过,科学历来都是一把双刃剑,时代的进步常常是要付出一定代价的,这种 二律背反的现象已经得到了 历史 的多次验证。 人们在充分享受电磁辐射带来的 方便舒适的同时,也日渐感受到了它的负面效应。如各类各类办公自动化设备、 移动通讯设备、 家用电器迅速进入我们的生活,提高了我们的工作效率,丰富了我 们的精神和物质生活。就在我们的生活前所未有的便捷的同时,我们所使用的高 科技产品所产生的电磁辐射,又成为继室内空气污染、放射性污染和噪音污染之 后的又一室内环境污染。特别是近些年来,国内外媒体上屡屡报道的有关电磁辐 射对人体有害,更是让人们感觉到了来自电磁辐射的威胁,以致于很多人一提起 它,就有一种莫名的痛恨和恐惧。1 电磁辐射污染: 所谓电磁辐射污染是指高压电、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发 射塔和电子仪器、医疗设备、自动化设备及微波炉、收音机、电视机、电脑、手 机等工作时产生的各种不同波长频率的电磁波。 人体如果长期暴露在超过安全的 电磁辐射剂量的电磁辐射下,细胞就会被杀伤或杀死。随着信息技术产品的不断 丰富,电磁辐射污染已经成为危害人们工作和生活的辐射污染的重要类型之一。 另一个方面,信息技术要依靠电磁波,而电磁波极容易被干扰和破坏,由此会带来 一些垃圾信息、有害信息的侵害,这也是电磁辐射污染的一个方面。电磁辐射会 造成所谓的“电磁污染”,人们也叫它电子“烟雾”或电子垃圾,即电磁辐射的强 度超过人体或环境所能承受的限度所产生的危害现象。它无色、无味、无形、无 踪,无任何感觉,可穿透包括人体在内的多种物质,无处不在,被科学家称为 “电子 垃圾”或“电子辐射污染”,有专家称这是继大气污染,水污染和噪音污染的第四 污染。2 电磁辐射对人体作用机理人体是导体,可以吸收电磁场的能量。 在电磁场的作用下,人体的分子会发生 取向排列,在分子排列过程中相互碰撞消耗磁场能而转化为内能,引起热效应。 电 磁场强度越大,则热效应越明显;电磁振荡频率越高,热效应越明显,即电磁辐射 对人体的作用:微波>超短波>短波>中波>长波。 而且干扰人体生物电信息的传递。 科学实验已表明,电磁辐射污染对人体的危害主要为两个方面——致热作用和非 致热作用。 致热作用致热作用是指电磁波穿透生物体表层,直接对肌体内部组织 “加热” (如同微波炉加热食品一样),即在高频电磁波作用下,物质的温度会发生改变。 高 频电磁波的致热作用会对生物体产生影响,从而对人体造成严重的伤害,导致乳 腺癌、阳痿、流产、胎儿畸形等疾病。 非致热作用非致热作用主要是指电磁波对人体植物神经系统的危害,造成心 悸、脱发、心动过缓、血压降低和妇女月经失调等疾病。有一个典型的实验是这 样做的:从鸡雏、猫的体内摘取出大脑皮质,用调制后的特高频、甚高频电磁波对 其进行照射,发现有钙离子析出。钙离子是生物体内信息传递、免疫系统工作和 细胞繁殖不可缺少的物质,它的浓度变化必然会对生物体产生影响。3 生活中电磁辐射污染的防范 现代 生活,处处离不开与 电子 设备打交道。能制造电磁辐射污染的污染 源无处不在,电脑、打印机、复印机、手提电话、无线电仪器等无不产生对身体 不利的电磁辐射波;与日常生活有关的如电视机、音响、洗衣机、电冰箱、空调、 微波炉等均能产生各种数量不等的电磁干扰,我们如何防护呢? 生活中怎样才能防止和减少室内电磁辐射污染呢? 中国 室内装饰协会室内 环境监测中心的专家提醒大家注意以下几点: 在购买电子产品是应注意证实该产品是否已经通过了 CCC 认证(国家对电子 电磁兼容性的安全认证);尽量减少对高辐射产品的使用;尽量使用低辐射的产品, 如低辐的电视机、微波炉、电脑等;尽量使用坐机拨打电话,少用手机拨打电话。 手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,最好在铃声响过一两秒或两次铃声之间接听, 使用时头部和手机天线的距离尽量远一些。 有人说了,不买家电或是有也束之高阁不再用,污染不就没有或减少了嘛。 好 倒是好,可是要没了它们,咱们的生活就该倒退回从前的艰苦时代了。 恐怕没人愿 意放弃好生活而去过苦日子吧,多学几招防范措施才是现实可行之策。例如: 不要把家电摆放得过于集中,以免使自己暴露在超限量辐射的危险之中。特 别是一些易产生电磁波的家电,如电视、电脑、冰箱、收音机等,最好不要集中摆 放在卧室里。 要避免长时间使用家用电器、手机等,还要尽量避免同时启用多种家电。与 家电保持安全距离很有必要。距离越远,受电磁波侵害就越小。 彩电的安全距离是荧光屏宽度的 5 倍左右,日光灯为 2~3 米,微波炉开启之 后要离开至少 1 米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉。 电器暂停使用时,最好不让 它们处于待机状态,因为此时可产生较微弱的电磁场,长时间也会产生辐射积累。 还有一招就是吃东西。多食用胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、 瘦肉、动物肝脏等富含维生素 A、C 和蛋白质的食物,加强机体抵抗电磁辐射的能 力。 居住、工作在高压线、雷达站、电视台、电磁波发射塔附近的人,佩带心脏起搏器有条件的应配备阻挡电磁辐射的屏蔽防护服。 电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏,使用者还可配戴 防辐射眼镜。 显示屏产生的辐射可能导致皮肤干燥,加速皮肤老化甚至导致皮癌, 因此在使用后应及时洗脸。 注间电磁辐射污染的环境指数。有关专家提醒,5 种人特别要注意这一条,第 一是生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁发射塔附近的 人员;第二是经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员;第三是生活 在现代电器自动化环境中的工作人员;第四是佩戴心脏起搏器的患者;第五是生 活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等,都应该了解室内电磁辐射污染 的程度,如果环境中电磁辐射污染比较高,就必须采取相应的措施。 对于 E 时代下的又一现代污染———电磁辐射已经被联合国人类环境大会 列入必须控制的造成公害的主要污染物之一。记得吗?我们的儿歌里曾把站着几 只小麻雀的高压线比作五线谱,那曾是城市里最美的图画。可时过境迁,如今,因 为怀疑围绕在居民区周围的高压线释放出的电磁辐射会损害人体健康,高压线的 建设者们屡次亮相听证会甚至法庭,争端大有愈演愈烈之势。 一些专家说,人类认 识世界是一个渐进的过程,许多问题还有待 科学 研究的进一步深入和时间的考 验。目前,不管学术界的争论如何激烈,现存的、引起很大争执的问题应该及时得 到解决。首先,应该及时推出直接关系到公众健康的产品标准。第二、对于已有 标准的产品,应该加强监管力度,特别是列入 3C 认证目录的产品。第三,应该制定 相关的 法律 、法规以及时解决目前引起争端的事件。当然,对于我们普通人也 要适当改变一下生活方式。 如尽量用更多的时间到户外活动,到乡村去,到田野去, 接近大 自然 ,享受大自然。参考 文献 [1]《宇宙、地球和大气》[美].I.阿西摩夫著科学出版社. [2]《电磁波工程》朱建清,著.国防科技大学出版社.

微波滤波器的研究的论文

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当然没解决了而且,一般认为,要解决哥德巴赫猜想必须有新的方法的突破因为原来使用的筛法最多只能做到1+2,已经不可能取得突破了,而必须寻求其他的,新的数学方法才行了

1892年,英国科学家麦克斯韦出版了《电磁学》(第三版),书中他提出“点电荷在介质球中能够形成多大的镜像,位于何处”的问题。这个难题被誉为电磁学界“哥德巴赫猜想”。解开这个百年未解的难题是很多电磁学家的梦想。

抗日战争胜利后,林为干获得了去美国学习的机会,并顺利入读加州大学伯克利分校,师从电磁学家教授,开始与他从事了一生的微波理论和技术研究工作结缘。

1951年,他的博士论文《关于一腔多模的微波滤波器理论》发表于美国《应用物理》杂志8月号首页。该论文打破了微波学界长期以来的“一个圆柱谐振腔仅有两个简并模可以利用”的观点,轰动一时。这是他研究电磁学界的“哥德巴赫猜想”难题的起点。同年,林为干从美国回国,前往岭南大学任教,后参与筹建成都电讯工程学院(现电子科技大学)。

1959年,他在美国《物理学报》发表论文《格林函数在计算部分电容中的应用》,专注于计算一个静电点电荷的作用,研究了麦克斯韦提出介质球中的点电荷问题。但这项成果并没有彻底解决这个难题。此后的十几年间,他遭受过政治冲击、参加过劳动改造,但从未放弃科学研究。为及时了解国际学术前沿发展,林为干还用工资订阅了外文学术刊物。

它的主要作用是抑制不需要的信号,使其不能通过滤波器,只让需要的信号通过。微波滤波器是一类无耗的二端口网络,广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微波测量仪器中,在系统中用来控制信号的频率响应,使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过滤波器,而阻断无用信号频率分量的传输。滤波器的主要技术指标有:中心频率,通带带宽,带内插损,带外抑制,通带波纹等。微波滤波器的分类方法很多,根据通频带的不同,微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器。按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型。根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器。按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。

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低频信号发生器的设计摘 要:直接数字合成(DDS)是一种重要的频率合成技术,具有分辨率高、频率变换快优点,在雷达及通信等领域有着广泛的应用前景。文中介绍了一种高性能DDS芯片AD9850的基本原理和工作特点,阐述了如何利用此芯片设计一种频率在0—50kHz内变化、相位正交的信号源,给出了AD9850芯片和MCS51单片机的硬件接口和软件流程。关键词:直接数字频率合成 信号源 AD9850芯片概述:随着数字技术的飞速发展,高精度大动态范围数字/模拟(D,A)转换器的出现和广泛应用,用数字控制方法从一个标准参考频率源产生多个频率信号的技术,即直接数字合成(DDS)异军突起。其主要优点有:(1)频率转换快:DDS频率转换时间短,一般在纳秒级;(2)分辨率高:大多数DDS可提供的频率分辨率在1 Hz数量级,许多可达0.001 Hz;(3)频率合成范围宽;(4)相位噪声低,信号纯度高;(5)可控制相位:DDS可方便地控制输出信号的相位,在频率变换时也能保持相位联系;(6)生成的正弦/余弦信号正交特性好等。因此,利用DDS技术特别容易产生频率快速转换、分辨率高、相位可控的信号,这在电子测量、雷达系统、调频通信、电子对抗等领域具有十分广泛的应用前景。1. 低频信号发生器的组成 图为低频信号发生器组成框图。它主要包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表等。(1)主振器RC文氏桥式振荡器具有输出波形失真小、振幅稳定、频率调节方便和频率可调范围宽等特点,故被普遍应用于低频信号发生器主振器中。主振器产生与低频信号发生器频率一致的低频正弦信号。文氏桥式振荡器每个波段的频率覆盖系数(即最高频率与最低频率之比)为10,因此,要覆盖1Hz~1MHz的频率范围,至少需要五个波段。为了在不分波段的情况下得到很宽的频率覆盖范围,有时采用差频式低频振荡器,图为其组成框图。假设f2=,f1可调范围为~,则振荡器输出差频信号频率范围为300Hz ()~( MHz)。 差频式振荡器的缺点是对两个振荡器的频率稳定性要求很高,两个振荡器应远离整流管、功率管等发热元件,彼此分开,并良好屏蔽。(2)电压放大器电压放大器兼有缓冲与电压放大的作用。缓冲是为了使后级电路不影响主振器的工作,一般采用射极跟随器或运放组成的电压跟随器。放大是为了使信号发生器的输出电压达到预定技术指标。为了使主振输出调节电位器的阻值变化不影响电压放大倍数,要求电压放大器的输入阻抗较高。为了在调节输出衰减器时,不影响电压放大器,要求电压放大器的输出阻抗低,有一定的带负载能力。为了适应信号发生器宽频带等的要求,电压放大器应具有宽的频带、小的谐波失真和稳定的工作性能。(3)输出衰减器输出衰减器用于改变信号发生器的输出电压或功率,分为连续调节和步进调节。连续调节由电位器实现,步进调节由步进衰减器实现。图为常用输出衰减器原理图,图中电位器RP为连续调节器(细调),电阻R1~R8与开关S构成步进衰减器,开关S为步进调节器(粗调)。调节RP或变换开关S的挡(4) 功率放大器及阻抗变换器功率放大器用来对衰减器输出的电压信号进行功率放大,使信号发生器达到额定功率输出。为了能实现与不同负载匹配,功率放大器之后与阻抗变换器相接,这样可以得到失真小的波形和最大的功率输出。阻抗变换器只有在要求功率输出时才使用,电压输出时只需衰减器。阻抗变换器即匹配输出变压器,输出频率为5Hz~5kHz时使用低频匹配变压器,以减少低频损耗,输出频率为5kHz~1MHz时使用高频匹配变压器。输出阻抗利用波段开关改变输出变压器次级圈数来改变。2. 工作原理及结构函数信号发生器产生信号的方法有三种:一种是由施密特电路产生方波,然后经变换得到三角波和正弦波形;第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波;第三种是先产生三角波再变换为方波和正弦波。在此主要介绍第一种方法,即脉冲式函数信号发生器3. 低频信号发生器的主要工作特性目前,低频信号发生器的主要工作特性如下:①频率范围 一般为20Hz~1MHz,且连续可调。②频率准确度 ±(1~3)%。③频率稳定度 一般为(~)%/小时。④输出电压 0~10V连续可调。⑤输出功率 ~5W连续可调。⑥非线性失真范围 (~1)%。⑦输出阻抗 50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ等几种。⑧输出形式 平衡输出与不平衡输出。4. 低频信号发生器的使用低频信号发生器型号很多,但它们的使用方法基本类似(1)了解面板结构使用仪器之前,应结合面板文字符号及技术说明书对各开关旋钮的功能及使用方法进行耐心细致的分析了解,切忌盲目猜测。信号发生器面板上有关部分通常按其功能分区布置,一般包括:波形选择开关、输出频率调谐部分(包括波段、粗调、微调等)、幅度调节旋钮(包括粗调、细调)、阻抗变换开关、指示电压表及其量程选择、电源开关及电源指示、输出接线柱等。5. AD9850 芯片介绍 AD9850是AD公司生产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器,主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器(DAC)和高速比较器3部分构成,能实现全数字编程控制的频率合成,并具有时钟产生功能。AD9850的DDS系统包括相位累加器和正弦查找表,其中相位累加器由一个加法器和一个32位相位寄存器组成,相位寄存器的输出与外部相位控制字(5位)相加后作为正弦查找表的地址。正弦查找表实际上是一个相位/幅度转换表,它包含一个正弦波周期的数字幅度信息,每一个地址对应正弦波中0。一360。范围的一个相位点。查找表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号,然后驱动10bit的DA变换器,输出2个互补的电流,其幅度可通过外接电阻进行调节。AD9850还包括—个高速比较器,将DA变换器的输出经外部低通滤波器后接到此比较器上即可产生一个抖动很小的方波,这使得AD9850可以方便地用作时钟发生器。AD9850包含40位频率/相位控制字,可通过并行或串行方式送人器件:并行方式指连续输入5次,每次同时输入8位(1个字节);串行方式则是在—个管脚完成40位串行数据流的输入。这40位控制字中有32位用于频率控制,5位用于相位控制,1位用于掉电(powerdown)控制,2位用于选择工作方式。在并行输入方式下,通过8位总线D0一D7将外部控制字输入到寄存器,在W—CLK(字输入时钟)的上升沿装入第一个字节,并把指针指向下一个输入寄存器,连续5个W—CLK的上升沿读入5个字节数据到输入寄存器后,W—CLK的边沿就不再起作用。然后在rQ—UD(频率更新时钟)上升沿到来时将这40位数据从输入寄存器装入到频率/相位寄存器,这时DDS输出频率和相位更新一次,同时把地址指针复位到第一个输入寄存器以等待下一次的频率/相位控制字输入。6 硬件设计要产生两路相位正交、频率可由外部控制的正弦信号,必须通过单片机编程来完成外部输入的频率数据(3个字节)与DDS38芯片(AD9850)内部频率相位控制字(5个字节)间的转换。单片机8051与AD9850芯片的接口既可采用并行方式,也可采用串行方式,本设计采用的是8位并行接口方式。由于需要产生VQ两路正弦信号,因此使用了2片AD9850芯片,这两路的频率相同,相位差90。。单片机8051的P1口(P1.0一P1.7脚)用作外部控制字输入,通过中断1和中断0读入外部频率数据,连续读3次,对应频率值的二进制数;单片机的P0口(P0.0一P0.7脚)用作频率/相位控制字输出,通过8位缓冲器74LS244作数据缓冲后加到2片AD9850芯片的8位控制字输入端(DO—D7脚),同时产生相应的DDS时序控制信号(一路复位reset1、二路复位reset2、一路字输入时钟W1、二路字输入时钟W2、一路频率更新时钟FU1、二路频率更新时钟FU2)加到AD9850芯片的对应管脚。AD9850的外部参考时钟信号(dk4Om)频率为40 MHz,由晶体振荡器产生。单片机8051的复位信号(reset)、中断0和中断1控制信号(intO、int1)由外部控制系统给出,从而实现两路相位正交、频率可控的正弦信号。该DDS信号源的硬件接口电路如图1所 图1 DDS信号源硬件接口电路7. 软件控制此程序的功能就是要将外部输入的频率数据按照一定协议和算法变换成DDS芯片(AD9850)所能接受的格式,并送出相应的频率相位控制信号,从而使AD9850能产生两路相位正交、频率可控的正弦信号。下面给出程序设计输入、输出、变换算法。(1) 输入数据同步:上升沿时读人1个字节的频率数据,作为intl中断输入;数据写入:上升沿时频率更新1次,作为intO中断输入;8位数据:输入的频率字节。分3次输入,如图2所示。 (2)输出单片机控制程序将产生下述输出信号加到DDS芯片(AD9850)的对应脚:reset1:一路DDS复位(一路AD9850第22脚);reset7.:二路DDS复位(-路AD9850第22脚);w1:一路数据同步(一路AD9850第7脚);w2:二路数据同步(二路AD9850第7脚);ful:一路数据写入(一路AD9850第8脚);fu2:二路数据写入(二路AD9850第8脚);P0口(P0.0一P0.7):8位频率/相位数据输出(AD9850的DO—D7脚)。(3)算法:程序中单片机输入频率数据F(3个字节)与输出频率数据△P(4个字节)间的变换算法见式(2) 其中CLKIN为外部参考时钟(40 M Hz)。(4)程序流程:整个程序由主程序、中断0子程序、中断1子程序三部分构成。流程图略。8 结论对设计的信号源在不同频率下的输出波形进行了测试,结果完全能达到所要求的性能指标。而且AD9850工作可靠,对参考时钟波形要求不高,输出信号稳定且信噪比高,是一种性价比很高的芯片,正广泛应用于电子测量、跳频通信、雷达系统等领域。9 致谢通过对低频信号发生器的设计,我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计,我不但知道了以前不知道的理论知识,而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识,明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题,提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中,我个人感觉调试部分是最难的,因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数,我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。而参数的调试是一个经验的积累过程,没有经验是不可能在短时间内将其完成的,而这个可能也是老师要求我们加以提高的一个重要方面吧参考文献:【1】高卫东.等.AD9850 DDS芯片信号源的研制【J】.实验室研究与探索,2000,(5).【2】石雄.等.DDS芯片AD9850的工作原理及其与单片机的接口【J】.国外电子元器件,2001。(5).(上

振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色,具有广泛的用途。随着移动通信的广泛应用,通信与测试设备都使用基于频率合成的频率控制技术,调制、发射、接收和解调中涉及到很多频率的组合与变换。而锁相环作为主 ... 你可以去这个网 址看看

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用HT46X23设计微波炉控制器实例分析微波炉控制器的工作环境相对比较恶劣。首先是炉腔温度比较高,控制器附近温度也会比较高,达到60℃~70℃;另一方面,微波辐射对单片机抗干扰的要求也很高,在做多次快速开关门试验中,当少量微波泄露时,对控制器有一定的辐射,以及反复开通和关断大功率负载会产生较强的干扰。所以选择合适的单片机十分重要,在多年的家电产品设计中,经常用盛群半导体(Holtek)的48系列及46系列8bit单片机设计微波炉控制器,无论在适应工作环境还是抗干扰等方面都完全满足要求,在成本及供货等方面比国外芯片也有更明显的优势。本文通过实际产品为例,以产品功能要求、方案确定和芯片选型、硬件设计、软件规划及编写等几部分介绍如何用单片机设计微波炉控制器。 功能要求设计产品首先了解产品的要求,了解越详细设计反复修改就越少,特别是关于影响芯片选型及输出控制等跟硬件直接相关的部分。本文介绍的微波炉控制器的主要功能如下:微波加热,功率有10档。烧烤加热,功率有2档。热风烘烤加热,温度多档。混合加热,有三种组合模式:烧烤加微波、烘烤加微波、烘烤加烧烤。自动解冻,重量选择有20档。自动菜单,6大类,各类分别有重量选择。显示:88:88数码管,四周带14个图标。按键:有功能选择键、启动键、取消键、热风烘烤键,时钟及定时键,自动菜单各功能键,总共11个。编码开关:调节加热时间。另有蜂鸣器、门检测和门灯控制。 方案确定和芯片选型了解产品的详细要求后,需要确定具体的实现方案,首先是选择合适的单片机。选择合适的型号主要要看两个方面:硬件资源和软件资源。要选择合理的单片机首先必须了解单片机的各系列及各款的资源,再了解需要什么样的资源,下面分别从硬件和软件来说明怎样根据要求选择单片机。在选择单片机时,整个产品的方案也基本确定。硬件相关资源硬件相关的资源是指外围硬件相关的如I/O数量、特殊驱动、工作电压等。首先,选择合适的单片机系列。看供电电压及工作温度抗干扰能力等是否满足要求。盛群的MCU在系统振荡频率小于4MHz时供电电压供电范围为 ,当8MHz时则为,要提高系统的抗干扰能力,最好用5V电压供电,当供电电压较高时,MCU内部所有逻辑电平幅值较高,容差电压大,干扰更强才能改变其逻辑状态。工作温度,选择Holtek的48和46系列工业级单片机,工作温度范围为-40℃~85℃,完全能满足微波炉控制器工作温度的要求。在选择合适的系列时,还要看特殊资源的要求,如中断口、PWM、蜂鸣器驱动、A/D转换等;在此产品的具体要求中,需要检测炉腔的温度以及在产品中需要对交流风扇调速,温度检测需要A/D转换,交流风扇调速控制需要有过零中断,所以,在这个产品中选择了46系列单片机。但此产品不需要LCD驱动、高精度A/D转换及比较器等资源,则不选择HT46R6X、HT46R5X、HT46R1X等系列,而选择HT46R2X系列。再就是选择的具体I/O要求和什么样封装的单片机,在Holtek单片机中同型号的单片机有多种封装,如HT46R23有DIP28或SOP28封装,也有DIP24或SOP24封装,其I/O分别为23个和19个。根据前面提到的功能要求,其I/O的需求列举如下:继电器驱动:微波、烧烤、热风烘烤、门灯/转盘、散热风扇共5个输出ports。蜂鸣器驱动:1个输出ports按键有11个:11个输入port门状态检测:1个输入port编码开关检测:2个输入port显示数码管:5个COM,9个段,需14输出port过零中断检测:1个中断输入port温度检测:1个A/D输入port简单加起来总共需要20个输出port,16个输入port。考虑复用I/O,将9个数码驱动段和5个公共端同时做输入检测;温度检测只能用A/D口 ,过零检测只能用单独的中断来检测,所以总共需要22个I/O,所以选择28PIN的HT46R2x可以满足要求。

工作原理炉腔时和计算机定时。基本功能是选择设定工作时间,设定时间过后,定时器自动切断微波炉主电路。微波加热的原理简单说来是:当微波辐射到食品上时,食品中总是含有一定量的水分,而水是由极性分子组成的,这种极性分子的取向将随微波场而变动。由于食品中水的极性分子的这种运动。以及相邻分子间的相互作用,产生了类似摩擦的现象,使水温升高,因此,食品的温度也就上升了。用微波加热的食品,因其内部也同时被加热,使整个物体受热均匀,升温速度也快。它以每秒亿次的频率,深入食物5cm进行加热,加速分子运转。就是这样

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