高频
高频磁场知识点总结
一、高频磁场的基本概念1. 高频磁场的定义高频磁场是指频率较高的磁场,通常指在无线通信、雷达、微波等领域中使用的频率较高的磁场。
在电磁学中,磁场指的是物体周围的一种场,由电流引起,具有磁性的物质会在磁场中受到一定的力和作用。
高频磁场是指频率在几十千赫兹以上的磁场。
2. 高频磁场的产生高频磁场主要是通过电流在导体中产生的,当电流在导体中流动时,会形成一个环绕导体的磁场。
通过变化的电流或者导体的移动,可以产生高频磁场。
3. 高频磁场的特点高频磁场具有频率高、能量密度大、穿透力强等特点。
在通信和雷达系统中,高频磁场可以传输大量的信息,同时也可以穿透障碍物,具有较好的穿透性能。
二、高频磁场的产生和传播1. 高频磁场的产生方式高频磁场的产生方式主要分为电流产生和电磁波产生两种方式。
在电流产生方式中,通过在导体中通电产生电流,从而形成磁场。
在电磁波产生方式中,通过变化的电场和磁场相互作用产生电磁波,电磁波传播中也伴随着高频磁场的产生和传播。
2. 高频磁场的传播特性高频磁场在传播过程中会受到导体、绝缘体、空气等介质的影响,其传播特性会受到这些介质的影响。
一般情况下,高频磁场在导体中的传播会受到一定的阻抗匹配和反射等问题,需要通过合适的设计和调节来解决。
3. 高频磁场的天线设计在无线通信和雷达系统中,对于高频磁场的天线设计起着非常重要的作用。
通过合理设计和调节天线的结构,可以实现高频磁场的较好传播和接收,进而保证通信和雷达系统的性能和稳定性。
4. 高频磁场在微波系统中的应用微波通信系统是高频磁场的典型应用之一,微波信号可以在较远距离传播,对于传输大量信息和实现远距离通信具有非常大的优势。
在微波通信系统中,高频磁场的发射和接收设备起着非常重要的作用,对于系统的范围、稳定性和通信质量都有着重要的影响。
1. 高频磁场在通信系统中的应用高频磁场在通信系统中有着非常广泛的应用,无线通信、卫星通信、微波通信等通信系统都需要使用高频磁场。
高频治疗仪治疗原理
高频治疗仪治疗原理
高频治疗仪是一种医疗设备,可用于治疗各种疾病和疼痛。
它的治疗原理是利用高频电磁波的热效应和生物学效应。
高频电磁波可以穿透人体组织,通过振动和摩擦来产生热量。
当高频电磁波在人体组织中传播时,它会引起组织分子的振动和摩擦,导致组织温度升高。
这种热效应可以促进血液循环,增加氧气和营养物质的供应,加速新陈代谢,促进组织修复和康复。
除了热效应,高频电磁波还可以通过生物学效应对疾病和疼痛进行治疗。
它可以改善细胞膜的渗透性,增加细胞内钙离子浓度,促进细胞代谢的活跃性。
这些生物学效应可以改善细胞功能,增强免疫系统的抗炎能力,减轻疼痛和炎症症状,促进组织修复和康复。
高频治疗仪通常通过电极或传感器将高频电磁波传递到人体组织中。
治疗师会根据患者的具体病情和治疗需要,调节治疗仪的功率、频率和时间。
治疗过程通常是无痛的,患者可能会感受到温热或轻微的刺痛感。
高频治疗仪在临床上被广泛应用于各个领域,如康复医学、物理治疗和疼痛管理等。
它可以用于治疗创伤和运动损伤、关节炎和风湿病、神经病和肌肉病等疾病和疼痛症状。
然而,患者在使用高频治疗仪时应遵循医生的指导,并注意避免过度使用和误用。
低频中频高频
均衡器频段:低频:20-60 空间感,提升低频共振(嗡)、降落空虚;60-100 浑厚感,提升轰鸣(轰)、降落无力;100-150 丰满度,提升浑浊、降落单薄;中频低段:150-300 声音力度、男声力度,提升声音硬、无特色,降落:软、飘;中频:300-500 语音主要音区,提升语音单调、降落语音空洞;500-1K 人声基音、声音轮廓,提升语音前凸、降落语音收缩感;800 力度,提升喉音重;1K-2K 通透感、顺畅感,提升有跳跃感、降落松散;中频上段:2K-3K 对明亮度最敏感,提升声音硬,不自然;4K 穿透力,提升咳音;4K-5K 乐器表面响度,提升乐器距离近、降落乐器距离远;高频低段:5K-6K 语言的清晰度,提升声音锋利、易疲劳;6K-8K 明亮度、透明度,提升齿音重、降落声音黯淡;8K-10K S音;极高频:10K-12K 高频泛音,光泽;12K-16K 高频泛音,光彩;16K-20K 色彩提升有神秘感;80Hz以下主要是重放音乐中以低频为主的打击乐器,例如大鼓、定音鼓,还有钢琴、大提琴、大号等少数存在极低频率的乐器,这一部分如果有则好,没有对音乐欣赏的影响也不是很大。
这一部分要重放好是不容易的,对器材的要求也较高。
许多高级的器材,为了表现好80(或80左右)Hz以上的频段的音乐,宁愿将80(或80左右)Hz以下的频率干脆切除掉,以免重放不好,反而影响主要频段的效果。
极低频20Hz为人耳听觉下限,可测试您的器材低频重放下限,低频中的25Hz、31.5Hz、Hz、40Hz、50Hz和63Hz是许多音箱的重放下限,如果您的音箱在这些频率中某处声音急剧下降,则表明这个频率就是您的音箱低频重放下限。
这一段提升能给音乐强有力的感觉,给人很响的感觉,如雷声。
是音乐中强劲有力的感觉。
如果提升过高,则又会混浊不清,造成清晰度不佳,特别是低频响应差和低频过重的音响设备。
80-300Hz 在80-300Hz频段的声音主要表现音乐的厚实感,音响在这部分重放效果好的话,会感到音乐厚实、有底气。
高频动词36个
5. Come come about发生 come across…偶遇;偶尔发现 come along一道来;一起去;进步;赶快 come at…袭击 come by… 获得 How did you come by these pictures? come away脱离;折断 come back回来;复员;恢复 come down倒下;跌落;传下来 come down with…患(病) come (in) first/second得第一/二
As winter gave way to spring, days were getting longer. given that假定;已知 give sb. a hand帮某人忙 give rise to导致 12. go go after…设法得到;追求 go along向前发展 We’ll learn as we go along. go back on one’s word/ promise失信 go back to…追溯到 This custom goes back to Roman times. go beyond…超过 go down下落;减弱 go up增长;提高
9. Find find…out查清楚;弄明白;了解;打听 find one’s way to sp.设法赶到;进入 They found their way to the front of the crowd. The news found its way to a lot of people. find fault with sb. 对某人吹毛求疵;挑剔 find oneself…发现自己…、不自觉地… They found themselves in a difficult situation. Then I found myself surrounded by some boys. He found himself walking in the direction to the park.
高频和低频电磁辐射对人的影响有什么差别?
高频和低频电磁辐射对人的影响有什么差别?
电磁辐射对人体的危害大吗?答案是肯定的,然而电磁辐射在细分的时候又能高频和低频电磁辐射,高频和低频电磁辐射对人的影响有哪些区别呢?今天
高频电磁辐射:高频辐射的频率一般是在800MHz-3000MHz,高频辐射又称为热效应,高频辐射的产生需要功率。
高频辐射对人体的伤害比较大,目前已经有相关的标准管控。
举例用手机来说,手机与基站的通信频率是850/900/1800/1900/2100MHZ等等,手机就有SAR 标准来管控。
低频电磁辐射:低频辐射的频率一般是在0-300Hz,低频辐射又叫做非热效应。
长时间的低频辐射对人体的伤害比高频辐射更强,因为低频辐射的频段0-300Hz与人体内部的组织机体之间的传输频率
相同,会对内部通讯形成干扰。
同时,低频辐射还会改变人脑中的水分子的晶体结构,这样对于青少年人脑未发育完全的人来说,长期处于低频辐射环境中会是一个很严重的隐患。
然而,电磁辐射所衍生的能量,取决于频率的高低和强度的大小。
一般而言,频率愈高,强度越大,能量就愈大。
所以说高频电磁波的波长短,穿透力强,危害更大一些。
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高频电源的工作原理
高频电源的工作原理
高频电源是一种将低频交流电转换成高频交流电的装置,其工作原理主要基于以下几个关键步骤:
1.输入电路: 高频电源的输入端通常接受低频交流电(例如
50Hz或60Hz),经过整流和滤波电路,将交流电转换为直流电。
2.振荡电路: 振荡电路是高频电源的核心组成部分。
它使用电
容和电感元件构成一个谐振回路,并通过反馈机制来产生稳定的高频振荡信号。
3.驱动电路: 驱动电路控制振荡电路的开关,通过控制开关的
导通和断开,将低频直流电转换成高频的脉冲信号。
常用的驱动电路包括开关管(例如晶体管或MOSFET)和驱动电路
(如驱动IC)。
4.变压器: 高频脉冲信号通过变压器进行电子转换。
变压器由
一个或多个线圈组成,高频脉冲信号经过线圈的电感作用,产生电磁场并诱导电压,从而改变输入电压的电平。
5.输出电路: 输出电路通过滤波电路和稳压电路将变压器的高
频输出信号进行整形和稳定,使其符合所需的输出要求。
滤波电路通常使用电容和电感器,以去除高频信号中的杂波和纹波。
稳压电路则用于确保输出电压的稳定性,常常采用反馈控制技术。
总的来说,高频电源利用振荡电路产生高频振荡信号,通过驱动电路控制开关,经过变压器转换和输出电路处理,最终实现将低频电能转变为高频电能的目的。
这种高频电能可以用于各种设备和应用中,如电子设备、通信设备、电焊机等。
高频变压器 频率响应范围
高频变压器频率响应范围
高频变压器是一种专门设计用于工作在高频范围的变压器。
它
们通常用于电子设备中的开关电源、通信设备、无线电频率调谐器
等领域。
高频变压器的频率响应范围通常取决于其设计和制造过程
中使用的材料、线圈结构、绕组方式等因素。
从材料的角度来看,高频变压器通常会使用特殊的磁性材料,
如铁氧体、磁性合金等,以提高在高频下的磁导率和减小涡流损耗,从而扩大频率响应范围。
另外,线圈的结构和绕组方式也会影响频率响应范围。
高频变
压器通常会采用特殊的线圈结构,如螺旋线圈或者层间绝缘良好的
多层线圈,以减小串扰和提高高频响应能力。
此外,合理的绕组方
式也能减小线圈的电容和电感,从而提高频率响应范围。
总的来说,高频变压器的频率响应范围通常会在几十千赫兹到
数百千赫兹甚至更高的范围内。
然而,具体的频率响应范围还是取
决于特定变压器的设计和制造工艺,以及所使用的材料和技术。
高频电子管工作原理
高频电子管工作原理
高频电子管是一种电子器件,用于放大高频信号或产生高频信号。
它的工作原理基于热电子发射、电子束聚焦和电子倍增效应。
1. 热电子发射:高频电子管中的阴极加热,使阴极表面的电子能量增加,部分电子获得足够的能量以克服阴极表面的功函数而从阴极上发射出来。
2. 电子束聚焦:发射的电子经过聚束电极的作用,形成一个紧密且密集的电子束。
聚束电极的作用是扭转电子轨道,使电子束在轴向方向上趋于集中。
3. 电子倍增效应:电子束进入电子管的控制网格,通过控制电压的变化来调节电子管的工作状态。
正常情况下,控制网格会扭转电子轨道,使电子束通过阳极进入。
这时,阳极上的电压会吸引电子束,电子束与阳极发生碰撞,释放大量次级电子。
这些次级电子受到电场的作用,会进一步加速,并与阳极上的晶体管场效应或开关管效应相互作用,产生更多的电子,从而放大或产生高频信号。
通过不断调节阴极加热电流、聚束电压和阳极电压,高频电子管可以实现不同的放大、调制和产生高频信号的需求。
它具有高功率、低失真和宽带等优点,在无线通信、广播电视、雷达和医疗设备等领域得到广泛应用。
高频是什么意思
高频是什么意思
高频一词可能存在不同的涵义,根据不同的上下文和语境,可以有以下解释:
1. 在无线电领域,高频(High Frequency,简称HF)指的是频率位于3-30兆赫范围内的无线电波。
HF频段的无线电
波可以传播较远的距离,适合进行远程通讯,因此被广泛用于短波广播、海洋通信、航空通信等领域。
2. 在电子设备及元器件中,高频一词常用于描述频率较
高的电路或器件。
例如,在射频电路中,高频一般指几十千赫或几百千赫以上的频率。
高频电路要求设计精度高、抗干扰能力强,常用于无线通信、雷达、微波炉等领域。
3. 在金融投资领域,高频交易(High-frequency trading,简称HFT)是指利用高速计算机算法进行快速交易
的投资策略。
高频交易以毫秒级别的速度进行买卖操作,通过迅速获取市场信息和利用微小的价格波动来获取利润。
4. 在英语学习中,高频词汇是指在语言中出现频率较高
的常用单词。
掌握高频词汇是提高语言水平和沟通能力的关键,它们包括基础词汇、常用短语和惯用表达等。
综上所述,高频一词根据不同上下文可以有多种含义。
根据语境的不同,高频可以指无线电领域中频率较高的无线电波,电子设备中频率较高的电路或器件,金融投资中的高速交易策略,以及语言学习中频率较高的常用词汇。
高频电路知识点总结
高频电路知识点总结一、高频电路的基本概念高频电路是指工作频率在几百千赫兹至数吉赫兹范围内的电路,它们通常用于射频(射频)系统、通信系统、雷达系统等。
由于高频电路的工作频率很高,因此其特性和设计方法与低频电路有很大不同。
1、高频电路的特点(1)电压和电流的传输速度加快;(2)传输线的长度和电路尺寸相对较小;(3)传输线的电磁波特性需要考虑;(4)电缆损耗增大。
2、高频电路的设计要求(1)降低传输线的损耗;(2)减小串扰和反射;(3)提高电路的灵敏度和抗干扰能力;(4)提高电路的稳定性和可靠性。
二、高频电路的传输线在高频电路中,传输线的特性对系统的性能有着很大的影响,因此设计者需要充分了解和掌握传输线的特性。
1、传输线的特性(1)阻抗:传输线的特性阻抗随着工作频率的增加而改变,这意味着在高频电路中必须考虑传输线的阻抗匹配问题。
(2)传输速度:高频信号在传输线中的传输速度快于低频信号。
(3)色散:高频信号在传输线中会产生色散现象,导致不同频率的信号传播速度不同,需要进行补偿。
(4)损耗:传输线在高频下的损耗较大,特别是在微带线和同轴电缆中。
2、常见的传输线类型(1)同轴电缆:同轴电缆主要用于高频射频信号的传输,具有较好的屏蔽性能和抗干扰能力。
(2)微带线:微带线是常用的高频信号传输线路,其制作工艺简单、成本低廉、尺寸小,适合集成在集成电路板中。
(3)双平行线:双平行线具有低损耗和较高的阻抗稳定性,广泛应用于高频功率放大器和滤波器中。
三、高频电路的元件在高频电路中,元件的性能会影响整个电路的性能,因此需要选择合适的元件进行设计和应用。
1、适用于高频电路的元件(1)电阻器:在高频电路中,电阻器的频率响应特性、串扰和噪声等特性需要特别考虑,因此需要选择适合高频的电阻器进行应用。
(2)电容器:高频电路中常用的电容器包括表面贴装电容器、金属层电容器等,它们具有较小的等效串联电感和等效串联电阻,适合高频电路的应用。
高频通信简介
多址接入技术
01
多址接入方式
多址接入技术允许多个用户共享同一通信信道,常用的多址接入方式有
频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等。
02
频谱效率
多址接入技术通过频谱效率和多址干扰管理来提高通信系统的容量和性
能。
03
多址接入应用
多址接入技术在移动通信、卫星通信和无线局域网等领域得到广泛应用
详细描述
信道建模与仿真技术通过对实际高频信道的测量和统计特性进行建模,为通信系统的设 计和优化提供理论支持。通过仿真,可以评估不同通信系统的性能,优化系统参数,提
高通信质量。
信号检测与估计
总结词
信号检测与估计是高频通信中不可或缺的一环,用于在接收端准确检测和恢复 发送的信号。
详细描述
信号检测与估计技术利用信号处理算法,在接收端对接收到的信号进行处理和 分析,准确检测出发送的信号,并估计出信号的参数。这一技术对于提高高频 通信的可靠性和抗干扰能力至关重要。
解调与还原
02
接收机将高频信号解调为低频信号,还原原始信息。
增益控制与噪声抑制
03
接收机需对信号进行增益控制和噪声抑制,以提高信号质量。
天线
信号发射与接收
天线负责发射和接收高频信号, 实现无线通信。
定向性与极化
天线具有定向性和极化特性,可以 提高信号传输质量和抗干扰能力。
匹配与阻抗
天线需与发射机和接收机进行匹配 和阻抗匹配,以减少能量损失。
高频通信技术挑战
传播特性不稳定
高频信号在传播过程中易受大气、建筑物、其他电磁干扰等因素 影响,导致信号传播不稳定。
硬件设备技术瓶颈
高频通信需要高性能的硬件设备支持,如高精度天线、高速信号 处理芯片等,但目前技术尚不成熟。
工频和高频-工频和高频课件
等。这些设备利用工频交流电的特性,实现对电动机的精确控制,提高
生产效率和产品质量。
高频的实际应用案例
无线通信
高频(GHz级别)在无线通信领域中发挥着重要作用。无线局域网(WLAN)、蓝牙、 Zigbee等无线通信技术都工作在高频段,可以实现高速数据传输和低延迟通信。
雷达与卫星通信
高频信号具有较好的穿透能力和分辨率,因此在雷达和卫星通信领域中得到广泛应用。高 频信号能够穿透复杂环境和障碍物,实现精确的目标探测和定位。
域。
适用范围
工频适用于大功率、低频率的场 合,而高频适用于小功率、高频
率的场合。
发展趋势
随着技术的发展,工频和高频的 应用场景也在不断变化和扩展。 未来,工频和高频将会有更多的
交叉应用和融合发展。
04
工频与高频的发展趋势
工频的发展趋势
数字化
随着数字化技术的普及,工频领域正逐步实现数字化转型,提高 生产效率和降低成本。
03
工频与高频的比较
工作原理的比较
工作原理
工频是指电网的工作频率,通常 为50Hz或60Hz,而高频则是指 电路中电流的工作频率较高,通
常在kHz到MHz的范围内。
交流与直流
工频是交流电的工作频率,而高频 可以是交流电或直流电。
波形
工频的波形是正弦波,而高频的波 形可以是方波、正弦波、三角波等。
工频的特点
总结词
工频具有稳定、可靠、经济实惠等特点。
详细描述
由于工频是电力系统中的标准频率,因此它具有高度的稳定性和可靠性。此外, 由于工频电力的普及和规模化效应,工频电力相对经济实惠,适合于大多数工 业和家庭应用。
工频的应用场景
总结词
工频主要应用于工业、家庭和商业领域。
高频保护的基本原理
高频保护的基本原理
高频保护是一种保护电路中的高频电路元件免受电路中高频电
流和高频信号干扰的技术手段。
其基本原理是通过在电路中引入一定的电感和电容元件,来阻隔高频电流和高频信号的传输,从而保护电路中的高频元件不受损坏。
具体来说,高频保护的基本原理包括以下几个方面:
1. 电感保护原理:电感具有阻抗的作用,可以对高频电流起到阻隔作用,从而保护电路中的高频元件。
在电路中引入适当的电感元件,可以有效地降低电路中的高频电流和高频信号,从而保护高频元件不受损坏。
2. 电容保护原理:电容具有对电流的滤波作用,可以对高频信号起到滤波作用,从而保护电路中的高频元件。
在电路中引入适当的电容元件,可以有效地滤波高频信号,从而保护高频元件不受损坏。
3. 屏蔽保护原理:屏蔽是一种通过引入金属屏蔽来阻隔高频信号的技术手段。
在电路中引入金属屏蔽可以有效地阻隔高频信号的传输,从而保护高频元件不受干扰和损坏。
4. 地线保护原理:地线是一种可以将电路中的电流和电信号引入地面的技术手段。
在电路中引入适当的地线可以有效地将高频电流和高频信号引入地面,从而保护高频元件不受干扰和损坏。
综上所述,高频保护的基本原理是通过引入适当的电感和电容元件,以及金属屏蔽和地线技术,来阻隔高频电流和高频信号的传输,从而保护电路中的高频元件不受损坏。
高频共振频率
高频共振频率
在电路中,当电感(L)和电容(C)连接在一起时,形成了一个LC振荡电路。
LC振荡电路在特定的频率下会出现共振现象,即电感和电容之间的能量转移达到最大。
共振频率可以通过以下公式计算:
f=1/(2*π*√(LC))
其中,f为共振频率,π为圆周率(约等于3.14159),√为平方根运算。
高频振荡电路中常用的电感器件有电感线圈、变压器等,而电容器件则有电解电容、陶瓷电容等。
这些器件的选择与电路要求、工作频率等有关。
在高频电路设计中,常常需要根据需求计算共振频率,以确保电路在期望的频率下工作,并满足设计要求。
傅里叶变换高频低频
傅里叶变换高频低频介绍傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学工具,它可以将一个信号分解成一系列不同频率的正弦和余弦函数的叠加。
这种变换对于信号处理和频谱分析非常有用。
在傅里叶变换中,高频和低频是指信号中的频率成分。
本文将深入探讨傅里叶变换中的高频和低频概念,以及它们在不同领域的应用。
频域和时域在信号处理中,频域和时域是两个重要的概念。
时域是指信号在时间上的变化,而频域是指信号在频率上的变化。
傅里叶变换可以将时域信号转换为频域信号,从而可以更好地理解信号的频率成分和特征。
傅里叶级数和傅里叶变换傅里叶变换有两种形式:傅里叶级数和傅里叶积分变换。
傅里叶级数适用于周期信号,将一个周期信号表示为一系列正弦和余弦函数的叠加。
傅里叶积分变换适用于非周期信号,将信号分解为连续的频率成分。
傅里叶级数傅里叶级数可以将一个周期信号表示为正弦和余弦函数的叠加。
通过傅里叶级数,我们可以得到信号的频谱分布,了解信号中不同频率成分的贡献。
在傅里叶级数中,高频和低频指的是信号中的频率成分的大小。
傅里叶积分变换傅里叶积分变换可以将非周期信号分解为连续的频率成分。
通过傅里叶积分变换,我们可以得到信号的频谱密度分布,了解信号中各个频率成分的能量分布。
在傅里叶积分变换中,高频和低频指的是信号中能量较高和较低的频率成分。
高频和低频的应用高频和低频在不同领域有着广泛的应用。
下面将介绍几个常见的应用场景。
音频处理在音频处理中,高频和低频的概念被广泛应用。
通过傅里叶变换,我们可以将音频信号分解为不同频率的成分,从而实现音频的均衡、滤波和降噪等处理。
高频成分通常包含音频信号中的细节和高音部分,而低频成分通常包含音频信号中的低音和重音部分。
图像处理在图像处理中,傅里叶变换被广泛用于图像增强、滤波和压缩等方面。
通过傅里叶变换,我们可以将图像转换为频域表示,对图像的频率成分进行分析和处理。
高频成分通常包含图像中的细节和边缘信息,而低频成分通常包含图像中的整体结构和平滑区域。
高频电磁加热原理
高频电磁加热原理
高频电磁加热原理是指利用高频电磁场对物体进行加热的一种方法。
高频电磁加热主要依靠电磁场对物体内部的自由电荷进行激发和振动,从而使其产生热量。
高频电磁加热原理主要包括以下几个方面:
1. 电磁感应:高频交变电流通过线圈产生变化的磁场,在物体中引发感应电流。
根据法拉第电磁感应定律,感应电流会形成闭合回路,产生磁场能量并加热物体。
2. 导体损耗:高频电磁场中的电磁波通过导体时,会引发导体内部电荷的欧姆损耗。
这是由于导体内部电荷在电场和磁场作用下发生摩擦,产生热量,使导体加热。
3. 界面效应:高频电磁场作用在物体表面时,会引发物体表面的电荷分布变化。
这种变化使电荷在物体表面发生摩擦,并由于内阻发热。
这种效应在涂料干燥、胶水固化等工艺中广泛应用。
4. 电磁波温差加热:高频电场通过物体时,会产生温差效应。
当电磁波在物体中传播时,由于物体不同部分电阻的差异,会引起温度的差异。
这种温差效应可以对物体进行局部加热或控制温度分布。
总之,高频电磁加热原理通过电磁场的感应、导体损耗、界面效应以及温差效应对物体进行加热。
这种加热方式具有快速、
高效、均匀的特点,被广泛应用于工业生产、医疗器械和烹饪等领域。
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音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至于思想认识上都取得了长足的进步。
回顾一下功率放大器的发展历程,对我们广大音响爱好者来说也许是一件饶有趣味的事情。
一、早期的晶体管功放半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。
自从有了晶体管,人们就开始用它制造功率放大器。
早期的放大器几乎全用锗管来制作,但由于锗管工艺上的一些原因,使得放大器中所用的晶体管,尤其是功放管性能指标不易做得很高,例如,共发射极截止频率fh的典型值为4kHz,大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。
这样,放大器的频率响应也就很狭窄,其3dB截止频率通常在10kHz左右,大大影响了音乐中高频信号的重现。
再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约,制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管于,所以不得不采用变压器耦合输出。
变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难,谐波失真得不到充分的抑制,因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。
“还是胆机规声”,这种看法的确事出有因。
二、晶体管功放的发展和互调失真随着半导体工艺的逐渐成熟,大电流、高耐压的晶体管品种日益增加,越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的OCL电路或OTL电路(图一)。
最初的大功率PNP管是锗管,而NPN 管是硅管,两者的特性差别非常显着,电路的对称性很差,人们更多采用的是图二所示的准互补电路,通过小功率硅管Q1与一只大功率的NPN硅管Q2复合,得到一只极性与PNP管类似的大功率管,降低了电路因对称性差而招至的失真。
到了六十年代末,大功率的PNP硅管商品化的时候,互补对称电路才得到广泛的应用。
元器件的进步使晶体管功率放大器的技术指标产生了质的飞跃,在主观音质评价方面,也改变了过去人们对晶体管功放的看法,无论是在厅堂扩音、电台节目制作还是家庭重放,晶体管功放都被大量地采用,首次在数量上以压倒性的优势超过了电子管功放。
在商品化的晶体管扩音机中,相继出现了一些摧琛夺目的名机,如JBL的SA600,Marantz互补对称电路MOdel15等等。
尽管电子管的拥护者仍大量存在,人们毕竟能够比较公正地看待晶体管放大器了,认为晶体管机频响宽阔,层次细腻,与电子管机比较起来有一种独特的舱力,而不是简单的谁取代谁的问题。
瞬态互调失真的提出是认识上的一次飞跃七十年代,功率放大器的发展史中出现了一件最引人注目的事情,这就是瞬态互调失真(Transientlntermodulation)及其测量方法的提出。
196 3年,芬兰Helvar工厂的一名工程师在制作一台晶体管扩音机时,由于接线失误,使电路的负反馈量减少了,后来却意外地发现负反馈量减少后的音质非常好,客观技术指标较差,而更正错误以后的线路尽管技术指标提高了,音质反而比误接时明显下降。
这一现象引起了当时同一工厂的Mr.Otala的重视,之后,他对此进行了悉心研究,于1970年首先发表丁关于晶体管功率放大器瞬态互调失真(TIM)的论文。
至1971年,Otala博士及其研究小组就TIM失真理论发表的论文已经超过20篇,引起了电声界准互补电路人士的广泛反响。
瞬态互调失真的大意是这样的:在直接耦合的晶体管放大电路中,为了得到很小的谐波失真度和宽阔平坦的频率响应,通常对整体电路施加深达40dB一60dB的负反馈,倘若在加负反馈前放大器的开环失真为10%,那么加上40dB的负反馈后,失真即可降低至0.1%,这是电子管功效难以做到的。
晶体管功放由于要施加40dB。
60dB的负反馈,所以对一台增益要求为26dB的放大器,它的开环增益就要达到66、86dB。
如此高的增益之下引入深度负反馈,电路势必会产生自激振荡,因而需要进行相位补偿,一般是在推动级晶体管的集电极——基极之间接接一个小电容C,破坏自激振荡的相位条件,形成所谓“滞后补偿”,当放大器输入端输入持续时间非常短的过渡性脉冲时,由于电容C需要充电时间,所以推动管集电极电压要经过一段时间延迟方能达到最大值,见图四。
显然,在电容C充、放电期间,输出电压V。
将达不到应有的电压值,输入级也不可能得到应有的反馈电压Vf,因而,在过渡脉冲通过输入级的瞬间,输入级将处于负.反馈失控状态,致使输入级严重过载,输出将严重削波引起过渡脉冲瞬时失真(图五)。
如果过渡脉冲波形上还叠加有正弦信号,输出端还会得到很多输入信号频谱不存在的互调频率成份,这就是TIM失真。
TIM失真和音乐信号也有密切关系,音量大、频率高的节目信号容易诱发TIM失真。
严重的TIM失真反映在听感上类似高频交选失真,而较弱的TIM失真给人以“金属声”的不快感觉,导致音质劣化。
至今,音响界对于TIM失真都还有争议,但这毕竟是人们认识的深化,它使后来放大器的设计思想发生了根本性的变化,即更加注重放大器的动态性能而不是仅仅满足于静态技术指标的提高。
三、功放输入级——差动与共射-共基对称和平衡是电路发展的方向对称和平衡也许是世上事物完美的标志之一。
音乐讲究各声部之间的乎衡与统一,美术以色彩搭配均衡、和谐为美,在服装设计中,常常采取看似不对称的设计,其实质也是为了取得视觉上的均衡。
上面所说的都是艺术,对称和平衡给人一种安定、完美的感觉。
有意思的是,在功率放大器中,对称和平衡也有类似的效果。
最初采用对称设计的例子要算互补对称电路了,一上一下的两只异极性晶体管作推挽输出,不仅可以免除笨重的输出变压器,而且电路的偶次谐波失真在推挽的过程中被抵消了,保真度有了很大提高。
稍后,人们从运算放大器的设计中得到启迪,将左右对称的差动式电路用于功率放木器的输入级,电路的稳定性和线性都得到改善,这时的电路结构如图六所示,这一结构直至今天都还有人采用。
如果以现代的眼光来审评,这一电路是显得过时了一点。
电路的主要缺陷在于电压推动级,因为Q1承担了提供电压增益的主要任务,必然是开环失真很大,频带狭窄。
此图六典型的OCL放大器外,单管放大的过载能力也很差,这一系列的缺点是不利于电路的动态性能的。
围绕着改进电压推动级的性能,人们相继提出了多种结构,共射——共基电路就是一个典型的例子。
共射——共基电路又叫“猩尔曼”电路,它原先是高频电路中广为采用的结构,但用于音频电路中同样可以发挥出色的性能。
首先是它的宽频响,由于共基放大管Qs非常低的输入阻抗,使Q,丧失了电压增益,弥勒效应的影响就非常微弱。
宽频响的推动级拉开了与输入级极点的距离,相位补偿变得很’容易,而且电容C的容量可以大大减小,这对于改善TIM失真是很有利的。
第二个优点是电路的高度线性:共基极电路的输出特性也可以清楚地显示出这一点,有人作过测试,共射一共基电路的失真度比单管共射电路要低一个数量级。
依然是一种不平衡的设计,这一限制来源于输入级。
如果把输入级变动一下,从互补推挽的Q:和Qg的集电极输出信号,那么电压推动级就可以在图七的基础上再增加一组NPN管构成的共射一共基电路,做到推挽输出,这时电路也就非常对称平衡了,几乎达到了完美的程度。
当今许多最先进的功率放大器采用的也是这种电路结构。
图八是另一种电压推动级的形式,其输入信号来自图六中的Ql和Qs,当然此时Qz必须加上集电极负载电阻。
电压推动级也采用对称的差动放大,这不仅可以改善输入级的平衡性,提高放大能力和共模抑制比,而且同样可以降低推动级的失真,因为差动式放大电路当输入在一定的范围内时具有线性的传输特性,有的电路还在Qn、Qz的发射极串人负反馈反阻,更加扩大了线性范围。
Q2和Qd构成镜像电流源,把Q,的集电极电流转移到Qz上,所以尽管是单端输出,电流推动能力却比原来增大了一倍。
PIONEER的M22K功率放大器就是采用的这种电路结构,取得了非常好的效果。
对称和平衡不仅体现在电路的结构上,还表现于元器件的参数上。
差动电路是集成运放中广泛采用的结构,其性能是建立在两只差分管Hrs和Vss精确匹配的基础之上。
同样,推挽电路中,如果两只异极性的晶体管特性不一致时,对波形的两个半周就不能做到一视同仁地放大,这将增力D电路的失真度。
随着节目源的变化,音乐中包含大量瞬变、高能量的成份,要完美地重现这些细节,就要求放大器具有良好的动态响应,对晶体管配对的要求就不仅是静态的HrR和VBE匹配,而且在动态时也要高度匹配,这无疑对元器件参数的平衡提出了更苛刻的要求。
幸运的是,半导体技术的进步为我们提供了这种可能,各种各样的差分对管、晶体管阵列陈出不穷,单个的晶体管一致性也得到较大提高。
正是这些优质的元器件,让对称电路设计的优点得以充分体现,今天看到一台全无负反馈的电路也不会觉得惊讶,因为已经有足够好的开环性能了,又何必为了几个仪器上的数据去牺牲放大电路的动态响应呢?四、放大器的电源与甲类放大器极端重视电源的现代放大器“放大器不过是电源的调制器”,这句话道出了放大的实质。
既然如此,又有什么理由不引起对电源的高度重视呢。
电源部份作为推动扬声器发声的源泉,再也不应象过去那样随便找个整流电源接上了事。
对电源的要求有两个方面,即纹波噪声小,输出能力强。
噪声小比较容易办到,只要加大滤波电容器的容量就可以,但是要做到输出能力强却不简单。
首先要加大电源变压器的容量,这是过去一些放大器生产厂所不乐意的,因为加大电源变压器容量会使成本大量增加,整机的重量和体积也会加大;但现在听小喇叭的人越来越多,这些小喇叭大多效率很低,有些名牌音箱如CelestionSI一6O0或Ro3ersLS3/5a,十分大食难推,再加上现代节目信号中常常出现一些炮弹爆炸,锣鼓敲击的声音,对放大器是一个极为严峻的考验,同样两台100W的放大器,一台可能让你感觉到大炮地动山摇的震撼力,而另一台可能象是破鼓在“咐咐”作响。