Спосіб визначення біологічно активних радіочастот і пристрій для його здійснення

1. Спосіб визначення біологічно активних радіочастот, який полягає в опроміненні біологічного об'єкта модульованим за амплітудою НВЧ-сигналом, бічні частоти якого зсунуті відносно частоти несучих коливань на половину смуги резонансного поглинання об'єкта, у порівнянні амплітуд відбитих сигналів на двох бічних частотах, у зміні несучої частоти модульованого сигналу до отримання однакових рівнів відбитих сигналів та у вимірюванні несучої частоти, за значенням якої визначають резонансну частоту об'єкта, який відрізняється тим, що формують другий модульований за амплітудою сигнал, несуча та обвідна якого зміщені за фазою відносно першого модульованого сигналу на 90°, підсумовують та віднімають модульовані сигнали, при цьому спочатку опромінюють об'єкт сумарним сигналом, відбитий сигнал змішують з різницевим сигналом, далі опромінюють об'єкт різницевим сигналом, відбитий сигнал змішують з сумарним сигналом, виділяють кожного разу серед змішаних сигналів низькочастотний сигнал подвоєної частоти модуляції, а несучу частоту модульованих сигналів змінюють до досягнення рівності амплітуд низькочастотних сигналів. 2. Пристрій для визначення біологічно активних радіочастот, який містите НВЧ-генератор з блоком підстроювання частоти, циркупятор, перший еихід якого з'єднаний з приймально-випромінювальною антеною, а другий - з першим входом Н8Чзмішувача, до виходу якого підключені послідовно з'єднані вибірковий підсилювач, амплітудний детектор, підсилювач низької частоти, фазочутливий випрямляч та Інтегратор, вихід якого з'єднаний з блоком підстроювання частоти НВЧ-генератора, генератор низької частоти та амплітудний модулятор, який відрізняється тим, що він обладнаний НВЧ-частотоміром, напрямленим відгалужувачем, 90-градусним НВЧ-гібридним з'єднанням, другим амплітудним модулятором, 90-градусним низькочастотним фазорозщеплювачем, двополюсним автоматичним перемикачем, подільником частоти та подвійним хвилевідним трійником, перший вихід якого з'єднано з входом циркулятора, другий - з другим входом НВЧ-змішувача, перший вхід з'єднано через перший амплітудний модулятор з першим виходом 90-градусного НВЧ-пбридного з'єднання, другий - через другий амплітудний модулятор з другим виходом 90-градусиого НВЧ-гібридного з'єднання, входи якого підключені до виходу НВЧ-генератора та погодженого навантаження, керуючі входи амплітудних модуляторів через двополюсний автоматичний перемикач з'єднані з виходом 90-градусного низькочастотного фазорозщеплювача, вхід якого підключено до виходу генератора низької частоти, керуючі входи двополюсного автоматичного перемикача та фазочутливого випрямляча з'єднані з виходом подільника частоти, підключеного до виходу генератора низької частоти, а НВЧ-частотомір, з'єднаний з виходом НВЧ-генератора через напрямлений відгалужувач. Винахід належить до радіовимірювальної техніки надвисоких частот та може бути використаний для визначення біологічно активних радіочастот при опроміненні біологічних об'єктів електромагнітними хвилями у діапазоні надвисоких частот (НВЧ), включаючи надзвичайно високі частоти до 100 ГГц. Біологічно активні радіочастоти визначають за максимумом поглинання або відбиття електро магнітної енергії при опроміненні біологічних об'єктів монохроматичними НВЧ-коливаннями від лерестроюваного за частотою генератора. При цьому поглинання енергії у біологічних об'єктах має вузькорезонансний характер та виявляється за малих рівнів потужності опромінення, коли відсутні теплові ефекти. Низький рівень опромінення перешкоджає використанню існуючих вимірювачів потужності НВЧ-діапазону для інди о К " СО \ СМ 27626 к а ції резонансу за максимумом поглинання або мінімумом відбиття. Відомий спосіб визначення біологічно активних радіочастот за а.с. СРСР № 1396020, Кл. G 01 N 22/00, 1986 (Б.И. № 18, 1988), який грунтується на опроміненні біологічного об'єкта електромагнітними хвилями Н8Ч- діапазону на основній та допоміжних частотах, на визначенні характеру послаблення опромінення залежно від довжини об'єкта та на розрахунку біологічно активної частоти за формулою. Однак цей метод не забезпечує високу точність визначення частоти, оскільки у розрахункову формулу, крім значення двох частот, входять значення нестабільних параметрів, таких як коефіцієнт згасання, залежний від властивостей поглинаючого середовища та конструктивних особливостей випромінювальної системи, координат розташування біологічного об'єкта, а також відношення потужностей випромінювання на кожній із частот. Відомий також спосіб визначення біологічно активних радіочастот (див.Чернушенко А.М , Майбородин А.В. Измерение параметров электронных приборов дециметрового и сантиметрового диапазонов волн/ Под ред. Чернушенко.- М.: Радио и связь, 1986.- С. 191-198), який полягає в тому, що біологічний об'єкт опромінюють модульованим за амплітудою НВЧ- сигналом, бічні частоти якого зміщені відносно частоти несучих коливань на половину смуги резонансного поглинання об'єкта, порівнюють амплітуди відбитих сигналів на двох бічних частотах, змінюється несуча частота опромінюючого сигналу до отримання рівності амплітуди відбитих сигналів бічних частот та вимірюється несуча частота сигналу, за значенням якої визначають резонансну частоту об'єкту. Крім того, з відбитого сигналу окремо виділяють НВЧсигнали двох бічних, детектують та порівнюють за напругою, а зміни несучої частоти опромінюючого сигналу доводять до отримання нульового значення різницевої напруги порівнюваних сигналів. Відомий спосіб також не забезпечує високої -точності визначення біологічно активних частот.. Це пояснюється тим, що настройка частоти НВЧгенератора на резонансну частоту поглинання виконується за рівністю сигналів бічних частот, які при настроюванні несучої частоти на резонанс відбиваються об'єктом однаковою мірою. Однак при одночасному збудженні об'єкта коливаннями обох бічних частот потрібне наступне частотне розділення, відбитих від об'єкта сигналів за допомогою двох вузькосмугових фільтрів або вибіркових підсилювачів, наладнаних на бічні частоти. Неминучий розлад двох фільтрів, неідентичність параметрів двох наступних за фільтрами НВЧ-детекторІв та інших елементів схеми порівняння призводить до великих похибок у вимірюванні частоти резонансу, а отже, у визначенні біологічно активної частоти за резонансним поглинанням. Відомий пристрій для визначення біологічно активних радіочастот (див Дубровская Н.Г., Житник Н.Е., Миронов А.В. и др. - Вестник новых медицинских технологий. -1996. -111.-№2.-С.88-90), містить у собі НВЧ-генератор, смуговий фільтр, циркулятор, НВЧ-змішувач, підсилювач проміжної частоти, амплітудний детектор та Індикатор. При цьому НВЧ-генератор через змішувач, смуговий фільтр триахідний циркулятор та випромінювач з'єднаний з біологічним об'єктом з одного боку та амплітудним детектором і індикатором з іншого боку. До недоліків пристрою слід віднести низьку чутливість через низький рівень сигналів бічних частот у відбитому випромінюванні, що не дозволяє з високою точністю визначати біологічно активні радіочастоти. Відомий також пристрій для визначення біологічно активних радіочастот {див. Викторов В.А. и др. Радисволновые измерения параметров технопогических процессов/В. А. Викторов, Б. В. Лункин, А.ССоалуков - М.. Энергоатомиздат, 1989.- С.97-98), який складається з НВЧгенератора з блоком підстроювання частоти, циркулятора, перший вихід якого з'єднаний з приймально-випромінювальною антеною, а другий - з першим входом НВЧ-змішувача, до виходу якого увімкнуті послідовно з'єднані вибірковий підсилювач, амплітудний детектор, підсилювач низької частоти, фазочутливий випрямляч та інтегратор, вихід якого з'єднаний з блоком підстроювання частоти НВЧ-генератора, генератор низької частоти та амплітудний модулятор. Крім того, пристрій обладнано частотним дискримінатором, генератором пилкоподібної напруги, формувачами імпульсів, схемою збігу та реверсивним лічильником імпульсів. Цей пристрій також не забезпечує високої точності визначення біологічно активних радіочастот через реальну не-. стабільність та нерівномірність частотних характеристик амплітудного модулятора, змішувача та інших НВЧ-елементів, що обумовлюють нерівність сигналів бокових частот, відбитих від об'єкта. В основу винаходу поставлена задача створення таких способу та пристрою визначення біологічно активних радіочастот, у яких введення нових операцій з формування коливань лише одніс? бічної частоти у спектрі опромінюючого сигналу, змішування відбитого сигналу однієї бічної частоти та сигналу з протилежно розташованою бічного частотою, введення нових елементів, що забезпечують почергово формування опромінюючих сигналів з бічними частотами різних знаків, дозволило б вилучити вплив неминучої нерівності амплітуд сигналів різних бічних частот, неідентичності коефіцієнтів їх перетворення та похибки порівняння на точність визначення біологічно активних радіочастот. Поставлена задача розв'язується завдяки тому, що у способі визначення активних радіочастот, який полягає в опроміненні біологічного об'єкта модульованим за амлітудою НВЧ-сигналом, бічні частоти якого зсунуті відносно частоти несучих коливань на половину смуги резонансного поглинання об'єкта, у порівнянні амплітуди відбитих сигналів на двох бічних частотах, та зміні несучої частоти модульованого сигналу до отримання однакових рівнів відбитих сигналів та у вимірюванні несучої частоти, за значенням якої визначають резонансну частоту об'єкта, формують другий модульований за амплітудою сигнал, несуча та обвідна якого зміщені за фазою відносно першого модульованого сигналу на 90°, підсумовують та віднімають модульовані сигнали, 27626 при цьому спочатку опромінюють об'єкт підсумковим сигналом, відбитий сигнал змішують з різницевим сигналом, далі опромінюють об'єкт різницевим сигналом, відбитий сигнал змішують з підсумковим, виділяють кожного разу серед змішаних сигналів низькочастотний сигнал подвоєної частоти модуляції, а несучу частоту модульованих сигналів змінюють до досягнення рівності амплітуд низькочастотних сигналів. Поставлена задача вирішується також завдяки тому, що пристрій для визначення біологічно активних радіочастот, який містить НВЧ-генератор з блоком підстроювання частоти, циркупятор, перший вихід якого з'єднаний з приймальновипромінювальною антеною, а другий - з першим входом НВЧ- змішувача, до виходу якого під'єднані послідовно увімкнуті вибірковий підсилювач, амплітудний детектор, підсилювач низької частоти, фазочутливий випрямляч та інтегратор, вихід якого з'єднаний з блоком підстроювання частоти НВЧгенератора, генератор низької частоти та амплітудний модулятор, який відрізняється тим, що він оснащений НВЧ- частотовимірнишм, направленим • відгалужуванем, 90 е НВЧ-пбридним з'єднанням, другим амплітудним модулятором, 90° низькочастотним фазорозщеплювачем, двополюсним автоматичним перемикачем, подільником частоти та подвійним хвилевідним трійником, перший вихід якого під'єднано до входу циркупятора, а другий- з другим входом НВЧ-змішувача, перший вхід з'єд1 наний через перший амплітудний модулятор з першим виходом 90° НВЧ-гібридного з'єднання, другий вхід - через другий амплітудний модулятор з другим виходом 90" НВЧ-гібридного з'єднання, входи якого підключені до виходу НВЧ- генератора та погодженого навантаження, керуючі входи амплітудних модуляторів через двополюсний автоматичний перемикач з'єднані з виходом 90 е низькочастотного фазорозщеплювача, вхід якого підключено до виходу генератора низької частоти, керуючі входи двополюсного автоматичного перемикача та фазочутливого випрямляча з'єднані з виходом подільника частоти, підключеного до виходу генератора низької частоти, а НВЧ- частотовимірник з'єднаний з виходом НВЧ-генератора через направлений відгалужувач. Саме почергово з частотою комутації опромінення біологічного об'єкта модульованими сигналами, спочатку сумарним НВЧ-сигналом, змішу-, вання відбитого від об'єкта сумарного сигналу з різницевим сигналом, далі опромінення різницевим НВЧ-сигналом, змішування відбитого від об'єкта різницевого сигналу з підсумковим сигналом, почергове виділення Із змішаних сигналів низькочастотних сигналів з подвоєною частотою модуляції, порівняння амплітуд низькочастотних сигналів за зникненням обвідної частоти комутації., зміна частоти несучих коливань опромінюючих сигналів до досягнення рівності амплітуд порівнюваних сигналів дає змогу вилучити вплив нерівності сигналів бічних частот та коефіцієнтів ґх перетворення на настройку несучої частоти опромінюючих сигналів на частоту резонансного поглинання, що сприяє підвищенню точності визначення біологічно активних радіочастот. Введення до структури пристрою додаткових елементів, які надають можливість сформува ти модульовані сигнали тільки з однією бічною частотою, подвійного хвилевідного трійника як суматора та віднімача НВЧ-сигналІв, автоматичного перемикача з подільником частоти у копі управління, який здійснює взаємне заміщення низькочастотних модулюючих сигналів з частотою нижчою, ніж частота модуляції НВЧ-сигналіа, виділення різницевого сигналу амплітудним детектором із низькочастотного сигналу подвоєної частоти модуляції у вигляді змінної напруги частоти комутації, фазочутливе випрямлення напруги частоти комутації та керування ним частотою НВЧ-генератора усуває вплив неідентичності та нестабільності параметрів елементів пристрою, що підвищує точність визначення біологічно активних радіочастот. На кресленні зображена структурна схема приладу для визначення біологічно активних радіочастот. Пристрій містить перестроюваний НВЧгенератор 1 з блоком підстроювання частоти 2, до виходу якого через 90 е гібридне з'єднання 3 увімкнуті амплітудні модулятори 4 та 5. Виходи модуляторів з'єднані з плечима подвійного хвилевідного трійника 6, до одного з входів якого через циркулятор 7 підключена приймально-випромінювальна антена 8, що опромінює біологічний об'єкт 9, та НВЧ- змішувач 10, другий вхід якого з'єднаний з другим виходом подвійного хвилевідного трійника 6. До виходу НВЧ-змішувача 10 підключені послідовно з'єднані вибірковий підсилювач 11, амплітудний детектор 12. підсилювач низької частоти 13, фазочутливий випрямляч 14 та інтегратор 15, вихід якого з'єднаний з блоком підстроювання частоти 2. Генератор низької частоти 16 через 90" фазорозщеплювач 17 з'єднаний з двополюсним автоматичним перемикачем 18, керуючий вхід якого підключений до виходу низькочастотного генератора 16 через подільник частоти 19. Виходи автоматичного перемикача 18 з'єднані з керуючими входами амплітудних модуляторів 4 та 5, а керуючий вхід фазочутливого випрямляча 14 з'єднаний з виходом подільника частоти 19. До 1 виходу НВЧ-генератора 1 підключений через направлений відгалужувач 20 частотовимірник 21. Суть способу полягає в наступному. Монохроматичний сигнал Lh(t) = UMI cos(wit + +rG)t+i+n)t+