电磁辐射选频仪精选(九篇)

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第1篇：电磁辐射选频仪范文

【关键词】环境；电磁辐射；监测；对策

中图分类号：TN931文献标识码： A 文章编号：

前言

随着信息时代的带来，各种通信设备、电气设备（如电视台、卫星站、电话等）广泛应用，导致人们生活环境充满了电磁波，对人们生活环境造成严重影响，并对人体健康造成严重威胁，成为目前环境污染的重要污染源之一。因此，必须引起环境监测部门的高度重视，掌握电磁辐射来源，了解电磁辐射危害性，对电磁辐射污染进行有效的监测，以减少电磁辐射对环境和人体的危害。

环境电磁辐射的危害

各种通信设备和电气设备在给人们带来方便的同时，导致环境电磁波的增加，使得频带变宽，对各种电子设备运行造成严重干扰，强化电磁辐射的化学反应、物理反应及生物反应，对环境造成严重的污染，同时危害人体健康，其主要危害主要表现在以下三个方面：

（1）电磁干扰。由于功率较大的无线电设备在运行过程中会产生大量的电磁波，对周围的电台、通信及广播等造成电磁干扰，导致这些通信设备无法正常运行，提高电气设备和通信设备故障发生率，对电力安全造成严重影响[1]。

（2）系统威胁。计算机系统本身具有一定的电磁辐射，但是如果电磁波不断增加，就可能被不法人员利用电磁波来获取计算机系统里的资料，或者对计算机系统造成破坏，给人们带来很大的损失。

（3）人体危害。有关研究表明，电磁辐射对人的神经系统造成严重的危害，低频率的电磁场可导致人的神经系统发生紊乱，出现忧郁、烦闷及神经衰弱等症状，而较高频率的电磁辐射则导致人体中枢神经系统出现交感疲乏、机能障碍、头昏脑胀、记忆力变差等症状，对人体健康造成严重威胁。因此，加强对环境电磁辐射的监测很重要[2]。

环境电磁辐射的监测

3.1一般环境监测

主要是指对大面积范围内电磁辐射各种来源形成的电磁辐射值进行监测。监测人员可根据《环境电磁辐射管理与电磁辐射监测》要求来进行监测，把相关标准在某个区域划分网格，并把网格中心点当做监测点，并对树木屏蔽和建筑物屏蔽等因素进行充分考虑，对监测点进行合理的调整。以电场强度作为电磁辐射评价标准，对环境中的电磁辐射进行合理的评价，评价内容主要包括分布规律、环境特点及环境质量等，通过对环境中的电磁辐射进行评价，可以充分了解该区域环境电磁辐射情况，及时采取有效的防治措施[3]。

3.2特定环境监测

主要是指对特定区域内的固定电磁辐射来源形成的电磁辐射值进行监测。监测人员需对该区域内电磁辐射来源类型、规模及数量等进行深入的调查分析，以为环境电磁辐射监测提供重要依据。以下是几种常见电磁辐射来源及监测方法：

3.2.1移动通信站监测

（1）工作原理。移动通信主要是通过控制设备和射频发射器经过网内通信用户和收发站来进入无线通信，而无线通信则由通信在发射和接收形成的电磁波形成的。所以移动通信站在运行过程中，会使周围环境的电磁辐射发生改变。（2）监测方法。监测人员应根据《环境电磁辐射管理与电磁辐射监测》要求，选择适宜的监测仪器、布置监测点、掌握好监测时间、规范监测技术，并对监测结果进行有效的评估，监测电磁强度应小于5.4 V/m。若大于5.4 V/m，则应采取相应的防治措施，减少电磁辐射对环境的污染，对人体的危害。

3.2.2电台发射设备监测

（1）工作原理。主要是把传输信号经由调制器来进行控制，并通过高频率的振荡器来实现高频率的电流，把调制完成的高频电流防止相应电频，送至天线上方，最终以电磁波的方式进行发射。（2）监测方法。监测人员要根据《环境电磁辐射管理与电磁辐射监测》要求，在电台发射设备周围区域、发射塔及电磁辐射较为敏感位置设置监测点，对这些区域电磁辐射情况进行有效的监测。电磁强度应小于5.4 V/m。

3.2.3 电力设备监测

（1）工作原理。主要是电力设备周围环境电磁辐射情况进行检查，电力设备主要有变电站、架空电线等；电磁场特点主要表现为电晕、电场及磁场等；电磁辐射污染表现为：绝缘及电晕放电导致的干扰现象，并存在较强的生物效应。（2)监测方法。监测人员要根据《环境电磁辐射管理与电磁辐射监测》要求，按照不同等级电压，选择不同监测仪器和监测技术，并明确电力设备电磁强度和电场强度指标，规范电磁辐射监测技术[4]。

3.3较极低频率电磁辐射监测方法

（1）收集与环境电磁辐射有关资料，主要包括电场强度、磁场强度、电流密度以及磁感应强度等。（2）明确监测时间和监测范围。一般情况下，每个监测点需不间断检测五次，每次检测时间在15s以上，以较为稳定的读值为准。但是若果检测读值波动性较大，则应延长检测时间。监测人员应在离地面0.5米、1米及1.5米的位置设测量点。（3）监测点布置。针对于输电线路电磁辐射监测点的布置:应选择具有代表性意义的档距，并以档距内线路中心位置作为监测点，监测点间距应为5米。针对于变电站电磁辐射监测点布置：控制中心设一个监测点；每个高压设备区各设一个监测点；每个低压设备区各设一个监测点；低压和高压区旁主变位置设一个监测点；开关设备各设一个监测点；监测点间距应为5米。针对于电厂电磁辐射监测点布置:主要是在主控室、发电机、励磁机等位置各设两个监测点，而电厂变电低压侧、变电高压侧、开关室、避雷器及电流互感器等，则各设一个监测点[5]。（4）检测要求。首先在应有检测仪器对周围环境进行有效的检测，并做好检测记录；根据检测对象，选择适宜的检测仪器，并旋转具有代表性的检测结果；尽可能的排除周围辐射源产生的干扰；对检测数据进行有效的统计和整理。（5）注意要点。选择双轴或者以上检测仪器；检测环境温度应为0至40℃，相对湿度应为5至80%；防止人出现在检测位置周围，检测人员应离检测仪器5m远；检测时应将手机登具有电磁辐射设备关闭；检测点位置要平坦且无多余杂物；对检测仪器进行有效的防护，防止其内部存在冷凝水；检测仪器频率要求：检测ELF为50Hz、微波为3GHz至30GHz，三轴检测要求：必须同时对Z、X、Y方向进行检测，检测路程要求：磁场: 10μT至10 mT、电场0·1kV/m至100 kV/m。

结语

随着信息时代的带来，电力设备和通信设备的不断发展和应用，给人们生活带来极大的便利，但是同时也导致环境电磁辐射量的增加，对环境造成严重的污染，干扰电力设备、通信设备的正常运行，对人体健康造成严重的危害。因此，为了减少电磁辐射对设备的干扰、对环境的污染，对人体的危害，必须加强对环境电磁辐射的监测，以为电磁辐射污染的防治提供重要依据，为人们提供一个良好的生活环境。

【参考文献】

[1]朴光玉,徐秀华,罗凤平,成英.刍议电磁辐射的危害及其防护措施[J].黑龙江科技信息,2009,5(19):89-90.

[2]罗穆夏,张普选,马晓薇,杨文芬.电磁辐射与电磁防护[J].中国个体防护装备, 2009,12(05):76-78.

[3]黄春锋,吴建平.环境电磁辐射的监测方法[J].黑龙江科技信息,2009,8(35):90-92.

第2篇：电磁辐射选频仪范文

关键词：汽车； 电磁干扰； 无线通信; 干扰强度

中图分类号：TN92-34

文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)09-0206-03

Disturbance Effect of Electromagnetic Wave Emitted by

Automobiles on 2.4 GHz Wireless Communication

HUANG Ru-quan，La En-li

(College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

Abstract： In order to analyze the disturbance effect of electromagnetic wave emitted by autos on 2.4 GHz wireless communication,several radiated electromagnetic interference sources are discussed,and the spectrum analyzer is applied to mea-sure the relative disturbance intensity of radiated electromagnetic interference in 2.4 GHz on two different autos. The mea-surement results indicate that there is little disturbance effect on 2.4 GHz wireless communication,from which it concludes that autos can not disturb the 2.4 GHz wireless communication.

Keywords： automobile； electromagnetic interference; wireless communication; disturbance intensity

0 引 言

电子化和智能化已成为汽车技术发展的主要方向。现代汽车装载了大量电子设备，如高性能微处理器，电子变速器、自动巡行控制器、电子燃油喷射系统、车载通信娱乐及导航系统。这些电子设备工作时会向空间发射高频电磁波，进而对其他电路的正常工作造成干扰而形成所谓的电磁干扰。汽车产生的电磁干扰不但会影响其他电子设备正常工作,也会影响汽车电气系统本身的正常工作［1］。

ISM是工业、科学和医疗频段，国际电信联盟无线通信委员会规定，只要设备的发射功率低于一定值且不对其他频段造成干扰，即可免费使用此频段。国际上最常用的ISM频段是433 MHz,915 MHz和2.4 GHz。其中，2.4 GHz为各国共同的ISM频段［2］。目前，无线局域网、蓝牙、ZigBee、WirelessUSB等无线设备均工作在2.4 GHz频段上。

电磁干扰问题由来已久，从1906年开始，人们就提出对汽车产生的电磁干扰加以限制，点火系统作为主要的电磁干扰源，成为研究的重点［3］。本实验主要目的是通过分析汽车上的电磁干扰源和实测汽车在2.4 GHz频段产生的辐射性电磁干扰的相对强度，推断其对部署在汽车上的2.4 GHz无线通信设备的干扰作用。

1 汽车的电磁干扰源

电磁干扰产生于干扰源，它是一种来自外部的、并有损于有用信号的电磁现象［4］。汽车对车载电气设备的干扰分为两种。第一种是辐射干扰，电磁波通过自由空间直接透入电子设备，并激励设备内部的电路，在电路上产生相应的干扰能量，使与电路发生逻辑性错误，足够强的电磁干扰甚至可以直接损坏敏感的电子器件；第二种是传导干扰，干扰源通过电源线、信号线等线缆把干扰信号耦合到其他设备，对其他设备的正常工作造成危害。对于独立供电的车载2.4 GHz通信设备而言，它主要受到汽车的辐射性电磁干扰，所以本文主要分析、测量汽车的辐射性电磁源。

按照电磁波产生与传播理论，只要在直线形的电路上引起电磁振荡，直线形电路的两端就会出现交替的等量异号电荷，这样的电路就会向空间发射电磁波。电磁波在单位时间内辐射的能量与频率的四次方成正比，即电路的振荡频率越高就越容易向外辐射电磁波。汽车上有许多符合此条件的电路，因此汽车可以发出各种频率的电磁干扰。交通密度每增加一倍，干扰噪声功率频谱密度便增加［5］3~6 dB(A)。

汽车电气系统内最强的电磁干扰源是点火系［6］。汽车发动机正常运行时，点火线圈次级的瞬变电压很高，能在50 μs内上升至35 kV。火花塞电极放电时，会形成强烈的电磁辐射向周围的自由空间传播。这种辐射电磁噪声包含很高的频率成分，是电视广播的主要干扰源［7］。

汽车上有着许多的感性负载，比如各种电动机和电磁阀。电磁阀的线圈在开路瞬间，会产生几十倍于其工作电压的反向电压。这个反向电压在由电感与分布电容形成的一个LC串联振荡电路中继续谐振，从而产生谐波非常丰富的电磁辐射。这也是一个非常重要的电磁干扰源。

汽车上还存在许多触点开关，由于触点存在接触电阻的原因，开关在开合时往往会产生电火花。如果电路中的电流比较大，这种电火花引起的电磁辐射也能够干扰其他电器设备。直流电机工作时，炭刷和整流子也会产生较强的火花，在很宽的频率范围内引起辐射性电磁干扰。汽车的雨刮电机普遍用直流电机，对外产生的干扰也较强［8］。

2 汽车的辐射性电磁干扰的测定与分析

2.1 测量方法

在2.4 GHz频段上，分别测量汽车所处环境的电磁波功率和汽车在同一环境工作时的电磁波功率。通过对比这两个值，可得到汽车在2.4 GHz频段产生电磁干扰的相对强度。

2.2 测量过程

测量过程如下：

(1) 安装频谱分析仪。频谱分析仪有一个运行在Windows操作系统的记录软件和驱动程序。首先启动笔记本电脑，用USB线将频谱分析仪FR24-SAU与笔记本电脑相连接，在操作系统提示找到新硬件后安装频谱分析仪的驱动程序，最后在笔记本电脑上安装频谱分析仪的记录软件FRMT。

(2) 测量环境噪声。将频谱分析仪的天线放在副驾驶位置上，启动笔记本电脑并运行频谱分析仪的记录软件，在记录软件上设置频谱分析仪的各项参数，开启频谱分析仪的峰值保持功能，关闭汽车的发动机和所有车载电器设备，连续测量3 min，将测量结果记录为“环境噪声”。

第3篇：电磁辐射选频仪范文

除颤器是利用瞬间释放的高能量脉冲电流，通过短暂的电击去除心脏的室颤（VF）或房颤（AF），并使其恢复正常心律的种有效的医疗救护仪器。显然，除颤器的性能优劣将直接关系到临床急救的效果。作者研制的心脏除颤器测试分析仪，可对除颤器的各功能参数，包括放电能量、最大电流及电压，同步触发延迟时间、除颤器放电时间等进行校准检验，且能模拟人体输出多种心率、多种导联的标准心电波形以及检定除颤器性能的特定波形，并兼有检测与心电信号同步的除颤放电功能。

在除颤器测试分析仪的研制过程中，针对出现的干扰现象，分析了干扰现象，分析了干扰产生的原因及干扰的特点，采取了一些抗干扰措施，通过应用EMI（电磁干扰）滤波器，去除了放电脉冲在仪器内部所产生的强烈干扰，使除颤器测试分析仪工作稳定可靠，具有良好的电磁兼容性。

图1 仪器电路原理框图

1 系统的基本原理及干扰特点

本仪器以飞利浦单片机80C52为控制核心，完成对除颤器各项功能的测试分析，并通过接口电路对分析结果分析显示和传输，原理框图如图1所示。除颤器测试分析仪主要完成两部分功能：（1）完成对除颤器放电能量的准确测量；（2）准确、稳定地输出各种心电波形及测试波形。为检验除颤器的自动除颤功能及其特性参数要求分析仪能输出多种波形，包括具有多种导联输出的ECG（心电图）波且幅值可调，同时输出高幅值ECG信号、直流脉冲、方波、三角波、复合波、多种频率的正弦滤以及多种心律的标准R波。各种波形的输出通过数字合成，由程序产生的波形经D/A转换器输出，然后通过模拟电路变换成要求的输出模式。放电能量的检测是基于除颤器的高压放电脉冲通过模拟人体阻抗的模拟电阻（典型阻值为50Ω）放电，经衰减后送入可变增益放大器，变为A/D转换器的输入信号，然后进行处理和显示。

根据对仪器的要求，除完成各项功能外，在对除颤器的放电进行测试时，必须能够承受由放电脉冲带来的强烈干扰，不死机、不复位，在不采用干扰避开法、系统智能复位法等措施时，程序仍能正常执行。同时，由于仪器必须具有恢复放电脉冲波形的功能，测量模拟通道不能对放电信号采用滤波、浪涌阻尼等措施。这就对仪器的抗干扰性能提出了更高的要求。

系统的干扰源一部分是仪器内部数字电路、供电电源所产生的干扰以及仪器外部空间辐射电磁波干扰；另一部分干扰来自除颤器的放电脉冲。其干扰具如下特点：

（1）电压峰值高、能量大，最高电压可达5000V，最大放电能量可达360J；

（2）放电时间短，除颤器放电脉冲时间仅为10ms左右，脉冲前沿时间约为2ms；

（3）放电波形复杂，对不同型号的除颤器，放电脉冲的形状不同，有单向指数衰减型、双向指数衰减型、单向截止型及双向截止型等；

（4）干扰直接进入仪器内部。由于本仪器是便携式仪器，模拟人体的50Ω电阻置入仪器内，因此干扰产生于仪器内部；

（5）干扰复杂。由于模拟人体的50Ω电阻所需功率大（该电阻一般为绕线电阻），此电阻存在较大的分布电感及分布电容，放电脉冲经该电阻必然产生较强的复杂干扰。

2 抗干扰设计及EMI滤波器的选用

干扰源产生的电磁干扰信号一般通过电容的静电耦合、电感的磁耦合、公共阻扰的地电源耦合、电磁辐射感应耦合等途径传播到扰的对象。由于强烈干扰源与测量控制电路置于同一机箱内，彼此相距很近，故电磁干扰传播要为近场感应，即电容耦合、磁耦合。此外，公共阻抗耦合也是传递干扰的重要途径，因此除了采用常用的软件抗干扰措施（如空指令的使用、数字滤波等）外，还从以下几方面进行整机的电磁兼容设计，以解决干扰问题。

2.1 抑制干扰源

为有效降低干扰源的干扰，模拟人体的50Ω大功率电阻采用无感电阻，在布线时充分注意减少由引线带来的寄生电抗参数、合理分配放电采样电阻的空间位置等，特别注意大电流通路的焊接质量，以防接触不良引起火花放电造成更强干扰；选用低频率电路芯片可有效地降低噪声，提高系统的抗干扰能力。

2.2 关于屏蔽层的设计

采用屏蔽的目的是为了在干扰的环境条件下保证系统信号传输性能。这种抗干扰措施可屏屏外来干扰，也可减少本身向外辐射能量。衡量器件传输性能的指标是ACR值（衰减/串扰比）。非屏蔽线在ACR值符合要求的条件下，其传输带宽和传输速率可以大大高于标准带宽和标准传输速率。但是当信号以很高的速率在线路中传输时，由于受到外界的电磁干扰以及自身内部的串扰，容易出现数据传输错误，降低系统的性能。所以系统中采用较低的速率传输数据，以增加系统的可靠性和安全性。

    为了有效减少外界的电磁干扰，可以采用屏蔽措施。屏蔽分静电屏蔽和磁场屏蔽，静电屏蔽要求可靠地接地。实际的屏蔽系统存在着一些必须注意的问题，如接地方式、接地导线以及屏蔽的完整等。应慎重选用屏蔽电缆，因为屏蔽不但会导致信号传输的不平衡，而且会改变电缆的电容耦合，从而衰减增加，降低信号输出端的平衡性。同时考虑到干扰源与测量控制电路在同一仪器内，距离很近，若内部用屏蔽层，且屏蔽未良好地连接时，增加的电容效应将非常明显。在于以上考虑，在系统内部放电电阻与线路板及连接电缆之间，不采用屏蔽措施。但是对于塑料机壳的屏蔽必须仔细考虑，为降低外界电磁干扰，采用喷涂金属屏蔽层，同时要求涂层达到一定的厚度且对缝隙、孔洞进行泄露处理，特别注意可靠地接地。

2.3 抑制干扰的耦合通道及提高敏感电路的抗干扰措施

为了便于仪器安装及简化结构，结合上述关于屏蔽与非屏蔽的分析，仪器内部不采用屏蔽措施。为了解决干扰问题，除了采取软件及常用硬件抗干扰措施外，还采用多层线路板及EMI滤波器来增加仪器的抗干扰能力。

（1）基于电路原理，放电能量检测电路采用差分有源衰减电路，使放电脉冲取样电阻浮置，减少通过公共阻抗的电耦合传递的干扰。衰减电阻网络采用多个精密金属膜电阻，以提高衰减比例精度及减少电抗分布参数。

（2）线路板设计采用多层线路板，减小电磁干扰。合理安排器件分布，将信号采集及预处理部分、波形产生部分等与数字信号部分（如单片机控制单元、存储器、扩展I/O口等）从空间上隔离开。此外，将电源产生部分集中在一个区域，使线路板平面尽量靠近仪器底板（底板为仪器外壳屏蔽），起到多层板作用；合理布线，尽量减小回路面积，以减小射频干扰；印制板上走线方向尽量避免突发，否则会导致阻抗的不连续和产生辐射，造成射频干扰。由于仪器为便携式仪器，必须采用低功耗CMOS电路。但由于CMOS电路输入阻抗高，会引起很严重的信号反射畸变，从而增加系统的噪声，因此布线尽可能短，尽量减少过孔数目。

2.4 EMI滤波器的应用

EMI电子元件品种很多，如电感尖、电容类、压敏电阻类、LC组合件类、常规EMI滤波器类等。各类又包含许多品种类型，如带铁氧体磁珠的三引线圆片电容器、叠层片式浪涌吸收器、铁氧体扼流图等。

由于干扰属近场干扰，干扰强烈且复杂。为此，滤波器必须安装在线路板上，不但要对信号线采用EMI滤波器，在电源通常也采用EMI滤波器。为节省空间，采用焊接式安装，同时为保证滤波性能，特别注意焊接工作。

    选作滤波器时主要是确定滤波器的截止频率。截止频率的选择必须保证滤波器的通带能够覆盖有用信号的带宽，保证设备的正常工作，同时最大限度地滤除不必要的干扰。为防止电磁辐射引起数字信号传输错误、造成死机和复位等，在数字信号通道上接入抗高频干扰的EMI滤波器。采用日本村田公司生产的带铁氧体磁珠的三引线圆片电容器DSS310系列EMI滤波器，其等效电路如图2示，插入损耗与频率的关系曲线见图3。

针对模拟信号的抗干扰，也采用同类EMI滤波器，只是在选择截止频率时保证大于信号的带宽。考虑由近场对公共线路所带来的冲击浪涌干扰，选用带铁氧体磁珠的三引线圆片压敏一电容器型EMI滤波器DSS710系列，图4为其对电源干扰的抑制特片和压缩特性。压敏电压22V，电容量可达22000pF，加上铁氧体磁珠的作用，其对电磁干扰的抑制频率可以降低到3MHz以上，衰减大于20dB，且抑制频率范围明显展宽。此类滤波器用于系统各种电源通道中。

以惠普的CodeMaster除颤器为测试对象进行多次测试，并同时与瑞典METRON公司生产的除颤器分析仪QA-45进行比对，其测试数据如表1（QA-45在给定的测试范围内，精度为±2%）所示。仅以除颤器放电能量的性能指标进行分析，在低能量测试中（<50J），误差远小于2%；高能量测试中，误差也能控制在2%之内。经连续多次的高能量的放电测试，证明系统具有良好的重复性及稳定性，完全满足设计的性能要求。

表1 测试数据表

CodeMaster除颤器除颤器测试分析仪QA-45放电能量（J）能量测试平均值（J）最大电压平均值（V）延迟时间（ms）能量测试平均值（J）最大电压（V）延迟时间（ms）5

10

30

70

100

150

200

300

3605.07

10.08

30.25

70.25

100.7

151.0

202.0

304.5

365.4331.04

468.2

812.08

1337.8

1482.4

1810.4

2093.7

2570.5

2815.824

24

24

25

25

24

25

26

265.1

10.1

30.1

70.8

101.7

151.8

202.5

303.6

364.7331.5

468.5

808.5

1338.5

1485.0

1814.5

2096.0

2566.5

2813.524

24

25

24

25

24

25

第4篇：电磁辐射选频仪范文

关键词：磁性丙纶；上浆性能；增强率；增磨率；减伸率

Abstract: In this paper, sizing practice of magnetic polypropylene was done with partial alcoholysis PVA and polyacrylate mixed size, the effects of different mixed size proportion on sizing performance of magnetic polypropylene were studied. The results showed that: if PVA 90%, polyacrylate 10%, solid content ratio 8% was used,the magnetic polypropylene had best improved strength, resistance abrasion adhesion and reduced stretch.

Keywords: magnetic polypropylene；sizing performance；improved strength；resistance abrasion adhesion；reduced stretch

磁性织物可广泛地用于屏蔽电磁辐射；吸收高频波；作为变压器、马达和电动机的芯；制造去除空气及污水中磁性物质的过滤器。另外，磁性织物的一个重要作用是对人体的医疗保健作用，不仅有消炎抗肿、降压、改善血液粘滞度及微循环疗效，而且穿着舒适[1-2]。磁性丙纶是一种性能优异的新型功能性纤维，兼具纺织纤维特性和磁性的材料，该纤维是在聚合物中加入高浓度磁粉纺制而成，因此有比较特殊的物理性能和磁性能，其产品具有良好的服用性能，而且成本低、应用价值高，具有很强的市场开发潜力[3-5]。

本文对磁性丙纶进行浆纱试验，测试浆纱前后的物理机械性能，计算增强率、增磨率及减伸率，并综合以上三项性能对浆纱结果进行评定，分析各浆料配比的变化对浆纱性能的影响，从中得出最佳的浆料配比，为充分利用纤维特点进行产品开发提供依据。

1 试验

1.1 原料准备

12tex磁性丙纶，原纱平均断裂强力为252.30 cN，断裂伸长率为29.27%，断脱时间为13.37s，耐磨次数为4665。

1.2 设备及仪器

HD021型电子单纱强力仪、Y109型纱线耐磨仪、501型超级恒温器、SPS202F电子天平、GA391B单纱浆纱机。

1.3 浆料的选配

磁性丙纶本身的断裂强力、断裂伸长较大，表面摩擦系数小，且耐磨性能好，它基本上可以满足织造的要求。但是因为磁性丙纶没有捻度，在拉伸过程中极易滑脱，拉伸时断脱时间较长。在织造过程中若有一根纤维从主体中分离出来，它将会断裂并与其他纤维相互纠缠，导致开口不清，形成织疵，因此，无捻长丝上浆主要是提高其集束性。

磁性丙纶的主体是丙纶，浆料的选择应按照丙纶来选。丙纶是聚丙烯结构，标准状态的回潮率为0，具有很强的疏水性。一般来说，要求浆液流动性好、粘度低的有高粘着力的浆料，因此，选用部分醇解PVA、丙烯酸酯类化学浆料的混合浆，并设计了5组试验，见表1。

1.4 试验条件及方法

1.4.1 上浆工艺

根据浆液中各浆料的配比和含固率，调制浆液，煮浆温度控制在(100±0.5)℃左右，煮浆2.5h，在GA391B型单纱浆纱机上对磁性丙纶进行上浆处理，浆槽温度为(95±0.5)℃，浆纱机车速为70 m/min。

1.4.2 浆纱性能测试

浆纱增强率、减伸率：以HD021N型单纱强力仪测试原纱及浆纱的断裂强度和平均断裂伸长率，样本容量为50，通过统计分析剔除异常值后求取平均值。试验条件为初试张力：7.3cN；夹距：500mm；拉伸速度：500mm/min。

浆纱耐磨性能：以Y109型纱线耐磨仪测定。速度120r/min，纱线张力19.6 cN/根，样本容量为30。

2 结果与分析

上浆后纱线的试验结果如表2所示。利用表2的数据，计算出各组配方增强率、减伸率及增磨率，结果见表3、表4及表5。

2.1 对纱线力学性能的影响

由表3可以看出，通过上浆处理，纱线的增强率有了较大提高。浆液渗透到纱线的内部，增加了纤维之间的抱合力，同时也增加了纤维之间的摩擦系数。这使得纱线在拉伸时纤维不易滑脱，从而增加了纱线的强力。其中，配方3的增强率最高，断裂强力提高了52.6%，配方1的增强率最低，也有34.0%的提高。同时，还可以看出，纯PVA的上浆性能并不佳，随着丙烯酸浆料的加入使浆纱的强力有了更大的提高，并且随着丙烯酸类浆料的加入，纱线的强力先增加后降低，且含固率越高浆纱强力越好。

第5篇：电磁辐射选频仪范文

关键词：太赫兹；室内无线通信；无线局域网；高数据率传输；飞秒激光

中图分类号：TN929文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)07-1530-04

THz Technology In Indoor Wireless Communi-cations

YING Yi-fan

(Information Center, Wenzhou Medical College, Wenzhou 325035, China)

Abstract: Terahetz frequency range is an electromagnetic radiation band that covers high frequency milli-meter wave and long wavelength far infrared. Multimedia level data transmission in indoor wireless local area networks is accompanied by an ever increasing requirement for higher data rates. Terahertz frequency range is unregulated by military services, offers data rates of Gbit/s for its very large bandwidths, and is not bothered by ambient noise as much as optical frequencies. The R&D in all-solid-state room-temperature THz devices has opened the door for realizing THz wireless communication systems. There are a few frequency windows appropriate for the operation of future indoor communication systems. A THz communication link based on femtosecond laser-gated photoconductive antenna has demonstrated the modulation and demodulation of audio signals.

Key words: THz; indoor wireless communication; WLANs; high data rate transmission; femtosecond laser

1 太赫兹频带与室内无线通信

近年来应用于办公室和家庭的短程无线通信系统，如无线局域网（WLANs）的研发正快速进展。多媒体水平数据传输对数据率提出越来越高的需求，通信系统须运行于更高的频率以获得更大的带宽。目前WLAN工作在几个GHz，但运行于几十GHz的系统已经开发出来。为应对这个需求，国际标准化组织已作出了短程无线通信的新构架，具体体现在WLANs和WPANs（Wireless Personal Area Networks）的新草案里[1]。

然而，新标准的数据率仍然很有限，如IEEE 802.11a, g+ 和 HIPERLAN/2数据率为54 Mb/s。通常称为超宽带宽UWB（Ultra-Wide Bandwidth Radio）室内框架比当前的系统好很多，期望达到数据率为110C200 Mb/s，在减小传输距离后可达到500 Mb/s[2]。UWB在3.1 GHz 到 10.6 GHz 频率范围的带宽是7.5 GHz。获得更高网络容量的直接途径是提高带宽，在常规无线电通信的情况则要提高工作频率。

太赫兹THz (1012 Hz)频域是指频率在0.1 -10 THz，处于微波的高频端和远红外光的低频端之间的电磁波段。为估计可能达到的数据率，假定载频在300 GHz 到 3 THz范围选取，并且假定带宽约等于运行频率的1%，则可能实现Gbit/s数据率，这就比当前和即将出现的局域网（WLANs）和个人网（WPANs）的容量大得多。

目前已经存在多种民用和军用无线服务，微波频域受到管制，带宽非常昂贵，但太赫兹频率范围未受管制。另一方面，红外及光频域通信也已研究多年，虽然这个频域未受管制运行频率也很高，但是由于人眼安全功率限制、强度调制/直接检测(IM/DD)技术灵敏度低、环境光噪声高等因素,限制了其作为G比特数据率无线传输 [3]。然而，太赫兹频域不象光频受环境噪声干扰那么严重。无线短程通信网不久将推向THz频域。

2 太赫兹通信相关器件技术

电磁波谱中的低频段包括调幅和调频的射频以及微波，其波源基于经典电子输运的产生机制。而电磁波谱中的更高频段包括红外、可见、和紫外光频是由量子跃迁机制产生。太赫兹频域位于以上两个频域之间，由于在这个“太赫兹间隙”缺乏有效的波源和探测器，过去人们对它的研究不多。在历史上，主要是天文物理学对它有兴趣，接收器需要在低温（120 K）工作。

基秒超短脉冲激光、Auston光电导天线[4-5]、非线性光学晶体光整流器件[6-7]的太赫兹波产生与探测技术，对太赫兹科学技术的研究和应用起了重要的作用。近年来，太赫兹时域光谱(THz-TDS)[8]、太赫兹射线成像(T-ray Imaging)[9]等太赫兹技术及其在生物医学、环境、安全等领域的应用受到世界各发达国家的高度重视并投入了大量经费支持，使太赫兹技术和器件的研究从上世纪90年代始成为世界范围研究热点。这些研究规划和项目驱动太赫兹技术正走向廉价、室温元件[10]。

基秒激光和光电导天线的太赫兹波发射与探测装置如图1所示。首先用超快飞秒激光激发DC偏置的光导天线产生太赫兹脉冲。DC偏置的低温生长GaAs半导体制成的Auston光电导开关在亚皮秒时间里调制其电流密度的变化，从而产生脉冲太赫兹辐射。电流密度的变化即光电流来自两个过程：飞秒激光照明使载流子密度快速变化和光生载流子在外场下加速。发射功率分布在0.1-4 THz。透过样品的太赫兹辐射的相干探测可由相似的光导天线电路完成。通过与太赫兹发射同步的飞秒脉冲选通光电导间隙，则可测得正比于太赫兹电场的信号。通过改变到达探测器的光路长度即光学延迟线扫描，可对整个太赫兹时域取样，从而获得入射太赫兹波的振幅和相位。从超快飞秒激光器出来的光束由分束器分成泵光和探光，分别用于照明发射器和探测器。电机驱动的延迟台装在探束里零时延附近改变入射太赫兹脉冲和探测器处的检测激光脉冲之间的光学延迟,获得太赫兹场作为实时光学延迟的函数后通过频域傅立叶变换就可以在计算机实时显示或存储。太赫兹发射器和探测器都用半球形高阻抗硅透镜来耦合，然后用离轴抛物面镜来操纵太赫兹波束。

2004年，以单行电子作为活性载流子的新型光电二极管（UTC-PD）研制成功，它同时具有高速度和高饱和输出特性，能够得到输出功率为2.6μW，频率为1.04THz的太赫兹波，它能适合在10Gb/s的THz无线通信中应用。这是目前所能得到的所有光电二极管中的最大输出功率。由此，以通信为目的的可靠THz发射器可以实现[11]。全固态室温太赫兹器件的最新发展为太赫兹无线通信系统带来了可喜的前景。太赫兹低频段的功率可由基于Schottky二极管并由W-band HEMT（高电子迁移率晶体管）功率放大器泵浦的倍增电路，或者Gunn波荡器产生。二极管电路由无衬底技术或薄膜技术制造，使得它可以与其他器件半单片集成，在800 GHz的输出功率达1 mW，带宽在15%量级[12-16]。DSB转换损耗介于5-8 dB、噪声温度在600-1500 K的分频谐波泵浦混合器可在200-600 GHz实现[12,16]，基于外差式检波器的THz通信接收器可以制作出来。首个直接调制太赫兹辐射的方法由Libon等人[17]用光控混合I型/II型GaAs/AlAs多量子阱结构给出。Kersting等人[18]则开发了另一种量子阱构成的电驱动调制器，通过加上电场来控制PQWs的电子布居从而控制器件对太赫兹的吸收，以达到调制的目的。

3 太赫兹无线通信信道的特点

太赫兹无线通信技术的实现，不仅依赖于太赫兹波源、探测器、调制器、滤波器、相移器、反射器等有源和无源器件的进步，也依赖于太赫兹信道技术、编码技术等的研究。

设计无线通信系统的第一步是理解和表征传播信道的特性，使我们可以恰当地评价信号参量。然后，就可以选择合适的编码和调制方案，以达到谱效率最大化，在给定带宽获得最大数据率。

在设计通信系统时必须考虑所有衰耗机制。太赫兹能量在大气中传播时的衰减，以水蒸气引起的强烈吸收最为严重。由于目前可用的太赫兹波源效率低，功率也较低，太赫兹无线通信系统工作距离比现有无线通信系统短，单个THz 微微小区（pico-cells）仅能覆盖单个房间或者最多一个大楼[19]。

对于室内环境，大气在亚毫米频段共有900多条强吸收线[20]，在太赫兹频段的氧线衰减不超过0.03 dB/km。剩下的大气组分只有少量吸收线，因这些组分占大气百分比很小其吸收可以忽略。大气的主要吸收成分是水蒸气。S.A. Khan 等[21]采用美国标准大气条件，在0.1-1 THz 频域进行的大气衰减进行了模拟。发现在0.2-0.3 THz间的大气衰减很低，高于0.3 THz衰减上升迅速。然而，有几个频率窗口衰减下降到低于0.1 dB/m的较低水平，如中心频率为0.28 THz 、0.42 THz、0.67 THz 、0.85 THz 等窗口（见图2）。其中，中心频率为0.28 THz 的窗口，在60 GHz带宽内衰减数值约为0.002-0.004 dB/m。在中心频率为0.67 THz 频率窗口，相应的衰减数值约为0.037-0.05 dB/m。在中心频率为0.85 THz 频率窗口，相应的衰减数值约为0.05 -0.06dB/m。这些窗口都适合于未来太赫兹室内通信系统运行。

4 太赫兹无线通信实验

2004年，Kleine-Ostmann等人制作的基于电控制二维电子气密度的室温调制器可以得到3%的调制深度[22]。几个月后他们报道了太赫兹频域第一个数据传送实验[23]，他们首次采用室温半导体太赫兹调制器通过太赫兹通信信道发送声音信号，用经改进的常规太赫兹时域光谱装置，在75 MHz宽带的太赫兹脉冲序列上传送25 kHz的信号。2005年，Mueller 等人[24]描述了采用太赫兹波源和Schottky肖特基二极管调制器和探测器的宽带宽通信数据链路。

2004年，日本NTT公司的T.Nagatsuma等人[25]搭建了120GHz的亚太赫兹无线通信系统，实现了10Gb/s的数据率。如图4是系统示意图及其实物图。

如图4所示，亚太赫兹（Sub-THz）光源产生调幅载波信号，频率为125GHz。马赫-曾德尔幅度调制器（MZM）将数据调制到载波信号上。被放大过的调制信号输入光子Sub-THz发射器。在光子Sub-THz发射器里的光电二极光（UTC-PD）将光信号转换成为Sub-THz信号，通过天线发射给接收器。接收器是由前置放大器和一个Schottky二极管组成。当接收到的信号强度为-32.2dBm、数据率为10dB/m时，其误码率小于10-10。图5给出了接收到的毫米波的误码率[26]。最长的有效传输距离为1km。具体的实验各组成部分的设备如表1所示。

2005年12月，Liu 等人[27]报道了第3个太赫兹频域数据传送工作。太赫兹通信链路是通过飞秒激光门控光导天线实现基于太赫兹波载波音频信号的编码和解码。 实验装置如图3所示。锁模钛蓝宝石激光的脉宽和重复率分别为35 fs和85 MHz。发射器和接收器天线都是在低温生长GaAs (LT-GaAs)上制作的偶极型光电导开关，其载流子寿命短于2 ps。天线的偶极间隙和长度分别为5μm和30μm。激发和探测的平均光功率都约为10 mW。发射天线的偏置采用函数信号发生器输出的正弦信号。接收天线探测到的光电流由电流前置放大器（2MHz，3dB 带宽）放大后，接到锁相放大器做瞬时波形分析或接到波谱分析仪做调制带宽分析，并用示波器来测量已解码的信号波形。最大信号在太赫兹脉冲的峰值处测得。接收天线处的3分钟积分信号峰峰值波动约10 %。直到1THz探测到的太赫兹波形信噪比约为1000。在发射天线的偏置加入直接电压调制，相应的调制带宽为23 kHz，传输距离为1米，并示范了在有放大和无放大情况下通过太赫兹链路传输合弦的保真度。

5 结束语

目前，国际上太赫兹无线通信研究还处于起步阶段。由于其在室内高数据率无线局域网、短程战术通信和卫星对卫星通信等领域可预见的应用前景，受到世界各发达国家的高度重视。太赫兹无线通信技术的实现，还有赖于太赫兹波源、探测器、调制器、滤波器、相移器、反射器等有源和无源器件，以及太赫兹信道技术、编码技术等的进步。

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