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文秘写作无线射频技术的作用
无线射频技术的作用
导读:
射频技术在无线通信领域具有广泛用处,如蓝牙、下一代WLAN、网络优化、超宽带无线技术等领域.
1、何为射频
什么是射频RadioFrequency,简称RF?
射频就是射频电流,它是一种高频交流变化电磁波的简称.每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流,大于10000次的称为高频电流,而射频就是这样一种高频电流.射频技术在无线通信领域具有广泛的、不可替代的作用。
2、蓝牙射频技术
蓝牙无线技术采用的是一种扩展窄带信号频谱的数字编码技术,通过编码运算增加了发送比特的数量,扩大了使用的带宽.蓝牙使用跳频方式来扩展频谱.跳频扩频使得带宽上信号的功率谱密度降低,从而大大提高了系统抗电磁干扰、抗串话干扰的能力,使得蓝牙的无线数据传输更加可靠.
在频带和信道分配方面,蓝牙系统一般工作在2.4GHz的ISM频段.起始频率为2.402GHz,终止频率为2.480GHz,还在低端设置了2MHz的保护频段,高端设置了3.5MHz的保护频段.共享一个公共信道的所有蓝牙单元形成一个微网,每个微网最多可以有8个蓝牙单元.在微网中,同一信道的各单元的时钟和跳频均保持同步.蓝牙具有以下的射频收发特性.蓝牙采用时分双工传输方案,使用一个天线利用不同的时间间隔发送和接收信号,且在发送和接收信息中通过不断改变传输方向来共用一个信道,实现全双工传输;蓝牙发射功率可分为3个级别:
100mW、2.5mW和1mW.一般采用的发送功率为1mW,无线通信距离为10m,数据传输速率达1Mb/s.若采用新的蓝牙2.0标准,发送功率为100mW,可使蓝牙的通信距离达100m,数据传输速率也达到10Mb/s.除此之外,蓝牙标准还对收发过程的寄生辐射、射频容限、干扰和带外抑制等做了详尽的规定,以保证数据传输的安全.蓝牙无线设备实现串行通信是通过无线射频链接,利用蓝牙模块实现.蓝牙模块主要由无线收发单元、链路控制单元和链路管理及主机I/O这3个单元组成.就蓝牙射频模块来说,为了在提高收发性能的同时减小器件的体积和成本,各公司都采用了自己特有的一些技术,从而使蓝牙射频模块的结构都不尽相同.但就其基本原理来说,蓝牙射频模块一般由接收模块、发送模块和合成器这三个模块组成.
其中,合成器是收发模块中最关键的部分.合成器在频道选择和接收模式时采用锁相环技术.在接收模式下,锁相环路闭合,用于提供接收模块解调信号所需稳定的本振.在发送模式下,锁相环路开路,调制信号直接加载到VCO上对载波进行调制.此时载波频率由环路滤波器输出电压保持.通常合成器的工作频率仅为发射频率的一半,以减少与射频放大器的耦合。
3、WLAN射频技术
第一代的WLAN解决方案对于用户密度变化的反应能力非常有限,并且不能有效的优化带宽资源.随着WLAN负载的增加,现存的产品通常无法判断临近的接入点的负载和用户量是否相近,也无法判断是否有必要和临近的接入点分担负载.用户负载均衡要求使用更为集中的软件控制,通过这个软件来实现基于系统级的网络效率的评估,从而优化用户和接入点的比例.
下一代的系统将充分利用整个软件框架来实现接入点的失效探测并且将根据附近接入点的工作情况来自动调整.通过控制每个接入点的输出传输功率和操作频率,系统可以允许特定的接入点通过增加功率或者改变信道的方式来填补可能出现的没有覆盖到的漏洞,或者减轻接入点间的相互干扰,从而增加网络的稳定性.更进一步的是,如果某个接入点失效,系统可以指导特定的接入点分担一定的客户端以优化通信路由和网络负载.最后,接入点通过这种方式可以知道在他们周围发生了什么事情,并且可以探测范围内的漏洞.由于无法预测RF覆盖模式,系统的可用性在很大程度上可能会受到一些表面上看起来无害行为的影响,例如电梯的移动都会影响系统的可用性.虽然很多企业会回避那些过于自适应的系统,但是通过增加输出功率的办法可以使得系统能够探测范围内的漏洞并对其进行修补,另外还可以带来其他的益处例如增加网络的正常运行时间.
在考虑无线网络的扩展性时,对RF域有一个全面的认识也是非常有益处的.下一代的接入点将有能力提供双频连接,包括对802.11b,802.11g,以及802.11a.对于有限可用的频谱如
2.4GHz和5GHz频率,任何网络设计的目的都应该是优化可用信道的使用,为每个客户端提供最大数量的带宽.
在整个无线网络的安全体系中,RF媒介扮演了一个截然不同的角色.虽然物理层并不负责设备和用户的认证,也不负责对空中传播的数据包进行加密,但是,对于那些未授权的接入点或者可疑的客户端设备行为,它可以提供重要的数据.虽然在市场上有很多种探测器解决方案,但是大多数产品的配置方案都是覆盖整个网络,而不是将其集成到一个单一的系统中.无线接入点应该能够以探测模式操作,从而可以判断其它的无线组件的配置是否正确.他们应该还可以报告哪些接入点或者客户端设备还没有得到ITO的批准.理想的情况是,这种无线探测的RF实现方法应该可以通过有线的实现方法来进行补充,并且有相应的能力将在无线网络中探测的可疑行为和在有线环境中收集到的信息进行对应.通过这种相关能力,系统可以判断这种可疑的接入点是属于某个主机网络还是只是邻近企业的基础设施的一部分.另外,通过连续不断的监控网络行为,系统可以执行入侵检测和防止入侵的功能,并且可以报告哪些是具有
欺骗性质的接入点、哪些是Adhoc网络、哪些是拒绝服务攻击以及中间人攻击等.
4、网络优化中的射频管理
在进行网络优化的时候,我们必须保证在传输能量的同时没有形成叠加,这对每个使用同一频率的CDMA系统的小区来讲尤其重要.
射频管理就是保证射频能量在不造成任何污染的情况下进行传播——让能量到需要它的地方去,远离不需要它的地方.因此,抑制天线旁瓣和后瓣并且通过调校电倾角来调整天线覆盖范围是相当重要的.小区越小时,其重要性越为突出.有关研究显示干扰影响大小与天线上波瓣的抑制度有关.在寻求降低干扰水平时,尽可能地对天线上波瓣进行抑制.过去,上波瓣的抑制度通常在12dB以内,而如今的目标抑制度已达到了18-20dB.RFS的Optimizer系列天线更在整个倾角范围内取得了高于20dB的抑制度.旁瓣相对于主瓣越小,天线抵御同频干扰的能力就越强.如果引起干扰的不是第一上波瓣,则可能是第二上波瓣,因此每个不需要的信号都必须尽量小.电倾角调校功能是现代成熟网络的小区规划和管理的一大优势.以机械方式对天线波束进行倾角调校虽然易于操作,但对杂散旁瓣的辐射收效甚微,甚至会增加来自于后瓣的干扰.而电倾角调校技术能将所有的主瓣、后瓣和旁瓣倾斜至同一角度,也就是说,电倾角调校技术可在不同倾角角度对旁瓣进行辐射管理,以加强对干扰的控制.
远程天线倾角控制技术主要是指从天线塔顶以外的其它地点对天线倾角进行控制的能力.远程倾角控制有许多优点:
无需租用设备登临天线塔的费用;避免了对在同一地点拥有基站的其它运营商的影响等.它能够帮助运营商全天动态地根据业务流量模式的变化对网络进行调整,是多功能高性能天线的另一个基本特性.
5、超宽带(UWB)无线技术
超宽带(UWB)是一种无线射频技术,支持家电、电脑外设和移动设备在短距离内高速传输数据,且功耗非常低.该技术是无线传输高品质多媒体内容的理想选择.UWB技术使用宽带无线频谱在短距离(如在家中或小型办公室中)内传输数据,与传统无线技术相比,它能够在特定时段通过无线方式传输更多的数据.这一特性与低功耗脉冲数据交付(pulseddatadelivery)功能相结合,加快了数据传输速度,同时也不会受到现有其它无线技术(如Wi-Fi、WiMAX和蜂窝广域通信)的干扰.
冲激无线电(ImpulseRadio,IR)是最有希望的超宽带技术之一.IR信号由极窄的脉冲串组成,这些脉冲在时间上伪随机出现.伪随机性依靠跳时码实现,跳时码的作用是让发射信号随机化,有利于用户分隔和谱成形,以避免窃听.信号的调制方式可以用脉冲幅度调制(PAM)或脉冲位置调制(PPM).为了确保低成本的超宽带设备,所有脉冲都具有同一波形.
与现有的无线通信技术相比,UWB无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波,形象地说,这种电波就像是一个人拿着水管浇灌草坪时,水管中的水随着人手的上下移动形成的连续的水流波动.几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网的通信都是这样的:
用某种调制方式将信号加载在连续的电波上.与此相比,UWB无线通信技术就像是一个人用旋转的喷洒器来浇灌草坪一样,它可以喷射出更多、更快的短促水流脉冲.UWB产品在工作时可以发送出大量的非常短、非常快的能量脉冲.这些脉冲都是经过精确计时的,每个只有几个毫微秒长,脉冲可以覆盖非常广泛的区域.
超宽带技术带来一个优点,即电路更简单,尤其是在接收端,因为不需要本地生成载波,也不必提供多级混合电路、成形滤波等.但是,使用载波扩频所带来的优点胜过超宽带技术.超宽带本身是一类基带信号(虽然其频谱范围达到数GHz).在这种情况下,频谱的近直流和中远部分的传播特性具有不同的特点,使得这项技术局限于短距离通信.对于长距离通信而言,特别是中继,扩频技术更合适一些.
总结:
射频技术在通信领域的应用,目前仍处于开拓状态,应用还不是很广,但随着射频通信技术的成熟,未来市场需要巨大,前景广阔.无线射频技术的作用篇二《无线射频识别技术》
无线射频识别技术
南京新港职业学校邵晓华
[教学目标]知识与技能
1.了解无线射频识别技术的概述、特点及系统组成;2.掌握无线射频识别技术的原理;3.了解无线射频识别技术的作用情感态度与价值观
1.培养学生的探究精神,培养学生的团队协作精神。
2.培养学生正向思维、逆向思维、发散思维能力。
教学重点:
1.无线射频识别技术系统组成;2.无线射频识别技术的原理;3.无线射频识别技术的作用教学难点:
无线射频识别技术的原理;[教学准备]教师准备:
课件电脑
1
4
学生准备:
预习本课题内容
[板书设计]
一、无线射频识别技术
(一)概述
(二)发展历史(三)系统组成
二、无线射频识别技术系统成本三、FRID标签特性
四、无线射频识别技术的工作原理
5无线射频技术的作用篇三《无线射频识别(RFID)技术的应用》
摘要:
超市内使用条形码作为商品识别的技术已经非常成熟。
然而条形码因为存在必须使用人工接触式读取,信息只能读取不能写入,不能同时识别多个标签等缺点,RFID技术的优势正好可以解决条形码技术存在的问题。
然而RFID技术目前并没有在超市内实际运行,主要原因便是成本较高和多商品标签读取容易碰撞,而且使用基于RFID的计费付费系统会使原有的系统存在的数据出现冲突。
关键词:
RFID;RFID技术;RFID应用
1RFID技术概述
射频识别(RadioFrequencyIdentification,以下简称RFID)亦称电子标签、无线射频识别,是一种通信技术。
RFID技术越来越受到人们的重视,在我国,RFID技术在工厂生产、铁路运营、仓储物流、贵重品贸易、身份识别等领域得到长足发展,已经有相当成熟的应用。
[4]
RFID技术的技术原理是利用感应识别特定的电子标签(RFIDTags)发出的无线电波特定频段的能量,或由电子标签主动发送某一频率的信号,进行非接触式双向通信,完成目标识别和数据交换目的的自动识别技术,而不需要识别系统(一般是RFID阅读器)与电子标签之间建立机械或光学接触。
[5]RFID技术可应用的领域十分广泛,可以说,在物联网的概念中,RFID技术被看作是继互联网和移动通信两大技术之后的第三大技术。
RFID系统组成包括硬件和软件。
其中硬件主要包括电子标签、阅读器(Reader)、计算机、网络设备;软件主要包括应用软件、嵌入式软件(又称中间件)、数据库系统。
2RFID和其他识别技术的比较
RFID技术和条形码等其他识别技术相比,有以下几个特点:
远距离读写,存储量大,可重复使用。
使用寿命长。
可以同时识别多个标签。
形状不受限制。
耐环境变化,保养方便。
数据安全。
3RFID应用时的制约因素
RFID技术目前尚在托盘标签而未达到单品标签的阶段,原因之一就是成本。
第二个制约因素是安全问题。
第三个问题在于标准和频段的不统一。
总而言之,由于受到技术水平和标准问题的限制,RFID技术目前尚在部分行业得以应用,未能建立完整的产业链,而在超级市场等零售业界,更只是在实施试点项目,未能形成普遍的气候。
4RFID系统优势
RFID标签全面取代条形码后,能带来更多的便利、快捷、创新和利润。
首先是能大大减少人工计费的失误,将现有的计费系统耗时减少1/2到2/3,减少商品非预期性损失等,能给顾客和零售商均带来极大的便利。
5现有条形码系统存在的问题
1)条码条形码是可视技术,扫描器必须人为操作,只能接收它视野范围内的条码条形码。
2)条形码的数据不能更改。
3)条形码对完整性有较高要求。
4)条形码只能识别生产者和产品,并不能辨认具体的商品,
5)条形码虽然只存储了少量数据,但这些数据却是未经过编码的,识别码是全球通用,因此数据保密性和安全性还是有一些欠缺。
而以上这种种问题,使用基于无线射频识别(RFID)的超市购物自动计费系统则可以一一解决。
6RFID技术的实现
根据前文所述可以通过设计RFID通道、阅读器勘误(中间层)和自动计费系统来实现。
1)RFID通道
RFID阅读器通道,简称RFID通道。
它将阅读器固定在收银台附近的三个位置,从不同的位置对购物车进行计费。
其设计如图1所示。
2)阅读器勘误(中间层)
每个通道架设三台阅读器,分设左右两边,而位置亦是高中低三个位置,便于从不同角度来获取RFID标签的信号。
通过一个控制器使用TDMA技术,控制三个阅读器分时读取购物车上的RFID标签发出的经过编码的信息,一方面实现三个阅读器在不同时间接收信号,以保证阅读器不会互相干扰,另一方面实现防碰撞功能,即每个阅读器可在短时间内的不同时刻读取不同RFID标签上的信息,使所以在范围内的商品RFID标签在通过通道的时候全被读取。
3)自动计费系统
自动计费系统连接物联网和超市内部的数据库,待系统根据清单上各种商品的代码连接数据库建立帐单视图并显示到显示屏中后,顾客可在显示器屏幕上见到清单,并可选择是将信用卡(银联卡)插入卡槽,还是在现金放置口中放入现金,进行付费。
付费完成后系统将控制通道末端的闸门开放,顾客可将购物车推离通道,系统将自动修改库存相关信息。
7RFID技术的应用
进入21世纪后更是因为其定位追踪及数据交互方面的优势,RFID技术越来越受到人们的重视,在我国,RFID已经在生产及包装业、产品仓储中、配送中心、门禁管理中、产品防伪中、制造业中、生产物流实验系统等广泛应用,相信在不久的将来RFID技术的应用会越来越广泛。
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无线射频技术的作用。
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无线射频技术的作用篇四《无线电力传输技术的基本原理与应用前景》 摘要:
无线电力传输是一种传输电力的新技术,它将电力通过电磁耦合、射频微波、激光等载体进行传输。
这种技术解除了对于导线的依赖,从而得到更加方便和广阔的应用。
本文就无线电力传输的发展历史和基本原理做了一些介绍,并对其未来可能的应用做了一些探讨。
关键词:
无线电力传输技术电磁感应射频原理与应用前景 1.引言 自17世纪人类发现如何发电后就用金属电线来四处传输电力。
时至今日,供电网、高压线已遍布全球的角角落落。
在工作和生活中,越来越多的电器给我们带来极大便捷的同时,不知不觉各种"理不清"的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。
不过,这些年的科技发展表明,在无线数据传输技术日益普及之时,科学家对无线电力传输(WirelessPowerTransmission,WPT)的研究也有了很大突破,从某种意义上来讲,无线电力传输也不再是幻想在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。
无线射频技术的作用。
2.无线电力传输的发展历史 19世纪末被誉为"迎来电力时代的天才"的名尼古拉特斯拉(NikolaTesla,18561943)在电气与无线电技术方面作出了突出贡献。
他1881年发现了旋转磁场原理,并用于制造感应电动机;18xx发明多相交流传输及配电系统;18891890年制成赫兹振荡器;18xx发明高频变压器(特斯拉线圈),现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备。
他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性,并在18xx演示了不用导线采用高频电流的电动机,但由于效率低和对安全方面的担忧,无线电力传输的技术无突破性进展[1]。
190119xx年在纽约附近的长岛建造Wardenclyffe塔,是一座复杂的电磁振荡器,设想它将能够把电力输送到世界上任何一个角落,特斯拉利用此塔实现地球与电离层共振。
xx年5月,法国国家科学研究中心的皮格努莱特,利用微波无线传输电能点亮40m外一个200W的灯泡。
其后,xx年在岛上建造的10kW试验型微波输电装置,已开始以2.45GHz频率向接近1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。
xx年,香港城市大学电子工程学系教授许树源成功研制出"无线电池充电平台",但其使用时仍然要将产品与充电器接触。
xx年10月,日本展出了无线电力传输系统。
此系统输出端电力为7V、400mA,收发线圈间距为4mm时,输电效率最大为50%,用于手机快速充电。
xx年6月,美国麻省理工学院的物理学助理教授马林索尔贾希克研究团队实现了在短距离内的无线电力传输。
他们给一个直径60厘米的线圈通电,6英尺(约1.83米)之外连接在另一个线圈上的60瓦的灯泡被点亮了。
这种马林称之为"WiTricity"技术的原理是"磁耦合共振"。
xx年9月,北美电力研讨会发布的论文显示,他们已经在美国内华达州的雷电实验室成功地将800W电力用无线的方式传输到5m远的距离。
xx年10月,日本奈良市针对充电式混合动力巴士进行了无线充电实验。
供电线圈埋入充电台的混凝土中,汽车驶上充电台,将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。
3.无线电力传输的基本原理 3.1电磁感应短程传输 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。
电磁感应是电磁学中的基本原理,变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的。
利用电磁感应进行短程电力传输的基本原理如图1所示,发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量。
若线圈L1中通已交变电流,该电流将在周围介质中形成一个交变磁场,线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。
3.2电磁耦合共振中程传输 中程无线电力传输方式是以电磁波"射频"或者非辐射性谐振"磁耦合"等形式将电能进行传输。
它基于电磁共振耦合原理,利用非辐射磁场实现电力高效传输。
在电子学的理论中,当交变电流通过导体,导体的周围会形成交变的电磁场,称为电磁波。
在电磁波的频率低于100khz时,电磁波就会被地表吸收,不能形成有效的传输,当电磁波频率高于100khz时,电磁波便可以在空气中传播,并且经大气层外缘的电离层反射,形成较远距离传输能力,人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频(即:
RF)。
将电信息源(模拟或者数字)用高频电流进行调制(调幅或者调频),形成射频信号后,经过天线发射到空中;较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制,再还原成电信息源,这一过程称为无线传输。
中程传输是利用电磁波损失小的天线技术,并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签,等等,实现效率较高的无线电力传输。
具体来说,整个装置包含两个线圈,每一个线圈都是一个自振系统。
其中一个是发射装置,与能量相连,它并不向外发射电磁波,而是利用振荡器产生高频振荡电流,通过发射线圈向外发射电磁波,在周围形成一个非辐射磁场,即将电能转化为磁场。
当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,完成磁场到电能的转换,从而实现电能的高效传输。
图2是一个典型的利用电磁共振来实现无线电力传输的系统方案。
电磁波的频率越高其向空间辐射的能量就越大,传输效率就越高。
3.3微波/激光远程传输 理论上讲,无线电波的波长越短,其定向性越好,弥散就越小。
所以,可以利用微波或激光形式来实现电能的远程传输,这对于新能源的开发利用、解决未来能源短缺问题也有着重要意义。
1968年,美国工程师彼得格拉提出了空间太阳能发电(SpaceSolarPower,SSP)的概念。
其构想是在地球外层空间建立太能能发电基地,通过微波将电能送回地球。
4.无线电力技术的应用前景 无线电力传输作为一种先进的技术一般应用于特殊的场合,具有广泛的应用前景。
4.1给一些难以架设线路或危险的地区供应电能 高山、森林、沙漠、海岛等地的台站经常遇到架设电力线路困难的问题,而工作在这些地方的边防哨所、无线电导航台、卫星监控站、天文观测点等需要生活和工作用电,无线输电可补充电力不足。
此外,无线输电技术还可以给游牧等分散区村落无变压器供电和给用于开采放射性矿物、伐木的机器人供电。
4.2解决地面太阳能电站、水电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题 我国的新疆、西藏、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒芜土地,南方部分地区水力、风力资源丰富,这些地区有利于建造地面太阳能发电站或水电站、风力电站。
可是,这些地区人烟稀少、地形复杂,在崇山峻岭之中难以架设线路,这时无线输电技术就有了用武之地。
采用无线输电技术,还可以把核电站建在沙漠、荒岛等地。
这样一方面便于埋葬核废料,另一方面当电站运行发生故障时也可以避免对周围动植物的大量伤害和耕地的污染。
4.3传送卫星太阳能电站的电能 所谓卫星太阳能电站,就是用运载火箭或航天飞机将太阳能电池板或太阳能聚光镜等材料发送到赤道上空35800km的地球静止同步轨道上。
在太空的太阳光线没有地球大气层的影响,辐射能量十分
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