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微波技术论文(合集7篇)

时间:2023-03-27 16:46:29
微波技术论文

微波技术论文第1篇

论文摘要:本文阐述了国内外微波真空干燥的研究现状,重点分析了各种微波干燥,并分析了微波真空于燥技术的几个问题。

1.序言

微波是指频率为300MHz~300GHz、波长为lmm~lm的电磁波。它的干燥原理是:微波发生器将微波辐射到待干燥的物料上,当微波射人物料内部时,使物料内的水等极性分子按微波频率作同步旋转和摆动;水等极性分子高速旋转的结果,使物料内部瞬时产生摩擦热,导致物料内部和表面同时升温,使大量的水分子从物料中蒸发逸出,从而达到干燥的目的。

微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的一项新的组合干燥技术。它不仅具有干燥速度快、时问短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点,而且参数容易控制,能干燥多种不同类型的物料。目前我国虽有一些单位正在进行研究,但其技术性能还需要完善,在机理和工艺方面也还有很多问题需要深化和研究。

2.国内外研究现状

早在上世纪80年代,美国、加拿大、英国和德国就开始研究微波真空干燥技术,主要集中在美国的威斯康辛大学、加利福尼亚大学,加拿大的BritisC0lumbia大学,德国的Karlsruhe大学,英国的QueenUniversity,希腊的国立科技大学,法国的Albi研究所等。研究的内容涉及微波真空干燥机理、传热传质微波真空干燥模拟、微波真空干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉,萝卜片,果胶,土豆,浆果等)的微波真空干燥操作等。

国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东北大学、大连水产大学、中国农业大学、浙江大学、上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、天津轻工大学、上海辰灿轻工机械公司、四川大学食品学院食品科学与工程系、南京三乐微波技术有限公司等。

江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和热风联合干燥试验。试验结果表明:微波真空联合干燥缩短干燥时问48%,提高了营养成分和叶绿素的保存率,改善了干燥品质。

大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微波-真空-联合干燥,试验研究了微波功率、真空度,微波炉启闭比、预处理盐水浓度和扇贝大小对干燥效果的影响,建立了扇贝微波真空干燥的动力学模型。

3.微波组合干燥技术

组合干燥是一种具有广阔发展前景的干燥技术,它可以发挥各种干燥工艺的长处,克服各自缺点,借长补短,达到高效率、低能耗、优品质的干燥目的。由于微波干燥是一种完全不同于其它干燥方式的干燥技术,所以它也是与其它干燥方式组合最多的一种干燥技术,同时也是当前国际上研究最多的一种干燥技术。以下是几种较常见的组合方式。

3.1微波热风组合干燥(也称微波对流干燥)

在与微波组合的干燥方法中,微波热风组合干燥是研究最多的一种。由于热风干燥时间长、质量差,故不适合干燥热敏性物料;采用热风微波组合干燥可以克服上述缺点。此外,微波干燥的成本与热风干燥相比还是很高,单纯微波干燥是不经济的。热风干燥对物料来说是从表面向内干燥,温度梯度与水分转移的方向相反,而微波干燥是从内部加热,温度梯度与水分转移的方向相同,二者结合,可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。微波与热风干燥可以有三种结合方式。

3.1.1.在临界含水率处加入微波

当干燥从恒速段进入降速段(即物料含水率达到临界水分)时将微波能引入干燥器,使物料内部产生热量和蒸汽压,使水分扩散至物料的表面并被排除,这时利用微波会非常显著地提高干燥速度。

3.1.2.在干燥器的终端加入微波

单一的干燥系统在接近干燥终了时效率最低去除几个百分点的水分往往需要很长的时间,利用微波可以显著减少干燥时间。

3.1.3.在最初预热阶段加入微波

在干燥前物料含水率较高,可以先用微波将物料加热到蒸发温度,然后用普通热风干燥,去除表面水分,干燥时间可以缩短。

3.2.微波真空组合干燥

微波虽然具有加热速度快、干燥时间短、选择性好、能源利用率高和便于控制等优点,但单纯使用微波进行食品干燥,容易产生由于过热引起的烧伤现象和食品边缘焦化、结壳和硬化等现象;上述现象多半是由于温度过高和干燥过快引起的。采用真空可以降低水的蒸发温度,使物料在较低的温度下快速蒸发,同时还可避免氧化,因而改善了干燥品质。在医药、食品和化工领域有很多热敏性物料需要低温快速干燥,因此,将微波技术与真空技术相结合就成为一项极具发展前景和实用价值的新技术。从国内外有关微波干燥的研究现状来看,微波真空组合干燥也是目前发展较快的一种组合干燥技术。

3.2.1.脉冲间歇式微波真空干燥

微波干燥虽有许多优点,但经常会发生局部过热、表面硬化、颜色不正和加热不均匀等现象;此外,能量效率不高也是一个缺点。产生这些现象的原因之一就是热质传递控制不当,解决的方法之一是采用脉冲方式输入微波能,即短时间的微波加热和较长时间的间断。试验证明:当物料干燥到临界水分以后,连续施加微波能并不能加速水分的蒸发;采用间歇干燥的方法,不仅可以节省能量、提高干燥效率,还可以改善干后物料的品质。脉冲间歇式微波真空干燥技术是Edh0lm于1933年提出的。采用这种技术的特点是使物料中的水分和温度在间歇阶段能够均衡再分配,减少水分梯度,这将有利于提高下阶段的干燥速率。

试验还表明,脉冲微波干燥时,微波接通时间越长、断开时间越短,物料温度越高。因此,通过调节脉冲比或真空度可以改变物料的温度。

3.2.2.变功率微波真空干燥

加拿大食品工程研究所ChristeneH.等进行了萝卜片的变功率微波真空干燥,微波的频率为2450MHz,微波功率4kW可调,真空度为13.3kPa,萝卜片的终水分为10%,微波谐振腔为圆筒形,直径350mm,长度500mm,采用的干燥工艺为:干燥开始后的最初19min微波功率为3kW,中间4min为1kW,最后10min为0.5kW。试验过程研究了颜色、复水性、密度和胡萝卜素、维生素含量等质量指标。结果表明:如果综合考虑,微波真空干燥的性能甚至优于真空冷冻干燥。美国加利福尼亚大学研制的微波真空干燥设备谐振腔是一个长12.2m的不锈钢圆筒,中间有输送带,沿长度方向分为三个干燥区,第一干燥区的微波功率较大,真空度为1.33~3.99kPa,第二、第三干燥区的微波功率递减。说明变功率微波真空干燥是一个研究方向。

3.2.3.微波热风和真空组合干燥技术

Maskan利用微波和热风组合方式干燥猕猴桃,发现干后猕猴桃的收缩率(76%)小于单纯的微波干燥(85%),而且颜色也有很大改善。Szab0利用热风+微波+热风的组合方式进行蘑菇的干燥试验,发现能改善干后蘑菇的品质。大连水产大学的研究表明,热风干燥扇贝具有较小的收缩率Durance利用微波真空与热风组合干燥西红柿,发现西红柿的复水率有所改善。由此可见,微波真空干燥与热风干燥具有一定的互补性。近些年,在高含水率和热敏性物料的干燥中,微波真空和热风的组合干燥也逐步得到了应用。

4.几个值得探讨的问题

4.1.关于物料的尺寸和形状

微波干燥的物料种类繁多,成分和状态也各不相同,按形状分有液状、糊状、浆状、粒状、片状、粉状;按类型分有蔬菜、水果、谷物、药品、水产品和农副产品;就尺寸而言可以小到菜籽,大到人参、蘑菇。微波干燥的研究表明,物料的大小、形状、数量、水分和在微波炉谐振腔中的位置对干燥效果均有一定影响。Dr0uzas用微波进行干燥果胶试验时,用五个料盘放在炉内五个不同的位置,发现干燥速率有明显区别。因此微波干燥应根据物料的特性(介电特性热物理特性、含水率和形状、大小)选择干燥工艺和参数,其原则如下:

①微波功率应与干燥的物料量相匹配。

②待干燥的物料其大小和含水率应尽可能均匀一致。

③考虑微波的穿透深度,大块物料最好先处理成小的粒状或片状。

④粉状物料如果堆积在一起时应看成是一个整体。

⑤小粒物料所用的微波功率(w/g)可以适当减小。

⑥对于热敏性物料可以适当加大真空度或减小微波功率。

4.2.关于真空度

从蒸汽特性表可知,真空度越高,水的沸点温度越低,水分越容易蒸发。但是在微波真空干燥时,并不是真空度越高越好,真空度增高,能耗加大,干燥成本加,而且会产生击穿放电现象。当微波频率为2450MHz时,真空度2~7kPa已经足够了,其相应的水分汽化温度是20℃和40℃。对于热敏性物料,要求物料的温度低,所以真空度就要高一些。法国Pere教授进行了不同真空条件下的微波真空干燥试验,试验表明,在相同的条件下真空度从1kPa增加到7kPa时,各单位采用的真空度数值有很大的差别,说明对于微波真空干燥中真空度的合理选择尚需进一步研究探讨。

5.注意事项

采用微波真空干燥时,有一些问题需要注意:

①微波能被金属反射,干燥物料和测试传感器中不可混入金属。

②待干燥物料的大小和形状应基本接近。

③微波干燥设备不可空载运行。

④微波可以穿透玻璃和聚合物而不损失能量。

⑤微波炉内的物料应分散布置而不要堆积。

⑥干燥过程中物料最好能够运动。

参考文献:

[l]徐艳阳,张憨,等.热风和微波真空联合干燥甘蓝试验[J].无锡轻工大学学报,2003(6).

[2]张国琛,毛志怀,等.微波真空干燥扇贝柱的物理特性研究[J].农工学报,2004(6).

[3]汤大卫,张天使,等微波真空干燥技术的运用与前景[J].医药工程设计,2000,(5).

微波技术论文第2篇

论文摘要:本文阐述了国内外微波真空干燥的研究现状,重点分析了各种微波干燥,并分析了微波真空于燥技术的几个问题。

1.序言

微波是指频率为300MHz~300GHz、波长为lmm~lm的电磁波。它的干燥原理是:微波发生器将微波辐射到待干燥的物料上,当微波射人物料内部时,使物料内的水等极性分子按微波频率作同步旋转和摆动;水等极性分子高速旋转的结果,使物料内部瞬时产生摩擦热,导致物料内部和表面同时升温,使大量的水分子从物料中蒸发逸出,从而达到干燥的目的。

微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的一项新的组合干燥技术。它不仅具有干燥速度快、时问短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点,而且参数容易控制,能干燥多种不同类型的物料。目前我国虽有一些单位正在进行研究,但其技术性能还需要完善,在机理和工艺方面也还有很多问题需要深化和研究。

2.国内外研究现状

早在上世纪80年代,美国、加拿大、英国和德国就开始研究微波真空干燥技术,主要集中在美国的威斯康辛大学、加利福尼亚大学,加拿大的BritisC0lumbia大学,德国的Karlsruhe大学,英国的QueenUniversity,希腊的国立科技大学,法国的Albi研究所等。研究的内容涉及微波真空干燥机理、传热传质微波真空干燥模拟、微波真空干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉,萝卜片,果胶,土豆,浆果等)的微波真空干燥操作等。

国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东北大学、大连水产大学、中国农业大学、浙江大学、上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、天津轻工大学、上海辰灿轻工机械公司、四川大学食品学院食品科学与工程系、南京三乐微波技术有限公司等。

江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和热风联合干燥试验。试验结果表明:微波真空联合干燥缩短干燥时问48%,提高了营养成分和叶绿素的保存率,改善了干燥品质。

大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微波-真空-联合干燥,试验研究了微波功率、真空度,微波炉启闭比、预处理盐水浓度和扇贝大小对干燥效果的影响,建立了扇贝微波真空干燥的动力学模型。

3.微波组合干燥技术

组合干燥是一种具有广阔发展前景的干燥技术,它可以发挥各种干燥工艺的长处,克服各自缺点,借长补短,达到高效率、低能耗、优品质的干燥目的。由于微波干燥是一种完全不同于其它干燥方式的干燥技术,所以它也是与其它干燥方式组合最多的一种干燥技术,同时也是当前国际上研究最多的一种干燥技术。以下是几种较常见的组合方式。

3.1微波热风组合干燥(也称微波对流干燥)

在与微波组合的干燥方法中,微波热风组合干燥是研究最多的一种。由于热风干燥时间长、质量差,故不适合干燥热敏性物料;采用热风微波组合干燥可以克服上述缺点。此外,微波干燥的成本与热风干燥相比还是很高,单纯微波干燥是不经济的。热风干燥对物料来说是从表面向内干燥,温度梯度与水分转移的方向相反,而微波干燥是从内部加热,温度梯度与水分转移的方向相同,二者结合,可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。微波与热风干燥可以有三种结合方式。

3.1.1.在临界含水率处加入微波

当干燥从恒速段进入降速段(即物料含水率达到临界水分)时将微波能引入干燥器,使物料内部产生热量和蒸汽压,使水分扩散至物料的表面并被排除,这时利用微波会非常显著地提高干燥速度。

3.1.2.在干燥器的终端加入微波

单一的干燥系统在接近干燥终了时效率最低去除几个百分点的水分往往需要很长的时间,利用微波可以显著减少干燥时间。

3.1.3.在最初预热阶段加入微波

在干燥前物料含水率较高,可以先用微波将物料加热到蒸发温度,然后用普通热风干燥,去除表面水分,干燥时间可以缩短。

3.2.微波真空组合干燥

微波虽然具有加热速度快、干燥时间短、选择性好、能源利用率高和便于控制等优点,但单纯使用微波进行食品干燥,容易产生由于过热引起的烧伤现象和食品边缘焦化、结壳和硬化等现象;上述现象多半是由于温度过高和干燥过快引起的。采用真空可以降低水的蒸发温度,使物料在较低的温度下快速蒸发,同时还可避免氧化,因而改善了干燥品质。在医药、食品和化工领域有很多热敏性物料需要低温快速干燥,因此,将微波技术与真空技术相结合就成为一项极具发展前景和实用价值的新技术。从国内外有关微波干燥的研究现状来看,微波真空组合干燥也是目前发展较快的一种组合干燥技术。

3.2.1.脉冲间歇式微波真空干燥

微波干燥虽有许多优点,但经常会发生局部过热、表面硬化、颜色不正和加热不均匀等现象;此外,能量效率不高也是一个缺点。产生这些现象的原因之一就是热质传递控制不当,解决的方法之一是采用脉冲方式输入微波能,即短时间的微波加热和较长时间的间断。试验证明:当物料干燥到临界水分以后,连续施加微波能并不能加速水分的蒸发;采用间歇干燥的方法,不仅可以节省能量、提高干燥效率,还可以改善干后物料的品质。脉冲间歇式微波真空干燥技术是Edh0lm于1933年提出的。采用这种技术的特点是使物料中的水分和温度在间歇阶段能够均衡再分配,减少水分梯度,这将有利于提高下阶段的干燥速率。

试验还表明,脉冲微波干燥时,微波接通时间越长、断开时间越短,物料温度越高。因此,通过调节脉冲比或真空度可以改变物料的温度。

3.2.2.变功率微波真空干燥

加拿大食品工程研究所ChristeneH.等进行了萝卜片的变功率微波真空干燥,微波的频率为2450MHz,微波功率4kW可调,真空度为13.3kPa,萝卜片的终水分为10%,微波谐振腔为圆筒形,直径350mm,长度500mm,采用的干燥工艺为:干燥开始后的最初19min微波功率为3kW,中间4min为1kW,最后10min为0.5kW。试验过程研究了颜色、复水性、密度和胡萝卜素、维生素含量等质量指标。结果表明:如果综合考虑,微波真空干燥的性能甚至优于真空冷冻干燥。美国加利福尼亚大学研制的微波真空干燥设备谐振腔是一个长12.2m的不锈钢圆筒,中间有输送带,沿长度方向分为三个干燥区,第一干燥区的微波功率较大,真空度为1.33~3.99kPa,第二、第三干燥区的微波功率递减。说明变功率微波真空干燥是一个研究方向

3.2.3.微波热风和真空组合干燥技术

Maskan利用微波和热风组合方式干燥猕猴桃,发现干后猕猴桃的收缩率(76%)小于单纯的微波干燥(85%),而且颜色也有很大改善。Szab0利用热风+微波+热风的组合方式进行蘑菇的干燥试验,发现能改善干后蘑菇的品质。大连水产大学的研究表明,热风干燥扇贝具有较小的收缩率Durance利用微波真空与热风组合干燥西红柿,发现西红柿的复水率有所改善。由此可见,微波真空干燥与热风干燥具有一定的互补性。近些年,在高含水率和热敏性物料的干燥中,微波真空和热风的组合干燥也逐步得到了应用。

4.几个值得探讨的问题

4.1.关于物料的尺寸和形状

微波干燥的物料种类繁多,成分和状态也各不相同,按形状分有液状、糊状、浆状、粒状、片状、粉状;按类型分有蔬菜、水果、谷物、药品、水产品和农副产品;就尺寸而言可以小到菜籽,大到人参、蘑菇。微波干燥的研究表明,物料的大小、形状、数量、水分和在微波炉谐振腔中的位置对干燥效果均有一定影响。Dr0uzas用微波进行干燥果胶试验时,用五个料盘放在炉内五个不同的位置,发现干燥速率有明显区别。因此微波干燥应根据物料的特性(介电特性热物理特性、含水率和形状、大小)选择干燥工艺和参数,其原则如下:

①微波功率应与干燥的物料量相匹配。

②待干燥的物料其大小和含水率应尽可能均匀一致。

③考虑微波的穿透深度,大块物料最好先处理成小的粒状或片状。

④粉状物料如果堆积在一起时应看成是一个整体。

⑤小粒物料所用的微波功率(w/g)可以适当减小。

⑥对于热敏性物料可以适当加大真空度或减小微波功率。

4.2.关于真空度

从蒸汽特性表可知,真空度越高,水的沸点温度越低,水分越容易蒸发。但是在微波真空干燥时,并不是真空度越高越好,真空度增高,能耗加大,干燥成本加,而且会产生击穿放电现象。当微波频率为2450MHz时,真空度2~7kPa已经足够了,其相应的水分汽化温度是20℃和40℃。对于热敏性物料,要求物料的温度低,所以真空度就要高一些。法国Pere教授进行了不同真空条件下的微波真空干燥试验,试验表明,在相同的条件下真空度从1kPa增加到7kPa时,各单位采用的真空度数值有很大的差别,说明对于微波真空干燥中真空度的合理选择尚需进一步研究探讨。

5.注意事项

采用微波真空干燥时,有一些问题需要注意:

①微波能被金属反射,干燥物料和测试传感器中不可混入金属。

②待干燥物料的大小和形状应基本接近。

③微波干燥设备不可空载运行。

④微波可以穿透玻璃和聚合物而不损失能量。

⑤微波炉内的物料应分散布置而不要堆积。

⑥干燥过程中物料最好能够运动。

参考文献:

[l]徐艳阳,张憨,等.热风和微波真空联合干燥甘蓝试验[J].无锡轻工大学学报,2003(6).

[2]张国琛,毛志怀,等.微波真空干燥扇贝柱的物理特性研究[J].农工学报,2004(6).

[3]汤大卫,张天使,等微波真空干燥技术的运用与前景[J].医药工程设计,2000,(5).

微波技术论文第3篇

微波是指频率为300MHz~300GHz、波长为lmm~lm的电磁波。它的干燥原理是:微波发生器将微波辐射到待干燥的物料上,当微波射人物料内部时,使物料内的水等极性分子按微波频率作同步旋转和摆动;水等极性分子高速旋转的结果,使物料内部瞬时产生摩擦热,导致物料内部和表面同时升温,使大量的水分子从物料中蒸发逸出,从而达到干燥的目的。

微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的一项新的组合干燥技术。它不仅具有干燥速度快、时问短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点,而且参数容易控制,能干燥多种不同类型的物料。目前我国虽有一些单位正在进行研究,但其技术性能还需要完善,在机理和工艺方面也还有很多问题需要深化和研究。

2.国内外研究现状

早在上世纪80年代,美国、加拿大、英国和德国就开始研究微波真空干燥技术,主要集中在美国的威斯康辛大学、加利福尼亚大学,加拿大的BritisC0lumbia大学,德国的Karlsruhe大学,英国的QueenUniversity,希腊的国立科技大学,法国的Albi研究所等。研究的内容涉及微波真空干燥机理、传热传质微波真空干燥模拟、微波真空干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉,萝卜片,果胶,土豆,浆果等)的微波真空干燥操作等。

国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东北大学、大连水产大学、中国农业大学、浙江大学、上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、天津轻工大学、上海辰灿轻工机械公司、四川大学食品学院食品科学与工程系、南京三乐微波技术有限公司等。

江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和热风联合干燥试验。试验结果表明:微波真空联合干燥缩短干燥时问48%,提高了营养成分和叶绿素的保存率,改善了干燥品质。

大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微波-真空-联合干燥,试验研究了微波功率、真空度,微波炉启闭比、预处理盐水浓度和扇贝大小对干燥效果的影响,建立了扇贝微波真空干燥的动力学模型。

3.微波组合干燥技术

组合干燥是一种具有广阔发展前景的干燥技术,它可以发挥各种干燥工艺的长处,克服各自缺点,借长补短,达到高效率、低能耗、优品质的干燥目的。由于微波干燥是一种完全不同于其它干燥方式的干燥技术,所以它也是与其它干燥方式组合最多的一种干燥技术,同时也是当前国际上研究最多的一种干燥技术。以下是几种较常见的组合方式。

3.1微波热风组合干燥(也称微波对流干燥)

在与微波组合的干燥方法中,微波热风组合干燥是研究最多的一种。由于热风干燥时间长、质量差,故不适合干燥热敏性物料;采用热风微波组合干燥可以克服上述缺点。此外,微波干燥的成本与热风干燥相比还是很高,单纯微波干燥是不经济的。热风干燥对物料来说是从表面向内干燥,温度梯度与水分转移的方向相反,而微波干燥是从内部加热,温度梯度与水分转移的方向相同,二者结合,可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。微波与热风干燥可以有三种结合方式。

3.1.1.在临界含水率处加入微波

当干燥从恒速段进入降速段(即物料含水率达到临界水分)时将微波能引入干燥器,使物料内部产生热量和蒸汽压,使水分扩散至物料的表面并被排除,这时利用微波会非常显著地提高干燥速度。

3.1.2.在干燥器的终端加入微波

单一的干燥系统在接近干燥终了时效率最低去除几个百分点的水分往往需要很长的时间,利用微波可以显著减少干燥时间。

3.1.3.在最初预热阶段加入微波

在干燥前物料含水率较高,可以先用微波将物料加热到蒸发温度,然后用普通热风干燥,去除表面水分,干燥时间可以缩短。

3.2.微波真空组合干燥

微波虽然具有加热速度快、干燥时间短、选择性好、能源利用率高和便于控制等优点,但单纯使用微波进行食品干燥,容易产生由于过热引起的烧伤现象和食品边缘焦化、结壳和硬化等现象;上述现象多半是由于温度过高和干燥过快引起的。采用真空可以降低水的蒸发温度,使物料在较低的温度下快速蒸发,同时还可避免氧化,因而改善了干燥品质。在医药、食品和化工领域有很多热敏性物料需要低温快速干燥,因此,将微波技术与真空技术相结合就成为一项极具发展前景和实用价值的新技术。从国内外有关微波干燥的研究现状来看,微波真空组合干燥也是目前发展较快的一种组合干燥技术。

3.2.1.脉冲间歇式微波真空干燥

微波干燥虽有许多优点,但经常会发生局部过热、表面硬化、颜色不正和加热不均匀等现象;此外,能量效率不高也是一个缺点。产生这些现象的原因之一就是热质传递控制不当,解决的方法之一是采用脉冲方式输入微波能,即短时间的微波加热和较长时间的间断。试验证明:当物料干燥到临界水分以后,连续施加微波能并不能加速水分的蒸发;采用间歇干燥的方法,不仅可以节省能量、提高干燥效率,还可以改善干后物料的品质。脉冲间歇式微波真空干燥技术是Edh0lm于1933年提出的。采用这种技术的特点是使物料中的水分和温度在间歇阶段能够均衡再分配,减少水分梯度,这将有利于提高下阶段的干燥速率。

试验还表明,脉冲微波干燥时,微波接通时间越长、断开时间越短,物料温度越高。因此,通过调节脉冲比或真空度可以改变物料的温度。

3.2.2.变功率微波真空干燥

加拿大食品工程研究所ChristeneH.等进行了萝卜片的变功率微波真空干燥,微波的频率为2450MHz,微波功率4kW可调,真空度为13.3kPa,萝卜片的终水分为10%,微波谐振腔为圆筒形,直径350mm,长度500mm,采用的干燥工艺为:干燥开始后的最初19min微波功率为3kW,中间4min为1kW,最后10min为0.5kW。试验过程研究了颜色、复水性、密度和胡萝卜素、维生素含量等质量指标。结果表明:如果综合考虑,微波真空干燥的性能甚至优于真空冷冻干燥。美国加利福尼亚大学研制的微波真空干燥设备谐振腔是一个长12.2m的不锈钢圆筒,中间有输送带,沿长度方向分为三个干燥区,第一干燥区的微波功率较大,真空度为1.33~3.99kPa,第二、第三干燥区的微波功率递减。说明变功率微波真空干燥是一个研究方向。

3.2.3.微波热风和真空组合干燥技术

Maskan利用微波和热风组合方式干燥猕猴桃,发现干后猕猴桃的收缩率(76%)小于单纯的微波干燥(85%),而且颜色也有很大改善。Szab0利用热风+微波+热风的组合方式进行蘑菇的干燥试验,发现能改善干后蘑菇的品质。大连水产大学的研究表明,热风干燥扇贝具有较小的收缩率Durance利用微波真空与热风组合干燥西红柿,发现西红柿的复水率有所改善。由此可见,微波真空干燥与热风干燥具有一定的互补性。近些年,在高含水率和热敏性物料的干燥中,微波真空和热风的组合干燥也逐步得到了应用。

4.几个值得探讨的问题

4.1.关于物料的尺寸和形状

微波干燥的物料种类繁多,成分和状态也各不相同,按形状分有液状、糊状、浆状、粒状、片状、粉状;按类型分有蔬菜、水果、谷物、药品、水产品和农副产品;就尺寸而言可以小到菜籽,大到人参、蘑菇。微波干燥的研究表明,物料的大小、形状、数量、水分和在微波炉谐振腔中的位置对干燥效果均有一定影响。Dr0uzas用微波进行干燥果胶试验时,用五个料盘放在炉内五个不同的位置,发现干燥速率有明显区别。因此微波干燥应根据物料的特性(介电特性热物理特性、含水率和形状、大小)选择干燥工艺和参数,其原则如下:

①微波功率应与干燥的物料量相匹配。

②待干燥的物料其大小和含水率应尽可能均匀一致。

③考虑微波的穿透深度,大块物料最好先处理成小的粒状或片状。

④粉状物料如果堆积在一起时应看成是一个整体。

⑤小粒物料所用的微波功率(w/g)可以适当减小。

⑥对于热敏性物料可以适当加大真空度或减小微波功率。

4.2.关于真空度

从蒸汽特性表可知,真空度越高,水的沸点温度越低,水分越容易蒸发。但是在微波真空干燥时,并不是真空度越高越好,真空度增高,能耗加大,干燥成本加,而且会产生击穿放电现象。当微波频率为2450MHz时,真空度2~7kPa已经足够了,其相应的水分汽化温度是20℃和40℃。对于热敏性物料,要求物料的温度低,所以真空度就要高一些。法国Pere教授进行了不同真空条件下的微波真空干燥试验,试验表明,在相同的条件下真空度从1kPa增加到7kPa时,各单位采用的真空度数值有很大的差别,说明对于微波真空干燥中真空度的合理选择尚需进一步研究探讨。

5.注意事项

采用微波真空干燥时,有一些问题需要注意:

①微波能被金属反射,干燥物料和测试传感器中不可混入金属。

②待干燥物料的大小和形状应基本接近。

③微波干燥设备不可空载运行。

④微波可以穿透玻璃和聚合物而不损失能量。

⑤微波炉内的物料应分散布置而不要堆积。

⑥干燥过程中物料最好能够运动。

参考文献:

[l]徐艳阳,张憨,等.热风和微波真空联合干燥甘蓝试验[J].无锡轻工大学学报,2003(6).

[2]张国琛,毛志怀,等.微波真空干燥扇贝柱的物理特性研究[J].农工学报,2004(6).

[3]汤大卫,张天使,等微波真空干燥技术的运用与前景[J].医药工程设计,2000,(5).

[4]崔正伟,孙大文,等.微波真空干燥技术的进展[J].粮油加工与食品机械,2002(7).

[5]PereC.RodierO.2000,Investigationonmicrowaveandvacuumdryingexperiments:dryingofamodelporousmediumatlaboratoryscale。IDS''''2000proceeding

微波技术论文第4篇

论文摘要:本文阐述了国内外微波真空干燥的研究现状,重点分析了各种微波干燥,并分析了微波真空于燥技术的几个问题。

1.序言

微波是指频率为300MHz~300GHz、波长为lmm~lm的电磁波。它的干燥原理是:微波发生器将微波辐射到待干燥的物料上,当微波射人物料内部时,使物料内的水等极性分子按微波频率作同步旋转和摆动;水等极性分子高速旋转的结果,使物料内部瞬时产生摩擦热,导致物料内部和表面同时升温,使大量的水分子从物料中蒸发逸出,从而达到干燥的目的。

微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的一项新的组合干燥技术。它不仅具有干燥速度快、时问短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点,而且参数容易控制,能干燥多种不同类型的物料。目前我国虽有一些单位正在进行研究,但其技术性能还需要完善,在机理和工艺方面也还有很多问题需要深化和研究。

2.国内外研究现状

早在上世纪80年代,美国、加拿大、英国和德国就开始研究微波真空干燥技术,主要集中在美国的威斯康辛大学、加利福尼亚大学,加拿大的BritisC0lumbia大学,德国的Karlsruhe大学,英国的QueenUniversity,希腊的国立科技大学,法国的Albi研究所等。研究的内容涉及微波真空干燥机理、传热传质微波真空干燥模拟、微波真空干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉,萝卜片,果胶,土豆,浆果等)的微波真空干燥操作等。

国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东北大学、大连水产大学、中国农业大学、浙江大学、上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、天津轻工大学、上海辰灿轻工机械公司、四川大学食品学院食品科学与工程系、南京三乐微波技术有限公司等。

江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和热风联合干燥试验。试验结果表明:微波真空联合干燥缩短干燥时问48%,提高了营养成分和叶绿素的保存率,改善了干燥品质。

大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微波-真空-联合干燥,试验研究了微波功率、真空度,微波炉启闭比、预处理盐水浓度和扇贝大小对干燥效果的影响,建立了扇贝微波真空干燥的动力学模型。

3.微波组合干燥技术

组合干燥是一种具有广阔发展前景的干燥技术,它可以发挥各种干燥工艺的长处,克服各自缺点,借长补短,达到高效率、低能耗、优品质的干燥目的。由于微波干燥是一种完全不同于其它干燥方式的干燥技术,所以它也是与其它干燥方式组合最多的一种干燥技术,同时也是当前国际上研究最多的一种干燥技术。以下是几种较常见的组合方式。

3.1微波热风组合干燥(也称微波对流干燥)

在与微波组合的干燥方法中,微波热风组合干燥是研究最多的一种。由于热风干燥时间长、质量差,故不适合干燥热敏性物料;采用热风微波组合干燥可以克服上述缺点。此外,微波干燥的成本与热风干燥相比还是很高,单纯微波干燥是不经济的。热风干燥对物料来说是从表面向内干燥,温度梯度与水分转移的方向相反,而微波干燥是从内部加热,温度梯度与水分转移的方向相同,二者结合,可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。微波与热风干燥可以有三种结合方式。

3.1.1.在临界含水率处加入微波

当干燥从恒速段进入降速段(即物料含水率达到临界水分)时将微波能引入干燥器,使物料内部产生热量和蒸汽压,使水分扩散至物料的表面并被排除,这时利用微波会非常显著地提高干燥速度。3.1.2.在干燥器的终端加入微波

单一的干燥系统在接近干燥终了时效率最低去除几个百分点的水分往往需要很长的时间,利用微波可以显著减少干燥时间。

3.1.3.在最初预热阶段加入微波

在干燥前物料含水率较高,可以先用微波将物料加热到蒸发温度,然后用普通热风干燥,去除表面水分,干燥时间可以缩短。

3.2.微波真空组合干燥

微波虽然具有加热速度快、干燥时间短、选择性好、能源利用率高和便于控制等优点,但单纯使用微波进行食品干燥,容易产生由于过热引起的烧伤现象和食品边缘焦化、结壳和硬化等现象;上述现象多半是由于温度过高和干燥过快引起的。采用真空可以降低水的蒸发温度,使物料在较低的温度下快速蒸发,同时还可避免氧化,因而改善了干燥品质。在医药、食品和化工领域有很多热敏性物料需要低温快速干燥,因此,将微波技术与真空技术相结合就成为一项极具发展前景和实用价值的新技术。从国内外有关微波干燥的研究现状来看,微波真空组合干燥也是目前发展较快的一种组合干燥技术。

3.2.1.脉冲间歇式微波真空干燥

微波干燥虽有许多优点,但经常会发生局部过热、表面硬化、颜色不正和加热不均匀等现象;此外,能量效率不高也是一个缺点。产生这些现象的原因之一就是热质传递控制不当,解决的方法之一是采用脉冲方式输入微波能,即短时间的微波加热和较长时间的间断。试验证明:当物料干燥到临界水分以后,连续施加微波能并不能加速水分的蒸发;采用间歇干燥的方法,不仅可以节省能量、提高干燥效率,还可以改善干后物料的品质。脉冲间歇式微波真空干燥技术是Edh0lm于1933年提出的。采用这种技术的特点是使物料中的水分和温度在间歇阶段能够均衡再分配,减少水分梯度,这将有利于提高下阶段的干燥速率。

试验还表明,脉冲微波干燥时,微波接通时间越长、断开时间越短,物料温度越高。因此,通过调节脉冲比或真空度可以改变物料的温度。

3.2.2.变功率微波真空干燥

加拿大食品工程研究所ChristeneH.等进行了萝卜片的变功率微波真空干燥,微波的频率为2450MHz,微波功率4kW可调,真空度为13.3kPa,萝卜片的终水分为10%,微波谐振腔为圆筒形,直径350mm,长度500mm,采用的干燥工艺为:干燥开始后的最初19min微波功率为3kW,中间4min为1kW,最后10min为0.5kW。试验过程研究了颜色、复水性、密度和胡萝卜素、维生素含量等质量指标。结果表明:如果综合考虑,微波真空干燥的性能甚至优于真空冷冻干燥。美国加利福尼亚大学研制的微波真空干燥设备谐振腔是一个长12.2m的不锈钢圆筒,中间有输送带,沿长度方向分为三个干燥区,第一干燥区的微波功率较大,真空度为1.33~3.99kPa,第二、第三干燥区的微波功率递减。说明变功率微波真空干燥是一个研究方向。

3.2.3.微波热风和真空组合干燥技术

Maskan利用微波和热风组合方式干燥猕猴桃,发现干后猕猴桃的收缩率(76%)小于单纯的微波干燥(85%),而且颜色也有很大改善。Szab0利用热风+微波+热风的组合方式进行蘑菇的干燥试验,发现能改善干后蘑菇的品质。大连水产大学的研究表明,热风干燥扇贝具有较小的收缩率Durance利用微波真空与热风组合干燥西红柿,发现西红柿的复水率有所改善。由此可见,微波真空干燥与热风干燥具有一定的互补性。近些年,在高含水率和热敏性物料的干燥中,微波真空和热风的组合干燥也逐步得到了应用。4.几个值得探讨的问题

4.1.关于物料的尺寸和形状

微波干燥的物料种类繁多,成分和状态也各不相同,按形状分有液状、糊状、浆状、粒状、片状、粉状;按类型分有蔬菜、水果、谷物、药品、水产品和农副产品;就尺寸而言可以小到菜籽,大到人参、蘑菇。微波干燥的研究表明,物料的大小、形状、数量、水分和在微波炉谐振腔中的位置对干燥效果均有一定影响。Dr0uzas用微波进行干燥果胶试验时,用五个料盘放在炉内五个不同的位置,发现干燥速率有明显区别。因此微波干燥应根据物料的特性(介电特性热物理特性、含水率和形状、大小)选择干燥工艺和参数,其原则如下:

①微波功率应与干燥的物料量相匹配。

②待干燥的物料其大小和含水率应尽可能均匀一致。

③考虑微波的穿透深度,大块物料最好先处理成小的粒状或片状。

④粉状物料如果堆积在一起时应看成是一个整体。

⑤小粒物料所用的微波功率(w/g)可以适当减小。

⑥对于热敏性物料可以适当加大真空度或减小微波功率。

4.2.关于真空度

从蒸汽特性表可知,真空度越高,水的沸点温度越低,水分越容易蒸发。但是在微波真空干燥时,并不是真空度越高越好,真空度增高,能耗加大,干燥成本加,而且会产生击穿放电现象。当微波频率为2450MHz时,真空度2~7kPa已经足够了,其相应的水分汽化温度是20℃和40℃。对于热敏性物料,要求物料的温度低,所以真空度就要高一些。法国Pere教授进行了不同真空条件下的微波真空干燥试验,试验表明,在相同的条件下真空度从1kPa增加到7kPa时,各单位采用的真空度数值有很大的差别,说明对于微波真空干燥中真空度的合理选择尚需进一步研究探讨。

5.注意事项

采用微波真空干燥时,有一些问题需要注意:

①微波能被金属反射,干燥物料和测试传感器中不可混入金属。

②待干燥物料的大小和形状应基本接近。

③微波干燥设备不可空载运行。

④微波可以穿透玻璃和聚合物而不损失能量。

⑤微波炉内的物料应分散布置而不要堆积。

⑥干燥过程中物料最好能够运动。

参考文献:

[l]徐艳阳,张憨,等.热风和微波真空联合干燥甘蓝试验[J].无锡轻工大学学报,2003(6).

[2]张国琛,毛志怀,等.微波真空干燥扇贝柱的物理特性研究[J].农工学报,2004(6).

[3]汤大卫,张天使,等微波真空干燥技术的运用与前景[J].医药工程设计,2000,(5).

微波技术论文第5篇

摘 要 对微波扩频技术进行了简要的介绍,同时结合交通行业的具体特征和本人在实践中的运用进行具体介绍。关键词 微波扩频技术 特性 交通 应用 1 微波扩展频谱技术简介微波扩展频谱技术,简称微波扩频(SS)技术。是90年代以来在美国发展起来的一种新型民用计算机无线网络技术。其主要技术特点是:用900MHz、2.45GHz或3.5GHz微波频段作为传输媒介,以先进的扩展频谱方式发射信号的传输技术。扩频技术的基本特征是:使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码,把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展,形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。美国人香农(Claude Elwood Shannon)在信息论的研究中得出了如下的信道容量公式:C=Wlog2(1+P/N)这个公式指出:如果信息传输速率C不变,则带宽W和信噪比P/N可以进行互换,就是说:增加带宽W就可以在较低信噪比P/N的情况下以相同的信息速率C来可靠地传输信息,甚至在信号被噪声淹没的情况下,只要相应的增加信号带宽W,仍然保持可靠的通信,也就是可以用扩频的方法以宽带传输信息来换取信噪比。这便是扩频通信的基本思想和理论依据。其具体工作原理为:信息数据D经过常规的数据调制,变成了带宽为B1的基带(窄带)信号,再用扩频编码发生器产生的伪随机码(PN码,Pseudo Noise Code)对基带信号作扩频调制,形成带宽B2(B2远大于B1)功率谱密度极低的扩频信号,这相当于把窄带B1的信号以PN码所规定的规律分散到宽带B2上,再发射出去。接收端用与发射时相同的伪随机编码PN做扩频解调,把宽带信号恢复成常规的基带信号,即以PN码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起来,形成普通的基带信号,然后,可再用常规的通信处理解调发送来的信息数据D,从而实现了住处数据D的传输。微波扩频技术最常用的方式有两种:一种是跳跃(Frequency Hopping,FH)扩频技术,FHSS以随机模式传输信号,信号传送过程中要经过多次握手和同步,效率较低。另一种是直接序列(Direct Sequence,DS)扩频技术(简称直扩)。直序扩频(DSSS)是宽带调制发射,与传统的无线电窄带调制发射方式不同,它以固定模式传输本频段内信号,因而可以更加充分地利用带宽;它具有传输速率高(可为2M-11Mbps或更高)、发射功率小(一般<100mw)、保密性好、抗干扰能力强的特点。故易于多点通信,其通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而异:定向传送可达5~50公里,室外的全向天线可覆盖15~20公里的半径范围,室内全向可覆盖最大半径250米的5000平方米范围,并能穿透几层墙甚至两层楼的混凝土楼板。微波扩频无线网络/通信技术在组网链路中所采用的是载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)媒介访问协议,遵从IEEE802.3以太网协议(EtherNet Protocol),同时也支持TCP/IP协议,并与目前的几种主流网络操作系统完全兼容。它的运行环境是MS-DOS3.1以上的操作系统、UNIX操作系统以及Windows环境。目前微波DS扩频设备主要分为两类:一类属于无线Modem,具有RS232接口或T或E接口;另一类属于无线连网设备,包括无线网桥和无线IP路由器,一般都具有网络接口,如:BNC、AUI、10/100Base-T、RJ-45等。扩频微波组网可完成高速率的无线通信:实现点到点、点到多点的通信及连网;能够较好地传送图形、文字、话音、动态图象等信息;因信号弱,所以隐蔽保密性好,误码率低;具有网桥、路由器等功能,可实现局域网互连或远程接入,也可以组合在高速移动无线网。由此可见,微波扩频技术为计算机无线网络提供了良好的通讯信道。2 微波扩频技术的特性微波扩频技术在发射端以扩频编码进行扩频调制,在接收端以相关解调技术收信,和传

微波技术论文第6篇

微波传播理论是微波电路设计的理论基础。当微波在空中传播的时候,会受到地面和空气的影响,发生损耗和衰落,如果周围存在较为复杂的电磁环境,也会受到电磁干扰。因此,在微波电路设计的过程中,应当考虑到大气折射、地面反射、电磁干扰等情况,充分掌握和利用电磁兼容分析技术、微波视距传播预测技术、路径剖面分析技术。在我国相关的规定和标准中,这些技术和理论都有具体的规定。在微波中继通信电路的设计过程中,就是要对以上的理论基础和技术进行应用,结合当前的通信设备,建立其符合用户需求的经济、高效的通信电路。

2系统的建模与实现

2.1面向对象分析

面向对象分析的过程,实际上就是系统的建模过程,同时用类图来表示系统模型。在这一过程中,首先要对系统责任和问题域进行考察,将问题域当中的事物进行抽象分析,使其成为系统模型中的对面向对象技术在微波通信电路设计中的应用研究宋省伟刘琦姜雨丰王柯大连理工大学辽宁大连116024象,同时进行分类,从而得出类图的对象层。其次对事物的静态特征和动态行为进行考察,对其进行封装,使其成为对象类的属性和服务,从而得出类图的特征层。然后,分析并寻找出对象类之间的动态关系、静态关系、组成关系、分类关系等,并将这些关系分别利用消息连接、实例连接、整体部分结构、一般特殊结构等进行表示,从而得出类图的关系层。

2.2面向对象设计

在进行该系统的研究和开发过程中,所采用的软件工程思想不强调严格的阶段划分。其中,面向对象分析和面向对象设计之间是无缝衔接的。面向对象设计主要是结合系统具体实现中的图形用户接口GUI、所应用的编程语言、运行速度要求、资料存储、人机接口等因素,从而对面向对象分析进行细化、调整和修改,根据具体的要求和需要,对一些与实现有关的部分进行补充。2.3面向对象编程在完成了系统的面向对象分析和面向对象设计之后,就需要利用面向对象编程,将面向对象设计中的各个成分利用面向对象编程语言进行书写和体现。面向对象编程不同于传统编程的特点是,更加强调对模块的充分利用。在VC++6.0继承的基本函数类库MFC当中,基本类的数量十分庞大,这就为扩展、继承、重用类模块提供了便利。而要想事项从面向对象设计到面向对象编程的映像,首先要利用C++语言来实现对象类中的一般特殊结构。其次应当在整体对象类当中,对部分对象类进行嵌套定义,将部分对象类当作数据类型,对该部分对象在整体对象类中的属性进行声明。然后,要利用对象指针来进行实例连接。最后,由于该系统采取的是顺序执行,同时在一台计算机当中,分布着全部的对象,因此,只要采用简单的函数调用,就能够连接对象间的消息。

3面向对象技术在微波通信电路设计中的应用

通过上述工作方法和技术步骤,就产生了微波中继通信电路的设计软件,具有界面简洁、操作简便等优点。在软件的左边,会给出中继段的一些基本参数,例如天线高度、通信方位角、经纬度、收发台站的站名、等效地球半径系数k、收发频率、中继段表示等。软件右侧是绘图区,如果选择不同的等效地球半径系数k,右边的绘图区中就会分别绘制出当k等于∞、4/3、ke等不同值的时候,其具体的路径剖面图。在右侧绘图区的上方,会给出路径剖面分析的一些主要参数,例如第一菲涅尔区半径、路径余隙、障碍点、收发台站的站距和海拔等。对于收发天线的初始高度值,可以通过键盘进行输入,也可以利用鼠标拖动剖面两侧的垂直滑块来进行调节。当通过计算和研究得出天线的最佳高度之后,在剖面分析图中,和天线高度相关的部分将会重新被绘制。通过与剖面分析图中各项参数值的对比,能够证明路径剖面图中的绘制和分析,以及计算的天线最佳高度等信息均是正确有效的。对于电路中断率,要确保其处在不大于4.062e-6所需要的衰落储备为45.7dB。而设备只能提供36.2dB的电平余量,小于所需的衰落储备,因此无法满足具体的需求。而在中继段当中,实际中断率在2.38e-5左右,要比4.062e-6的中断率标准大,因此无法达到规定的标准,应对其采取分机接收等措施,以抵抗过大的衰落。而对于电磁兼容,站台总共受到-204.8dB电平的干扰,要比-89dB的干扰容限大。同时,在在站台周围,还有很多会受到该站台干扰的其他站台。由此可以看出,该站台对周围站台之间的电磁不能兼容,需要对发射频率进行调整。通过上述中断率估算和电磁兼容分析所得出的结果,和采用传统方法进行计算所得出的结果相比,在误差允许的范围内,是一致的。除此之外,还利用以上的方法对其它多个的中继段的功能进行了测试。经过多次测试的验证,证明了该软件的准确性、效率性、稳定性等都十分理想。可以在微波通信电路中取得良好的应用。

4结论

微波技术论文第7篇

1.1微波中继通信概述

微波中继通信作为一种现代化通信手段,在城市之间、地区之间的大容量信息传输中发挥了十分重要的作用[3]。现阶段,微波中继通信线路主要在电视节目传输中应用,也是一种备用干线通信线路。随着现代化通信网络的快速发展,智能性、动态性、灵活性要求越来越高,传统模拟微波通信技术已经无法满足实际需求。尽管准同步数字体系(PDH)微波通信能够适应点对点的通信,但是却不能满足动态联网的通信需求,也无法对新业务开发与现代网络管理予以支持,导致通信效率较低。而同步数字体系(SDH)微波通信作为一种新型数字微波传输体制出现在人们眼前。虽然光纤传输网络在容量方面有着微波通信无法比拟的优势,但是无论是通信干线,还是支线,SDH微波通信网络依然是光线传输网络中不可或缺的保护方式与补充部分。

1.2SDH微波通信概述

SDH微波通信传输线路是由一条主干线与若干分支组成[4]。为了更好地和现有光纤传输网络予以融合,还需要对新型微波设备予以改进。不管是设备功能、体积,还是组网方式、技术性能,均要跟随通信技术的发展趋势,进行多层面的融合。其融合主要包括以下内容:一是技术融合:利用一个硬件平台融合PDH微波通信与SDH微波通信,在软件控制下实现空中接口,保证在硬件设备没有更新的情况下,实现空中接口容量的更改,只要通过软件操作就可以设置成功,极大地节约了硬件设备升级成本[5]。二是设备融合:将原有的室内单元(IDU)、数字配线架(DDF)、分插复用器(ADM)等功能予以融合,全部融入到IDU中。如图2所示,在此IDU中,不仅具有连接天馈线的中频接口,还有连接光纤传输设备的STM-N光纤接口,同时还可以直接开展FE、E1等业务,各个接口之间可以通过IDU的统一集成进行业务调度。如果重新组合IDU业务板件,还可以形成树型、星型、链型、环型等复杂网络结构。在微波系统退出网络之后,IDU依然能够继续充当光纤传输的MADM设备,展开相应的通信。在某种程度上而言,高度集成的IDU可以用新型交叉连接代替原来的转接电缆,为系统的调试与维护提供了很大的便利条件。

2新型微波通信的关键技术

2.1编码

自适应调制编码(AMC)在移动通信中得到了广泛应用,根据信道质量对编码速率予以调整,以此来获取较高的吞吐量。当无线通信速率比较低的时候,信道估计相对准确,AMC的应用效果较好。随着终端移动速度的不断加快,信道质量已经无法满足信道的变化,在信道测量错误的情况下,导致AMC调制编码方式和实际情况不相同,影响了系统容量、吞吐量等性能指标,值得相关人员进行深入研究。

2.2多天线技术

在微波中继通信系统中,分集接收得到了广泛应用,是对抗多径衰落以及增强数字微波传输质量的主要途径。在SDH微波通信系统中,因为多状态调制方式的运用,使得其对频率选择性衰落更加敏感,所以,为分集接收的普遍应用创造了有利条件。分集技术就是为了削弱多径衰落与降雨衰落的干扰,对不同的特性收信信号予以合成或者切换,从而得到良好信号的技术。在微波中继通信系统中,分集技术主要包括四种:路由分集、角度分集、空间分集、频率分集[7]。在移动通信中,MIMO技术得到了普遍应用,其是在发送端与接收端借助天线传输无线信号的一种技术,属于一种智能天线。MIMO技术主要就是将用户数据分解成若干并行数据流,在指定的宽带内由多个发射天线同时发射,经过无线信道之后,由多个接收天线予以接收,结合各并行数据流的空间特征,对原有数据流予以解调。MIMO技术的核心内容就是空时信号的处理,也就是借助空间天线对时间域、空间域信号进行处理。MIMO技术可以有效提高频谱利用率,在无线频带有限的条件下,获取更高的传输速率,达到预期的业务效果。

3新型微波通信技术的发展趋势