微波探測聲音方法的實(shí)現(xiàn)

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　　微波在現(xiàn)實(shí)生活中有多種用途，例如：微波通信、微波雷達(dá)、微波測速等。本文介紹一種以微波作為載波來實(shí)現(xiàn)探測聲音的實(shí)驗(yàn)方法，并且在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測試。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，能達(dá)到利用微波探測聲音的目的。本實(shí)驗(yàn)原理簡明，所用微波器件為實(shí)驗(yàn)室常見的微波器件，電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

　　1 實(shí)驗(yàn)原理

　　微波探測聲音的原理與廣播類似，它利用高頻的微波信號來“載馱”所要傳送的聲頻信號，也就是高頻微波信號的振幅隨所傳送的聲頻信號的變化而變化。高頻微波信號為“載波”，調(diào)制微波的聲頻信號為“調(diào)制信號”。經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號為調(diào)幅波。

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　　式(1)和(2)中Ω、F分別為調(diào)制信號的角頻率和頻率。載波為遠(yuǎn)高于調(diào)制信號頻率的正弦波。

　　調(diào)制的作用是使載波的振幅Vcm隨調(diào)制信號vΩ而相應(yīng)的變化，從而得到調(diào)幅波。調(diào)幅波振幅變化的軌跡即波峰點(diǎn)的連線稱為包絡(luò)線。調(diào)幅波包絡(luò)線的瞬時(shí)值為：

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　　式(4)中，VΩm/Vcm稱為調(diào)幅指數(shù)，用ma表示。

　　語言、音樂等都不是單音頻信號，而是由很多不同頻率的波合成，它們不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號。對于非正弦的周期信號，可以分解為多個不同頻率的正弦波信號。典型的調(diào)幅波的頻率成分，可以由它的瞬時(shí)值表示式推導(dǎo)出來，即

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　　這表明單音信號(即調(diào)制信號是正弦信號)的調(diào)幅波由三部分頻率分量組成，即載波分量ω0、上邊頻分量ω0+Ω和下邊頻分量ω0-Ω。

　　調(diào)幅信號的解調(diào)是振幅調(diào)制的反過程，是從高頻已調(diào)信號中取出調(diào)制信號，常將這種解調(diào)稱為檢波。實(shí)現(xiàn)這種解調(diào)作用的電路稱為振幅檢波器。檢波器由高頻輸入回路、非線性器件和低通濾波器三部分組成。因振幅調(diào)制信號由載波頻率ω0和邊頻(ω0±Ω)組成，沒有調(diào)制信號本身的頻率分量Ω，但載頻ω0與上邊頻(ω0+Ω)或下邊頻(ω0-Ω)之差可得到Ω。為了取出原調(diào)制信號頻率Ω，從高頻輸入回路輸入的高頻已調(diào)信號，通過非線性器件產(chǎn)生新的頻率分量，其中就包含所需的Ω分量，再用低通濾波器濾除不需要的高頻分量，即可得所需的聲音信號。