手机电磁辐射演示装置的制作实验

众所周知手机在使用中会产生电磁辐射，怎样观察到这一现象呢?本制作可以演示手机发出的电磁波信号。把它放到手机附近，每当手机拨打电话，或者接听电话的时候，它就会发出灯光和声音信号，指示手机发射电磁波的状况。通过这个小装置，我们可以观察到手机向外辐射电磁波的状态，同时还可以做一些有趣的实验，体验和了解手机的电磁辐射现象。

电路原理

原理图见下图。电路由高放、检波、整形、显示4部分组成。GSM手机发射频率为900MHz电磁波，经天线接收，信号首先通过Vl三极管9018组成的高频放大电路放大，然后输入到V2_极管9018组成的检波电路检波。检波后得到了通讯信息编码的脉冲信号。通过4069非门电路组成的整形电路，变成显示脉冲信号，推动显示电路，发出声音和灯光演示信息。

1.高放电路

采用9000系列中工作频率最高的9018三极管构成无调谐的高频放大电路。为了有效地抑制较低频段的高频信号的干扰，电路采用了发射极直流反馈电路，并且不加交流旁路电容。这样，这一级放大电路在获得比较稳定的直流工作点的同时，对交流信号也有很强的负反馈功能，它的交流放大倍数很低。

但是对于900MHz的手机高频信号，情况就不同了。我们知道，发射极和连接在它上面的反馈电阻R2对地来说有一个分布电容，这个电容的数量级对于手机高频信号而言不容忽视;所以对于手机发出的电磁信号来说，这一级高频放大的负反馈比较小，可以获得比较大的放大倍数。高频放大后的信号通过一个12pF的电容C1耦合到下一级检波电路。

2.检波电路

采用三极管检波。用9018的基极在小电流下的非线性特性，把高频信号中携带的脉冲信号取出来。本电路基极电阻R4为4.7MΩ，它两端的电压约为2.5V;基极的静态工作电流为0.5uA。

这时三极管的集电极电流为40uA，通过负载电阻R5.可产生2.8V左右的电压降，集电极对地电压约为3.2V。当基极检出信号，产生信号电流后，集电极电流上升，负载电阻上的电压降增加，导致集电极对地电压下降。检波信号通过电阻输出到4069整形电路。为了使检波回路更稳定，同时也为了提高检波效率，在基极并联了一个倍压检波二极管D1。

3.整形电路

从检波器输出的信号波形为数字脉冲信号;它的特点是占空比很小，也就是脉冲比较窄;通过实验检测可知，GSM手机的通讯信号脉冲宽度大约在0.5毫秒，最短周期约为5毫秒;若干个这样的脉冲信号组成一个脉冲信号组。

这样的信号包含的能量较小，不能直接驱动显示电路。我们通过整形电路，把它变成占空比较大的脉冲信号。

在常态下，由检波三极管集电极输出的信号电压为3.2V。一旦电路接收到手机发射的电磁波信号，检波级输出的电压就会下降到3V以下。这样，非门输出电压就会翻转。通过3级非门电路后，检波信号通过限流电阻R7，整流二极管D2，加到由电阻R8和电容C2组成的RC电路上。通过调整RC电路的时间常数，每一个窄脉冲信号可变成脉宽约5毫秒的信号。这样，检波得到的窄脉冲信号组就变成了长度不等的宽脉冲信号。整形后的信号通过2级非门电路，输出到显示电路。

4.显示电路

显示电路由9014三极管组成直流放大电路，推动发光二极管和微型有源单音蜂鸣器。如果用3V的蜂鸣器，可在电路中串联一个蓝色发光二极管;如果用6V的，可在电路中串联一个红色发光二极管。

在显示驱动电路最后一级非门，连接了一个绿色发光二极管;它的作用是电源开关指示灯。当没有接到手机电磁辐射信号的时候，只有这个绿色灯亮;当接到手机电磁辐射信号的时候，绿色灯灭，红色灯亮。

制作与实验

1.采用面包板组装

采用面包板要注意面包板质量对作品的影响。建议采用质地优良地面包板，它的效果要好于采用廉价的面包板;主要优点是插接金属簧片弹性好，插接很方便;还有就是塑料板的高频性能好。我们知道，面包板之间的电极存在着分布电容，这个电容的Q值关系的高频电路的性能。

2.天线

900MHz的波长为33cm，四分之一波长为8.2cm;电路采用0.6mm硬芯铜导线做天线，天线长度在6～8cm之间。天线可以直接耦合，也可以通过一个电容耦合。如果通过电容，这个电容约为10pF。

3.实验与调试

接通电源，电路的绿色灯亮;红色灯不亮，蜂鸣器也不响;表示电路工作正常。把一款GSM手机放到旁边，拨一个电话号码(可以拨自己手机的号码)，这时电路就会发出短促的呜叫，同时灯光也会发出闪光。

接通电源后，如果红灯亮，同时蜂鸣器也呜叫，则电路工作不正常。这时应首先检查检波电路中三极管V2的集电极电压。在电源电压6V的情况下，该点电压一般应在3.2V左右：这个电压应大干二分之一的电源电压。如果等于3V或