電磁輻射選頻儀精選(九篇)

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第1篇：電磁輻射選頻儀范文

【關鍵詞】環境；電磁輻射；監測；對策

中圖分類號：TN931文獻標識碼： A 文章編號：

前言

隨著信息時代的帶來，各種通信設備、電氣設備（如電視臺、衛星站、電話等）廣泛應用，導致人們生活環境充滿了電磁波，對人們生活環境造成嚴重影響，并對人體健康造成嚴重威脅，成為目前環境污染的重要污染源之一。因此，必須引起環境監測部門的高度重視，掌握電磁輻射來源，了解電磁輻射危害性，對電磁輻射污染進行有效的監測，以減少電磁輻射對環境和人體的危害。

環境電磁輻射的危害

各種通信設備和電氣設備在給人們帶來方便的同時，導致環境電磁波的增加，使得頻帶變寬，對各種電子設備運行造成嚴重干擾，強化電磁輻射的化學反應、物理反應及生物反應，對環境造成嚴重的污染，同時危害人體健康，其主要危害主要表現在以下三個方面：

（1）電磁干擾。由于功率較大的無線電設備在運行過程中會產生大量的電磁波，對周圍的電臺、通信及廣播等造成電磁干擾，導致這些通信設備無法正常運行，提高電氣設備和通信設備故障發生率，對電力安全造成嚴重影響[1]。

（2）系統威脅。計算機系統本身具有一定的電磁輻射，但是如果電磁波不斷增加，就可能被不法人員利用電磁波來獲取計算機系統里的資料，或者對計算機系統造成破壞，給人們帶來很大的損失。

（3）人體危害。有關研究表明，電磁輻射對人的神經系統造成嚴重的危害，低頻率的電磁場可導致人的神經系統發生紊亂，出現憂郁、煩悶及神經衰弱等癥狀，而較高頻率的電磁輻射則導致人體中樞神經系統出現交感疲乏、機能障礙、頭昏腦脹、記憶力變差等癥狀，對人體健康造成嚴重威脅。因此，加強對環境電磁輻射的監測很重要[2]。

環境電磁輻射的監測

3.1一般環境監測

主要是指對大面積范圍內電磁輻射各種來源形成的電磁輻射值進行監測。監測人員可根據《環境電磁輻射管理與電磁輻射監測》要求來進行監測，把相關標準在某個區域劃分網格，并把網格中心點當做監測點，并對樹木屏蔽和建筑物屏蔽等因素進行充分考慮，對監測點進行合理的調整。以電場強度作為電磁輻射評價標準，對環境中的電磁輻射進行合理的評價，評價內容主要包括分布規律、環境特點及環境質量等，通過對環境中的電磁輻射進行評價，可以充分了解該區域環境電磁輻射情況，及時采取有效的防治措施[3]。

3.2特定環境監測

主要是指對特定區域內的固定電磁輻射來源形成的電磁輻射值進行監測。監測人員需對該區域內電磁輻射來源類型、規模及數量等進行深入的調查分析，以為環境電磁輻射監測提供重要依據。以下是幾種常見電磁輻射來源及監測方法：

3.2.1移動通信站監測

（1）工作原理。移動通信主要是通過控制設備和射頻發射器經過網內通信用戶和收發站來進入無線通信，而無線通信則由通信在發射和接收形成的電磁波形成的。所以移動通信站在運行過程中，會使周圍環境的電磁輻射發生改變。（2）監測方法。監測人員應根據《環境電磁輻射管理與電磁輻射監測》要求，選擇適宜的監測儀器、布置監測點、掌握好監測時間、規范監測技術，并對監測結果進行有效的評估，監測電磁強度應小于5.4 V/m。若大于5.4 V/m，則應采取相應的防治措施，減少電磁輻射對環境的污染，對人體的危害。

3.2.2電臺發射設備監測

（1）工作原理。主要是把傳輸信號經由調制器來進行控制，并通過高頻率的振蕩器來實現高頻率的電流，把調制完成的高頻電流防止相應電頻，送至天線上方，最終以電磁波的方式進行發射。（2）監測方法。監測人員要根據《環境電磁輻射管理與電磁輻射監測》要求，在電臺發射設備周圍區域、發射塔及電磁輻射較為敏感位置設置監測點，對這些區域電磁輻射情況進行有效的監測。電磁強度應小于5.4 V/m。

3.2.3 電力設備監測

（1）工作原理。主要是電力設備周圍環境電磁輻射情況進行檢查，電力設備主要有變電站、架空電線等；電磁場特點主要表現為電暈、電場及磁場等；電磁輻射污染表現為：絕緣及電暈放電導致的干擾現象，并存在較強的生物效應。（2)監測方法。監測人員要根據《環境電磁輻射管理與電磁輻射監測》要求，按照不同等級電壓，選擇不同監測儀器和監測技術，并明確電力設備電磁強度和電場強度指標，規范電磁輻射監測技術[4]。

3.3較極低頻率電磁輻射監測方法

（1）收集與環境電磁輻射有關資料，主要包括電場強度、磁場強度、電流密度以及磁感應強度等。（2）明確監測時間和監測范圍。一般情況下，每個監測點需不間斷檢測五次，每次檢測時間在15s以上，以較為穩定的讀值為準。但是若果檢測讀值波動性較大，則應延長檢測時間。監測人員應在離地面0.5米、1米及1.5米的位置設測量點。（3）監測點布置。針對于輸電線路電磁輻射監測點的布置:應選擇具有代表性意義的檔距，并以檔距內線路中心位置作為監測點，監測點間距應為5米。針對于變電站電磁輻射監測點布置：控制中心設一個監測點；每個高壓設備區各設一個監測點；每個低壓設備區各設一個監測點；低壓和高壓區旁主變位置設一個監測點；開關設備各設一個監測點；監測點間距應為5米。針對于電廠電磁輻射監測點布置:主要是在主控室、發電機、勵磁機等位置各設兩個監測點，而電廠變電低壓側、變電高壓側、開關室、避雷器及電流互感器等，則各設一個監測點[5]。（4）檢測要求。首先在應有檢測儀器對周圍環境進行有效的檢測，并做好檢測記錄；根據檢測對象，選擇適宜的檢測儀器，并旋轉具有代表性的檢測結果；盡可能的排除周圍輻射源產生的干擾；對檢測數據進行有效的統計和整理。（5）注意要點。選擇雙軸或者以上檢測儀器；檢測環境溫度應為0至40℃，相對濕度應為5至80%；防止人出現在檢測位置周圍，檢測人員應離檢測儀器5m遠；檢測時應將手機登具有電磁輻射設備關閉；檢測點位置要平坦且無多余雜物；對檢測儀器進行有效的防護，防止其內部存在冷凝水；檢測儀器頻率要求：檢測ELF為50Hz、微波為3GHz至30GHz，三軸檢測要求：必須同時對Z、X、Y方向進行檢測，檢測路程要求：磁場: 10μT至10 mT、電場0·1kV/m至100 kV/m。

結語

隨著信息時代的帶來，電力設備和通信設備的不斷發展和應用，給人們生活帶來極大的便利，但是同時也導致環境電磁輻射量的增加，對環境造成嚴重的污染，干擾電力設備、通信設備的正常運行，對人體健康造成嚴重的危害。因此，為了減少電磁輻射對設備的干擾、對環境的污染，對人體的危害，必須加強對環境電磁輻射的監測，以為電磁輻射污染的防治提供重要依據，為人們提供一個良好的生活環境。

【參考文獻】

[1]樸光玉,徐秀華,羅鳳平,成英.芻議電磁輻射的危害及其防護措施[J].黑龍江科技信息,2009,5(19):89-90.

[2]羅穆夏,張普選,馬曉薇,楊文芬.電磁輻射與電磁防護[J].中國個體防護裝備, 2009,12(05):76-78.

[3]黃春鋒,吳建平.環境電磁輻射的監測方法[J].黑龍江科技信息,2009,8(35):90-92.

第2篇：電磁輻射選頻儀范文

關鍵詞：汽車； 電磁干擾； 無線通信; 干擾強度

中圖分類號：TN92-34

文獻標識碼：A

文章編號：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

電子化和智能化已成為汽車技術發展的主要方向?，F代汽車裝載了大量電子設備，如高性能微處理器，電子變速器、自動巡行控制器、電子燃油噴射系統、車載通信娛樂及導航系統。這些電子設備工作時會向空間發射高頻電磁波，進而對其他電路的正常工作造成干擾而形成所謂的電磁干擾。汽車產生的電磁干擾不但會影響其他電子設備正常工作,也會影響汽車電氣系統本身的正常工作［1］。

ISM是工業、科學和醫療頻段，國際電信聯盟無線通信委員會規定，只要設備的發射功率低于一定值且不對其他頻段造成干擾，即可免費使用此頻段。國際上最常用的ISM頻段是433 MHz,915 MHz和2.4 GHz。其中，2.4 GHz為各國共同的ISM頻段［2］。目前，無線局域網、藍牙、ZigBee、WirelessUSB等無線設備均工作在2.4 GHz頻段上。

電磁干擾問題由來已久，從1906年開始，人們就提出對汽車產生的電磁干擾加以限制，點火系統作為主要的電磁干擾源，成為研究的重點［3］。本實驗主要目的是通過分析汽車上的電磁干擾源和實測汽車在2.4 GHz頻段產生的輻射性電磁干擾的相對強度，推斷其對部署在汽車上的2.4 GHz無線通信設備的干擾作用。

1 汽車的電磁干擾源

電磁干擾產生于干擾源，它是一種來自外部的、并有損于有用信號的電磁現象［4］。汽車對車載電氣設備的干擾分為兩種。第一種是輻射干擾，電磁波通過自由空間直接透入電子設備，并激勵設備內部的電路，在電路上產生相應的干擾能量，使與電路發生邏輯性錯誤，足夠強的電磁干擾甚至可以直接損壞敏感的電子器件；第二種是傳導干擾，干擾源通過電源線、信號線等線纜把干擾信號耦合到其他設備，對其他設備的正常工作造成危害。對于獨立供電的車載2.4 GHz通信設備而言，它主要受到汽車的輻射性電磁干擾，所以本文主要分析、測量汽車的輻射性電磁源。

按照電磁波產生與傳播理論，只要在直線形的電路上引起電磁振蕩，直線形電路的兩端就會出現交替的等量異號電荷，這樣的電路就會向空間發射電磁波。電磁波在單位時間內輻射的能量與頻率的四次方成正比，即電路的振蕩頻率越高就越容易向外輻射電磁波。汽車上有許多符合此條件的電路，因此汽車可以發出各種頻率的電磁干擾。交通密度每增加一倍，干擾噪聲功率頻譜密度便增加［5］3~6 dB(A)。

汽車電氣系統內最強的電磁干擾源是點火系［6］。汽車發動機正常運行時，點火線圈次級的瞬變電壓很高，能在50 μs內上升至35 kV。火花塞電極放電時，會形成強烈的電磁輻射向周圍的自由空間傳播。這種輻射電磁噪聲包含很高的頻率成分，是電視廣播的主要干擾源［7］。

汽車上有著許多的感性負載，比如各種電動機和電磁閥。電磁閥的線圈在開路瞬間，會產生幾十倍于其工作電壓的反向電壓。這個反向電壓在由電感與分布電容形成的一個LC串聯振蕩電路中繼續諧振，從而產生諧波非常豐富的電磁輻射。這也是一個非常重要的電磁干擾源。

汽車上還存在許多觸點開關，由于觸點存在接觸電阻的原因，開關在開合時往往會產生電火花。如果電路中的電流比較大，這種電火花引起的電磁輻射也能夠干擾其他電器設備。直流電機工作時，炭刷和整流子也會產生較強的火花，在很寬的頻率范圍內引起輻射性電磁干擾。汽車的雨刮電機普遍用直流電機，對外產生的干擾也較強［8］。

2 汽車的輻射性電磁干擾的測定與分析

2.1 測量方法

在2.4 GHz頻段上，分別測量汽車所處環境的電磁波功率和汽車在同一環境工作時的電磁波功率。通過對比這兩個值，可得到汽車在2.4 GHz頻段產生電磁干擾的相對強度。

2.2 測量過程

測量過程如下：

(1) 安裝頻譜分析儀。頻譜分析儀有一個運行在Windows操作系統的記錄軟件和驅動程序。首先啟動筆記本電腦，用USB線將頻譜分析儀FR24-SAU與筆記本電腦相連接，在操作系統提示找到新硬件后安裝頻譜分析儀的驅動程序，最后在筆記本電腦上安裝頻譜分析儀的記錄軟件FRMT。

(2) 測量環境噪聲。將頻譜分析儀的天線放在副駕駛位置上，啟動筆記本電腦并運行頻譜分析儀的記錄軟件，在記錄軟件上設置頻譜分析儀的各項參數，開啟頻譜分析儀的峰值保持功能，關閉汽車的發動機和所有車載電器設備，連續測量3 min，將測量結果記錄為“環境噪聲”。

第3篇：電磁輻射選頻儀范文

除顫器是利用瞬間釋放的高能量脈沖電流，通過短暫的電擊去除心臟的室顫（VF）或房顫（AF），并使其恢復正常心律的種有效的醫療救護儀器。顯然，除顫器的性能優劣將直接關系到臨床急救的效果。作者研制的心臟除顫器測試分析儀，可對除顫器的各功能參數，包括放電能量、最大電流及電壓，同步觸發延遲時間、除顫器放電時間等進行校準檢驗，且能模擬人體輸出多種心率、多種導聯的標準心電波形以及檢定除顫器性能的特定波形，并兼有檢測與心電信號同步的除顫放電功能。

在除顫器測試分析儀的研制過程中，針對出現的干擾現象，分析了干擾現象，分析了干擾產生的原因及干擾的特點，采取了一些抗干擾措施，通過應用EMI（電磁干擾）濾波器，去除了放電脈沖在儀器內部所產生的強烈干擾，使除顫器測試分析儀工作穩定可靠，具有良好的電磁兼容性。

圖1 儀器電路原理框圖

1 系統的基本原理及干擾特點

本儀器以飛利浦單片機80C52為控制核心，完成對除顫器各項功能的測試分析，并通過接口電路對分析結果分析顯示和傳輸，原理框圖如圖1所示。除顫器測試分析儀主要完成兩部分功能：（1）完成對除顫器放電能量的準確測量；（2）準確、穩定地輸出各種心電波形及測試波形。為檢驗除顫器的自動除顫功能及其特性參數要求分析儀能輸出多種波形，包括具有多種導聯輸出的ECG（心電圖）波且幅值可調，同時輸出高幅值ECG信號、直流脈沖、方波、三角波、復合波、多種頻率的正弦濾以及多種心律的標準R波。各種波形的輸出通過數字合成，由程序產生的波形經D/A轉換器輸出，然后通過模擬電路變換成要求的輸出模式。放電能量的檢測是基于除顫器的高壓放電脈沖通過模擬人體阻抗的模擬電阻（典型阻值為50Ω）放電，經衰減后送入可變增益放大器，變為A/D轉換器的輸入信號，然后進行處理和顯示。

根據對儀器的要求，除完成各項功能外，在對除顫器的放電進行測試時，必須能夠承受由放電脈沖帶來的強烈干擾，不死機、不復位，在不采用干擾避開法、系統智能復位法等措施時，程序仍能正常執行。同時，由于儀器必須具有恢復放電脈沖波形的功能，測量模擬通道不能對放電信號采用濾波、浪涌阻尼等措施。這就對儀器的抗干擾性能提出了更高的要求。

系統的干擾源一部分是儀器內部數字電路、供電電源所產生的干擾以及儀器外部空間輻射電磁波干擾；另一部分干擾來自除顫器的放電脈沖。其干擾具如下特點：

（1）電壓峰值高、能量大，最高電壓可達5000V，最大放電能量可達360J；

（2）放電時間短，除顫器放電脈沖時間僅為10ms左右，脈沖前沿時間約為2ms；

（3）放電波形復雜，對不同型號的除顫器，放電脈沖的形狀不同，有單向指數衰減型、雙向指數衰減型、單向截止型及雙向截止型等；

（4）干擾直接進入儀器內部。由于本儀器是便攜式儀器，模擬人體的50Ω電阻置入儀器內，因此干擾產生于儀器內部；

（5）干擾復雜。由于模擬人體的50Ω電阻所需功率大（該電阻一般為繞線電阻），此電阻存在較大的分布電感及分布電容，放電脈沖經該電阻必然產生較強的復雜干擾。

2 抗干擾設計及EMI濾波器的選用

干擾源產生的電磁干擾信號一般通過電容的靜電耦合、電感的磁耦合、公共阻擾的地電源耦合、電磁輻射感應耦合等途徑傳播到擾的對象。由于強烈干擾源與測量控制電路置于同一機箱內，彼此相距很近，故電磁干擾傳播要為近場感應，即電容耦合、磁耦合。此外，公共阻抗耦合也是傳遞干擾的重要途徑，因此除了采用常用的軟件抗干擾措施（如空指令的使用、數字濾波等）外，還從以下幾方面進行整機的電磁兼容設計，以解決干擾問題。

2.1 抑制干擾源

為有效降低干擾源的干擾，模擬人體的50Ω大功率電阻采用無感電阻，在布線時充分注意減少由引線帶來的寄生電抗參數、合理分配放電采樣電阻的空間位置等，特別注意大電流通路的焊接質量，以防接觸不良引起火花放電造成更強干擾；選用低頻率電路芯片可有效地降低噪聲，提高系統的抗干擾能力。

2.2 關于屏蔽層的設計

采用屏蔽的目的是為了在干擾的環境條件下保證系統信號傳輸性能。這種抗干擾措施可屏屏外來干擾，也可減少本身向外輻射能量。衡量器件傳輸性能的指標是ACR值（衰減/串擾比）。非屏蔽線在ACR值符合要求的條件下，其傳輸帶寬和傳輸速率可以大大高于標準帶寬和標準傳輸速率。但是當信號以很高的速率在線路中傳輸時，由于受到外界的電磁干擾以及自身內部的串擾，容易出現數據傳輸錯誤，降低系統的性能。所以系統中采用較低的速率傳輸數據，以增加系統的可靠性和安全性。

    為了有效減少外界的電磁干擾，可以采用屏蔽措施。屏蔽分靜電屏蔽和磁場屏蔽，靜電屏蔽要求可靠地接地。實際的屏蔽系統存在著一些必須注意的問題，如接地方式、接地導線以及屏蔽的完整等。應慎重選用屏蔽電纜，因為屏蔽不但會導致信號傳輸的不平衡，而且會改變電纜的電容耦合，從而衰減增加，降低信號輸出端的平衡性。同時考慮到干擾源與測量控制電路在同一儀器內，距離很近，若內部用屏蔽層，且屏蔽未良好地連接時，增加的電容效應將非常明顯。在于以上考慮，在系統內部放電電阻與線路板及連接電纜之間，不采用屏蔽措施。但是對于塑料機殼的屏蔽必須仔細考慮，為降低外界電磁干擾，采用噴涂金屬屏蔽層，同時要求涂層達到一定的厚度且對縫隙、孔洞進行泄露處理，特別注意可靠地接地。

2.3 抑制干擾的耦合通道及提高敏感電路的抗干擾措施

為了便于儀器安裝及簡化結構，結合上述關于屏蔽與非屏蔽的分析，儀器內部不采用屏蔽措施。為了解決干擾問題，除了采取軟件及常用硬件抗干擾措施外，還采用多層線路板及EMI濾波器來增加儀器的抗干擾能力。

（1）基于電路原理，放電能量檢測電路采用差分有源衰減電路，使放電脈沖取樣電阻浮置，減少通過公共阻抗的電耦合傳遞的干擾。衰減電阻網絡采用多個精密金屬膜電阻，以提高衰減比例精度及減少電抗分布參數。

（2）線路板設計采用多層線路板，減小電磁干擾。合理安排器件分布，將信號采集及預處理部分、波形產生部分等與數字信號部分（如單片機控制單元、存儲器、擴展I/O口等）從空間上隔離開。此外，將電源產生部分集中在一個區域，使線路板平面盡量靠近儀器底板（底板為儀器外殼屏蔽），起到多層板作用；合理布線，盡量減小回路面積，以減小射頻干擾；印制板上走線方向盡量避免突發，否則會導致阻抗的不連續和產生輻射，造成射頻干擾。由于儀器為便攜式儀器，必須采用低功耗CMOS電路。但由于CMOS電路輸入阻抗高，會引起很嚴重的信號反射畸變，從而增加系統的噪聲，因此布線盡可能短，盡量減少過孔數目。

2.4 EMI濾波器的應用

EMI電子元件品種很多，如電感尖、電容類、壓敏電阻類、LC組合件類、常規EMI濾波器類等。各類又包含許多品種類型，如帶鐵氧體磁珠的三引線圓片電容器、疊層片式浪涌吸收器、鐵氧體扼流圖等。

由于干擾屬近場干擾，干擾強烈且復雜。為此，濾波器必須安裝在線路板上，不但要對信號線采用EMI濾波器，在電源通常也采用EMI濾波器。為節省空間，采用焊接式安裝，同時為保證濾波性能，特別注意焊接工作。

    選作濾波器時主要是確定濾波器的截止頻率。截止頻率的選擇必須保證濾波器的通帶能夠覆蓋有用信號的帶寬，保證設備的正常工作，同時最大限度地濾除不必要的干擾。為防止電磁輻射引起數字信號傳輸錯誤、造成死機和復位等，在數字信號通道上接入抗高頻干擾的EMI濾波器。采用日本村田公司生產的帶鐵氧體磁珠的三引線圓片電容器DSS310系列EMI濾波器，其等效電路如圖2示，插入損耗與頻率的關系曲線見圖3。

針對模擬信號的抗干擾，也采用同類EMI濾波器，只是在選擇截止頻率時保證大于信號的帶寬。考慮由近場對公共線路所帶來的沖擊浪涌干擾，選用帶鐵氧體磁珠的三引線圓片壓敏一電容器型EMI濾波器DSS710系列，圖4為其對電源干擾的抑制特片和壓縮特性。壓敏電壓22V，電容量可達22000pF，加上鐵氧體磁珠的作用，其對電磁干擾的抑制頻率可以降低到3MHz以上，衰減大于20dB，且抑制頻率范圍明顯展寬。此類濾波器用于系統各種電源通道中。

以惠普的CodeMaster除顫器為測試對象進行多次測試，并同時與瑞典METRON公司生產的除顫器分析儀QA-45進行比對，其測試數據如表1（QA-45在給定的測試范圍內，精度為±2%）所示。僅以除顫器放電能量的性能指標進行分析，在低能量測試中（<50J），誤差遠小于2%；高能量測試中，誤差也能控制在2%之內。經連續多次的高能量的放電測試，證明系統具有良好的重復性及穩定性，完全滿足設計的性能要求。

表1 測試數據表

CodeMaster除顫器除顫器測試分析儀QA-45放電能量（J）能量測試平均值（J）最大電壓平均值（V）延遲時間（ms）能量測試平均值（J）最大電壓（V）延遲時間（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：電磁輻射選頻儀范文

關鍵詞：磁性丙綸；上漿性能；增強率；增磨率；減伸率

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

磁性織物可廣泛地用于屏蔽電磁輻射；吸收高頻波；作為變壓器、馬達和電動機的芯；制造去除空氣及污水中磁性物質的過濾器。另外，磁性織物的一個重要作用是對人體的醫療保健作用，不僅有消炎抗腫、降壓、改善血液粘滯度及微循環療效，而且穿著舒適[1-2]。磁性丙綸是一種性能優異的新型功能性纖維，兼具紡織纖維特性和磁性的材料，該纖維是在聚合物中加入高濃度磁粉紡制而成，因此有比較特殊的物理性能和磁性能，其產品具有良好的服用性能，而且成本低、應用價值高，具有很強的市場開發潛力[3-5]。

本文對磁性丙綸進行漿紗試驗，測試漿紗前后的物理機械性能，計算增強率、增磨率及減伸率，并綜合以上三項性能對漿紗結果進行評定，分析各漿料配比的變化對漿紗性能的影響，從中得出最佳的漿料配比，為充分利用纖維特點進行產品開發提供依據。

1 試驗

1.1 原料準備

12tex磁性丙綸，原紗平均斷裂強力為252.30 cN，斷裂伸長率為29.27%，斷脫時間為13.37s，耐磨次數為4665。

1.2 設備及儀器

HD021型電子單紗強力儀、Y109型紗線耐磨儀、501型超級恒溫器、SPS202F電子天平、GA391B單紗漿紗機。

1.3 漿料的選配

磁性丙綸本身的斷裂強力、斷裂伸長較大，表面摩擦系數小，且耐磨性能好，它基本上可以滿足織造的要求。但是因為磁性丙綸沒有捻度，在拉伸過程中極易滑脫，拉伸時斷脫時間較長。在織造過程中若有一根纖維從主體中分離出來，它將會斷裂并與其他纖維相互糾纏，導致開口不清，形成織疵，因此，無捻長絲上漿主要是提高其集束性。

磁性丙綸的主體是丙綸，漿料的選擇應按照丙綸來選。丙綸是聚丙烯結構，標準狀態的回潮率為0，具有很強的疏水性。一般來說，要求漿液流動性好、粘度低的有高粘著力的漿料，因此，選用部分醇解PVA、丙烯酸酯類化學漿料的混合漿，并設計了5組試驗，見表1。

1.4 試驗條件及方法

1.4.1 上漿工藝

根據漿液中各漿料的配比和含固率，調制漿液，煮漿溫度控制在(100±0.5)℃左右，煮漿2.5h，在GA391B型單紗漿紗機上對磁性丙綸進行上漿處理，漿槽溫度為(95±0.5)℃，漿紗機車速為70 m/min。

1.4.2 漿紗性能測試

漿紗增強率、減伸率：以HD021N型單紗強力儀測試原紗及漿紗的斷裂強度和平均斷裂伸長率，樣本容量為50，通過統計分析剔除異常值后求取平均值。試驗條件為初試張力：7.3cN；夾距：500mm；拉伸速度：500mm/min。

漿紗耐磨性能：以Y109型紗線耐磨儀測定。速度120r/min，紗線張力19.6 cN/根，樣本容量為30。

2 結果與分析

上漿后紗線的試驗結果如表2所示。利用表2的數據，計算出各組配方增強率、減伸率及增磨率，結果見表3、表4及表5。

2.1 對紗線力學性能的影響

由表3可以看出，通過上漿處理，紗線的增強率有了較大提高。漿液滲透到紗線的內部，增加了纖維之間的抱合力，同時也增加了纖維之間的摩擦系數。這使得紗線在拉伸時纖維不易滑脫，從而增加了紗線的強力。其中，配方3的增強率最高，斷裂強力提高了52.6%，配方1的增強率最低，也有34.0%的提高。同時，還可以看出，純PVA的上漿性能并不佳，隨著丙烯酸漿料的加入使漿紗的強力有了更大的提高，并且隨著丙烯酸類漿料的加入，紗線的強力先增加后降低，且含固率越高漿紗強力越好。

第5篇：電磁輻射選頻儀范文

關鍵詞：太赫茲；室內無線通信；無線局域網；高數據率傳輸；飛秒激光

中圖分類號：TN929文獻標識碼：A文章編號：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 太赫茲頻帶與室內無線通信

近年來應用于辦公室和家庭的短程無線通信系統，如無線局域網（WLANs）的研發正快速進展。多媒體水平數據傳輸對數據率提出越來越高的需求，通信系統須運行于更高的頻率以獲得更大的帶寬。目前WLAN工作在幾個GHz，但運行于幾十GHz的系統已經開發出來。為應對這個需求，國際標準化組織已作出了短程無線通信的新構架，具體體現在WLANs和WPANs（Wireless Personal Area Networks）的新草案里[1]。

然而，新標準的數據率仍然很有限，如IEEE 802.11a, g+ 和 HIPERLAN/2數據率為54 Mb/s。通常稱為超寬帶寬UWB（Ultra-Wide Bandwidth Radio）室內框架比當前的系統好很多，期望達到數據率為110C200 Mb/s，在減小傳輸距離后可達到500 Mb/s[2]。UWB在3.1 GHz 到 10.6 GHz 頻率范圍的帶寬是7.5 GHz。獲得更高網絡容量的直接途徑是提高帶寬，在常規無線電通信的情況則要提高工作頻率。

太赫茲THz (1012 Hz)頻域是指頻率在0.1 -10 THz，處于微波的高頻端和遠紅外光的低頻端之間的電磁波段。為估計可能達到的數據率，假定載頻在300 GHz 到 3 THz范圍選取，并且假定帶寬約等于運行頻率的1%，則可能實現Gbit/s數據率，這就比當前和即將出現的局域網（WLANs）和個人網（WPANs）的容量大得多。

目前已經存在多種民用和軍用無線服務，微波頻域受到管制，帶寬非常昂貴，但太赫茲頻率范圍未受管制。另一方面，紅外及光頻域通信也已研究多年，雖然這個頻域未受管制運行頻率也很高，但是由于人眼安全功率限制、強度調制/直接檢測(IM/DD)技術靈敏度低、環境光噪聲高等因素,限制了其作為G比特數據率無線傳輸 [3]。然而，太赫茲頻域不象光頻受環境噪聲干擾那么嚴重。無線短程通信網不久將推向THz頻域。

2 太赫茲通信相關器件技術

電磁波譜中的低頻段包括調幅和調頻的射頻以及微波，其波源基于經典電子輸運的產生機制。而電磁波譜中的更高頻段包括紅外、可見、和紫外光頻是由量子躍遷機制產生。太赫茲頻域位于以上兩個頻域之間，由于在這個“太赫茲間隙”缺乏有效的波源和探測器，過去人們對它的研究不多。在歷史上，主要是天文物理學對它有興趣，接收器需要在低溫（120 K）工作。

基秒超短脈沖激光、Auston光電導天線[4-5]、非線性光學晶體光整流器件[6-7]的太赫茲波產生與探測技術，對太赫茲科學技術的研究和應用起了重要的作用。近年來，太赫茲時域光譜(THz-TDS)[8]、太赫茲射線成像(T-ray Imaging)[9]等太赫茲技術及其在生物醫學、環境、安全等領域的應用受到世界各發達國家的高度重視并投入了大量經費支持，使太赫茲技術和器件的研究從上世紀90年代始成為世界范圍研究熱點。這些研究規劃和項目驅動太赫茲技術正走向廉價、室溫元件[10]。

基秒激光和光電導天線的太赫茲波發射與探測裝置如圖1所示。首先用超快飛秒激光激發DC偏置的光導天線產生太赫茲脈沖。DC偏置的低溫生長GaAs半導體制成的Auston光電導開關在亞皮秒時間里調制其電流密度的變化，從而產生脈沖太赫茲輻射。電流密度的變化即光電流來自兩個過程：飛秒激光照明使載流子密度快速變化和光生載流子在外場下加速。發射功率分布在0.1-4 THz。透過樣品的太赫茲輻射的相干探測可由相似的光導天線電路完成。通過與太赫茲發射同步的飛秒脈沖選通光電導間隙，則可測得正比于太赫茲電場的信號。通過改變到達探測器的光路長度即光學延遲線掃描，可對整個太赫茲時域取樣，從而獲得入射太赫茲波的振幅和相位。從超快飛秒激光器出來的光束由分束器分成泵光和探光，分別用于照明發射器和探測器。電機驅動的延遲臺裝在探束里零時延附近改變入射太赫茲脈沖和探測器處的檢測激光脈沖之間的光學延遲,獲得太赫茲場作為實時光學延遲的函數后通過頻域傅立葉變換就可以在計算機實時顯示或存儲。太赫茲發射器和探測器都用半球形高阻抗硅透鏡來耦合，然后用離軸拋物面鏡來操縱太赫茲波束。

2004年，以單行電子作為活性載流子的新型光電二極管（UTC-PD）研制成功，它同時具有高速度和高飽和輸出特性，能夠得到輸出功率為2.6μW，頻率為1.04THz的太赫茲波，它能適合在10Gb/s的THz無線通信中應用。這是目前所能得到的所有光電二極管中的最大輸出功率。由此，以通信為目的的可靠THz發射器可以實現[11]。全固態室溫太赫茲器件的最新發展為太赫茲無線通信系統帶來了可喜的前景。太赫茲低頻段的功率可由基于Schottky二極管并由W-band HEMT（高電子遷移率晶體管）功率放大器泵浦的倍增電路，或者Gunn波蕩器產生。二極管電路由無襯底技術或薄膜技術制造，使得它可以與其他器件半單片集成，在800 GHz的輸出功率達1 mW，帶寬在15%量級[12-16]。DSB轉換損耗介于5-8 dB、噪聲溫度在600-1500 K的分頻諧波泵浦混合器可在200-600 GHz實現[12,16]，基于外差式檢波器的THz通信接收器可以制作出來。首個直接調制太赫茲輻射的方法由Libon等人[17]用光控混合I型/II型GaAs/AlAs多量子阱結構給出。Kersting等人[18]則開發了另一種量子阱構成的電驅動調制器，通過加上電場來控制PQWs的電子布居從而控制器件對太赫茲的吸收，以達到調制的目的。

3 太赫茲無線通信信道的特點

太赫茲無線通信技術的實現，不僅依賴于太赫茲波源、探測器、調制器、濾波器、相移器、反射器等有源和無源器件的進步，也依賴于太赫茲信道技術、編碼技術等的研究。

設計無線通信系統的第一步是理解和表征傳播信道的特性，使我們可以恰當地評價信號參量。然后，就可以選擇合適的編碼和調制方案，以達到譜效率最大化，在給定帶寬獲得最大數據率。

在設計通信系統時必須考慮所有衰耗機制。太赫茲能量在大氣中傳播時的衰減，以水蒸氣引起的強烈吸收最為嚴重。由于目前可用的太赫茲波源效率低，功率也較低，太赫茲無線通信系統工作距離比現有無線通信系統短，單個THz 微微小區（pico-cells）僅能覆蓋單個房間或者最多一個大樓[19]。

對于室內環境，大氣在亞毫米頻段共有900多條強吸收線[20]，在太赫茲頻段的氧線衰減不超過0.03 dB/km。剩下的大氣組分只有少量吸收線，因這些組分占大氣百分比很小其吸收可以忽略。大氣的主要吸收成分是水蒸氣。S.A. Khan 等[21]采用美國標準大氣條件，在0.1-1 THz 頻域進行的大氣衰減進行了模擬。發現在0.2-0.3 THz間的大氣衰減很低，高于0.3 THz衰減上升迅速。然而，有幾個頻率窗口衰減下降到低于0.1 dB/m的較低水平，如中心頻率為0.28 THz 、0.42 THz、0.67 THz 、0.85 THz 等窗口（見圖2）。其中，中心頻率為0.28 THz 的窗口，在60 GHz帶寬內衰減數值約為0.002-0.004 dB/m。在中心頻率為0.67 THz 頻率窗口，相應的衰減數值約為0.037-0.05 dB/m。在中心頻率為0.85 THz 頻率窗口，相應的衰減數值約為0.05 -0.06dB/m。這些窗口都適合于未來太赫茲室內通信系統運行。

4 太赫茲無線通信實驗

2004年，Kleine-Ostmann等人制作的基于電控制二維電子氣密度的室溫調制器可以得到3%的調制深度[22]。幾個月后他們報道了太赫茲頻域第一個數據傳送實驗[23]，他們首次采用室溫半導體太赫茲調制器通過太赫茲通信信道發送聲音信號，用經改進的常規太赫茲時域光譜裝置，在75 MHz寬帶的太赫茲脈沖序列上傳送25 kHz的信號。2005年，Mueller 等人[24]描述了采用太赫茲波源和Schottky肖特基二極管調制器和探測器的寬帶寬通信數據鏈路。

2004年，日本NTT公司的T.Nagatsuma等人[25]搭建了120GHz的亞太赫茲無線通信系統，實現了10Gb/s的數據率。如圖4是系統示意圖及其實物圖。

如圖4所示，亞太赫茲（Sub-THz）光源產生調幅載波信號，頻率為125GHz。馬赫-曾德爾幅度調制器（MZM）將數據調制到載波信號上。被放大過的調制信號輸入光子Sub-THz發射器。在光子Sub-THz發射器里的光電二極光（UTC-PD）將光信號轉換成為Sub-THz信號，通過天線發射給接收器。接收器是由前置放大器和一個Schottky二極管組成。當接收到的信號強度為-32.2dBm、數據率為10dB/m時，其誤碼率小于10-10。圖5給出了接收到的毫米波的誤碼率[26]。最長的有效傳輸距離為1km。具體的實驗各組成部分的設備如表1所示。

2005年12月，Liu 等人[27]報道了第3個太赫茲頻域數據傳送工作。太赫茲通信鏈路是通過飛秒激光門控光導天線實現基于太赫茲波載波音頻信號的編碼和解碼。 實驗裝置如圖3所示。鎖模鈦藍寶石激光的脈寬和重復率分別為35 fs和85 MHz。發射器和接收器天線都是在低溫生長GaAs (LT-GaAs)上制作的偶極型光電導開關，其載流子壽命短于2 ps。天線的偶極間隙和長度分別為5μm和30μm。激發和探測的平均光功率都約為10 mW。發射天線的偏置采用函數信號發生器輸出的正弦信號。接收天線探測到的光電流由電流前置放大器（2MHz，3dB 帶寬）放大后，接到鎖相放大器做瞬時波形分析或接到波譜分析儀做調制帶寬分析，并用示波器來測量已解碼的信號波形。最大信號在太赫茲脈沖的峰值處測得。接收天線處的3分鐘積分信號峰峰值波動約10 %。直到1THz探測到的太赫茲波形信噪比約為1000。在發射天線的偏置加入直接電壓調制，相應的調制帶寬為23 kHz，傳輸距離為1米，并示范了在有放大和無放大情況下通過太赫茲鏈路傳輸合弦的保真度。

5 結束語

目前，國際上太赫茲無線通信研究還處于起步階段。由于其在室內高數據率無線局域網、短程戰術通信和衛星對衛星通信等領域可預見的應用前景，受到世界各發達國家的高度重視。太赫茲無線通信技術的實現，還有賴于太赫茲波源、探測器、調制器、濾波器、相移器、反射器等有源和無源器件，以及太赫茲信道技術、編碼技術等的進步。

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