基本介紹
- 中文名：高頻波
- 外文名：High-frequency wave
- 釋義：頻率高的波，如聲、光、電磁波等
- 範疇：物理
領域套用,電子技術,物理振動波,無線網路傳輸的心室復極高頻波檢測系統,ZigBee在復極高頻波檢測儀中的套用優勢,心室復極高頻波檢測儀網路化軟體設計,非等間距高頻波導線陣列指向性,基本理論,理論分析,
領域套用
電子技術
在電子技術領域中高頻波在無線電技術中定義高頻波是頻帶由3MHz到30MHz的無線電波。HF多數是用作民用電台廣播及短波廣播。其對於電子儀器所發出的電波抵抗力較弱，因此經常受到干擾。高頻波常用於民用電台廣播及短波廣播和hf 遠程雷達。
物理振動波
指頻率較高的振動波，常套用於地震測深，加熱設備，清洗設備等。北俄羅斯深地震測深剖面上記錄到的和平利用核爆炸的地震波場的短周期、三分量記錄(Quartz和Ruby-I，分別在1984和1988收集)，來約束可以被3000km以外的感測器觀測到的高頻遠震Pn震相的特徵。這個震相是由上地幔內的速度波動造成的，這裡的速度波動被看作是散射體。為了檢驗這個假設和確定上地幔散射體的特徵，用彈性反射率法(一維各向同性模型)模擬高頻遠震Pn震相的尾波。通過細查遠震Pn震相在5Hz時的尾波衰減率，分析了觀測數據和合成記錄。對一些不同的模型都計算了合成地震波。
無線網路傳輸的心室復極高頻波檢測系統
介紹了ZigBee的技術特點以及在心室復極高頻波檢測儀中的套用優勢，並套用基於ZigBee技術的CC2430芯 片，構建心室復極高頻波檢測的硬體系統。通過實驗驗證，其組網方便，可以實現多點監控。同時方案具有低延 時、低功耗、系統穩定、傳輸抗干擾高等特點，單晶片設計有效減小心室復極高頻波檢側儀的體積。實現了項目的預期目的。
ZigBee在復極高頻波檢測儀中的套用優勢
ZigBee無線網路技術是較新短距離無線通信技術標準，該標準把低能耗、低通信率傳輸、低成本作為重要 目標。其組網方便，網路容量大，在一個網路中最多可以達到65000個節點，通信效率高。支持星狀網路拓撲、樹狀網路拓撲、網狀網路拓撲。是一 種經濟、高效、低數據速率 ( < 250kbps )、工作在2.4GHz和868/915 MHz的無線技術，完整的ZigBee協定套件由高層套用規範、套用會聚層、網路層、以及數據鏈路層和物理層組成。
ZigBee通過定義全功能節點 ( FFD，Full Functiondevice )，精簡功能節點 ( RFD Reduced Function De -vice )，全功能節點可以扮演協調節點，精簡功能節點可以用做終端節點。新系統中，將復極高頻波的檢測端定義為終端節點即精簡功能節點，只負責採集和傳送數據。將接收端定義為協調節點，協定定義為全功能節點，負責網路的建立，終端節點加人的地址分配，網路組網，新節點的加人和綁定等工 作，接收終端節點發來的數據，實現和上位機的通信傳輸。通過ZigBee技術的改進，多個床位同時檢測。由於改進系統暫時不需要大量的檢測端同時使用，因此作為協調節點的接收端，不需要特別設計就可以滿足要求，以後根據不同的使用情況，可以採用射頻晶片加單片機來構建功能強大的接收端。
心室復極高頻波檢測儀網路化軟體設計
由於採用的是基於ZigBee的晶片，因此在程式設計中，也按照ZigBee的相關協定來設計應用程式。程式採用協定源碼是由密西西比大學開發的MSSTATE _LRWPANV0。2.6 版本為基礎，使用IAREmbedded Workbench fo r8051軟體編寫了應用程式 。將採集端的無線晶片部分定義為RFD，將接收端定義為FFD，這樣做便於網路的自動構建和以後的擴展。由於復極高頻波採集的信號經過AD轉換後進行數位訊號的傳送，定義數據幀格式MSG格式。ZigBee協定規定了每一個ZigBee節點都有全球獨一的64位MAC地址，加人網路後，由網路分配一個16位的網路地址。
由於系統設計採用的是星狀網路，其組網形成過程可以採用一個FFD設備在第一 次被激活後，首先廣播查詢網路協調器的請求，如果接收到回應說明網路中已 經存在網路協調器，再通過一系列認證過程，設備就成為了這 個網路中的普通設備。如果沒有收到回應，或者認證過程不成功，這個FFD設備就可以建立自己的網路，也就是 接收端在進行這樣的過程 ，並且成為這個網路的網路協調器。網路協調器要為網路選 擇一個惟一的標識符，所有 該星型網路中的設備都是用這個標識符來規 自己的屬主系。選擇一 個標識符後，網路協調器就允許其他設備加 自己的網路，並為這些設備轉發數據分組。
如果在接收不暢時，通過DMA暫存在flash存儲中。這樣就保證了各個節點都有不同的時隙來完成數據的傳輸。PC的程式通過VC++編寫，主要負責通過RS232讀取硬體系統所採集的數據，進行數據處理和實時波形顯示。當RS232設備插人主機後，作業系統調用設備驅動程式創建設備對象，為應用程式訪問硬體建立通道。節點驅動程式由基於ZigBee協定的程式來編寫，由於ZigBee聯盟對於協定棧免費公開，代碼稍作修改就可以套用，對於項目的開發提供了很大的便捷。
非等間距高頻波導線陣列指向性
非等間距高頻波導組成的線陣列的遠場垂直指向性。提出了更符合實際套用的高頻波導線陣列非等間距排列模型。通過分析同相點聲源陣列的指向性，結合揚聲器線陣列乘積理論得到了計算所提出模型遠場垂直指向性的方法，對模型進行了有限元仿真，並實驗驗證了理論計算值的準確性，最後分析了高頻波導線陣列非等間距排列對指向性的影響。結果表明：該方法簡單有效。在有效輻射率相等的情況下，非等間距高頻波導線陣列與等間距線陣列的遠場指向性主瓣差異很小。
基本理論
在很多情況下，受限於高頻揚聲器單元的尺寸、揚聲器線陣列箱體的寬度以及高頻波導的長度限制在單節楊聲器陣列中往往會採用不止－個高頻波導，在這種情況 下，由髙頻波導組成的線陣列結構不能滿足間距相 等的條件，一般來講，單節揚聲器線陣列內部高頻波導的間距小於相鄰節之間高頻波導的間距。虛線框中表示 的是單節揚聲器線陣列。假定揚聲器線陣列節間距相等，單節揚聲器線陣列包含2個髙頻波導，單個高頻波導 的有效輻射長度為D，單節揚聲器線陣列內部高頻波導邊緣之間的距離為gi，揚聲器線陣列節間2個相鄰高頻波導邊緣之間的距離為go根據實際情況假定gi<go。
理論分析
定義間距比g=gi/go，根據有效輻射率的定義，令f=3150Hz，D=9.9cm，通過改變g,ARF和N的值，獲得了4組關於Ra(ω，θ)與θ關係的圖線，並對曲線進行分析。
在N=3，ARF=0.6的條件下，g的改變對指向性的影響。在ARF相同時，對於不同的g1指向性函式從第2個峰值以後出現了較為明顯的差異。隨著g的降低，指向性函式逐漸往遠離軸向的方向移動．此外，指向性在第1和第2個旁瓣處隨著g的降低有了更高的峰值。以等間距排列 （g=1）和g=1/4為例，第2個旁瓣聲壓級相差 5.3dB，角度相差1.5° ；對等間距排列和g=1/4兩種情況，第2個旁瓣的聲壓級和角度差異達到了9.0dB，2°，第5個旁瓣的差異為 5.0dB，1.2°。但是，無論ARF為多少，指向性函式的主瓣幾乎是不隨g變化的。因此，在實際套用中，如果對揚聲器線陣列指向性函式旁瓣的角度和大小有特定要求，就需要考慮高頻波導非等間距排列對指向性函式數旁瓣的影響。並且，對旁瓣的影響在高頻波導線陣列有效輻射率較小的時候更為明顯，需要格外注意。而對於旁瓣沒有特定要求的場合，則可以忽略高頻波導非等間距排列的影響。
N=3，g=1/4時，ARF的改變對指向性的影響。隨著ARF的減小，指向性函式整體向靠近軸線的方向移 動，ARF越低，第1和第2個旁瓣就越靠近主瓣，主瓣的寬度則越窄。比較 ARF = 1和 ARF=0.6的曲線，第1個谷值的位置有4。左右的差異，這個差異會使得揚聲器線陣列的高頻輻射角度過窄，對 整個空間的覆蓋影響很大 ． 並且較低的 ARF對應的第1個和第2個旁瓣的幅度也更大，這對於指向性的控制是很不利的 。
當g=1/4 ，A R F=0.8時，陣列節數N的改變對指向性的影響。揚聲器線陣列節數越多，主瓣寬度越窄，旁瓣的個數越多。這個結論與等間距陣列的結論類似 。
