无线电基本原理篇1

关键词:基站天线；三阶互调；干扰

中图分类号：S972.7+6文献标识码：A文章编号：

1、引言

在通信系统中，由天线的非线性引起的无源互调对收发共用天线通信系统的性能造成严重影响。天线的无源互调干扰问题在卫星通信和移动通信中比较突出，因而受到关注与研究。本文首先利用数学模型说明基站天线产生互调的根本原因是非线性，但模型并不能够很好的描述我们平常基站天线测试三阶互调时的实际情况；本文所用的互调测试系统除天线外，还可适用于其他非线性系统的互调干扰测试，例如直放站、无源器件等；最后给出了两根结构相同的基站天线测试结果及分析,并给出本文的结论。

2、基本理论

当两个或两个以上的信号在具有非线性无源器件(如双工器、隔离器、天线或波导接头)中混合时，将产生无源互调产物。为了分析无源互调产物的产生和无源互调的基本理论，不失一般性，考虑一种简单情形，即非线性器件由频率分别为f1和f2的两个非调制信号激励，即有：

Ui=U1cos(2πf1t)+U2cos(2πf2t)(1)

式中Ui是合成信号，U1和U2是两个激励信号的幅度。非线性器件的传输函数可用一个n阶幂级数表示：

U0=a1Ui+a2Ui2+…+anUin(2)

式中U0是输出信号,a1,a2,…,an为依赖于非线性器件特性的系数。将(1)式代入(2)式并整理，可得到U0的频谱。互调产物在下列方程描述的频率处产生：

fim=mf1+nf2(3)

式中m，n均为整数，可为零、正整数和负整数，(|m|+|n|)定义为互调产物的阶数。U0的谱由两个激励信号、许多新产生的谐波信号以及互调信号组成，线性器件不产生这样的外加信号。

两个以上的信号在非线性器件上相互作用时，PIM产物数目很快增加。在多频环境下，互调产物材料非线性引起PIM产物阶数的增加而急剧增加。

通信系统中PIM干扰的产生，基本上来自两种无源非线性：接触非线性和材料非线性。前者表示任何具有非线性电流与电压行为的接触；后者则具有固有非线性电特性的材料。一般来说，当天线的发射功率很高，且接收机灵敏度很高时，三阶互调影响最严重，高阶互调也可能成为造成系统非正常工作的影响因素。

3、测试系统

基站天线产生的互调干扰的原因比较复杂，大致可以分为包括两部分：基站天线的非线性可以在辐射出去的信号中产生互调产物，也可以从基站天线向馈电端反射互调产物。在收发共用天线的通信系统中，后一项对系统接收机造成主要影响。这里重点介绍基站天线反射到馈电端互调干扰的测量。本文的测试系统能够测量各种非线性系统的互调。

本公司实验室采用德国罗森伯格的柜式无源互调测试系统，能够产生三阶、五阶、七阶、九阶测试信号。

4、基站天线三阶互调的测试及结果分析

4.1基站天线及测试条件

本文以CDMA800MHz测试频段为例。由无源互调测试系统中内置的两个信号源产生频率分别为869MHz和894MHz的正弦信号，经过内置的同频功率放大器放大后，两个信号的功率均为43dBm，合成功率约为46dBm。信号的功率与天线的实际工作条件接近。这里对两个信号为相等功率情况进行测试。原理框图如下：

基站天线三阶互调测试原理图

4.2测试及结果分析

待测天线为实际通信系统的带反射面的振子天线。分别对两根基站天线进行测量，基站天线1是非电调双极化基站天线，基站天线2为电调双极化基站天线，但结构相同。无源互调测试系统与天线均使用长度为2米的原配同轴电缆连接，并拧紧与基站天线测试端口的连接口，通过测试发现所测得的三阶互调的幅值不稳定，最后用专用的力矩扳手加紧同轴电缆与测试端口的连接后，测试数据便会相对稳定。因此，在该测试系统中尽量用力矩扳手加固测试线与天线端口的连接，使端口充分匹配；测试前在连接同轴电缆的天线测试端口进行适当的清洁（本实验室是采用棉棒和酒精进行端口擦拭），对两种型号的基站天线在同轴电缆不同连接状态（如接头连接松状态、正常状态、用力矩扳手拧紧）下进行了测试，得出测试结果如下表所示。可以看出，同轴电缆在不同连接状态下对基站天线的三阶互调的测试结果有较大影响；同时，测试前对天线的测试端口进行适当的清洁也是非常有必要的。

无论是用力矩扳手拧紧或者适当清洁同轴电缆和基站天线的连接端口，其实都是为了让同轴电缆和基站天线连接端口能够达到理想状态下的直通连接，从而降低互调带来的干扰。通过对基站天线互调干扰的测试过程和测试结果的分析，可以认为减小天线在大功率下呈现的非线性以降低互调干扰，基站天线的金属与金属的连接应防止松滑，尽量少使用螺纹连接并加紧；由于所测试的基站天线为同轴电缆馈电，同轴电缆的弯曲程度应该尽量小（尽量避免大角度弯曲），以免在电缆的连接处造成较大的应力，形成互调干扰产生的隐患。

5、结论

本文说明了基站天线的非线性是三阶互调产生的原因，之后介绍了本公司实验室的无源互调测试系统，并针对特定通信系统的基站天线进行了测试。通过对多种条件下基站天线三阶互调干扰的测试及数据分析，说明了对基站天线的三阶互调造成重要影响的几个因素。

参考文献：

[1]《天线三阶互调干扰的分析与测量》（哈尔滨工业大学电信院2009）

无线电基本原理篇2

上海业余无线电管理工作由上海市体委所属的市无线电运动协会和上海市无线电管理局（以下简称“市无管局”）共同管理。市无线电运动协会主要负责业余无线电爱好者的入会申请、操作等级证书核发、业务培训及日常管理。市无管局则主要负责电台呼号核配、电台执照核发及后续监督等职责。

近几年，在上海各部门的支持和协助下，业余无线电运动蓬勃发展。截至2012年，本市已有会员8000多人，集体会员200多个，核发业余电台呼号6000多个，均位居全国前列。然而，面对群体来源多样、基础参差不齐，设备五花八门的爱好者们，相应的管理工作也面临诸多挑战。

健全组织架构，理顺管理头绪

2011年，由市无管局牵头，组织筹建成立了上海市业余无线电协会。自此，本市业余无线电应急通信和青少年业余无线电普及工作开始以行业协会为组织推进。根据实际工作情况，业余无线电协会又牵头成立了青少年发展部和业余无线电应急通信大队。前者主要开展青少年业余无线电科普工作，配合做好科普基地建设，组织或参与组织各类业余无线电竞赛活动。后者则主要负责协会集体台的建设和维护、应急通信队伍的建设，定期组织会员开展应急演练活动。经过此次工作架构分配，为业余无线电运动的监督管理和后续力量培养提供了有力的保障。

同时，结合本市无线电管理工作“十二五”规划的重要精神，针对本市业余无线电管理工作中出现的问题，市无管局从加强呼号管理出发，对本市6000多条业余无线电台呼号进行逐项清理，并编制了本市业余无线电台呼号三年行动规划纲要，从实际清理和长远规划两方面全面掌控本市业余无线电台呼号的使用情况。并在此基础上，组织相关力量认真研究本市、全国乃至欧美等国的管理体制，扬长避短，建立起仿真理论平台，为本市业余无线电管理体制提出具有建设性和指导性的意见，切实为本市无线电管理机构积极有效推进业余无线电管理工作提供了参考依据。

转变管理职能，实现主动式发展

面对业余无线电管理相对薄弱的问题，市无管局决定主动出击，积极倡导业余无线电可持续发展道路，提出“五个化”管理思路。

一是管理流程明确化。根据目前存在的业余无线电管理体制不畅及相关问题，市无管局经过认真梳理，颁布了《关于进一步规范本市业余无线电相关管理工作的通知》，以文件形式明确了本市业余无线电管理工作流程，加强了管理力度。

二是管理平台常态化。以“便捷办理、服务会员”为原则，由市无管局在指定地点专门设立了“业余无线电现场受理点”服务窗口，做到对会员有求必应，有事必办，切实把服务意识深化到实际工作中。

三是监管平台制度化。针对本市业余无线电后续监管环节薄弱的现状，本市将在2012年底前建成全国首个以业余无线电监控为内容的管理平台。该监控平台主要针对业余无线电台频段进行专项监测，具有频谱管理、通讯内容监控、智能录音、干扰查处和定位、业余无线电短波和卫星监控等功能，同时具有一定的单站信号测向功能。该监控平台的建成将对全面掌控本市业余无线电使用情况具有重要意义。

四是工作内涵创新化。首先，组建了本市首支业余无线电应急通信保障队伍。本着“少而精”的原则，队伍主要由资深个人会员和集体台会员为主。人员技术全面、设施齐备，具有较强的能动性和主动参与性。其次，从实战需要出发，遵循先易后难的原则开展了多次演练。主要包括求助信号的与处理、野外应急短波设台与超短波应急中继的架设、应急通信网的建立与无线电信号测向定位等科目。每次演练的内容力求有重复又有创新，从而便于演练队伍及时总结和改正。

五是合作平台多元化。主动加强与中国无线电协会业余无线电工作委员会的紧密联系，并与市体委、市科委、市教委以及各区县信息委（科委）建立工作信息和业务互动平台，推动区（县）级业余无线电属地化管理。

通过“五个化”的努力，实现了业余无线电管理从单一到多元的转变，以创新求变的思路进一步提高了本市业余无线电管理服务的深度和广度。

丰富青少年生活，拓宽合作思路

业余无线电运动是一项集体育、科技于一体，全方位培养学生综合素质的活动。不仅能从小为学生树立科学理念，也能为将来通信科技人才培养奠定基础。因此，在工作重点上，市无管局以上海市业余无线电协会为推进手段，结合各区县地域优势，在松江、金山、宝山、崇明等区县开展业余无线电科普和竞赛活动，参与学生总人数达2000多人次。2011年12月，市业余无线电协会作为主办单位之一，参与组织了“2011年‘无管杯’业余电台锦标赛”，有300多人参与了理论知识、抄听呼号、抓抄比赛和对讲机通信等科目的比赛。2012年3月～10月，市业余无线电协会参与组织松江区“走进神奇的电波世界”知识竞赛活动，也取得了良好效果。

目前，市无管局及市业余无线电协会正积极开展本市首个青少年业余无线电科普基地建设工作。通过与市科委科普工作处沟通，市无管局拟以奉贤为基地，申报建设以青少年业余无线电为核心的专题性科普场馆。建成后将面向青少年开放，通过实物展示、情景模拟等形象化手段，向青少年弘扬科学思想，普及业余无线电知识，激发青少年对业余无线电的积极性和热情度。

同时，为扩大业余无线电协会的业务和知名度，市业余无线电协会还积极开展各种类型的横向交流和合作。2011年9月，参与举办“2011年上海国际无线电展览会”；2012年3月28日，协会正式成为“中国无线电协会”会员单位之一；4月，经上海市商委邀请，协会成为第四届“上海市国际减灾与安全博览会”协办单位，协助做好应急通讯模块的组织展览工作。

思考功能定位，把握未来发展

业余无线电通信作为一项应急后备通信系统，是突发灾难的重要通信保障，也是重大活动的辅助通信系统。虽然近年来上海无线电运动逐步完善，取得了不少成果，但随着爱好者人数、电台数量的增加，以及科技的快速发展，超范围使用、干扰其他行业的无线电违规使用现象时有发生。市无管局对业余无线电管理工作始终保持清醒的认识，明确尚有多项管理工作亟需改进。

无线电基本原理篇3

关键词：地质雷达;无损检测;混凝土;缺陷

Abstract:theworkingprincipleoftheanalysisofgeologicalradar,familiarwiththeprincipleofgeologicalradardataprocessingandinterpretation,bysomeengineeringfoundationraftconcretedefectmasterthepracticalapplicationofgeologicalradar,andcompareswithconventionaldetectionmethods,thusamorein-depthunderstandingofgeologicalradarintheapplicationofmassconcretedefectdetection.

Keywords:geologicalradar;Nondestructivetesting;Concrete;defects

中图分类号：P412.25文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1引言：

地质雷达(groundprobing/penetratingradar，简称GPR)是一种新型地下探测与混凝土无损检测设备。其主要原理就是用天线发射高频电磁波，传感器接受目标介质界面的反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场分布与波形随所穿透介质的电性质和几何形态而变化。因此根据接收到波的双程走时、波幅与波形资料的分析处理，可以推断结构内部的实际状态。雷达在工业与民用建筑无损检测中的应用主要包括混凝土结构构件尺寸、钢筋分布、空洞、裂缝、不密实度及其它隐蔽工程探测等方面，这些项目所要求探测深度一般在几米内，但要求分辨率较高。

2地质雷达的工作原理：

地质雷达利用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标或地下界面进行扫描，以确定其内部形态和位置，其理论基础为高频电磁波理论：高频电磁波以宽频带短脉冲形式，通过发射天线被定向送入被测介质，经存在电性差异的目标体或界面反射后返回并由接收天线接收。反射电磁波经过一系列的处理和分析之后可以得到探测介质的有关信息。其检测原理如下图所示。

图1雷达探伤原理示意图

地质雷达在混凝土检测中基本参数如下：「1

2.1电磁波旅行时间：

其中为检测目标体的埋深；为发射、接收天线间的距离（可忽略）；为电磁波在介质中的传播速度。

2.2电磁波在介质中的传播速度：

其中为电磁波在真空中传播速度（0.29979m/ns）;为介质的相对介电常数，为介质的相对磁导率（一般为1）。

2.3电磁波反射系数：

电磁波在介质传播过程中，当遇到介电常数存在明显差异的现象时，电测波产生的反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：

其中为第一层介质的相对介电常数；为第二层介质的相对介电常数。

由此可知,界面两侧介质电磁特性差异越大，反射波幅越强；波从介电常数大的介质进入介电常数小的介质时，反射系数为正，反射波振幅与入射波同向；反之，反射系数为负，反射波振幅为反向。从反射波振幅和相位上可以判定反射界面两侧介质的性质。

本次检测涉及的介质为空气、混凝土、钢筋，几种介质物性存在明显差异，其形成的反射是地质雷达检测的基本前提。

2.4地质雷达记录时间和勘察深度的关系：

其中为检测目标体的埋深；为雷达记录时间。

3资料处理：

地质雷达(GPR)数据处理是地质雷达应用过程中最重要的一个环节，由于混凝土各组成成分对电磁波不同程度的吸收和反射，以及本身的不均匀性等，使得雷达脉冲回到接收天线时波幅减小，波形也与原始发射波形有较大的变化。另外，不同程度的各种干扰和随机噪声，也歪曲了实测数据。因此，必须对原始数据进行处理工作，以改善数据资料，为最终地质解释提供清晰可辨的雷达探测图像。数据处理的一般流程如下：

图2资料处理流程示意图

4资料解释原则：

对雷达剖面图像进行解释的基础是提取反射目标，只要被测介质中存在电性差异，就可以在雷达剖面中找到相应的反射波，根据相邻道上反射波的对比，把不同道上同一个反射波的同相相位“连接”起来形成“同相轴”。地质雷达资料解释依据主要是雷达波同相轴的连续性和波形的变化、相位的变化。

5混凝土缺陷检测：

因甲方对某工程筏板基础混凝土浇筑质量存在怀疑，特委托我公司检测该筏板基础混凝土是否存在空洞、气泡、不密实、钢筋位移等缺陷，并指出缺陷的具置以及大小，我公司采用地质雷达对该筏板进行无损探测。

现场检测前应了解探测目标体与其所在环境条件，例如目标体深度、尺度、要求分辨率、目标体电性与周围介质电性以及现场环境是否存在大体积金属构件或电磁波反射界面等，这些是确定雷达测试能否进行以及选择雷达配置与参数的重要因素。

5.1测量仪器：本次检测采用的是SIR-20型地质雷达（美国GSSI公司），数据存储为为外接笔记本。

5.2天线选择：天线中心频率的选择需要兼顾目标深度、目标最小尺度、分辨率要求及场地条件等因素，「2选用1.5GHz屏蔽天线（美国GSSI公司）。

5.3测线布置：本次被测目标为筏板，测试应按网格状布置，为避免漏测，测线间距应小于被测缺陷水平尺度，依据预计缺陷大小，采用0.5m×0.5m网格。

5.4测试方式：本次检测采用剖面法，即发射天线和接收天线以固定间隔沿测线同步移动，移动过程中，得到由一个个记录组成的剖面图，横坐标为天线走程，纵坐标为由雷达脉冲“双程走时”换算来的目标深度。为更好地对目标体界面进行连续追踪，采用连续采样。

5.5资料解释：当混凝土密实时，反射波衰减速度基本一致，波振幅比较均一、同相轴比较连续。混凝土密实或没有空腔时，地质雷达不会有特别强的反射信号，雷达图像中表现为无多次波（图3a）；

图3a正常筏板混凝土图3b存在带状气泡筏板混凝土

当混凝土内部出现裂缝时，裂缝处由于空气的存在反射波衰减速度较慢，在图像上会显示同相轴错断的特征。同理，混凝土内部出现空腔或气泡时，图像上会显示出同相轴局部错断的形态，地质雷达会有明显的强反射信号（图3b、图3c）；

图3c有空洞筏板混凝土图3e不密实筏板混凝土

当混凝土不密实时，反射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续，较分散（图3e）；

当混凝土内部有钢筋且钢筋走向和雷达天线移动方向垂直时，则在图像上会显示出大的圆弧特征（图3f）。若钢筋走向与天线移动方向平行，则会显示出波形粗黑的特征（图3g）。

图3f钢筋垂直天线方向图3g钢筋平行天线方向

5.6检测结果：该工程多处筏板距表皮10～20mm范围内存在带状气泡，局部位置存在空洞及疏松，但未发现裂缝。钢筋间距及保护层厚度比较均匀，与设计值无较大偏差。

6比对试验：

采用微破损试验与地质雷达探测缺陷结果进行比对，依据雷达检测结果现场钻取芯样，经观测，空洞、不密实位置及几何形态与雷达检测结果基本相符，气泡位置及分布与雷达探测结果相同。采用钢筋测定仪对钢筋位置进行检测并配合现场剔凿验证，结果与地质雷达检测结果基本相符。这就充分验证了地质雷达检测大体积混凝土准确性。

7结语：

相对于钻芯法、电磁感应法，雷达法是一种新兴的无损检测技术。其具有对混凝土穿透力强、探测深度大等优势，并且可通过改变频率来实现探测深度和分辨率的调换。所发射雷达波具有极化特性，可以确定缺陷的形状、位置及走势，且成像迅速连续、结果易于保存，更擅于直观、快速和实时的完成大体积混凝土的检测。因此，雷达技术在工程中的应用对结构检测的发展与创新是有意义的。

参考文献

无线电基本原理篇4

机理分析。利用强磁耦合进行无线能量传输基于共振耦合原理，即：两个具有相同振动频率的物体往往趋向于共振，并且与环境中的其他非共振物体相互作用很弱。我们详细研究、比较了各种电磁耦合模式后，采用长寿命的共振电磁模式，其耦合机制是通过叠加两个非辐射近场，通过这种模式可以实现两个近场物体的有效耦合，实现中距离的无线电力传输。这里，我们重点研究了如何有效的利用这种磁场共振模式。由于RLC谐振是电磁场中的典型共振方式，我们采用电容负载导线环来实现磁场共振模式。

导线绕制的线圈可视为电感，与电容相连构成谐振体，谐振体包含的能量在电场与磁场间以其自谐振频率在空间自由震荡，产生以两个线圈为中心以空气为媒质的时变磁场。当受端线圈带上电力负载时，电能就能通过中间的磁场能源源不断地从原线圈传输到负载。系统原理。图1是基本的实验原理图，图中将通过电能变换得到的高频交流电加在由绕制线圈和电容组成的源谐振体上，接受端用一个相同参数的谐振体并联上一个电阻，其中电阻是电力负荷的等效。数学模型：描述共振能量转移的理想的框架模型是模式耦合理论（CMT）。通过分析与对比研究，我们决定采用CMT分析与电路分析的混合方法进行系统的分析，并以此为设计依据。

（1）耦合模公式

公式中：是独有的本征频率，是由于物体内在损失（吸收或辐射）而导致的共振宽度，K是耦合系数。

根据本模型采用的RLC谐振结构，可得

式中：a1——与系统电源相连的谐振线圈的模式幅度正频率分量

a2——与系统负载相连的谐振线圈的模式幅度正频率分量

——分别为两个线圈的损耗系数

s——系统电源对谐振系统的作用

——负载系数，定义形式与损耗系数相同，表示阻性负载消耗系统的有功功率，表达式为。

谐振电路中，耗散功率与电磁振荡能量的关系为：

其中：

耦合系数为：

电路模型：利用电磁理论计算耦合谐振线圈的参数：电容、电阻、电感。在等效电路中可计算原线圈的电压、电流等物理量，进而利用数学模型求出传输系统中接收线圈的电压、电流等参数。

无线电基本原理篇5

电磁场技术

电磁场是指由电流通过导体而形成的磁场，通过探测、分析电磁场的变化，可以探测出是否有一定量的金属通过该磁场。其工作原理是基于脉冲磁场涡流检测技术，发射线圈产生一定频率的脉冲电磁场，在一定范围内形成一个稳定的磁场，当有金属物品进入该区域时，金属物品内部就会产生涡流，而涡流产生的二次电磁感应磁场破坏了原磁场的平衡，磁场的这个变化被接收线圈接收到，经分析处理判断出有一定量的金属物质通过，进而发出报警信号。目前普遍使用的人身安全检查设备――通过式金属探测门就是基于此技术。当人通过时，如果其身上携带有刀具、枪支等违禁物品，就会引发报警信号，提醒安检人员进一步检查。早期的金属探测门误报率较高。

数字化辐射成像技术X射线投射成像技术基于X射线透射成像技术的行李安检设备已经从最初的单源单视角单能量发展到目前的多源多视角双能量，从显示被检物品的二维图像到目前运用计算机断层；扫描（CT）技术得到被检测物品的三维立体显示图像，无论是自动探测能力还是探测的准确度都得到了极大的提高。目前使用最广泛的是基于单源单视角双能量技术的X射线安检设备，这种设备的优点在于成本低、行李通过率高等，不过误报率也很高。单源多视角系统通过使用x射线源从两个不同的角度对被检物品进行探测，可以得到两个不同角度的图像，借助图像比较的手段在一定程度上克服了单视角下部分物体投影图像不清晰、无法区分的缺点。而多源多视角技术是指使用位于不同位置的2～3个x射线源，从多个角度对被检物体进行探测，这种设备能同时提供被检物体多幅不同角度的x射线透视图像，有效地解决了行李中物品相互叠加不易区分的问题。计算机断层扫描（CT）技术则是利用旋转扫描和图像重建技术得到被检测物体的断层（剖面）图像，并可通过三维重建算法得到被检测物体的三维图像。

X射线背散射技术

当X射线照射在物体上时，除了穿透该物体外，还将发生散射。背散射是由物质所引起的使辐射或粒子的行进方向相对于其原始方向的夹角大于90度的散射。利用从被检测物品反射出来的背散射光子与照射点处的密度和原子序数有关的特点，采集背散射信号，经计算机处理可得到表征被检测人或物表层物质密度和原子序数分布情况的图像。X射线背散射技术主要用于检查低原子序数物质。

基于背散射技术的X射线安检设备，除了有传统的射线源和探测器外，另外多安装了一组探测器，用于检测低原子序数物质散射的X射线强度，因此可以同时获得X射线透射和背散射图像，便于分析比较。

基于该技术的人体安检设备已经在国外部分机场使用或试用，与一般的X射线设备不同，这种系统发出的x射线极微弱，不会穿透人体，只是照到人体皮肤后反射回去，探测器采集该信号，通过计算机处理，得到一个人体及其身上所携带物品的图像，这种方法对探测人体表层的违禁物品（包括金属刀具、陶瓷刀、爆炸物等）具有特别重要的意义。不足之处主要是该技术涉及到人体健康安全性和个人隐私等问题。

Y射线成像技术

Y射线是波长短于0.2埃的电磁波，这种成像技术的基本原理与X射线相似，但是Y射线具有比x射线更强的穿透力，并且Y射线近似为“单色光”，因此成像质量较好。缺点是设备里有射线源，有辐射防护要求。目前基于该技术的航空集装箱安检系统已经产品化。

毫米波技术

毫米波是一种介于光波和无线电波之间的电磁波，频率在30～300GHz之间，是一种低功率、波长短、频率极高的电磁波。

毫米波分有源和无源两种。有源毫米波探测设备本身发出能穿透衣服等掩盖物的超高频的无线电波信号，接收人体的反射信号，生成三维立体图形，从而快速地定位隐藏在人的身体表面的违禁物品。而无源毫米波探测设备本身并无电磁波发出，而只是探测人体自身发出的电磁波，因此对人体无任何辐射。目前国外一些机场安装使用的基于毫米波技术的人身安全检查设备都是无源的，不存在人身健康安全方面的问题。

基于该技术的安检设备的优点是经过该设备安检过的人员无需再配合手工搜查，但是尴尬之处在于该设备产生的图像清楚地显示出了人的轮廓，涉及到个人隐私问题。

核技术

基于这种技术的爆炸物探测设备利用的就是这些特点，在进行探测时，设备发射出与某几种爆炸物共振频率相匹配的脉冲电磁波，通过分析接收系统中有没有特征信号，即可判断是否存在违禁物品。该技术分辨率高，能够进行无损量化分析，不具有反射性和离子辐射危害等，但是对金属屏蔽敏感，探测距离较短，需要与其他探测技术配合使用。

中国民航安检体系的未来

中国民航提出建设新一代民用航空运输系统，并把建立“新型的高效、多层次、非干扰式的机场安全检查系统”作为一项重要的战略目标，提出采用全新理念、全新运行模式和强大科研支撑理念。

目前出现的各种安检技术和设备，与中国民航提出的“非干扰”安全检查系统的要求还有很大的差距，根本解决办法在于探测技术（包括传感器技术）的科技创新。因此新一代的机场安全检查技术将在不断完善现有探测技术的基础上，吸取其他领域先进的科学技术，研发低成本、高性能的探测原理和安检方法，以提高安全检查的准确性和效率，满足中国民航空防安全的需要。

现有的航空安检基本上都是在机场进行的，将安全压力全部集中在机场安检点。新一代航空运输系统中，通过生物特征识别、智能视频监控、无线射频识别（RFID）等高新技术的广泛使用，将有助于提前预知威胁，使相关人员对威胁事件具有一定的预见性，进而采取相应措施，防止非法干扰事件的发生。

无线电基本原理篇6

关键词：无线充电H桥高频电源

中图分类号：TN929.53文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）04-0138-01

1引言

为了减少便携设备（如手机，数码相机）有线充电带来的如数据线接口型号不同、电池容量偏小等不便，将便携设备放置在冲电座板上实现无线充电，方便快捷。

目前无线能量传输技术中，根据其传输原理分为三类：第一类是采用松耦合变压器或者可分离变压器方式。该方法可以实现较大功率的电能无线传输，传输距离被限制在毫米级。第二类是电磁波无线能量传输技术如微波技术，直接利用了电磁波能量通过天线发送和接收的原理。能实现极高功率的无线传输，但在能量传输过程中，发射器必须对准接收器，不能绕过或穿过障碍物，且微波在空气中的损耗大，效率低，对人体和其他生物都有严重伤害。第三类是磁耦合谐振式无线能量传输技术。通过磁场的近场耦合，使接收线圈和发射线圈产生共振，来实现能量的无线传输。该技术可以在有障碍物的情况下传输，传输距离可以达到米级范围。

2系统设计

2.1系统原理

本设计采用的是第一类原理。原理图如图1所示。单片机MCU用于系统的管理，控制方波的产生、停止、定时以及检测手机的有无，充电电流控制，充电过程显示等人机交互内容。

2.2充电电路实现

采用三个反相器并联驱动H桥，在H桥的输出端输出峰峰值为21.2v的方波。用H桥驱动耦合变压器的原边，即发射线圈，将电能转换成交变的电磁波场。这些构成充电底座的电路。耦合接收线圈集成在手机里面，将手机放到底座上，两个线圈通过磁耦合传递能量。接收线圈输出的交流信号通过整流桥整流，电容滤波，最后变成稳定的直流电压，即可以对手机进行充电。

2.3有无手机检测

选择采用红外线检测元件感应有无手机。充电设备放在充电底座上时，红外线反射回来，使红外接收头导通，再用电压比较器LM339将模拟电压转换成“0”和“1”高低电平，通过手机反射回来的红外线从而感应手机的有无。单片机根据这个检测信号控制充电回路的接通，避免在没有手机存在的情况下输出电流，可实现节能管理。

2.4耦合变压器设计

实现无线充电关键在耦合变压器设计。变压器的原边和副边分辨是无线能量传输的发射和接收线圈。充电频率为12kHz，发射和接收线圈采用34圈，采用较细的铜丝，接收线圈容易集成到手机上也不会影响到手机等充电设备的的外观。

2.5充电管理及界面设计

在人机界面上，选择1602液晶显示器作为系统的显示窗口。按下电源开关，在1602液晶显示器出现开机界面。将接收线圈放到指定的位置，发射线圈就会发射电磁波，自动开始按设定时间对电池充电，同时有充电倒计时显示，当时间减到零时停止。充电时间可以通过键盘进行常规的时分秒设定。充电时，显示“Charging！”和剩余的充电时间；没有检测到手机时显示“NoCellphone！”。当时间倒计时归零时显示“TimeOut！”，表示充电结束。同时，无线充电系统设定充电时间，可以避免电池充电时间过长而损坏电池。

3系统测试试验

用9欧姆的电阻当负载，用万用表的直流档测电阻上的电流及电压。在耦合变压器的原边串联一个一欧姆的电阻，用示波器测此电阻上的电压波形和耦合变压器原边的波形，用手工积分的方法，粗略的估算输入功率的大小。数据记录如表1所示：

由以上数据可以看出，随着f的增大，I，Wout先增大，后减小，Win不断减小，η不断增大。由此可知，当频率越高时，耦合变压器效率越高。其最好效果在20KHz左右。

4结语

该设计突破以往我们日常生活中的便携电器带线充电的的传统模式，使“隔空充电”的想象成为了现实。

（1）用反相器进行方波的放大，将反相器Vcc接8.3V，峰峰值5V的方波就可以就可以放大成峰峰值8.3V的方波，再一次放大，就可以放大成峰峰值12V的方波。驱动电流放大也通过简单的反相器并联实现。（2）H桥的供电电压是10.6V，但H桥桥臂是用峰峰值12V的方波驱动的，三极管b极电压比H桥供电电源电压还高1.4V，可以实现超饱和导通，四个三极管导通时Uce基本上都等于零，三极管基本不会发热，既减低能耗，还能保护三极管，避免过热被损坏。

参考文献

[1]清华大学电子学教研组编.杨素行主编.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.