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无线电的用途

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无线电的用途范文第1篇

【关键词】无线电通信;干扰;技术;研究

近年来,各类电子设备早已“烂大街”,但是随之而来的问题是无线电通信的干扰问题,由于无线电系统所身处的电磁传播的环境错综复杂,干扰其传播的因素牵扯甚广,其中有人为干扰、环境干扰等等,人为干扰中更是存在“敌意干扰”,这主要存在于军事领域,破坏对方的传播信号。怎样才能做到尽可能的降低干扰的强度,这一直是一个必须要面对、解决的问题,减轻无线电通信的干扰,促进我国无线电通信技术的进步刻不容缓。

1无线电通信干扰概述

1.1无线电通信的定义

无线电通信是利用自由传播的电磁波信号交换信息的一种形式。将需要传输的声音、文字、数据、图像、视频等电信号的调制在无线电波上经空间、底面传至对方的通信方式。其主要特点为:不受通信的距离所限制,保密性能差,容易形成无线电通信干扰。1.2无线通信干扰的概述无线电通信干扰是指:非正常的无线电波对合法的、有用的电波产生影响,从而使得接收方受到的信号的质量不佳,严重的会使传播的信号发生误差、破损甚至是丢失。是想所有的无线电波都处于“干扰状态”,那么火车将调度困难,广播电视将不能正常播放,发射的卫星也将失去联系等等,这将使我们的生活、我们的国家陷入混沌,造成不可估量的危害。

1.3无线电通信干扰的产生原因

1.3.1设备原因一般的来说,无线电通信有着特定的频率,但是如果一个范围内出现了多个无线电的通信工具,在一定的距离及发射频率的作用下,将会产生互调干扰,因此,在无线电的设备架构不合理的情况下,将会严重影响无线电设备的使用。1.3.2人为原因目前,一些无线电设备的营销者,往往会在乡村地区随意的使用卫星电视的干扰设备,进而达到增加本企业收益的目的。但是随意的放置卫星电视干扰器将会使得无线电的通信干扰增加。

2干扰分类

2.1邻道干扰

所谓的邻道干扰是指,相邻的波道或者临近的波道之间相互干扰。

2.2互调干扰

所谓的互调干扰是指,由几个不同的频率的射频信号在发射机端在非线性的作用之下,产生了新的频率分量。

2.3同频干扰

所谓的同频干扰是指,在相邻的基站或者临近的基站的区域范围里,接收信号位置的场强等于各个基站的信号场强的总和。

2.4杂乱干扰

所谓的杂乱干扰是指,由于信号发射机的倍频的滤波性能不是十分的强悍,使得一些谐波分量在信号的发射机的输出端输出,进而形成杂乱干扰。

3应对无线电通信干扰的措施

3.1无线电通信抗干扰技术

3.1.1FHSS技术FHSS技术采用载波频率,依据香农公式:C=Blog2(1+S/N)其中:C为最大传输速率;B为码元速率;S/N为信噪比;由公式可以看出,如果想使传输速率保持不变,信噪比降低,那么就需要将码元速率增大。3.1.2智能天线技术智能天线在无线通信中,在数字通信技术的基础之上,设定无线通信的信号的方向,从而达到无线电通信抗干扰的目的。3.1.3多入多出技术多入多出技术是在,无线电的发射端设置多个发射信号,接收端将接收到的信号进行叠加处理,进而叠加成一个完整的通信信号。依据公式:C=[min(N,M)]Blog2(ρ/2)其中:M为接收天线数目;N为发射天线数目;B为码元速率;ρ为接受信噪比;由公式可以看出,如果带宽与功率保持不变,将发射天线数目与接收天线数目适当的增大,就能将系统的容量增大,进而实现无线电通信抗干扰的目的。3.1.4混合干扰技术在实际的无线电通信的过程中,干扰通信信号的因素太多太多,这就需要依据实际的情况采用多种抗干扰技术并行使用,来达到无线电通信抗干扰的目的。然而,在采用混合抗干扰技术的时候,也会在一定程度上增加维护的难度。

3.2合理建设无线电台

无线电台在建设的时候,设备安装要合理安排天线的位置,确保天线的间距达标,防止内部串扰。3.3合理选择无线电设备的安装距离经研究分析的出:在无线电设备1.8m的范围之内,禁止使用任何的对讲设备,保证TDC操作站大于3.3m,APM站要大于1.5m,并且要在无线电设备的影响范围的外侧设置警示性的标语。

3.4查找无线电通信干扰的源头

(1)从干扰信号的特征中寻找干扰信号的源头。想要弄清楚干扰信号是从哪里发出的,必须要做的第一步就是:大量的手机干扰信号,之后观察这些信号的特点,采用特定的技术工具,测量干扰信号的各类参数(包括:信号的频率,信号的幅度,信号的带宽,信号的调制方式以及信号的工作时间等。),并对信号的内容进行收听,为寻找信号的干扰源头的位置提供一定的信息。进而判断干扰信号的类型、用途等大致的源头所在。(2)从天线的类型中,判断信号的传播途径。一般的,较大功率的辐射站天线会选择建在较高的位置,进而实现其大面积覆盖的目的。因此,在查找干扰源头的时候,可寻找信号的所属业务的发射天线来进行快速查找。(3)单车定位、逼近查找相结合。单车定位、逼近查找是采用检测车对干扰信号的查找的两种方式。距离远,采用单车定位,进入到搜素的小区域之后,在进行逼近查找,进而寻得干扰源头所在。

4结语

采用无线电通信的技术,在电磁信号的传播的过程中,极易受到各类的干扰信号的干扰,随着我国通信事业的逐渐发展进步,无线电通信技术也在不断成熟,抗干扰技术也在不断的改进、进步、发展提升,通信系统的抗干扰性能也在进步。无线电通信凭借其本身的优越性,理应在通信领域逐渐强大,采用先进的技术提升其抗干扰性能,进而实现智能化无线通信的目的。

参考文献

[1]许皓文.关于无线电干扰问题的相关研究[J].知识经济,2015(03):81.

无线电的用途范文第2篇

广东省无线电管理条例完整版第一章 总 则

第一条 为了加强无线电管理,维护空中电波秩序,有效利用无线电频谱资源,保证各种无线电业务的正常进行,根据《中华人民共和国无线电管理条例》和有关法律、法规,结合本省实际,制定本条例。

第二条 本条例适用于本省行政区域内使用无线电频谱资源,设置、使用无线电台(站),研制、生产、销售、进口无线电发射设备,使用辐射无线电波的非无线电设备,无线电监测以及相关的管理活动。

军事系统的无线电管理按照国家有关规定执行。

第三条 无线电管理应当坚持科学管理、保护资源、保障安全、促进发展的原则。

第四条 省人民政府应当组织编制全省无线电事业发展规划,充分利用无线电频谱资源,促进经济发展、社会稳定。

县级以上人民政府应当采取有效措施,保障全省无线电事业发展规划的实施。

第五条 县级以上人民政府管理无线电工作的部门(以下统称无线电主管部门)负责本行政区域内的无线电管理工作。

其他有关主管部门按照各自职责,做好有关无线电管理工作。

第六条 县级以上人民政府及其无线电主管部门应当向社会宣传无线电知识,引导、鼓励和支持提高无线电频谱资源利用率的新技术新业务的应用,促进无线电频谱资源共享和优化配置。

第二章 无线电频率管理

第七条 省无线电主管部门应当根据国家无线电频率的统一划分和频谱资源规划,以及全省无线电事业发展规划,编制全省无线电频谱资源规划。

第八条 使用无线电频率,应当具备以下条件:

(一)符合国家无线电频率划分和频谱资源规划、省无线电频谱资源规划;

(二)具有明确的用途和可行的技术方案;

(三)具有相应的专业技术人员、设施;

(四)法律、法规规定的其他条件。

第九条 使用无线电频率,应当向地级以上市无线电主管部门提出书面申请。但是,中央驻粤、省直属单位使用无线电频率,以及跨地级以上市行政区域使用无线电频率,应当向省无线电主管部门提出书面申请。国家另有规定的,从其规定。

第十条 无线电主管部门受理无线电频率使用申请后,应当根据国家和省规定的审批权限,在二十日内作出是否指配的决定并书面告知申请人;作出不予指配决定的,应当说明理由和依据。

第十一条 对用于经营性的无线电频率,可以依法采用招标、拍卖等方式指配。

第十二条 无线电频率申请人应当在获得频率使用权之日起六个月内办理设台(站)使用手续;逾期未办理的,由原指配频率的无线电主管部门收回频率;因特殊情况需要延长办理时间的,申请人应当在限期内向原指配频率的无线电主管部门申请。

第十三条 无线电频率使用期限不得超过十年。在无线电频率使用期限内,使用者终止使用所指配的无线电频率的,应当提前三十日向原指配的无线电主管部门办理注销手续。

第十四条 未经无线电主管部门批准,任何单位或者个人不得擅自转让无线电频率使用权,不得扩大频率使用范围或者改变使用用途。

禁止出租或者变相出租无线电频率。

第十五条 取得无线电频率使用权的单位或者个人应当按照国家有关规定缴纳无线电频率占用费。

无线电主管部门收取的频率占用费,应当及时上缴财政,不得截留、挪用。

无线电频率占用费的减免,按照国家有关规定执行。

第十六条 省无线电主管部门根据国家无线电频率划分规定,可以分配部分公众无线电频率,制定相应的技术规范,并向社会公布。

使用公众无线电频率的,免缴频率占用费,免于申领无线电台执照。

第十七条 已经指配的无线电频率,连续两年未使用的,原指配的无线电主管部门应当予以收回。

第十八条 无线电频率使用期届满,如需继续使用的,应当在届满三十日前,向原指配的无线电主管部门重新提出申请。

变更使用无线电频率的,应当提前三十日向原指配部门提出申请;符合法定条件、标准的,无线电主管部门应当依法办理变更手续。

第十九条 因国家修改无线电频率划分,或者因公共利益的需要调整或者提前收回已指配的无线电频率,给使用无线电频率的单位或者个人造成损失的,依法给予补偿。

第二十条 因国家决定实施国防动员,需要征用已指配的无线电频率的,由指配无线电频率的无线电主管部门的同级人民政府依法征用。被征用的无线电频率使用完毕,应当及时返还。因征用造成直接损失的,依法给予补偿。

第三章 无线电台(站)的设置和使用管理

第二十一条 地级以上市无线电主管部门应当会同同级人民政府有关主管部门根据无线电事业发展规划、无线电频谱资源规划编制无线电站址资源规划。无线电站址资源规划应当符合城乡规划、土地利用总体规划和环境保护规划。

第二十二条 设置、使用无线电台(站),应当具备下列条件:

(一)已取得无线电频率使用权;

(二)符合无线电站址资源规划;

(三)具有符合国家技术标准的无线电发射设备;

(四)具有熟悉无线电管理规定、具备相关业务技能和操作资格的人员;

(五)具有科学可行的无线电网络设计和发展规划,符合相关要求的电磁环境;

(六)对其他无线电台(站)不会产生有害干扰;

(七)法律、行政法规规定的其他条件。

设置、使用广播电台、雷达等大功率台(站),应当符合电磁辐射防护的有关限值规定,并满足电磁兼容要求。

设置固定大型无线电台(站),其规划布局应当符合资源共享的管理要求。

第二十三条 中央驻粤、省直属单位无线电台(站)的设置,覆盖和服务于两个以上地级以上市行政区域的无线电台(站)的设置,由省无线电主管部门受理和审批。

各地级以上市市属单位覆盖和服务于本行政区域范围内的无线电台(站)的设置,由地级以上市无线电主管部门受理和审批,报省无线电主管部门备案。

通信范围或者服务区域涉及两个以上的省(自治区、直辖市)以及涉及境外的无线电台(站)、其他因特殊需要设置的无线电台(站),由省无线电主管部门按照国家规定报国家无线电主管部门审批。

第二十四条 无线电主管部门受理设置无线电台(站)申请后,应当根据审批权限,在二十日内作出是否批准的决定并书面告知申请人;作出不予批准决定的,应当说明理由和依据。

第二十五条 设置、使用临时无线电台(站),应当向当地无线电主管部门申请,经批准后,方可使用。

在涉及国家安全、公共安全等紧急情况时,可以临时设置、使用无线电台(站),并及时向所在地无线电主管部门报告。紧急情况解除后,应当停止设置、使用该无线电台(站);需要继续设置、使用的,应当按照本条例规定办理审批手续。

第二十六条 船舶、机车、航空器上的制式无线电台(站),应当按照国家有关规定,领取无线电台执照。

第二十七条 无线电台(站)设置、使用者应当在无线电台(站)建成后三十日内,向原审批部门提交书面申请,领取无线电台执照后,台站方可正式投入使用。无线电主管部门应当在接到申请后七日内审查核发无线电台执照。

禁止伪造、变造、转让、出租或者出借无线电台执照。

第二十八条 无线电台执照中所核定内容需要变更的,应当向核发执照的无线电主管部门提出申请,经审查批准后,重新核发无线电台执照。

第二十九条 无线电台(站)的设置、使用者,应当对发射设备和天线进行维护和管理,确保其性能指标符合国家标准和管理规定,避免对其他无线电台(站)产生有害干扰。

第三十条 禁止使用无线电台(站)发送、接收与其台(站)用途无关的信号;禁止利用无线电接收设备非法截取涉及国家安全、国家秘密或者公共安全,以及单位和个人的信息。

第三十一条 国家规定应当使用呼号的无线电台(站),必须使用无线电主管部门指配的呼号。

省和地级以上市无线电主管部门根据台站审批权限指配呼号。

任何单位或者个人未经批准,不得编制、使用无线电台(站)呼号。

第三十二条 无线电台(站)停用或者被撤销的,其设置、使用者应当在停用或者被撤销后三十日内,向核发无线电台执照的无线电主管部门办理注销手续,交回无线电台执照。

无线电台执照被依法吊销的,持照者应当自被吊销之日起三十日内,交回无线电台执照。

无线电台执照注销或者被依法吊销的,无线电台(站)的设置、使用者应当及时拆除无线电台(站)的天线、电缆及其附属设施,并向原审批的无线电主管部门书面报告处理情况。

第四章 无线电发射设备管理

第三十三条 任何单位或者个人不得生产、进口、销售和使用未经国家无线电管理机构型号核准或者未标明其型号核准代码的无线电发射设备。国家另有规定的除外。

使用或者维修无线电发射设备,不得擅自改变无线电发射设备的性能和主要技术参数。

第三十四条 进口无线电发射设备的,应当按照国家规定,向无线电主管部门提出申请,经核准后,到海关办理相关进口手续。

第三十五条 生产、销售涉及国家安全、公共安全以及可能严重影响电磁环境的无线电发射设备,生产者和销售者应当登记产品的数量、批号以及购买者,并向所在地无线电主管部门备案。

前款规定需要向无线电主管部门备案的无线电发射设备目录,由省无线电主管部门会同有关部门制定,并向社会公布。

第三十六条 研制、生产无线电发射设备,应当采取措施有效抑制电波发射。需要进行实效发射试验的,应当经省无线电主管部门批准。

第五章 无线电安全

第三十七条 工业、科学、医疗设备、电气化运输系统、高压电力线、信息技术设备、机动车(船)点火装置以及其他电器装置产生的无线电波辐射,应当符合国家强制性标准和国家无线电管理规定,不得危害公民身体健康,不得对无线电业务产生有害干扰。

用于防治无线电电磁辐射污染的设施、设备应当保持正常运行,不得擅自拆除或者停止使用。

第三十八条 建设产生无线电波辐射的工程设施,可能对无线电台(站)造成有害干扰的,其选址定点应当由城乡规划主管部门和无线电主管部门协商确定。

因工程建设需要搬迁无线电台(站)的,建设单位应当对因此造成的损失予以赔偿。

第三十九条 省人民政府应当根据有关标准和技术规范的要求,划定电磁环境保护区域。任何设备对电磁环境保护区域内需要特殊保护的无线电台(站)产生有害干扰的,应当立即停止使用。

第四十条 依法设置的无线电台(站)受到其他无线电有害干扰时,可以向所在地无线电主管部门投诉。无线电主管部门应当在受理后二十日内作出处理并将处理结果告知投诉人。

第四十一条 因国家安全和社会公共利益需要,省人民政府可以依法无线电管制命令,实行无线电管制。

决定实施无线电管制的,应当在开始实施无线电管制十日前无线电管制命令,明确无线电管制的区域、对象、起止时间、频率范围以及其他有关要求。但是,紧急情况下需要立即实施无线电管制的除外。

无线电管制命令由无线电主管部门会同相关主管部门组织实施,在管制区域内任何使用无线电发射设备和辐射无线电波设备的单位和个人,应当遵守管制规定,不得拖延或者拒绝执行。

第四十二条 各地级以上市人民政府应当组织建立电磁空间环境保障应急机制和城市应急指挥无线电通信网络。

政府投资建设的无线电网络和地铁、机场、港口、核电站等重要区域建设的无线电指挥调度网,应当与当地人民政府应急指挥通信网络实现互联互通。

第六章 无线电监测和监督检查

第四十三条 各级无线电监测机构应当负责本行政区域内的下列工作:

(一)监测无线电台(站)的操作情况;

(二)查找无线电干扰源和未经批准使用的无线电台(站);

(三)测定无线电设备的主要技术指标;

(四)检测非无线电设备的无线电波辐射;

(五)进行电磁环境测试、分析,为无线电主管部门进行频谱规划、频率指配和审批无线电台(站)提供技术依据;

(六)无线电主管部门委托的其他事项。

除前款规定外,任何单位和个人不得以任何形式在我省行政区域内从事无线电波监测。法律、法规另有规定的,从其规定。

第四十四条 县级以上人民政府无线电主管部门应当依照本条例的规定履行职责,对使用无线电频率,设置、使用无线电台(站),研制、生产、进口、销售和维修无线电发射设备以及使用辐射无线电波的非无线电设备的行为进行监督检查。

其他有关主管部门在各自职责范围内,做好相应的监督检查工作。

第四十五条 无线电主管部门进行监督检查,可以进入相关场所进行现场检查、取证,要求被检查的单位或者个人提供有关材料和文件,询问当事人和有关人员。发现有违法行为的,可以采取下列措施:

(一)实施必要的技术性措施,制止或者阻断非法无线电发射;

(二)查封违法设置、使用的无线电台(站)或者暂扣无线电发射设备。

第四十六条 无线电主管部门依法进行监督检查,执法人员不得少于两人,并应当向当事人和有关人员出示执法证件。当事人或者相关人员应当予以配合,如实回答询问,提供与检查有关的资料,不得妨碍、阻挠无线电监督检查工作。

第四十七条 无线电主管部门应当建立健全投诉、举报制度,公布投诉、举报电话、信箱或者电子邮箱。

无线电主管部门应当在接到投诉举报后十日内决定是否受理。对决定受理的,应当及时组织调查并将处理结果告知投诉、举报人;对不予受理的,应当说明理由。

第四十八条 无线电主管部门在监督检查中发现无线电台(站)设置、使用不具备本条例规定条件的,应当责令设置、使用者限期整改;逾期不整改或者整改不符合要求的,由原批准的无线电主管部门收回无线电频率使用权。

第四十九条 县级以上无线电主管部门应当建立无线电电磁环境监测和评估制度,定期向社会公布无线电电磁环境状况。

无线电监测机构应当对无线电发射设备定期进行分类检测,出具检测报告,为无线电电磁环境保护提供技术依据。

第七章 法律责任

第五十条 违反本条例第十四条规定,擅自扩大频率使用范围或者改变使用用途的,由无线电主管部门责令改正,没收非法所得,并可处一千元以上五千元以下罚款;拒不改正的,吊销无线电台执照。

第五十一条 违反本条例第十五条规定,未按照规定缴纳无线电频率占用费的,由无线电主管部门责令限期缴纳,并按照规定收取滞纳金;逾期不缴纳的,收回无线电频率或者吊销无线电台执照。

第五十二条 违反本条例第二十二条第二款、第三十七条规定,超出电磁辐射防护的有关限值规定,危害公民身体健康的,由有关主管部门依法责令限期改正并予以处罚。

第五十三条 违反本条例第二十七条规定,无线电台(站)没有取得无线电台执照投入使用的,由无线电主管部门责令限期改正;逾期不改正的,处五千元以上一万元以下罚款。

伪造、变造、转让、出租或者出借无线电台执照的,由无线电主管部门处一万元以上三万元以下罚款。

渔业船舶违反本条例第二十七条规定的,由渔业主管部门依照本条第一款、第二款规定处罚。

第五十四条 违反本条例第三十条规定,非法截取涉及国家安全、国家秘密或者公共安全以及单位和个人信息的,由无线电主管部门责令限期改正,并可处一万元以上三万元以下罚款;情节严重的,予以查封或者没收设备,吊销无线电台执照;构成犯罪的,依法追究刑事责任。

第五十五条 违反本条例第三十一条规定,未按照无线电主管部门的指配使用呼号,或者擅自编制、使用无线电台(站)呼号的,由无线电主管部门责令限期改正;逾期不改正的,处五千元以上一万元以下罚款。

第五十六条 违反本条例第三十三条第一款规定,使用未经国家无线电管理机构型号核准或者未标明其型号核准代码的无线电发射设备的,由无线电主管部门予以查封或者没收设备,没收非法所得,并可处一千元以上五千元以下罚款。

渔业船舶上的制式无线电台(站),使用未经国家无线电管理机构型号核准或者未标明其型号核准代码的无线电发射设备的,由渔业主管部门依照本条第一款规定予以处罚。

销售未经国家无线电管理机构型号核准的或者未标明其型号核准代码的无线电发射设备的,由工商行政管理部门依照本条第一款规定予以处罚。

第五十七条 违反本条例第三十三条第二款规定,擅自改变无线电发射设备的性能和主要技术参数的,由无线电主管部门责令限期改正;逾期不改正的,处五千元以上一万元以下罚款;造成严重后果的,予以查封或者没收设备。

第五十八条 违反本条例第三十五条第一款规定,生产者和销售者未按照规定将产品的生产和销售情况报当地无线电主管部门备案的,由无线电主管部门责令限期改正,可处一万元以上三万元以下罚款。

第五十九条 违反本条例第三十九条规定,对电磁环境保护区域内的无线电台(站)产生有害干扰的,由无线电主管部门责令限期改正;逾期不改正或者造成严重后果的,查封或者没收设备,并处两万元以上五万元以下罚款。

第六十条 违反本条例第四十三条第二款规定,未经批准擅自从事无线电波监测活动的,由无线电主管部门予以警告;情节严重的,没收设备,并可处一万元以上三万元以下罚款。

第六十一条 无线电主管部门和其他有关主管部门在无线电监督管理中,有下列行为之一的,对主管人员和其他直接责任人员依法给予处分;构成犯罪的,依法追究刑事责任:

(一)违反规定条件、程序批准指配频率、批准设置、使用无线电台(站)、发放无线电台(站)执照的;

(二)利用职权收受、索取财物的;

(三)对违法行为不及时查处的;

(四)其他玩忽职守、滥用职权、徇私舞弊的。

第八章 附 则

第六十二条 本条例下列用语的含义:

(一)无线电频率划分,是指将某个特定的频带列入频率划分表,规定该频带可以在指定的条件下供一种或者多种地面或者空间无线电业务或者射电天文业务使用。

(二)无线电频率指配,是指将无线电频率或者频道批准给无线电台在规定条件下使用。

(三)无线电台(站),是指为开展无线电业务或者射电天文业务所必需的一个或者多个发信机或者收信机,或者发信机与收信机的组合(包括附属设备)。

(四)无线电干扰,是指由于一种或者多种发射、辐射、感应或者其组合所产生的无用能量对无线电系统的接收产生的影响,其表现为性能下降、误解、或者信息丢失,若不存在这种无用能量,则此后果可以避免。

(五)有害干扰,是指危害无线电导航或者其他安全业务的正常运行,或者严重地损害、阻碍、或者一再阻断按照规定正常开展的无线电业务的干扰。

(六)无线电台(站)呼号,是指以若干英文字母、阿拉伯数字、英文字母和阿拉伯数字或者特定符号组合,由无线电主管部门指配用于识别不同地区、不同无线电台(站)类别、空中无线电波的发射标志。

(七)无线电发射设备,是指开展无线电通信、导航、定位、测定、雷达、遥测、遥令、广播电视等业务中各种传输、发射无线电波的设备,不包含可以辐射电磁波的工业、科学和医疗应用设备,电气化运输系统、高压电力线、机动车(船)点火装置及其他电器装置等。

第六十三条 本条例自20xx年2月1日起施行。

无线电的频率无线电频率

无线电波含有迅速振动的磁场。振动的速度就是波的频率,以赫兹(Hz)为单位。1赫兹等于每秒振动一下。一千赫(kHz)等于1000赫兹。不同频率的波段用来发射各种不同的信息。

无线电频带

无线电按波长和频率分

长波:波长1000,频率300KHz-30KHz

中波:波长100M-1000M,频率300KHz-3000KHz

短波:波长100M-10M,频率3MHz~30MHz

超短波:波长1M-10M,频率30MHz-300MHz,亦称甚高频(VHF)波、米波

微波:波长1M-1MM,频率300MHz-300KMHz,无线电按用途分:民用、商用、军用。

民用:一般指我们听得无线广播,一般没有这样高的波段

无线电的用途范文第3篇

无线充电听起来是个不错的点子,现在已经有一些设备可以实现它,比如:电动牙刷,遥控器,还有一些智能手机。随着无线充电技术研究与应用的不断深入,各种型号的电源、充电器,乱成一团的电线,这些都可能成为历史。而现在,你只需把电子设备放到一块充电垫上,这款充电垫与前几年出现的“Power Mat”(能量垫)类似。

去年的诺基亚纽约会上,诺基亚向外界展示了回家以后随手把手机放上充电垫边充电边听音乐的场景。Lumia920内置了无线充电接收器,它还告诉我们在不久的将来,在美国本土的香啡缤店面和伦敦希思罗机场都将有无线充电器可用。

以诺基亚920为代表的电磁感应性无线充电具体原理是,在发送和接收端各有一个线圈,发送端线圈连接有线电源产生电磁信号,接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。早在2008年末,电子业界同盟共同努力推动建立了无线充电联盟,之后推出了国际无线充电的Qi标准,大大加速其商业化进程。该联盟的成员包括诺基亚、三星、德州仪器、华为等公司,覆盖无线充电解决方案各生产环节。

标准的建立,让无线充电技术加速了商用进程。这项被寄予厚望的技术,在不久的将来或许会像蓝牙一样被广泛运用于各种设备。最近的消息是,英特尔公司有望于今年下半年推出一款Ultrabook产品,它将搭载英特尔公司最新研发的一种谐振无线充电技术,该技术以超级本为充电源,并且配置了相关软件以及传输发射器。这种解决方案功耗较低,并且不需要将手机放在特殊的充电底座上。用户用笔记本电脑就可给自己的手机无线充电。

其实,就应用空间而言,无线充电对手机、电脑、相机等电子产品或多或少只是个锦上添花的新功能,但对于汽车,特别是电动车产业,却有可能是启动整个市场的关键。

汽车的选择

面向汽车用途的无线供电方式大致有三种:电磁感应方式、电波方式以及电磁共振方式。其中电磁感应方式利用的是线圈间产生的电磁感应。从19世纪开始就存在,是已经成熟的技术。特点是从微小电力到100kW以上的大电力均可高效传输,已经实际应用于多种设备。不但在汽车用途方面推进了开发,在轻轨等方面也有很多开发事例。早在2010年,加拿大庞巴迪(Bombardier)的Transportation部门便开发出了在供电线上一直供电的电车用无线供电系统,并开始在德国推进实用化。

电磁感应方式有使一次线圈和二次线圈正相对的静止式充电系统和配备移动一次线圈供电位置的轨道的移动式充电系统。而无线电波原理与早期使用的矿石收音机相类似,方式为接收微波等电波,与天线合为一体的整流电路直接将电波转换为稳定的直流电压。通过缩小电波的波束,可实现长距离大电力传输。早在2009年初,三菱重工业在新能源产业技术综

合开发机构(NEDO)的协助下,开发出了微波充电系统。采用与微波炉相同的2.45GHz电波

发生装置“磁控管”,可经由“整流天线”向车辆地板下方传输1kW的电力。但效率偏低。

另外一种是电磁共振方式。其原理类似声波共振,两种介质具有相同的共振频率,就可以用来传递能量。2007年6月美国麻省理工学院(MIT)了利用共振电路之间的共振现象,向2m远的距离传输60W电力的无线供电系统。之后,众多企业和研究机构等相继进行了跟进及研究。其中传输效率是最引人关注的。美国WiTricity公司曾在输出功率为3.3kW、传输距离为20cm的情况下使综合效率达到了90%。此外,长野日本无线在输出功率为1kW、传输距离为30cm的情况下,使功率放大器和电池间的效率实现了88%。

2012年11月,日本村田制作所开发出了其称为“直流共振方式”的无线供电技术。它也是通过相对线圈间的电磁共振来供电。不同之处在于不使用高频交流源,而直接由直流电压传输电力,可大幅提高整个系统电力传输效率。由直流电源经无线区间到达负载的电力效率比原来的技术提高了20~30个百分点。例如,从直流电源将功率约为7 5W的直流电供应到几十厘米远的负载时,最高能以70%以上的电力效率传输。村田制作所设想将直流无线供电技术应用于小型电子电路、便携终端乃至EV等大功率用途。

专利战

对于目前电动汽车市场而言,无线充电技术在开发与应用以及市场推广上还有不小的深入及进步空间。在汽车无线充电技术的各种方法中,最被看好的是电磁感应方式和磁场共振方式两种。从传输距离远这一点来看,后者在技术上的优势较为突出,有数据显示,市场开拓方面,电磁感应方式处于领先地位,而在技术开发方面比较活跃的则是磁共振方式。

其中,丰田公司较有代表性。早在2011年4月,丰田便宣布开发出了采用磁共振方式的EV无线供电系统。 丰田选择的开发合作伙伴是美国WiTricity公司。WiTricity是由发明磁共振方式的MIT研究人员于2006年创建的风险公司。除丰田外,WiTricity还与美国德尔福(Delphi)和IHI等公司有合作,存在感非常强。麻省理工学院和该大学教授组建的WiTricity公司在磁场共振方式方面掌握着100多项关键专利。计划开发EV充电基础设施的IHI表示,“我们认为与WiTricity合作是开发产品的捷径。希望在2~3年内实现量产”,该公司打算向汽车厂商销售产品。 磁共振方式的优点是可供电的范围广。除了可向一定距离的产品供电外,还能轻松应对送受电线圈的位置偏移现象。

前段时间,丰田及日本汽车研究所(JARI)在汽车技术会议“2013年春季大会”上就汽车无线供电技术的动向分别发表了演讲。致力于插电式混合动力车(PHEV)开发的丰田认为,“与纯电动汽车(EV)相比,无线供电技术对PHEV更为重要”,并表示将在各国大力开展标准化活动。

在这之前的2012年,丰田还探讨在该公司开发的无线供电技术中使用方形线圈。方形线圈采用在方形平板上缠绕铜线制造而成。据悉,丰田已经试制了配备方形线圈的车辆,并正在评测性能。方形线圈存在的课题是如何将电磁波的泄漏降至日本电波法要求的水平。就试制车而言,丰田已经获得了达到日本电波法要求的标准。

汽车无线供电技术的线圈形状主要有圆形和方形两种。线圈的形状决定磁路,因此供电侧与受电侧形状不统一的话,两个线圈之间就不能高效通过磁通量。圆形和方形线圈之间相互不兼容且各具优缺点。因此,目前全球的汽车厂商也基本分为圆形线圈和方形线圈两派。很显然,丰田公司属于后者。而在其2013款亚洲龙(Avalon)轿车的顶配型号上,搭载了无线充电器,成为全球第一款拥有手机无线充电功能的汽车。

辐射是难题

作为丰田同门最大的竞争对手,在无线充电技术领域,日产公司也并没闲着。它去年4月曾宣布“要在两年内上市的EV上采用无线供电技术”,这在全球汽车厂商中是第一个制定明确时间表的。而前不久,日本成立了“无线电力传输实用化共同体”,日产公司为其成员日本东亚公司开发的“电动汽车行驶中地面充电技术”提供了试验电动汽车。

不过也有分析指出,日产对于无线充电技术积极动作的真正的意图是“不管怎样先早日确立标准”。日产率先公布无线充电技术实用化方针的目的就是想让其他公司认为自己采用的技术有可能会成为事实标准,同时打破混沌状态。但现实情况是,无线充电技术有多种方式,而且难分优劣,此外还存在专利问题。公定标准并不是那么简单就能确定。

2012年7月24日,美国高通公司和法国雷诺公司就开发纯电动汽车(EV)用无线充电技术签署了备忘录,将把高通正在开发的技术用于雷诺的EV,展开验证试验。早前,高通宣布将在2012年下半年在英国伦敦市启动非接触供电验证试验,雷诺加盟了该试验的运营委员会。高通的无线充电装置将会搭载给雷诺的EV,提供给伦敦市内的用户使用。 高通于2011年收购了新西兰HaloIPT公司,获得了EV无线充电相关技术。

除此之外,以无线充电技术为切入,还有观点提出将无线供电用于汽车的自动停车。据日经新闻报道,目前已经在研究利用一级线圈和二级线圈的磁场强度变化来推测位置,以实现自动停车的系统。由于一级线圈和二级线圈的位置也能准确吻合,因此有助于提高效率。

无线电的用途范文第4篇

超宽带(Ultra-wideband,UWB)技术起源于20世纪50年代末,此前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用。随着无线通信的飞速发展,人们对高速无线通信提出了更高的要求,超宛带技术又被重新提出,并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%。与常见的通信方式使用连续的载波不同,UWB采用极短的脉冲信号来传送信息,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。这些脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz,因此最大数据传输速率可以达到几百Mbps。在高速通信的同时,UWB设备的发射功率却很小,仅仅是现有设备的几百分之一,对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声,因此从理论上讲,UWB可以与现有无线电设备共享带宽。所以,UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式,它有望在无线通信领域得到广泛的应用。目前,Intel、Motorola、Sony等知名大公司正在进行UWB无线设备的开发和推广。

1 UWB的主要特点及其应用

鉴于UWB信号是持续时间非常短的脉冲串,占用带宽大,因此它有一些十分独特的优点和用途。在通信领域,UWB可以提供高速率的无线通信。在雷达方面,UWB雷达具有高分辨力(ns级)。当前的隐身技术采用的是隐射涂料和隐身特殊结构,但都只能在一个不大的频带内有效,在超宽频带内,目标就会原形毕露。UWB雷达还具有很强的穿透能力,UWB信号能穿透树叶、土地、混凝土、水体等介质,因此军事上UWB雷达可用来探测地雷,民用上可以查找地下金属管道、探测高速公路地基等。在定位方面,UWB可以提供很高的定位精度。UWB使用极微弱的同步脉冲可以辨别出隐藏的物体或墙体后运动着的物体,定位误差只有一两厘米。也就是说,同一个UWB设备可以实现通信、雷达和定位三大功能。

UWB无线通信除了带宽大,通信速率高之外,还有更多的优点。首先,UWB通信的保密性强。UWB系统的发射功率谱密度非常低,有用信息完全淹没在噪声中,被截获概率很小,被检测的概率也很低,这一点在军事通信上有很大的应用前景。其次,UWB通信采用调时序列,能够抗多径衰落。多径衰落是指反射波和直射波叠加后造成的接收点信号幅度随机变化,而UWB系统每次的脉冲发射时间很短,在反射波到达之前,直射波的发射和接收已经完成。因此,UWB系统特点适合于高速移动环境下使用。更重要的是,UWB通信又被称为是无载波的基带通信,UWB通信系统几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,这样可以减小系统的复杂性,降低成本。可以说,低成本、低功耗、高速率、简单有效的UWB通信正是人类所期望的梦幻般的无线通信方式。

当然,UWB通信也存在不足,主要问题是UWB系统占用的带宽很大,UWB系统可能会干扰现其他无线通信系统,因此UWB系统的频率许可问题一直在争论之中;另外,还有学者认为,尽管UWB系统发射的平均功率很低,但是由于它的脉冲持续时间很短,它的瞬时功率峰值可能会很大,这甚至会影响到民航等许多系统的正常工作。但是学术界的种种争论并不影响UWB的开发和使用,2002年2月美国通信协会(FCC)批准了UWB用于短距离无线通信的申请。

UWB的用途有很少,主要分为军事和民用两个方面。在军事上UWB可以用于低截获率(LPI/D)的内部无线通信系统、LPI/D地波通信、LPI/D高度计、战场手持和网络LPI/D电台、UWB雷达、防撞雷达、警戒雷达、无线标签、接近引信、高精度定位系统、无人驾驶飞行器和地面战车及其通信链路、探测地雷、检测地址目标等等。在民用方面,UWB可用于20Mbps以上的高速无线局域网、高度计、民航防撞雷达、汽车防撞感应器、高精度定位、无线标签和工业射频监控等。

2 UWB通信与其它短距离无线通信的比较

UWB技术与现有其它无线通信技术有着很大的不同,它将会为无线局域网(LAN)和个人局域网(PAN)的接入带来低功耗、高带宽并且相对简单的解决方案。超宽带技术解决了困扰传统无线电技术多年的诸如信道衰落、高速率时系统复杂、成本高和功耗大等重大难题,但是UWB通信不会很快取代现有的其它无线通信技术。

虽然UWB通信中所须的频带宽度相当大,从500MHz直至几GHz。如英特尔的样机使用的就是从2GHz频带至6GHz频带之间的4GHz带宽。但实际上并不存在如此之宽的空闲频带,无论采取什么办法,UWB通信使用的频带与现有无线通信使用的频带必定会发生重叠,为了避免UWB通信对其它系统的干扰,UWB用户人事科有必须申请频率许可。2002年2月FCC准许UWB技术进入民用领域的条件就是:“在发送功率低于美国放射噪音规定值-41.3dBm/MHz(换算成功率则为1mW/MHz)的条件下,可将3.1GHz~10.6GHz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测蹑和无线数据通信"。发射功率的大小决定了传输距离,按照FCC的规定,UWB通信在近期内将只可能用于极短距离的无线通信,这就意味着在一定时期内UWB将会与现有短距离无线技术共同生存,共同发展。

(1)UWB与IEEE802.11a

IEEE802.11a是IEEE最初制定的一个无线局域网标准之一,它主要用来解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入,工作在5GHzU-NII频带,物理层速率54Mbps,传输层速率25Mbps。采用正交频分复用(OFDM)扩频技术;可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口,以及TDD/TDMA的空中接口,支持语音、数据、图像业务。IEEE802.11a用作无线局域网时的通信距离可以达到100m,而UWB只能在10m以内的范围通信。根据英特尔照FCC的规定而进行的演示结果显示,对于10m以内的距离,UWB可以发挥出高达数百Mbps的传输性能,但是在20m处反倒是IEEE802.11a/b的无线局域网网设备更好一些。因此在目前UWB发射功率受限的情况下,UWB只能用于10m以内的高速数据通信,而10m到100m的无线局域网通信,还需要由802.11来完成,当然与UWB相比,802.11的功耗大,传输速率低。

(2)UWB与Bluetooth

自从2002年2月14日,FCC顶住多方面的压力批准UWB用于无线通信以来,就不断有人将UWB评论为蓝牙(Bluetooth)的杀手,因为从性能价格比上看,Bluetooth是现有无线通信方式中最接近UWB的,但是UWB真的会取代Bluetooth吗?从目前的情况看,答案是否定的。首先从应用领域来看,Bluetooth工作在无须申请的2.4GHz ISM频段上,主要用来连接打印机、笔记本电脑等办公设备。它的通信速率通常在1Mbps以下,通信距离可以达到10m以上。而UWB的通信速率在几百Mbps,通信距离仅有几米,因此二者的应用领域不尽相同。其次,从技术上看,经过多年的发展,Bluetooth已经具有较完善的通信协议。Bluetooth的核心协议包括物理层协议和链路接入协议,链路管理协议及服务发展协议等等,而UWB的工业实用协议还在制定中,估计要等到2004年才可能初步确定。还有,Bluetooth是一种短距离无线连接技术标准的代称,蓝牙的实质内容就是要建立通用的无线电空中接口及其控制软件的公开标准,从这方面讲,UWB可以看作是采用一种特殊无线电波来高速传送数据的通信方式,严格地讲,它不能构成一个完整的通信协议或标准。考虑到UWB高速、低功耗的特点,也许在下一代Bluetooth标准中,UWB可能被用做物理层的通信方式。最后,从市场角度分析,蓝牙产品已经成熟并得到推广和使用,而UWB的研究还处在起步阶段。基于以上原因,在未来的几年内,UWB和Bluetooth更有可能既是竞争对手,又是合作朋友。

(3)UWB与HomeRF

家庭射频(HomeRF)标准是由HomeRF工作组开发的,旨在家庭范围内,使计算机与其他电子设备之间实现无线通信的开放性工业标准。HomeRF是IEEE802.11与DECT的结合,使用这种技术能降低语音数据成本。HomeRF采用了扩频技术,工作在2.4GHz频带,能同步支持4条高质量语音信道,但是HomeRF的传输速率只有1M~2Mbps。由于HomeRF技术没有完全公开,目前只有几十家小企业支持,在抗干扰等方面相对应其他技术而言尚有欠缺,因此它的应用前景还不是十分明朗。同IEEE802.11一样,HomeRF的通信距离比UWB远,而传输速率比UWB低,在UWB发射功率受限的前提下,二者应该是各有千秋。

结合上述讨论,可以用表1对四种短距离无线通信做个简单的比较。

表1 4种短距离无线通信比较

IEEE802.11aBluetoothHomeRFUWB传输速率54Mbps小于1Mbps1-2Mbps可高达500Mbps通信距离10m-100m10m50m小于10m发射功率1瓦以上1毫瓦-100毫瓦1瓦以上1毫瓦以下空间容量80Kbps/m30Kbps/m250Kbps/m21000Kbps/m2应用范围无线局域网计算机等家庭和办公室设备互连家庭语音和数据流近距离多媒体终端类型笔记本,台式电脑,掌上电脑和因特网网关笔记本,移动电话,掌上电脑,移动设备笔记本,无绳电话,无线音响,移动设备无线电视,DVD高速因特网

网关主要支持公司Cisco,Lucent,3ComEricsson,Nokia MotorolaApple,Dell CompaqIntel,Motorola,Sony,Sharp3 家庭无线通信是UWB的发展方向之一

虽然无线通信网已经在企业和公共场所得到推广和应用,但是这些现有技术很难为家庭多媒体网络无线互连提供一个合适的方案。按照传统的无线电设计方法,如果要提高通信速率,必须要提高数字信号处理器的处理速度,这势必要增加系统的成本和功耗,高速率的无线产品往往也是高成本、大功耗的。然而,家庭无线通信网有一些特殊的要求。首先,为了满足无线数字视频的要求,家庭无线互连产品需要更高的通信速率,以无线高清晰数字电视(WHDTV)为例,如果采用MPFG2HD数据格式,则视频数据流的速率高达25Mbps;其次,要想家庭无线通信产品走向千家万户,系统成本必须很低,市场调查表明,如果无线产品的价格比同类有线产品的价格高出30%,将很难被众多的消费者所接受;还有,家庭无线通信产品中用到嵌入式网关和小型手持设备往往是电池供电,因此它们的功耗必须很低。也就是说,家庭无线通信产品必须具备高速率、低成本和低功耗三个优点,按照传统的无线电设计方案,无法在速率、成本和功耗这三者之间找到一个合适的平衡点。

IEEE802.11a是现有无线通信标准中,唯一能在通信速率上满足无线视频数据流实时传送要求的。它的最高速率是54Mbps,有效速率是25Mbps,考虑到MAC接入协议,实现传送数据流的速率还要更低一些。然而,IEEE802.11a是按照与Ethernet接入相类似的分组方式设计的,因此它不太适合用于实时传输视频数据流。还有,IEEE802.11a的功耗大概在1.5W到2W之间,因此综不能用于电池供电的小型设备。更重要的是,一个IEEE802.11a网络接入卡(NIC)售价大概是150~200美元,这样的价格很难被家庭消费者所接受。因此IEEE802.11a更适合于用在对价格和功耗要求不是很高的公用无线局域网里,况且当时IEEE专家设计IEEE802.11a时也根本没有考虑过将它用在家庭无线通信网上。

目前,现有技术中被认为最有可能进入家庭无线通信互连的是Bluetooth,因为在价格和功耗上它很有竞争力,然而,Bluetooth的传输速率不到1Mbps,极限速率也只有10Mbps。按照这样的速率计算,如果用Bluetooth来传送一部两小时的电影可能需要10个小时,这显然不能被用户所接受。20多年前,FCC提出Bluetooth标准时,仅仅是希望将它用在无线耳机上,经过20多年的努力,Bluetooth已经发展成为最主要的低速率的点到点无线通信技术。利用Bluetooth,可以很好地实现笔记本电脑、PDA、移动电话等设备之间的低速率数据通信,但是FCC从来没有考虑过将Bluetooth发展成为高速率数据通信或者是无线网络互连技术,从这一点来讲Bluetooth也很难进入家庭无线网。

HomeRF是专门为家庭无线互连提出的,它可以很好的实现计算机、打印机、MP3以及其它家用电器之间语音和数据的通信和互连,但是,HomeRF的有效传输速率只有2Mbps,工作在10Mbps以上将严重影响它的性能,这就决定了它不可能进入无线HDTV,视频游戏等宽带家庭无线通信领域。更重要的是HomeRF的技术还不成熟,HomeRF标准缺少Intel等大公司的支持,它的推广和应用前景并不被业界看好。

无线电的用途范文第5篇

[关键词]水工环 地质勘察 勘察重点 新技术

[中图分类号]P624 [文献码]B [文章编号]1000-405X(2013)-6-105-2

随着科技的不断发展,人们对地质勘察事业的重视程度越来越高,我国地质事业取得了较大的进步和发展,其为我国的社会经济发展做出了巨大贡献。随着社会主义市场经济的逐渐成熟,各个行业都面临着较大的竞争压力,我国地质事业面临着矿产资源枯竭、地质找矿成果不显著、地质开采不善破坏生态等诸多压力和挑战,在当前的发展形势下,我国水工环地质勘察工作要找准重点,对勘查技术要加强研究与应用,以推进勘察工作的顺利进行。

1 水工环地质勘察工作的现状与工作重点探析

目前,我国地质勘察相关单位加强了对地质找矿工作的改革与发展进度,在“建立大地质、大服务”理念的指导思想下,要求水工环地质勘察工作突破“墨守成规、安于现状”的旧的思想观念,冲破传统勘察工作理念的束缚,寻找一条新的发展路子以及工作模式,不断提升地质勘察的能力,以实现地质找矿、提升服务的目标,要保证水工环地质勘察工作的顺利进行,就必须明确勘察工作的重点,推动勘察事业的顺利发展。

(1)开展水文地质勘察工作的重点

随着整个社会人口的不断增多。对用水的需求越来越大,如果水文地质环境恶化,地下水生态平衡遭到破坏,那么人们的生活将受到严重影响,因此,在进行水文地质的勘察工作时,须对地下水的埋藏条件、当地主要水层的富水程度进行仔细勘察,对地下水水源的分布位置、地下水附属区域范围进行仔细计算和评价,勘察工作还需要对地下水开发利用的主要条件、水源开采后对当地的地质环境存在何种影响进行全方位的预测。

(2)环境地境的勘察重点

随着近年来生态环境的恶化趋势越来越严重、自然灾害的频繁发生,在勘察中应对区域环境的质量做出整体的开发趋势预测与综合评价,对重点防护地区加强环境地质的调查,避免在生态环境脆弱的地区进行开发或建设。

(3)开展工程地质勘察工作的重点

工程地质勘察工作对后期展开工程建设具有重要的指导意义。工程地质勘察工作的特点在于危险性较强、地址问题隐蔽性较强,区域内的滑坡、泥石流、地震等都会对工程的安全建设和安全使用产生影响,工程地质勘察工作的重要意义也正在于此。在勘察过程中,应抓住重点进行勘察,如对区域内的地质构造特点,地震活动情况,活动构造加强等加强勘察,准确而客观地评价当地地壳的稳定性,还要对勘察区域岩土的岩性、地壳时代、岩土的成因等工程地质的特性,准确划分工程地质的类型,对地基稳定性做出准确评价。

2 水工环地质勘察工作中的新技术的分析

在当前水工环地质勘察工作中,GPS-RTK技术已经得到了十分广泛的应用,GPS-RTK技术应用于水工环地质勘察工作中,能够对外业的测量一步到位,节省大量不必要的勘察时间,进而减少外业勘察工作量,缩短勘察的工期和时间,提高地质勘察工作的工作效率。

2.1 GPS-RTK新技术应用的基本原理

2.1.1 GPS技术的基本应用原理

GPS卫星定位基本原理内容为:将无线电的信号从地面的发射台发射到太空卫星,在卫星导航的定位系统中,利用无线电的测距原理。对卫星所在的位置利用超过三个地面位置点的变会进行确定,反过来,要确定地面上某一求知的点,也叫以利用三颗以上的太空卫星进行交会定位。进行地质勘察中实时动态测量所包含的根本工作方法在于:将GPS接收机安装于基准站之上,对GPS进行连续的观测,利用无线电传输装置来实时发送卫星对观测到的数据,在观测站内,GPS接收机对GPS卫星的信号进行接收,再通过无线电信号接收装置对基准站获取的转换参数以及观测数据进行传输,在GPS技术应用技术原理的指导下,对基准站获取的基线向量进行验算,对需要得出的三位坐标进行精确的计算以及显示。

2.1.2 RTK技术的基本应用原理

RTK,义被称为实时动态测量系统。RTK技术是当下数据传输技术与GPS技术结合的产物。RTK技术也是GPS测量技术一个全新的突破,GPS技术的基本应用原理为:将一台GPS接收机安置在基准站之内,对接收机可见的GPS卫星保持连续观测的状态,利用无线电传输设备将观测到的数据情况实施传输给地面用户观测站,在观测站内,GPS接收机以便接收GPS卫星传输回来的信号,一旦通过无限电接收装置来对基准站发回的观测数据进行接收,接着以相对定位原理为依据,立即测算出整周模糊度的未知数值,将用户站的坐标进行精确的显示,如此,有了定位计算的结果,就可以对用广站、基准站的观测结果的精确程度进行确定,最终确定解算的结果是否有效,以便减少多余的观测数值,降低勘察时间,提高水工环地质勘察的工作效率。

RTK技术主要是从载波相位测量出发所研发出了的实时差分的GPS测量的技术,RTK实时动态测量系统通常是由三大部分组成的,包括了软件系统、数据传输装置以及GPS接收装置。

2.2 GPS-RTK新技术应用

2.2.1 在水工环地质勘察中应用GPS―RTK技术的优势所在

(1)保证精确的定位。一旦完全符合RTK技术应用基本的工作条件,则在定位中就不会存在较大偏差,而存一定的工作范围内(通常情况为5千米),RTK技术的高程、平面精度等能精确到厘米。

(2)较高的作业效率。在常见的地势地形中,RTK能对5千米之内的半径完成测量工作,且较之传统的测量,RTK的控制点数量大大降低,且只需一人操作即可,各个放样点仅需停留1.2秒。

(3)可进行全天式作业。GPS―RTK技术需要两个放样点间能进行光学通视,只要满足了“电磁波、对空通视的要求”即可,因此较之传统的勘察工作,其阻碍因素较少,这一技术几乎进行的是全天式的作业。

(4)自动化作业模式,拥有较高的集成化种度。GPS―RTK技术可以胜任多种测绘外业,流动站内应尽量高效的手持操作收的手簿这样利用其内设的专业软件则能够自动实现测绘,也可以减少认为的误差,提高作业的精度和椎确度。

2.2.2 应用实例

GPS―RTK技术经过不断的发展和应用改进,已经在实践中被证明应用于水工环地质勘察工作中具有较多的用途。这些主要用途的内容包括了:在工程地质勘察中对隧道、地下埋臧物、岩溶等情况的调查;在水文地质中可用于调查浅部地下水的位置和环境等。

如对某一区域的水文地质进行勘察,在特定地层的雷达反射的图像特征中反映出来的平均综合计时通常情况下度雷达相同的定义,其实质上是指在雷达剖面资料中,人的肉眼能够见到的反射波的不同的组合形式,在进行雷达资料的观测时,能够是雷达产生相应且形成了某种特征效应,这就是地质中的结构特征以及地质构造所能够产生的影响,这些结构特征的名称由来与雷达的相位元素一致。国外地质勘察工作中,多应用了GPS―RTK技术对不同的水文地质目标进行成像,这一技术也可以用于评价水文地质目标特征具有的可能性。

3 结语

在进行水工环地质勘察工作时。应进一步改变传统的观念,加强勘查工作思想的解放,寻找出利用开展勘察工作的新方法。在这一过程中,需提炼出水工环勘察工作的重点,加强对新技术的分析、研究和应用,将科学技术转化为生产力,促进水工环地质勘察工作的顺利开展,保证我国地质事业的持续发展。

参考文献

[1]胡学超.试论水工环地质勘测工作中的技术应用[J].世界家苑,2011(8).

[2]蒋江丹.论水工环地质勘察中GPS―RTK的技术应用[J]城市建设理论研究(电子版),2011(26).

[3]顾文斌,刘永生.电法在水工环地质勘察应用中的几点认识[J]资源环境与工程.2010,24(1).

无线电的用途范文第6篇

关键词:压电效应;新能源发电;压电发电;微机电;自供电

中图分类号:TN76 文献标识码:A 文章编号:16749944(2010)10016503

1 当前世界能源利用现状

能源是科技发展的关键。历史上主要技术的发展都与新能源的利用或能源利用方法的改进有关。人类的一切活动都离不开能源,社会向前发展是以能源消费为前提的。自然界的能量总是遵守能量守恒定律,目前,工、农业所需的能量来源主要是石油、煤、天然气等。根据目前能源的消耗速度,在不久的将来,石油、煤、天然气等能源必将耗尽。因此,能源危机并非是虚幻。针对能源危机,应降低能源消耗速度,进行能量回收再利用,同时寻找并开发新能源。以上3种方法中最有前景的是寻找并开发新能源,近年来利用压电材料进行能量收集的研究越来越受到人们的关注,压电材料是一种节能型环保材料,绿色安全,不会产生有毒有害的残留物质,符合可持续发展的要求。压电发电是依靠外界振动使压电材料发生变形而发电,其可利用的振动源无处不在,其应用不受场地的限制,也不需要专设场地,其应用的伸缩性及活动性强。同时利用压电材料制作的压电发电装置结构简单,易于实现,成本低,可大型化批量生产。

2 压电发电技术的工作原理及研究现状

2.1 压电发电工作原理――压电效应

压电效应分为正压电效应和逆压电效应 。某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的2个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。准确地说,压电发电技术是利用压电材料的正压电效应,将机械振动能量转变为电能,实现发电的目标[1]。

2.2 国内外研究状况

近几十年来,利用压电材料将环境中的机械能转换为电能的研究越来越受人们的重视,国内外许多科学家对压电材料的实验研究都已经证明压电材料有着广泛的用途,对压电材料特性的研究和发电能力的研究与探讨也已经获得了实质性的效果,这些为实现压电材料发电在实际中的应用打下了坚实的基础。目前,关于压电发电与能量存储技术的研究在美国、日本、荷兰、以色列、西班牙等许多国家已经逐步深入,并且取得了一定的实验成果,但国内压电发电技术的研究尚处于起步阶段。

2.3 压电发电的应用实例

2.3.1 压电发电保暖鞋

国外所研究的压电发电装置大多属于人力发电机,其中对“压电发电鞋”研究的报道最多。压电发电鞋原理就是把压电材料发电装置置入鞋底,通过走路时脚对鞋底的冲击使压电材料变形而产生电量[2,3],达到保暖的效果。这种发电装置的发电功率可满足户外登山运动员的脚底保暖和陆上部队在野外军事行动中的保暖使用需求,这项技术的成功运用展示了压电发电与能量存储技术的光明前景。国内现在也开发出了压电发光鞋,原理跟上述压电保暖鞋相似。

2.3.2 压电发电型电池充电器

维基尼亚科学家HENRY A.SODANO等在比较利用电容存储电能不足的前提下,第一次证明了利用压电材料制作的发电系统给电池充电的可行性。并且得出压电振子在谐振工作条件下给一个40mAh电池充电时间不到1h,利用随机频率充电需要1.5h的结果[4]。这项研究结果使利用压电材料进行能量收集的方法更加趋于实用化,同时也扩大其应用范围。

2.3.3 无源安全带检测装置

阿尔卑斯电气公司开发了一种无源安全带检测装置,解决了车内布线难的问题。此装置是通过将压电元件和无线电路嵌入到安全带带扣中,利用解下安全带时的动作,对压电元件施加压力使其发电来驱动无线电路,就能向司机通报安全带使用情况。无线电路使用遥控车门系统所用的频带315MHz或433MHz[5]。

2.3.4 利用公路路面振动进行压电发电

以色列科学家表示,他们已经找到一种利用汽车运动让街道和公路发电的方法。据负责该项目的科学家海姆 阿布拉莫维奇称该技术可以让汽车在耗能的同时也能产生新的能量,这项技术的奥秘在于路面下铺设了一种特殊的材料――微型压电晶体,这种压电晶体在受到挤压变形时会产生少量电量(相当于将等量的正负电荷分离,出现了电压),而当成千上万个压电晶体被植入公路表面时,公路便可产生巨大的电能。研究人员还表示,这种发电系统的具体发电能力取决于路面上通行车辆的数量、重量和行驶速度,理想情况下每千米路段每小时的发电量可达400 kWh,足以供应800户人家的日常用电需求[6]。

2.3.5 发电舞池

全世界第1家通过跳舞发电的迪厅在荷兰鹿特丹开业。在这家名为“瓦特俱乐部”的迪厅,舞池中大约1/3的用电是由跳舞的宾客们自己制造。2009年7月10日,坐落在伦敦繁华的国王十字大街的生态环保夜总会开张纳客。环保夜总会提供有机饮料、选用可回收餐具、在卫生间安装水循环系统以节约用水,最具创新的是它有一个会发电的舞池。当年轻男女在舞池中翩翩起舞时,地板可以将他们随音乐舞动而产生的能量通过地板下面的弹簧和一系列发电装置转化成电能储存在充电电池中,据说采用这套装置,理想情况下可以解决夜总会60%的电力需求,舞迷们在狂欢之余也为环保“踩”出了积极的贡献[7]。

2.3.6 海浪使压电材料发电

新泽西州普林斯顿海洋动力技术公司研究一种从海洋中获取廉价而洁净能源的方法,即把一种压电聚合物置于海浪和海流中,利用海浪和海流产生的压力和应力使压电聚合物发电。据估算,一个100MW的发电系统,其浮体可能要覆盖约7.7km2的海面,它发出的电力足够供一个2万人的城市用电。压电发电机的发电成本是很有竞争力的,在有些地方每千瓦时的电只需要1~3美分。因为海浪是“免费”的,而压电聚合物很少需要甚至不需要维修。压电聚合物对有腐蚀性的海水有良好的抗蚀性,且不透水,设计寿命可以达20年,而且还可以回收利用[8]。

3 压电发电技术的发展趋势

3.1 向微能源器件发展

微机电系统(MEMS)是21世纪重要的研究领域之一,而微能源器件是MEMS的一个重要分支,其发展直接关系到MEMS在某些领域的应用。当前,很多领域解决方案只适用于短寿命周期。基于压电材料的发电装置虽然只能产生小级别的电力,一般在微瓦到毫瓦之间,但对于微功耗系统已经足够。目前,压电技术在加速度传感器、变压器、变频器、滤波器等领域中得到了广泛的应用,但作为独立的微能源器件来满足商业和生活需求的压电电源还仅仅处于实验原型阶段。随着国内外学者研究的不断深入,高寿命的便携式压电电源必将出现,以推动电子技术、计算机技术和MEMS技术的进一步发展。

3.1.1 压电马达

压电马达是利用压电材料的逆压电效应,把电信号加到压电陶瓷-金属构成的定子上,使定子产生一定轨迹的机械振动,驱动转子运动的新型电机。由于定子的振动频率多数工作在超声频范围,因此也称为超声波电机或超声马达。压电马达的超静运行适用于医院、宾馆、办公室等要求低噪声的场合。它的大能量密度适用于机器人的驱动,驱动过程中不需要齿轮装置,适用于精密定位装置中。在汽车工业和航天工业中压电马达也有着广泛的应用前景。特别是在航天领域,它有着电磁马达所不可替代的地位:一台大型的航天器(如太空站),需要众多的电动机,采用超声马达,不仅不产生电磁干扰,而且还能实现快速准确的定位控制和锁定位置的自保持功能,减小航天器的重量和体积.超声马达的一系列优点越来越引起航天领域内许多专家、学者的兴趣和重视。

3.1.2 替代传统的电声器件

电声器件是指电与声音转换的器件,传统的电声器件主要是利用电磁效应、静电感应效应等原理来实现电与声的转换,而压电电声器件是利用压电效应来实现的,压电电声器件不需要外接电源,它能够采集环境中的能量,为器件供电。主要有压电传声器、压电耳机、压电受话器等。压电电声器件具有体积小、重量轻、节能等优点,有很大的发展前途。

3.1.3 压电变压器

压电变压器是20世纪50年代开始研制,并于70年展起来的新型电子变压器。早期使用钞酸钡材料,转换效率很低,实用价值不大。随着钦馅酸铅等高压电常数、高KA和高Qm压电陶瓷材料的出现,压电变压器的研制才取得了显著进展。与传统的线绕变压器相比,压电变压器具有体积小、重量轻、耐高温、耐辐射、高可靠、使用时不会击穿,且不产生电磁干扰等优良特性。压电变压器也具有电压变换、阻抗变换和电流变换等功能,压电变压器由于结构简单,易于批量生产。近10多年来压电变流器得到了迅速发展,并在笔记本电脑中成功应用,随着压电变压器的设计、制作和应用等方面的问题得到解决,压电变压器代替电磁变压器不再是梦想。

3.2 集成实现设备的自供电技术

在便携式和无线电子市场不断繁荣的今无,能量捕获是其自供电的一个关键。未来能量捕获的研究将集中在能量捕获、存储和应用电路等方面,以解决无线传感器网络、嵌入式传感器等领域的供电问题,这方面已经有初步的研究,如将能量捕获装置和状态监测设备集成在一起构成完全的供电感应单元,用于结构监测[9]。这类系统的进一步发展将促使能量捕获方法从纯粹的实验向实用方面发展。通过压电检测与控制传感器集成,利用压电效应和逆压电效应能设计制作出各种各样的检测与控制传感器,以实现不同的需求。在一些特殊的场合,实现设备的自供电越来越重要,自供电的关键是能量捕获。在这一方面,压电材料有着显著的优点,能够消除工作环境的限制。

3.3 压电发电技术与旋转机械结合

当前,能量捕获装置基本上都是将设备周围的振动能量转换为电能。而为了控制噪声和减少机械零部件的疲劳损伤,很多场合都会尽力抑制设备的振动,这使得振动能量的捕获更加团难。但旋转机械有大量可以转换的动能,即使效率低的压电发电装置也可以提供大部分电器设备所需的能量。当前,从旋转机械上收集能量的装置有高速公路中的视线导航标识等,但其他方面的研究很少见。因此,压电发电技术与旋转机械的结合将成为下一步研究的重点[10]。

4 结语

从微电量在点火装置传感器和压电器件的应用,到压电能量的大量捕获,这是压电技术发展的必然趋势。根据实际的振动环境,选择更优化的结构配置、压电振子村料和几何参数,以及高效的能量转换存储电路是提高振动能量捕获量和捕获效率的必要途径。压电发电是一种绿色环保的新能源发电技术,具有很好的发展前景,必定会是将来新能源开发工程中的一个重要部分。

参考文献:

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张福学,王丽坤.现代压电学[M].北京:科学出版社,2001.

[2]John Kymissis,Clyde Kendall,Joseph Paradiso,et al.Parasitic power harvesting in shoes[J].Journal of Power Sources,2003(115):167~170.

[3]Joseph A,Paradiso.Systems for human-powered mobile computing[M].San Francisco:IEEE Design Automation Conference,2006.

[4] Henry A,Daniel J,Gyuhae Park.Use of piezoelectric energy harvesting devices for charging batteries.Smart Structures and Materials[J].Smart Sensor Technology and Measurement Systems,2003(9):91~93.

[5] 张国良.压电振子在旋转机构上的发电能力的实验研究[D].长春:吉林大学,2006.

[6] 陈子光,胡元太,杨嘉实.基于扭转模态的角振动压电俘能器研究[J].应用数学和力学,2007,28(6):693~698.

[7] Yang Jiashi,Zhou Honggang,Hu Yuantai,et al.Performance of a piezoelectric harvesterin thickness-stretch modeofa plate[J].IEEE Transactionson Ultrasonics,2005,52(10):187.

[8]Richards CD,Anderson MJ,Bahr DF,et al.Efficiency of energy conversion for devices containinga piezoelectric component[J].Micromechanicsand Microengineering,2004,14(5):71~72.

[9] Inman D J,Grisso B L.Towards autonomous sensing[J].SPIE,2006(6)17~18.

[10] 杨拥民,张玉光.基于压电陶瓷的振动能量捕获技术现状及展望[M].长沙:国防科技大学出版社,2002.

The Status and Prospect of Piezoelectric Power Generation Technology

Hu Liu1,He Yuanting1,Wu Ting2,Deng Renhua1,Zhang Zhengfu1

(1.College of Mechanical Engineering,University of South China ,Hengyang

421001,Hunan,China;2.College of Nuclear Science and Technology ,University

of South China ,Hengyang 421001,Hunan,China)

无线电的用途范文第7篇

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无线电的用途范文第8篇

关键词:泄漏同轴电缆,地铁隧道,链路计算,场强测量

Abstract: in this paper, the leakage coaxial cable transmission system characteristics, application places and leak coaxial cable structural features and main technical parameters were briefly introduced; And with a subway tunnel leakage cable transmission system design, for example, a detailed description of the link calculation and system design method, at last, this paper introduces the electromagnetic field of the free space of the field test method.

Keywords: leakage coaxial cable, the subway tunnel, link calculation, the field measurement

中图分类号: TM247 文献标识码:A 文章编号:

隧道、地铁、矿井、车站和地下停车场等都是空间狭窄的特殊通信区域,影响无线信号正常传输;此外,由于车体对信号的遮挡,车辆行驶速度快,导至隧道内的通信信号极差,产生通信盲区。采用泄漏同轴电缆分布覆盖解决方案,可以克服常规天线电磁场分布不均匀和频带窄等诸多弊病。泄漏同轴电缆还适用于金属框架结构的建筑物,或者信号需要被限制在一个比较小的范围(几米)内。信号覆盖范围可以被限定在一个特定的区域内,从而可以最大限度降低同频道干扰。

泄漏同轴电缆(Leaky Coaxial Cable)简称为“漏缆”。是一种可以安装在建筑物内及隧道内的无线覆盖设备,它可以解决在室外基站信号无法穿透建筑物的难题。

泄漏同轴电缆的结构与普通同轴电缆基本一致,由内导体、开有周期性槽孔的外导体和绝缘介质三部分组成,如图1所示。电磁波在泄漏同轴电缆中纵向传输的同时,还通过外导体槽孔向外界辐射电磁波;外界移动设备发射的电磁场也可通过外导体槽孔感应到泄漏电缆内,并传送到无线基站(BTS)的接收端。

当今,宽频泄漏电缆已经成为室内无线通讯系统的重要组成部分,包括第二代和第三代商业网络、紧急服务通讯网络、WLAN、WiMAX和移动电视等。

泄漏同轴电缆具有同轴电缆和天线的双重作用。与传统的直放站+转发天线、馈电系统相比,泄漏电缆分布式天馈系统具有以下特点:

(1) 信号覆盖均匀,尤其适合地下停车场、隧道、矿井等狭小空间;泄漏电缆和传统天线辐射的电磁场分布相比,就像长日光灯管与电灯泡照明的亮度分布相比那样;如图2所示。

(2) 泄漏电缆是一种宽频带系统,其频段覆盖在45MHz-2GHz以上,适应现有各种无线通信体制,即可同时提供多种通信服务覆盖,例如可同时用于:CDMA800、SM900、GSM1800、WCDMA、1/4 1/2 7/8 1-1/4 1-5/8

WLAN等多种不同频段的无线通信系统;图1各种规格的泄漏电缆

(3) 在障碍物多的复杂空间环境下,泄漏电缆通信的信号稳定、性能优异;

(4) 泄漏电缆的始端与末端的场强差异较大;(5) 泄漏电缆价格较贵,但当多系统同时接入时可大大降低总体造价。

图2泄漏电缆与传统天线辐射电磁场分布比较

一. 泄漏电缆的主要技术特性

1.1泄漏电缆分类

根据信号泄漏机理,泄漏电缆可分为:耦合型、辐射型和分段型三种类型。

1. 耦合型泄漏电缆:

耦合型漏缆外导体上的槽孔间距远小于工作波长。电磁波通过槽孔衍射;外导体表面波的二次效应电流,在电缆周围激发出电磁场,电磁场能量以同心圆的方式扩散,它辐射的电磁能量是无方向性的,并随着距离的增加迅速减小。耦合型漏缆适合于宽频谱传输。典型的耦合型漏缆结构是外导体上有轧纹,纹上铣椭圆形孔。由于耦合型漏缆的传输频带宽,因此地铁专网无线通信系统一般都选用耦合型漏缆,在地铁里,一根漏缆可传输多路公网(GSM/CDMA等)信号。

耦合型泄漏电缆一般有两类,一类是耦合损耗小而线路损耗较大,另一类是耦合损耗大而线路损耗小,可根据不同情况和不同用途选取。

2.辐射型泄漏电缆:

辐射型漏缆的典型结构是在外导体上开着周期性变化的一字、八字形槽孔。槽孔间隔约等于1/2工作频率波长,槽孔结构使得在槽孔处的信号产生同相迭加,但只在相应波长的窄频段才会产生同相迭加效应,因此工作频带较窄。

辐射型漏缆电磁能量相对集中在槽孔方向,并与电缆轴心垂直,辐射能量有方向性,并且不会随距离的增加而迅速减小。耦合损耗在某一频段内保持稳定,适用于800-2200MHz频段。

3.分段型泄漏电缆:

分段型漏缆是每隔一定距离在外导体上开槽口(分段槽孔),分段的距离使电缆的线路损耗在某一频带内最小,并可随着电缆线路损耗的增加而增加开口数量,即不断增加泄漏量,从而增加传输距离。

表1是耦合型漏缆和辐射型漏缆两种泄漏电缆特性的比较。

1.2泄漏电缆的主要技术参数

1. 频率范围:漏缆的工作频带宽度。通过不同的外导体开槽设计,可以使漏缆在不同的工作频带上获得优化。频率分段范围的规定:

L:70 300 MHz T:300 500 MHz C:800 1000 MHz

P:1700 2000 MHzU:2000 2300 MHz S:2300 2400 MHz

2. 耦合损耗Lc:耦合损耗Lc是漏泄电缆区别于普通同轴电缆的一个重要指标,它是指泄漏电缆内的传输功率Pt与自由空间接收到的信号功率Pr之比。是表征泄漏电缆与外界环境之间相互耦合程度的一个特征参数。

耦合损耗的定义和测量方法在 IEC61196-4和GB/Tl7737.4同轴通信电缆第4部分:辐射电缆分规范中有明确规定。

Lc=10 lg(Pt/Pr)----------------------------------------------------------------- (1)

式中:

Lc――耦合损耗,单位dB;

Pt――漏泄电缆内的传输功率,W;

Pr――标准偶极子天线的接收功率,W。

式(1)表明,当泄漏电缆内传输同样大的功率Pt,自由空间获得的接收功率Pr越大时,耦合损耗Lc就越小;也就是说,耦合损耗Lc越小,自由空间获得的辐射能量越大。耦合损耗Lc与泄漏电缆外导体的槽孔设计和传输频率密切相关。

3. 传输损耗:传输衰减又称线路损耗或插入损耗,是指漏缆传输线路的线性损耗,以dB/100m表示。它随频率而变化,通常传输频率越高,漏缆的传输损耗越大。

4. 漏缆总损耗:漏缆总损耗是指传输损耗+耦合损耗的总和。是链路设计的依据。

系统链路计算时,漏缆的总损耗不得超过系统允许的最大损耗。例如,如果系统允许的最大损耗的典型值为120dB,应扣除系统共用器、环境屏蔽和其他因素引起约15dB左右的衰减损耗,因此,漏缆的总损耗应不超过105dB。通常长度越短,漏缆总损耗也越小。

图3漏缆总损耗α=传输损耗+耦合损耗Lc

图3是两条尺寸相同,但耦合损耗不同的漏缆总损耗图。漏缆②的耦合损耗(实线)小于漏缆(虚线)①,于是漏缆②的传输衰减就会大于①。随着漏缆长度的增加,漏缆②的总损耗会超过漏缆①。

正常情况下的系统总损耗会随传输距离增加而增大,采用分段型可变衰耗泄漏电缆可显著地增加泄漏电缆的可用长度。

5. 实际环境中的系统总损耗在实际环境中(如隧道、建筑物或地下车库内),需考虑周围环境内导体的反射或界面的吸收损耗。可通过以下途径处理: 安装时使用使用图4所示的非金属支架,因为金属支架会影响漏缆内的驻波。图4泄漏电缆的非金属安装支架

保留15-17dB的衰减损耗储备。

泄漏电缆的安装位置对耦合损耗的影响很大。安装时,漏缆的轴线与墙壁或金属桥架应保持有20cm以上的距离。

不同开放空间的隧道或地下停车场、矿井等安装环境,会产生不同的多径效应,取决于隧道的形状、尺寸和材料等因素。

表2是耦合型泄漏电缆的主要技术特性;表3是辐射型泄漏电缆的主要技术特性;表4是分段型泄漏电缆的主要技术特性。

1.3 耦合损耗的测量

耦合损耗Lc源自电缆内的信号功率Pt与自由空间一个半波偶极子接收天线收到的信号功率Pr的比值:Lc=10lg(Pt/Pr)(单位dB)。依照国际电工技术委员会标准IEC 61196-4《同轴通讯电缆(第4部分:辐射电缆分规范)》和GB/T 17737.4介绍的自由空间测量方法如下:

测量时将一个半波偶极子天线与漏缆保持D=2m,并沿漏缆方向移动。耦合损耗的采样值随测量位置的变化而变化。测量数据还与半波偶极子天线与漏缆的相互方位(正交、垂直或平行)有关。根据IEC 61196-4规定,耦合损耗值是空间测量数据的平均值。图5是耦合损耗的测试及计算图。

如果接收天线D的距离是6m,测得的耦合损耗会增大5dB(即信号电平减小5dB)。

图5耦合损耗的测试及计算图

Lc=Pin-[PR(d)-(Pin-Pout)d]--------------------------------------(2)

在 IEC61196-4和GB/Tl7737.4标准中,泄漏电缆的长度至少要10倍于测量频率下的波长,同时为确保测量有效,在95%覆盖接收率时,每半波长需要进行10次测量,才能作为计算耦合损耗的依据。由于要求的测量点太多,因此耦合损耗的测量依靠人工是不可能实现的,必须借助计算机和自动测量系统耒完成。

由于某一处漏泄电缆内的传输功率等于电缆输入功率减去电缆输入端到该处的功率衰减,因此,局部漏缆的耦合损耗ac (z)计算公式如下:

ac(z)=Ne-(a×z)-Nr(z)-------------------------------------------------------------- (3)

式中:

ac (z) :局部漏缆的耦合损耗,单位dB;

Ne :漏缆输入端的电平,单位dBm;

Nr (z) :测量天线处的接收电平,单位dBm;

a : 漏缆的衰减常数(传输损耗),单位dB/km;

z : 漏缆输入端到接收天线的距离,单位km。

耦合损耗Lc可由ac50和ac95两个典型值来表征,

ac50(即50%覆盖率)耦合损耗:是指在50 %覆盖区测得的局部漏缆的耦合损耗平均值;

ac95(即95%覆盖率)耦合损耗:是指在95%覆盖区测得的局部漏缆的耦合损耗平均值。

ac50和ac95之间的差值,可以帮助系统设计员评估并计算连接的可用性。

二. 泄漏电缆传输系统的设计

由于漏泄同轴电缆能保证信号覆盖的连续性和均匀性,因此可以在任何地方、甚至存在电磁波干扰或没有电磁波的地方都可实现无线通信,例如:隧道、矿山、地铁、建筑大楼和大型复杂的地下停车场。

耦合型宽带泄漏同轴电缆可覆盖从900MHz的蜂窝系统到1900MHz的PCS (个人通讯服务) 服务,包括用于应急服务的超高频系统。这些系统可以通过组合器(合波器)或者交叉波段耦合器把信号合成到一根泄漏同轴电缆。能在同一根电缆上完成不同波段的各种服务。

在长达2~3公里的隧道中,应每隔一定距离安装一台双向放大器,把信号放大到合理的程度。原则是电缆信号下降20分贝时,放大器就应介入补偿20分贝的损耗。在装有蜂窝系统的大楼,楼顶天线与楼内放大器连接时,可以把接收信号电平放大25~30分贝。只要足以补偿路径损耗就行。

泄漏同轴电缆的耦合损耗设计一般选择在55~85分贝之间(与漏缆的槽孔参数有关)。对于狭长的隧道系统来说,无线电波在隧道中传播时具有隧道效应,信号传播是墙壁反

射与直射的结果,其中直射为主要分量。因此隧道本身也能帮助提高泄漏同轴电缆的耦合性能,所以耦合损耗设计一般选择为75~85分贝(即辐射量可小一些),这样有利于增长漏缆的覆盖长度。

对于地下停车场和建筑楼宇内,漏泄同轴电缆的单向长度一般都较短,在50~100米之间,传输衰减(线路损耗)一般都不会大。因此泄漏同轴电缆的耦合损耗设计一般选择在55~65分贝之间(即辐射量可大一些),让漏泄同轴电缆能尽量多的发射信号功率,并能穿透周围界面。

泄漏同轴电缆系统设计时需要考虑的主要因素有:耦合损耗、传输衰减(线路损耗)、系统总损耗、各种接插件及跳线的插损、环境影响、射频功放的输出功率、中继器的增益以及移动设备的最低工作电平。规格尺寸大的漏泄同轴电缆系统的传输损耗较小,可获得较长的覆盖长度。

2.1 系统设计步骤:

1. 确定移动终端设备参数:

由于移动终端的输出功率较低,因此一般以移动终端的发射功率来确定漏泄同轴电缆的最大覆盖长度。根据设备的最大输出功率电平(手机为2W)和系统要求的最低接收场强(典型值为85dBm~105dBm)确定系统允许的最大总损耗值αmax. 。

2. 选定漏泄同轴电缆的耦合损耗值Lc:

确定选定泄漏同轴电缆在指定工作频率上规定长度L所对应的传输衰减为α×L。

α为该漏泄同轴电缆的线路损耗(dB/100米)。从而可确定该漏泄同轴电缆的系统总损耗值αs=α×L+Lc 。(α为线路损耗,dB/100米;L为漏缆长度,m ;Lc为耦合损耗,dB。)

3.根据工作环境应留出一定的损耗裕量M:

损耗裕量M涉及的因素一般有以下几点:

漏缆提供的耦合损耗数据为统计平均值,必须考虑其波动性;

按50%覆盖率的耦合损耗值设计时,需留出10dB的裕量;

按95%覆盖率的耦合损耗值设计时,需留出5dB的裕量;

应考虑跳线及接头的插损;

地铁系统车体的屏蔽作用和吸收损耗也要考虑,

上述各项的环境影响,根据经验M的推荐值为15dB到17dB;

4. 确定泄漏同轴电缆的最大覆盖距离:

因为系统允许的最大总损耗为:αmax. =αs +M=α×L+Lc+M

则漏缆的最大覆盖距离L=(αmax.-Lc-M)÷α-------------------(4)

2.2 某地铁隧道泄漏电缆链路计算

地铁隧道长2800米,传输900MHz波段的GSM移动通信信号;系统覆盖要求:90%的车内覆盖电平应达到-85dBm。采用无线直放站作为GSM信号源。

1. 漏泄同轴电缆选用的依据

漏泄同轴电缆选用的依据是:使用频率、传输距离、传输衰减和耦合损耗。本方案选用HLHTAY-50-42 (1-5/8") 辐射型宽频带异型槽泄漏电缆,技术参数为:..

工作频率:900MHz

耦合损耗Lc:该电缆的50%覆盖率的耦合损耗为72dB,在保证90%覆盖概率时,耦合损耗增加9dB,即90%覆盖概率时的耦合损耗为72+9=81dB。

标称传输衰减α为2.34dB/100m;

2. 移动终端技术参数

手机最大输出功率为2W(33dBm)

90%的车内覆盖电的接收电平为 -85 dBm

3.系统损耗裕量M

耦合损耗的波动裕量为5dB

跳线及接头损耗为2dB

车体影响为10dB

系统损耗裕量M =5 dB+2 dB+10 dB=17 dB

4. 系统允许的最大总损耗值αmax.:

系统允许的最大总损耗值:αmax.=手机发射功率(33 dBm )接收功率电平Pr(-85 dBm)=118 dB

5. 计算漏缆最大长度:

漏缆最大长度 L=(αmax.-Lc-M)÷α=(118 dB-81 dB-17 dB)÷23.4 dB/km

=0.879km =854米。

此结果说明在以上条件下,该种规格泄漏同轴电缆的最大覆盖距离为854米,由于地铁隧道长为2800米,,必须由四段700米泄漏同轴电缆组成,中间需用双向(收、发)中继放大器来完成全部覆盖距离。

6.计算泄漏电缆需要的输入功率Pt:

接收电平Pr=Pt ―Lc-M-α;

则:Pt=Pr +Lc+M+α----------------------------(5)

式中:

Pr:接收电平,-85dBm;

Lc:耦合损耗,81dB;

M:损耗裕量,17dB;

α:传输衰减=2.34 dB/100m×700m=16.38dB

Pt=-85dBm+81dB+17dB+16.38dB=29.38 dBm (即1w)

考虑到需要抑制上行信号的噪声和抑制下行信号交互调制产生的噪声,实际需要的发射功率还需提高50%,即33 dBm。

如果需转发4路载波信号,4路载波信号用合波器合成一路输入到漏缆,4合1合波器的衰耗为8dB,则每路双向射频功放的功率输出应为33dBm+8dB=41 dBm(12w)。

(6) GSM信号源和第一个放大器之间允许的最大纵向衰减为:

LossLong=33+85-17-81=20dB。因此,第一个放大器的增益应为20-25dB。

2.3系统设计

图6是由四段700公尺泄漏电缆组成的双轨地铁隧道无线通信系统。宽带双向射频功率放大器的功率增益为25~30分贝。

系统设计还需考虑下面一些问题:

接地的考虑

馈线或漏缆的接地

接地点的选择

隧道的环境影响

产品手册的误差范围

垂直极化方式下的耦合损耗指标

直流阻断器的考虑

功分器选择

合波器/耦合器的选择

泄漏同轴电缆的终端匹配电阻。

三. 泄漏同轴电缆在自由空间电磁波场强的测量

场强是电磁场强度的简称,它是天线在空间某点的感应电信号大小,以表征该点的电磁场强度。单位为微伏/米(μv/m)。

3.1场强测量

接收天线与漏缆的相互方位有:水平、垂直和水平正交三种。场强的测量数据不仅与测量位置的电磁场强弱有关,还与接收方位有关,如果接收天线的方位与被测漏缆轴线平行,可获得最大的感应信号。如图7(C)所示。

图7接收天线的极化方向与漏缆相对的三种测量方位

场强一般可用射频(RF)有效值型电平表(电压表)来测量。图8是场强测量原理图。

当线路匹配良好时,仪表读取的电平值是仪表输入端口(一般50Ω或75Ω)所取得的射频电压Er(dBμv)。Er可用下式表示:

Er=E+Ga+20lgLe-Lf-6---------(6)

式中:

Er:仪表输入口读取的电平(dBμV);

E;电场强度(dBμV/m);

Ga:接收天线增益(dB)。

如果采用半波长偶极天线时Ga=0dB;图8 电场强度测量原理

Le:接收天线有效长度(λ/π);

Lf:接收馈线损耗(dB);

6:从终端值换算为开放口的校正值(dB)。

而电场强度E(dBμV/m)则可从(6)式求出,即:

E =Er-Ga-20lgLe+Lf+6------------------------------------(7)

举例说明:

测试频率:228.25MHz(λ=1.31m)

则20lgλ/π=20lg1.31/π≈-7.6dB;

接收天线为全向半波长偶极天线,Ga=0dB;Lf选用衰减10dB/100m型电缆,实用长度10m时的衰减为1dB;仪表指示电平为15dBμV。

将上列数据代入(7),即可求得:可求得:

场强E =Er-Ga-20lgle+Lf+6 =15-0-(-7.6)+1+6 =15+7.6+1+6 =29.6dBμV/m。

3.2场强仪

场强仪是由电平表和天线组成的仪器。场强仪的量值是以μV/m作单位。从原理上来说,电平表(或电压表)它量度的是仪表输入端口的压值,而场强仪所量度的是天线在自由空间中某一点感应的电压。

目前市面上的场强仪,是将电平表的技术指标与天线分开。如日本安立公司ML524场强仪主机就是按一个电平表给出技术指标,频率范围、灵敏度、电平测量范围、电平测试精度。天线MP534A、MP666A作为选件,按频段给出技术指标和天线增益。

国内无线领域常用的是南韩生产的PTK3201场强仪,它也是按电平表给出指标,频率范围0.1~2000MHz,灵敏度0.3mV等都是以仪器输入端口给出,有一根鞭装天线,没有天线系数,只能定性地测量信号场强的相对大小,如果要测定dBμV/m 场强,则要选配测量天线。

由此可见,电平表Er (以dBμV作单位)和场强仪E (以dBμV/m作单位)是有很大区别的。可用式(7)换算。请注意:Er(电平)和E(场强)是两个不相同的数值,不能互相替代。

场强仪,它与天线关系非常密切,如果要求一定的测量精度,那么从式(7)可知,它直接与天线增益Ga有关,再则与天线的工作频率范围有关,这是最起码的要求,因此不能随便找一根天线接在电平表上就行了。在实践中,这种天线称为测试天线,它有严格技术指标,如频率范围,天线增益以及阻抗、驻波比、波束的前后比等等。为适应它的频率范围,其形状大有区别,有鞭状天线,半波振子天线,对数周期天线,环行天线等。

3.3谱分析仪与场强仪

以前场强仪总是将天线配套供给。随着电子技术和电子测量技术的发展,特别是20世纪80年代以来,频谱分析仪的大量使用,传统的场强仪已越来越少,它的功能己被频谱仪代替。频谱仪本身就是测量频谱范围内的信号电平,如果在频谱仪上加上标准测试天线不就是可测量场强了吗!比较好的频谱仪,可以将天线系数存在机内,使用时直接显示场强数值μV/m。如安捷伦公司、安立公司的频谱仪大都有天线系数存储功能。

结束语:

在山区隧道和地铁、矿井等场合进行无线通信,无线电波传播会受到阻碍,尤其是短波和超短波受到的传输衰减更大。测试表明,一台在中等开阔地、有效通信距离为5千米的无线电台,放到矿井下或坑道里,它的有效通信距离只能为20来米。增大无线电台的发射功率固然可以增大通信距离,但通信效果并不明显。有专家作过试验,即使将无线电台的发射功率加大100倍,在矿井下或隧道中,它的传播距离也不过只能增加1/5罢了。何况,在矿井下是不允许随意增大发射功率的,不然容易因电火花引发爆炸事故。那么,在隧道、矿井内实现无线电通信,路在何方?经过科学家们的研究,终于找到了利用泄漏同轴电缆进行无线电通信的良方。泄漏电缆隧道无线通信覆盖系统主要得益在于:

(1) 可减少信号阴影和遮挡区域。在复杂的隧道中如果采用分布式天线,手机与某特定天线之间可能会受到遮挡,导致覆盖不好。

(2) 信号波动范围减少。与其它天线系统相比,隧道内信号覆盖连续、均匀。

(3) 可对多种服务同时提供覆盖。泄漏电缆本质上是一种宽带系统,多种不同的无线系统可以共享同一套泄漏电缆系统。

(4) 泄漏电缆覆盖设计是一项非常成熟的技术,其设计方案相对简单。