发布时间:2023-10-11 17:33:52
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中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)10(b)-0121-02
高中物理电磁波信号发射与接收电路学习,是物理课程中一节实验探究性较强的章节,需要教师进行模拟仿真,让学生真实地体验电路仿真的实验效果,方便学生对电磁波信号发射和接收线路的了解以及进行课下的自我学习。其次,学生通过教师的教学也可以课下进行一些电磁波信号发射和接受线路之间的研究,便于自己更直观地掌握知识点。
1 电磁波信号发射的电路和仿真分析
无线传输的过程中,为了获得较高的辐射效率,无线尺寸需要和发射的信号波长相比拟,如若将信号加载到高频信号当中,就可以运用调制信号去控制及约束高频载波的服务,致使其振幅按照调制信号的要求变化,进而使已经调制好的信号和信道内的带通特性相互匹配,从而提升无线信号的传输性能。在这一系列的过程步骤中调频和调幅起着十分关键的作用,它们的调动直接关系到电磁波信号传输的准确性和高效性,以下则是对调幅和调频的简单概述。
1.1 调幅电路的调幅含义和仿真分析
调幅(AM)是用低频调制信号然后去控制高频载波的幅度,在这中间使得振幅按照调制信号规律变化的过程。在对调幅电路仿真分析过程中,需要变容二极管调频电路、锁相环调频电路仿真分析[1]。以下则是对其仿真分析的具体概述。
1.1.1 变容二极管调频电路
变容耳机管调频仿真电路是将虚拟的示波器连接到输出端,接着按下F5键就可以启动该仿真装置,在启动之后,双击4踪示波器,就可以观察到仿真电路的输出波形[2]。
1.1.2 锁相环调频电路的仿真分析
锁相环调频电路的结构原理完全不同于变容二极管的调频结构。锁相环的调频主要是由3个重要部分组成,它们分别是鉴相器(PD)、压控振荡器(VCO)以及环路滤波器(LP)。
1.2 调频信号的原理及仿真分析
实现调频的方法主要可以划分成两个不同的层次类别及直接调频和间接调频两种类型。直接调频是利用调制信号去直接的控制振荡器的振荡频率,让调制信号按照其调制规律进行发展变化。这种方式是采用调制信号去控制载波振荡器的频率元件及参数变化[3]。设调制信号为?Ω(t)=UΩmcosΩt其载波信号则为?C(t)=Ucmcosωct,因为调频是其载波信号的瞬时角频率ω(t)随着调制信号的转变而成正比例的变化,具体则如下述公式所示:
ω(t)=ωc+K f U Ω Mcos Ωt
因此,就可得出瞬时相位φ(t):
基于以上两个公式就可以得出调频波的表达式为
2 电磁波接收线路的实验设计
2.1 实验原理
在天线导体当中会形成感应电流进而驱动二极管发光。辐射源则可利用一些具有辐射性能的电器例如电磁炉,天线则可以利用导线圈代替。如若出现感应电流只要其达到毫安级别就可以是二极管发光[4]。
2.2 实验目的
理解电磁波的工作原理,然后借助于原理的理解,更深层次的理解电磁波的接收和感应电流产生的机理。然而,作为高中生因为已经具有了一定的物理基础,因此可以在实验中适当地给自己加大难度。
2.3 实验流程
将选用的家用电器电磁炉作为辐射源,该电磁炉的工作频率设置为20~30Hz。天线是采用导线圈代替,具体就是将网线上剥离下长度大约为3 m的导线,将其绕在笔管当中形成线圈,线圈的两端则是放在二极管的正负两级,这样一来就能形成一个闭合回路。当该线圈放置在电磁炉的中心位置时,LED就会发光,若是线圈距离电磁炉较远时二极管则不会发光。由该试验可以得知电磁炉的辐射场中间最强,越远离中心则辐射越差[5]。
2.4 实验结论及其注意事项
通过这一个简单的实验,可以看出导线圈是可以接收到电磁波的感应电流,感应电流的大小可以通过增加线圈的长度或是采用磁铁性质的感应棒而增大。即便是在实际的电磁波信号发射和接受线路中,其也需要遵循这一原理。
3 电磁波信号的接受线路及其仿真分析
通常情况下,在通信设备的接收端,其能接收到的信号其实非常的微弱,为了方便接收人员对信号的有效甄别,则应该选择出有用的频率信号进行发送,将一些无用的信号进行印制,这时候就需要放大电路。
3.1 放大电路的原理
高频小信号放大器的作用为放大通信设备中的高频小信号,也就是指放大线形范围内的信号。然后利用LC单调谐回路当做负载构成晶体管调谐放大电路。在这放大电路的过程中LC并联谐振回路担负着整个电路中选频滤波以及提供晶体管集电极所需的负载电阻的重要责任。
3.2 检波电路
依照当下调制信号的不同,检波电路可以大致分为包络检波和同步检波两大类别。包络检波是指将检波器的输出电压直接地反映输入高频调幅波包络规律的一种检波方式,这种检波方式可应用到普通的调幅波的解调当中。对DSB信号来讲,因为其包络区别于调制信号,因此可以采用同步检波方式。同步检波是一个具有三端口的网络,有两个是输入电压。其中一个是DSB信号另一个则是外加的恢复载波电压,其中载波回复电压和调制段的电压要放在一个同步的位置,因此又被称之为同步检波。
3.3 同步检波的仿真分析
因为其双边都带有调制信号的包络不能在和调制信号保持在相同的变换规律当中,因此不能采用简单的包络检波方式达到恢复信号的目的。DSB信号在解调的过程中,要采用同步检波的方式。同步检波和和调制信号的实质是一样的都需要采用频谱搬移的方式。
4 结语
综上所述,通过对电磁波信号发射与接收电路分析可以看出,随着当下新课标的更改,高中的物理课程教学已经发生了改变。因此,作为一名高中生,也应该在自己已有的物理基础上,尝试从被动的知识灌输到主动的知识吸收,进一步地提升自己的物理理论知识和技能。
参考文献
[1] 付永庆,刘伟.主动探测型时间反转电磁波聚焦[J].西安电子科技大学学报:自然科学版,2015(2):122-126,198.
[2] 许诚,底青云,付长民,等.大功率长偶极与环状电流源电磁波响应特征对比[J].地球物理学报,2012,55(6):2097-2104.
0 前言
公路和铁路隧道在使用混凝土进行衬砌过程中,由于施工作业环境的复杂性或施工管理不善造成隧道衬砌背后出现较大空洞,这对衬砌隧道的结构安全埋下了隐患,因此有必要及时隧道衬砌进行空洞检测,以采取应对措施,预防安全事故的发生。目前,对空洞的检测主要采用探地雷达,探地雷达在使用过程中,其特性会受到地层特性和地下媒质中的异常体的影响,地层特性中对雷达天线特性影响较大的因素主要是介电常数和电导率;同时地层中会存在各种各样的异常体,其中金属对探地雷达的影响最大,因此本文首先对这些因素的影响进行研究分析。
1 地层特性对雷达天线辐射场的影响
探地雷达的探测目标为地层或者各种结构物,如混凝土结构等,而地层和混凝土等会对天线的辐射方式产生影响,因此在进行天线设计时,也需要考虑地层和天线之间的相互作用。本文以Vivaldi雷达天线为例进行分析,该天线H平面(YOZ平面)在空气和地层中的电场分布示意图。天线位于地层上方高度h=3cm处,地层的相对介电常数?棕?酌=5,电导率?滓=0S/m,采用时域有限差分法(FDTD)进行模拟,模拟时频率为f=1GHz。其物理意义可以解释如下(图1):电磁波在空气和地层中呈球状进行传播,并且传播速度不同,由于传播速度的差异,在空气和地层分界面上会产生折射现象。由于电场和磁场的能流密度是连续的,电场和磁场分布也是连续的,所以在边界面上会产生侧面波,且侧面波与边界面的夹角即为折射临界角(?兹=38°)。侧面波在空间呈圆锥状分布,开始于地层波的切线处,止于地层空气分界面,侧面波则可以视为空间波的波前。地层波的波前则为图中所示的衰减波,衰减波较难观测到,因为其在空气中会以指数形式衰减,因此只能在地层上方很小范围内可以探测到。
由于探地雷达天线辐射场存在于损耗媒质中,辐射场强度随着传播距离的增大迅速衰减,利用天线辐射远场分布来描述天线的方向性并不太合适,而且,探地雷达的探测深度一般也仅在几倍波长到十几倍波长,并不一定在工作在天线的远场范围。因此,在分析时除了分析天线的远场特性外,还应分析距天线一定距离的地层内的近场分布来观察天线的方向特性。由于本文使用天线用于隧道衬砌及背后空洞的检测,而隧道衬砌厚度一般不超过65cm,再加上喷射混凝土厚度一般为20cm左右,因此本文在分析近场特性时,取天线下方厚度约90cm(因分析时频率设置为1GHz,波长?姿=30cm,90cm即为3?姿)范围内地层的场分布进行分析。
2 地下媒质中异常体对电磁波的散射
雷达天线的探测效果不仅取决于天线的辐射场的强度和方向性等,还与探测目标的散射特性相关。探测目标对电磁波的散射特性比较复杂,不仅取决于目标的电磁参数,还与目标的形状、大小等相关,下面简单讨论几种在雷达探测隧道病害过程中比较常见的异常体对电磁波的散射问题。分析时均采用有限差分方法(FDTD)。
2.1 空洞对电磁波的散射
衬砌背后空洞是运营隧道中比较常见的一种病害,这里考虑一种比较简单的情况,假设空洞位于各向同性的均匀地层中,且?棕?酌=5,?滓
=0.01S/m,空洞顶部距离地表深度为20cm。将发射天线和接收天线平行放置在地层上方,相距20cm,发射天线和接收天线均为VivaldiⅠ型天线。天线距离地层表面距离为3cm(0.1?姿),空洞宽度为40cm,高度20cm,空洞内充满空气(?棕?酌=1,?滓=0S/m)。
采用时域有限差分法进行模拟,图2是地层中近场的电场分布情况。可以发现,由于空洞的存在,电磁波会在空洞的边界面上形成多次的反射,反射信号会被接收天线所接收,这些反射信号与均匀地层的反射信号会有明显的区别,可见使用探地雷达探测隧道衬砌背后存在的空洞是比较理想的方法。
图3为仿真得到的有空洞时接收天线的回波电流。图中脉冲信号1是发射脉冲直接耦合到接收天线的结果,脉冲2才是空洞产生的回波电流,可以看出空洞的回波电流是一串较小的脉冲,正是由于电磁波在空洞内的多次反射形成的。发射天线和接收天线的互耦可以看作是一种背景噪声,它在整个测量过程中是保持不变的,在数据处理的过程中是可以消除掉的。
2.2 钢筋对电磁波的散射
隧道衬砌中为改善混凝土受力,均配有主筋(受力钢筋)及构造钢筋,钢筋对探地雷达探测的影响也很大。为了解钢筋对电磁波的影响,假设钢筋位于各向同性的均匀地层(混凝土)中,且?棕?酌=5,?滓=0.01S/m,钢筋共上下两排,直径为?渍=28mm,保护层厚度约为5cm,混凝土厚度60cm。将发射天线和接收天线平行放置在地层上方,相距20cm,发射天线和接收天线均为VivaldiⅠ型天线。天线距离地层表面距离为3cm(0.1?姿)。考虑两种不同的钢筋间距,d=10cm和d=20cm
图4是地层中近场的电场分布情况。可以发现,电磁波到达钢筋所在位置时,由于钢筋的尺寸较小,电磁波会“绕过”钢筋继续传播,但是由于钢筋的屏蔽作用依然存在,电磁波绕过钢筋之后,其电场分布没有在均匀地层中那么连续,而且在钢筋的下方会有一个很小的探测“盲区”,不过这个盲区不会影响对其他病害的探测。
图5和图6为仿真得到的钢筋间距分别为10cm和20cm时接收天线的回波电流。图中脉冲信号1是发射脉冲直接耦合到接收天线的结果,脉冲2是钢筋产生的回波电流,可以看出,二者的回波电流基本相同。钢筋的回波电流是一个较小的脉冲,是由于钢筋对电磁波的反射而形成的,不过由于钢筋的截面尺寸较小,所以反射信号比较弱。
表1为不同钢筋间距时天线系统的辐射效率和总效率以及主瓣方向的增益对比,可以看出钢筋间距较密时,系统的效率也会下降,主瓣增益也会降低。这是由于钢筋间距越密,在钢筋上产生的感应电流总数越多,因此也会消耗更多的辐射能量,所以才会导致系统效率的下降。
3 结论
根据本文的研究分析可以得出如下结论:
(1)使用探地雷达探测隧道衬砌背后存在的空洞是比较理想的方法;
(2)雷达发射天线和接收天线的互耦可以看作是一种背景噪声,它在整个测量过程中是保持不变的,在数据处理的过程中是可以消除掉的。
(3)钢筋间距较密时,雷达天禧系统的效率也会下降,主瓣增益也会降低。
【参考文献】
[1]Jifei Wang, Hongwei Huang, XiongyaoXie.Risk Assessment of Voids behind the Lining of Mountain Tunnels. GeoFlorida 2010: Advances in Analysis, Modeling&Design, Geotechnical Special Publication No.199, 2010:2319~2328 (EI:20112614101524).
[2]李祖伟,佘健,何川.衬砌背后空洞对隧道结构承载力的影响研究[C]// 2007年全国公路隧道学术会议,2007:25-33.
辐射源在哪里?
辐射源一:电子产品
有专家对手机、Wi-Fi、电脑进行了辐射测试。结果显示,拨通手机,使用高频探头,在被呼叫方铃声响起5秒内将探头靠近某品牌手机,显示最高数据为4.42V/m,5秒后仪器数据不断下降,一度接近1V/m。当探头处于5米之外时,未检测到通话手机的辐射数据;探头测定某品牌无线路由器时,Wi-Fi辐射值为0.93V/m,当探头远离时,立刻测不出辐射值。再将无线路由器开机,待手机接收到无线网络时,将探头靠近无线路由器,测得辐射值为1.34V/m;当测试一台液晶台式电脑时,主机辐射值为LOW状态,未显示辐射数据。电脑液晶显示屏的数据为1.73V/m。
上海防辐射协会的专家介绍,手机的频率比较高,属于微波辐射,一般为900多兆,1 800多兆或2 400多兆。Wi-Fi也一样,一般在2 400多兆。不过,电脑键盘并非微波辐射,它是频率非常低的工频,是50Hz的工频。
辐射源二:医疗器械
据了解,人体接受的辐射80%来自天然辐射,20%源于人为的辐射,而在人为辐射中,医疗辐射几乎占据了98%。按照不同的标准,医学辐射又可以分为多种,如果按照病人接受辐射的方式可以分为体外照射和体内辐射,体外照射就是我们常见的如X光、CT、骨密度检查、核医学显像等。
CT跟X光线辐射属于电离辐射,电离辐射跟我们平常讲的虚电辐射有很大区别,比如说我们穿的屏蔽服是针对辐射较低的非电离辐射,但电离辐射频率就很高,一般在1015Hz以上。
高频时根据物理学的原理电磁波具有波和粒子的双重性,它的粒子磁场能量很大,可以直接破坏细胞。做CT时,人体接触X光的时间会比一般X光摄片的时间长些,所以中小学生一般都禁止使用CT,采用X光射线来代替。它属于电离辐射,我们一般屏蔽都不能预防它,只有铅做成的屏蔽层才能阻挡X光。
辐射源三:家用电器
有不少人认为,家用电器的“个头”越大辐射越大,“个头”越小,辐射也就越小。
有研究人员对工作中的家用电器做了测试。结果显示,冰箱的测试数据基本保持在2.63~2.64A/m之间,将探头逐渐远离电冰箱,仪器显示数据为LOW状态,辐射非常微小;小小的节能灯测得数据为2.74V/M,远离后数据为LOW,基本没有辐射。不过,当宽频探头靠近微波炉,仪器数据不断波动,测得数据为15~16V/m之间,将探头远离微波炉0.5米,测得数据为5~10V/m之间。
因此,电器中冰箱的辐射不可怕,因为它的辐射是50Hz的工频,不同的频率规定的限值不一样,所以我国现有的标准对冰箱还没有具体的规定,但是国际辐射防护委员会规定50Hz的磁场限值为400A/m。
节能电灯的频率比较低,它的频率正好是人所听到的音频频率再高一些,大概为20千赫以上。但是我们曾经测过节能灯辐射的量还是比较大,虽然这个频率对人体一直都没有标准,但是对节能灯本身辐射有一个产品标准,有些节能灯的变压器辐射出来的电场强度可能会超标。一般人在使用节能灯时离的距离都很近,所以是不是超过人体的卫生标准还不好讲,但据说很近时会超过人体卫生标准,稍微离远一些就会很安全。
微波炉的频率属于微波频率,辐射量一般也较大。如在微波炉门上的观察窗上的辐射能达到100多个微瓦每平方厘米。根据我国的卫生标准,一般的老百姓长时间接触微波的强度应该小于10个微瓦每平方厘米,因此微波炉这里的辐射强度已经超过了我们正常标准的10倍以上。
辐射的杀伤力有多大?
热效应、非热效应、累计效应
一般的电磁波虽然没有电离辐射这么可怕,但是对电磁波也有一定规定,如果超过限值,还是会对人体造成一定损伤。对人体造成的损伤有几个不同的类型。
一是热效应,即电磁波照在人体上,人体局部组织会发热,温度会上升,有可能对组织造成损伤。比如我们的眼睛当受到电磁波量较大影响时,可能得白内障,在20世纪50年代时就发现过一种雷达病,有人得白内障就是因为雷达的大功率辐射导致,这是最早发现电磁波对人体发生损害的例子。
再一个是非热效应。即看起来电磁波的能量不大,如高压线下的人接受电磁波的能量经做过计算是非常的小,几乎跟人的新陈代谢的量差不多,但人在高压线下的确会受到伤害,所以叫非热效应。这种效应是最近20年~30年才被人重视的,高压线下儿童的白血病发病率比不是高压线下儿童要高几倍。
还有一个叫累计效应。虽然电磁波的量没有超过标准,但通过长时间的累计,一般接触到电磁波后,人体会逐渐修复细胞收到的损伤。但是如果时间比较长,量比较大,虽然没有超过标准,但是长时间的影响,它会积累起来,以后对身体造成一定的损伤。
离公交车刷卡机、
商场防盗感应门远一点儿
虽然生活中的辐射源不少,但是也不用过于担心。比如低频50Hz,这个没有什么可怕的。有些人说家电不安全,但是应注意低频的对人体伤害主要是磁场,低频的磁场我们只要离它稍远一点,它的强度就会很快下降,通常它跟距离的3次方成反比,如果距离拉大一倍,它的磁场强度就是原来的1/8。比如说,在使用微波炉时,只要保持距离即可。当微波炉开时,离它1米的距离时微波辐射就很小了。
磁卡的磁条是用液体磁性材料涂抹在卡片上或用细小的固体磁条粘贴在卡片上构成的。在磁条表面,还覆盖有一层保护介质,防止因为摩擦刮蹭,破坏磁条结构。但是很不幸,对于把卡片粗枝大叶塞在裤兜里了事的男生来说,这种保护还是太脆弱了,因为磨损而弄坏了磁卡是常有的事。
但是细心呵护不刮碰是不是磁卡就不会坏呢?如果真是这样,就没有“消磁”这个说法了。一般来说,磁条里分了3个磁道(也有功能简单的磁卡只有一、二个磁道的)。其中,一、二磁道是只可以读出不可以改写的,三磁道是可读写的。如何写呢?就是用强磁场改变磁道各单元的信息,这跟磁带、软盘、硬盘的原理是基本一致的。
所以,怕强磁场也成了它们的通病。所谓“消磁”,不全是指磁卡没有了磁性,也指因为外界强磁场破坏了原本的信息,于是卡就无法使用了。磁卡确实不宜跟强磁体或者有强烈电磁波发射的物体挨得太近。
接触式IC卡:小窗口,怕静电
鉴于磁卡怕强磁场、容量小、信息保密性差等缺憾,后来又出现了俗称为“第一代IC卡”的接触式IC卡。这种卡把原来的磁条储存升级成了由集成电路构成的存储器——EEPROM。这就相当于把电脑的软盘升级成了U盘。这种卡在读写速度、信息安全性、存储容量上都有很大的进步。到后期还出现了接触式智能卡,在卡内集成了CPU,这样卡片就有了独立的逻辑处理核心,可以进行比如加密、鉴权这样的处理,大大地提升了卡片数据的安全性。所以它可以被用于小额支付,而不像磁卡那样,每次交易都要通过后端的银行网络。
在移动电话还没有人手一台的时候,风靡全国的IC电话卡就是这种卡;目前国内大部分的医保卡也采用了接触式IC卡。
接触式IC卡的特点也很明显,就是卡片上有个金属的“小窗口”,这个“小窗口”是内部集成电路的触点接口。通过这几个触点将读卡器和卡片内部的电路相连接完成操作。这种卡基本上已不存在“消磁”的问题了,因为它根本就不是用磁体来存储信息的,读写数据也是直接用电,而不是磁头。
但是,这种“电擦写”也有新的麻烦,那就是电子产品杀手——静电。静电很难避免,而且人体产生的静电电压还很高,能达到数百伏甚至2 000伏。而IC卡存储器的一般工作电压为5伏,耐压大概在20伏以下。瞬间的高压放电,对于人体来说最多只是觉得疼痛,但如果接触到IC卡的金属触点,很容易造成内部芯片的损坏。为了避免这种情况,一般的IC卡都设计了保护电路。根据相关的国内和国际标准,保护电路应能够抵抗2 000伏的静电。
射频卡:无线式,更安全
接触式IC卡的保护电路毕竟有最大限制。一不小心碰到超过2 000伏的高压,还是不够安全。于是非接触式IC卡闪亮登场!
这种卡完全不用接触就能读写信息。它的本质结构跟接触式智能IC卡区别不大,就是将原本的金属接触变成无线收发了。所以非接触式IC卡又被称为射频卡(Radio Frequency Identification,RFID)或者电子标签。简单来说,其工作原理就是读卡器发射一个根据信息变化的电磁波。卡片内部的感应线圈把这个电磁波转换成感应电流,用以传递信息和驱动芯片工作。
很显然,非接触式IC卡更不存在“消磁”的问题,它跟接触式IC卡一样,本身并不是用磁体存储数据的。并且非接触式IC卡在抗干扰和过载保护性能上较上一代接触式IC卡有进一步的提高。首先,在相同电压值下,非接触放电的电流比起接触放电小得多,更不容易造成损坏。其次,它所执行的国家标准也从之前的最低限值2 000伏增加到6 000伏,大大降低了因为静电接触造成的损坏。同时,这种卡除了和之前一样具有静电保护电路之外,还设置了针对感应线圈的额外保护机制,能够防止因为输入的功率超过了最大范围而造成芯片的损坏。
手机烧毁射频卡:基本不可能
了解了非接触式IC卡的原理之后,我们再回到文章开头提出的问题:到底手机能不能让第二代身份证发生损坏呢?手机信号是一种电磁波,用来对非接触式IC卡进行读写操作的也是电磁波。但是,电磁波也有功率和频率上的区别。手机信号能否对非接触式IC卡产生影响,需要进行进一步分析。
具体来说,我们担心的“影响”主要是以下两种情况:
一、引言
HPM作为一种特殊的电磁波,在其传播过程中要想提高其传播质量,满足其传播要求,就要对其概念和传播特性有全面深入的了解,并选择合适的载体进行传播。基于HPM电磁波的传播需要,等离子体对HPM传播具有较大的促进作用,从目前等离子体的发展来看,等离子体已经成为促进HPM传播的重要载体,在HPM传播过程中起到了积极的作用,保证了HPM的整体传播效果。为此,我们应对HPM和等离子体的特性有全面深入的了解,并做好HPM传播特性的研究工作。
二、HPM的定义和传播特性
电磁脉冲持续纳秒级的时间,―指单个脉冲中一个小脉冲的持续时间。
频谱范围从300MHZ到30GHZ―频谱主要分布在特高频(UHF)到超高频(SHF)间。
脉冲功率从100MW到10GW,或平均功率为1MW以上。―秒冲功率指辐射源的波峰脉冲,由于功率是功对时间的导数,且波峰处场强值很大、波峰的持续时间为一个点,所以,实际中的脉冲功率是对峰值的一个临域内的功率的平均。平均功率是一个小脉冲内的平均功率。但基本所有问题采用的功率均是脉冲功率。另外一个用功率电平定义功率的方法,以一毫瓦为零分贝的计数单位。
HPM的传播特性主要表现在以下几个方面:
1.HPM作为一种电磁波,在传播过程中容易受到周围环境的影响
从HPM的定义来看,HPM是电磁波的一种,在传播过程中,容易受到外界因素的影响,如果环境中存在干扰因素,将会导致HPM传播受到较大影响。因此,HPM对传播环境要求较高。
2.HPM对传播载体的要求较高
通过HPM的实际传播来看,HPM需要传播载体具有一定的传播能力,同时还需要传播载体能够在实际传播中减少其他干扰。由此可见,HPM对传播载体的要求相对较高,需要特殊的传播载体才能适应实际需求。
3.HPM的电磁脉冲频率与其他电磁波存在一定差异
电磁波在传播过程中不但容易受到环境影响,同时也会影响周边环境。但是HPM电磁脉冲在频率和功率方面都与其他电磁波存在一定的区别,因此,HPM电磁波作为一种特殊的电磁波,在传输过程中与其他电磁波存在一定差异。
由此可见,HPM作为一种特殊的电磁波,在整体传输上与其他电磁波存在明显差异,为了保证HPM能够提高传播质量,满足HPM的传播需要,我们应立足电磁波研究实际,重点研究HPM的传播特点,保证HPM的传播效果。
三、等离子体特性分析
等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量,其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本的参量。对于实验室中采用气体放电方式产生的等离子体主要是由电子、离子、中性粒子或粒子团组成的。因此,描述等离子体的密度参数和温度参数主要有:电子的密度ne和温度Te、离子的密度ni和温度Ti以及中性粒子的密度ng和温度Tg。在一般情况下,为了保证等离子体的宏观电中性,要求等离子体处在平衡状态时,电子密度近似地等于离子密度ne ni=n0。可以用参量“电离度”来描述等离子体的电离程度。低气压放电产生的等离子体是一个弱电离的等离子体对于实验室中采用低气压放电产生的等离子体,电子的温度Te约为10eV(1eV=11600K),远大于离子的温度Ti(只有数百K,基本上等于中性粒子的温度)。有时称这种等离子体为冷等离子体(Cold Plasma)。
等离子体作为当前一种特殊的传播载体,在电磁波传输中得到了全面应用,从等离子体的成分来看,等离子体主要在化学成分上与其他载体存在明显差别,同时在粒子密度和粒子温度等方面与其他载体存在一定的差别。因此,等离子体作为一种新型材料,在电磁波传输中得到了重要应用,不但提高了电磁波的传输效果,同时也减少了电磁波在传播过程中的损失,提高了电磁波的传输效果。对于HPM而言,等离子体起到了重要的保障作用,保证了HPM的传输效果。
等离子作为一种新型的传播介质,对HPM的传播起到了积极的促进作用,不但提高了HPM的传播效果,还解决了HPM传播过程中电磁波损失和干扰问题,满足了电磁波传播需要,为HPM传播提供了新的参考和帮助。
四、等离子体对HPM传播特性的影响
由于等离子体在化学成分、粒子密度以及粒子温度上都较其他介质有明显的优点,因此等离子体对HPM的传播起到了积极的促进作用。结合HPM在等离子体中的实际传播来看,等离子体对HPM传播特性的影响主要表现在以下几个方面:
1.等离子体改变了HPM的传播方式
等离子体的出现,为HPM提供了新的传播方式,从等离子体的化学成分和粒子特性来看,等离子体对HPM的传播起到了积极的促进,不但使HPM的传播方式得到了改变,还减少了HPM的传播损失,为HPM传播提供了有力的手段支撑,保证了HPM传播能够在传播方式上满足实际要求,为HPM传播提供了有力的手段支持。
2.等离子体提高了HPM的传播质量
由于等离子体在成分和粒子特性上不同于其他的载体,因此等离子体对HPM传播质量的提高提供了有力的支持,不但在传播形式上达到了HPM的要求,还在传播环境和载体强度上给与了充分的保证。由此以来对HPM的传播也形成了有力的促进,保证了HPM传播质量达到预期要求,确保了HPM的传播质量满足实际需要。
3.等离子体满足了HPM的传播需要
在HPM传播过程中,要想达到传播技术指标,就需要传播载体在载体成分、传播特性和传播方式上满足实际需要。通过对等离子体的分析,等离子体具有这样的特点,对满足HPM传播需要起到了积极的作用,保证了HPM的传播效果,给了BPM传播以新的手段,促进了HPM的发展,使HPM的发展质量得到全面提高。
五、结论
通过本文的分析可知,HPM作为一种特殊的电磁波,在传播过程中对传播介质和传播环境要求较高,等离子体由于在化学成分和粒子特性上有利于HPM的传播,因此等离子体成为促进HPM传播的重要手段,保证了HPM的传播质量。因此,我们应对等离子体的特性及其对HPM传播特性的影响进行深入研究,保证HPM传播取得积极效果。
参考文献
[1]莫锦军,刘少斌,袁乃昌.等离子体隐身机理研究[J].南京:现代雷达,2012,5.