手機電磁輻射演示裝置的制作實驗

眾所周知手機在使用中會產(chǎn)生電磁輻射，怎樣觀察到這一現(xiàn)象呢?本制作可以演示手機發(fā)出的電磁波信號。把它放到手機附近，每當(dāng)手機撥打電話，或者接聽電話的時候，它就會發(fā)出燈光和聲音信號，指示手機發(fā)射電磁波的狀況。通過這個小裝置，我們可以觀察到手機向外輻射電磁波的狀態(tài)，同時還可以做一些有趣的實驗，體驗和了解手機的電磁輻射現(xiàn)象。

電路原理

原理圖見下圖。電路由高放、檢波、整形、顯示4部分組成。GSM手機發(fā)射頻率為900MHz電磁波，經(jīng)天線接收，信號首先通過Vl三極管9018組成的高頻放大電路放大，然后輸入到V2_極管9018組成的檢波電路檢波。檢波后得到了通訊信息編碼的脈沖信號。通過4069非門電路組成的整形電路，變成顯示脈沖信號，推動顯示電路，發(fā)出聲音和燈光演示信息。

1.高放電路

采用9000系列中工作頻率最高的9018三極管構(gòu)成無調(diào)諧的高頻放大電路。為了有效地抑制較低頻段的高頻信號的干擾，電路采用了發(fā)射極直流反饋電路，并且不加交流旁路電容。這樣，這一級放大電路在獲得比較穩(wěn)定的直流工作點的同時，對交流信號也有很強的負(fù)反饋功能，它的交流放大倍數(shù)很低。

但是對于900MHz的手機高頻信號，情況就不同了。我們知道，發(fā)射極和連接在它上面的反饋電阻R2對地來說有一個分布電容，這個電容的數(shù)量級對于手機高頻信號而言不容忽視;所以對于手機發(fā)出的電磁信號來說，這一級高頻放大的負(fù)反饋比較小，可以獲得比較大的放大倍數(shù)。高頻放大后的信號通過一個12pF的電容C1耦合到下一級檢波電路。

2.檢波電路

采用三極管檢波。用9018的基極在小電流下的非線性特性，把高頻信號中攜帶的脈沖信號取出來。本電路基極電阻R4為4.7MΩ，它兩端的電壓約為2.5V;基極的靜態(tài)工作電流為0.5uA。

這時三極管的集電極電流為40uA，通過負(fù)載電阻R5.可產(chǎn)生2.8V左右的電壓降，集電極對地電壓約為3.2V。當(dāng)基極檢出信號，產(chǎn)生信號電流后，集電極電流上升，負(fù)載電阻上的電壓降增加，導(dǎo)致集電極對地電壓下降。檢波信號通過電阻輸出到4069整形電路。為了使檢波回路更穩(wěn)定，同時也為了提高檢波效率，在基極并聯(lián)了一個倍壓檢波二極管D1。

3.整形電路

從檢波器輸出的信號波形為數(shù)字脈沖信號;它的特點是占空比很小，也就是脈沖比較窄;通過實驗檢測可知，GSM手機的通訊信號脈沖寬度大約在0.5毫秒，最短周期約為5毫秒;若干個這樣的脈沖信號組成一個脈沖信號組。

這樣的信號包含的能量較小，不能直接驅(qū)動顯示電路。我們通過整形電路，把它變成占空比較大的脈沖信號。

在常態(tài)下，由檢波三極管集電極輸出的信號電壓為3.2V。一旦電路接收到手機發(fā)射的電磁波信號，檢波級輸出的電壓就會下降到3V以下。這樣，非門輸出電壓就會翻轉(zhuǎn)。通過3級非門電路后，檢波信號通過限流電阻R7，整流二極管D2，加到由電阻R8和電容C2組成的RC電路上。通過調(diào)整RC電路的時間常數(shù)，每一個窄脈沖信號可變成脈寬約5毫秒的信號。這樣，檢波得到的窄脈沖信號組就變成了長度不等的寬脈沖信號。整形后的信號通過2級非門電路，輸出到顯示電路。

4.顯示電路

顯示電路由9014三極管組成直流放大電路，推動發(fā)光二極管和微型有源單音蜂鳴器。如果用3V的蜂鳴器，可在電路中串聯(lián)一個藍(lán)色發(fā)光二極管;如果用6V的，可在電路中串聯(lián)一個紅色發(fā)光二極管。