[发明专利]基于陈寿元效应的微波频率衰减、红移实验装置及方法在审
申请号: | 201710432698.8 | 申请日: | 2017-06-09 |
公开(公告)号: | CN109036035A | 公开(公告)日: | 2018-12-18 |
发明(设计)人: | 陈寿元 | 申请(专利权)人: | 山东师范大学 |
主分类号: | G09B23/18 | 分类号: | G09B23/18 |
代理公司: | 济南圣达知识产权代理有限公司 37221 | 代理人: | 黄海丽 |
地址: | 250014 *** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 信号发生模块 信号检测模块 实验装置 微波传播 微波频率 衰减 微波 传播距离 红移 测点位置 测量微波 到达信号 检测模块 声源位置 相对静止 观测 | ||
本发明涉及一种基于陈寿元效应的微波频率随传播距离而衰减、红移的实验装置及方法,实验装置包括信号发生模块、微波传播通道和信号检测模块;所述信号发生模块用于产生设定频率、振幅的微波,微波通过微波传播通道到达信号检测模块,信号检测模块通过测量微波的频率来观测微波频率随传播距离的衰减;其中信号发生模块产生微波的声源位置、微波传播通道和信号检测模块的测点位置保持相对静止。
技术领域
本发明涉及教学科研仪器领域,具体涉及一种基于陈寿元效应的微波频率衰减、红移实 验装置及方法。
背景技术
微波的产生、传播、接收理论与技术经过几十年的发展,已渐进成熟,主要应用于雷达 探测、卫星通信、移动通信等领域。此外在工农业生产、科学研究、医学、生物学以及人民 生活等方面都有广泛的应用。目前对于微波波长变化的原因,人们主要认为源于多谱勒效应, 即物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化,或媒质移动引起波长变化。现 有的教学平台用于观测基于多普勒效应的微波波长变化已经非常成熟,但是针对微波波长变 化源于陈寿元效应的观测教学平台,却尚未出现。
陈寿元效应是指:微波在传播过程中,由于波能损耗及扩散、色散造成了能量强度降低。 波能量的两个因子振幅和频率,在信号强时以振幅衰减为主,频率衰减为辅;在信号弱时, 振幅、频率都快速衰减,频率的变化带动了波长的变化,所以微波在传播过程中波长的变化 是波能损耗引起的。
微波的频率较高,其发射到接收过程的测量频率的精度有限,为了能够探测到长距离传 输后的微波频率极微弱衰减,有必要研究高灵敏度频率检测装置。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明提供了一种基于陈寿元效应的微波频率衰减、红移 的实验装置,可在陈寿元效应的基础上观测到微波频率随传播距离衰减以及微波波长的变化, 即微波的红移。
为了实现上述目的,本发明采用如下方案:
一种基于陈寿元效应的微波频率衰减实验装置,包括信号发生模块、微波传播通道和信 号检测模块;所述信号发生模块用于产生设定频率、振幅的微波,微波通过微波传播通道到 达信号检测模块,信号检测模块通过测量微波的频率来观测微波频率随传播距离的衰减;其 中信号发生模块产生微波的声源位置、微波传播通道和信号检测模块的测点位置保持相对静 止。
进一步的,所述信号发生模块包括依次连接的信号发生器、第一放大器和辐射单元。
进一步的,所述信号检测模块包括依次连接的滤波器、第二放大器、相位角积累器和显 示单元,微波信号通过微波传播通道到达信号检测模块,采用相位角积累器将微波频率的衰 减转化为对相位角的积累测量。
进一步的,在所述微波传播通道的前端与末端之间设有跟随器,用于提高测量精度,消 除信号源漂移。
进一步的,所述信号发生模块具有波源调节单元,用于调节所述产生设定频率、振幅的 微波的物理性质。
进一步的,所述波源调节单元具有波源功率调节器和波源频率调节器,分别用于调节所 述微波的初始功率和初始频率。
进一步的,所述实验装置位于封闭空间内,所述封闭空间是基于电磁屏蔽以及温度相对 恒定设备构建的。
进一步的,所述微波传播通道采用长距离传播媒质,所述距离在1千米以上。
本发明还提供了另一种技术方案:
一种基于陈寿元效应的微波频率衰减、红移实验方法,采用信号发生模块产生设定频率、 振幅的微波,微波经微波传播通道传输后,采用跟随测量方法检测测点的微波频率变化,采 用相位角积累方法将微波频率的衰减转化为对相位角的积累测量,根据频率与波长的关系, 将微波频率衰减转化为波长的变化,即为微波的红移;其中信号发生模块产生微波的声源位 置、微波传播通道和测点位置保持相对静止。
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