無線傳輸技術論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇無線傳輸技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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1.2無線傳感網絡技術在我國的發(fā)展還很緩慢，這主要是由于無線傳感網絡技術在我國出現的時間比較晚，無線傳感網絡技術在我國的研究方案中還處在初級階段，與西方一些發(fā)達國家相比，存在嚴重的滯后性，我國在無線傳感網絡技術上的研究主要局限在仿真計算和網絡協議等，在人們的生活和軍事中的應用還很少，而且無線網絡現在已經可以用來作環(huán)境監(jiān)測，我國卻沒有將無線傳感網絡技術應用到實處。

1.3目前，中國的未來技術研究方向中有幾項是專門針對無線傳感網絡技術進行直接論述的，而且在一些重大會議的決策里面，也將無線傳感網絡技術列為三大前沿信息技術，無線傳感網絡技術中的自發(fā)組織網絡技術和智能感知技術都成為中國重點信息技術研究，無線傳感網絡技術在我國如此重視的情況下一定會有所成就，無線傳感網絡技術也成為社會信息技術發(fā)展的必然，在我國，信息技術領域廣泛地被應用已經成為不爭的事實，對人們的生活、工作和社會的發(fā)展帶來很深刻的影響。

2無線傳感網絡技術的應用發(fā)展

2.1無線傳感網絡技術在環(huán)境監(jiān)測方面的應用和發(fā)展現代社會，人類的生活水平在逐漸的提高，人們對于環(huán)境的探討也越來越重視，環(huán)境方面的應用科學也越來越多，傳統的環(huán)境探索的模式已經不能滿足人們對環(huán)境探索強烈的欲望，而且關于環(huán)境的采集數據的難度也越來越大。無線傳感網絡技術的出現及時地解決了環(huán)境探索方面的難關，無線傳感網絡技術對戶外的野生動物的跟蹤、發(fā)現和保護做出了巨大的貢獻，通過無線傳感網絡技術，人們能夠對各種野生動物的生存成長環(huán)境做監(jiān)測，比如說動物生存環(huán)境的氣象、洪澇災害、地球的物理環(huán)境、環(huán)境的污染狀況、大氣的監(jiān)測等等，根據監(jiān)測的結果采取必要的保護措施和改善措施。

2.2無線傳感網絡技術在軍事領域的應用和發(fā)展無線傳感網絡技術起于軍事領域，無線傳感網絡技術在軍事上的應用是它能夠在國家的邊疆上站崗放哨做警衛(wèi)，將無線傳感網絡器安置在國家的邊疆防線上，士兵可以直接通過無線傳感網絡技術對國家邊疆進行防御，接受來自不同方向的信息并及時果斷地做出相應的措施。無線傳感器在軍事上的另外一個應用就是可以對目標進行定位，以及時地防范敵軍的可能的侵襲和進攻，還可以通過無線傳感技術對無人駕駛的車輛進行擺布，戰(zhàn)爭結束后，無線傳感網絡還能對戰(zhàn)場的破壞性和環(huán)境污染程度進行監(jiān)測并且評估。

2.3無線傳感網絡技術在家庭生活中的應用和發(fā)展無線傳感網絡技術最貼近人的生活的應用就是在家庭生活中的應用，無線傳感網絡器可以為人民的生活提供很多方便，并且能夠使人們的生活環(huán)境更舒適，無線傳感網絡技術為人們的生活提供比較人性化智能家居，比如說像冰箱、真空吸塵器、錄像機和微波爐等，這樣用戶就可以在遠處遙控這些家用產品，而且還能通過無線傳感技術在家里的主要房間安裝監(jiān)測器，以便隨時控制家里的安全。

2.4無線傳感網絡技術在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的應用和發(fā)展無線傳感網絡技術在健康護理人的方面的應用主要是用來對患者和醫(yī)生的行為進行監(jiān)測，人的身體里面有很多我們并不知道的生理和心理數據，將無線傳感網絡技術安裝在病人的身上就可以隨時觀察病人的病情，并得到及時的救治，無線網絡傳感技術在不久的將來會更加的方便，用途也會更加的多，還能實現醫(yī)療的遠程遙控。

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一、引言

上世紀70年代末,誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統的雙工FDMA模擬調頻系統,但由于模擬系統固有的先天缺陷,在90年代初被以TDMA為基礎的第二代數字蜂窩移動通信系統所取代,相對FDMA系統有諸多優(yōu)點,如頻譜利用率高,系統容量大、保密性好等。與此同時產生了以CDMA為基礎的數字蜂窩通信系統,相比TDMA系統具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術等優(yōu)點。

隨著網絡的廣泛普及,圖像、話音和數據相結合的多媒體和高速率數據業(yè)務的業(yè)務量大大增加,人們對通信業(yè)務多樣化的要求也與日俱增,而一代二代系統遠遠不能滿足用戶的這些需求,所以誕生了第三代移動通信技術,它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。國際上承認的3G標準有三個:CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA,這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。

二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較

由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統,許多的思想都是源于CDMA系統,因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處:從雙工方式上看,WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術要求,支持高速多媒體業(yè)務、分組數據和IP接入等。但它們在技術實現、規(guī)范標準化、網絡演進等方面都存在較大差異。

WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點。WCDMA技術較成熟,能同廣泛使用的GSM系統兼容;相比第二代通信系統能提供更加靈活的服務;而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務。其缺點是只能共用現有GSM系統的核心網部分,無線側設備可以共用的很少。

CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容,能夠從窄帶CDMA系統平滑升級,只需增加新的信道單元,升級成本較低,核心網和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍,手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統無法和GSM系統兼容。

1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較

WCDMA和CDMA2000物理層技術細節(jié)上有相似也有差異,由于考慮出發(fā)點不同,造成了不同的技術特點。WCDMA技術規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網的兼容性;CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。

(1)這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點:

①內環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統是干擾受限系統,因此為了提高系統容量,應盡可能的降低系統的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾,這意味著同一小區(qū)內可容納更多的用戶數,即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統中引入功率控制技術是非常必要的。

②系統都支持開環(huán)發(fā)射分集,信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。

③系統均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時,先與新的基站連通再與原基站切斷聯系,而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行,因此模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性,大大減少切換造成的掉話。

④WCDMA工作頻段:1900~2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900~2025MHz頻段(上行),2110~2170MHz(下行)。

(2)兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點:

①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則,將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上,能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案,即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統可支持話音、分組數據等業(yè)務,并且可實現QoS的協商。室內最高數據速率達2Mbit/s,步行環(huán)境384kb/s,車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻,射頻帶寬為1.25MHz。

②支持不同的核心網標準。WCDMA要求實現與GSM網絡的兼容,所以它把GSMMAP協議作為上層核心網絡議;CDMA2000要求兼容窄帶CDMA,因此它把ANSI-41作為自己的核心網絡協議。

③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍,能保證更好的信號質量,并支持多用戶。

④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務而部署的所有業(yè)務也支持WCDMA業(yè)務,為了完善新的數據話音網絡,CDMA2000-1x需要添加額外的網元或進行功能升級。

2.WCDMA與CDMA2000網絡接口的比較

3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數據速率。為多個用戶提供可變的無線接入數率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同,兩系統可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps,顯然WCDMA系統中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升,在CDMA2000系統中則不會如此。

WCDMA的接口標準規(guī)范、制定嚴謹、組織嚴密,而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通,給運營商設備選型帶來了較大問題;3G許諾的高速無線數據服務必須可以和話音一樣實現無縫的漫游,這是至關重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游,沒有這些基本要素,3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術問題,更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌,它支持全球漫游,全球移動用戶均有唯一標識,而CDMA2000尚不能很好做到這一點。

3.WCDMA和CDMA2000網絡演進的比較

(1)WCDMA的網絡演進技術

現有的GSM系統利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數據服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD(高速電路交換數據)方式;此后出現了GPRS(通用分組無線業(yè)務),首次在核心網中引入了分組交換的方式,可提供144kbit/s的數據速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調制,這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE;WCDMA的數據傳輸速率將高達2M/s。

(2)CDMA2000網絡演進技術

主要的CDMA2000運營商將來自現在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數據傳輸速率為14.4kbit/s,為了提供更高的速率,1999年部分廠商開始采用IS-95B標準,理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍,最后升級為CDMA2000。

窄帶CDMA系統向CDMA2000系統的演進分為空中接口、網絡接口及核心網絡演進等方面。

①目前窄帶CDMA系統的空中接口是基于IS295A,其支持的數據速率為14.4kbit/s,由IS295A升級到IS295B,可支持64kbit/s。

②窄帶CDMA網絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統,以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口),窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較,GSM是先有A接口標準,然后廠家依據標準開發(fā);窄帶CDMA是廠家各自開發(fā),然后廣泛宣傳,最后憑借自身影響修改標準。

③窄帶CDMA的核心網在美國經過多年發(fā)展后,從IS241A到IS241B到IS241C,我國CDMA試驗網和紅皮書以IS241C為基礎,IS241D規(guī)范在1999年底,目前IS241E規(guī)范還未正式。

三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景

對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度,還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看,兩種標準最后不能融合成一種,但可以共存。

在我國,GSMMAP網絡已形成巨大的規(guī)模,歐洲標準的WCDMA在網絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性,在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容,向WCDMA體制的第三代系統演進,從一開始就解決了全網覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統,對GPS依賴較大;在小區(qū)站點同步方面,CDMA2000基站通過GPS實現同步,將造成室內和城市小區(qū)部署的困難,而WCDMA設計可以使用異步基站,運營者獨立性強;對于電信設備制造行業(yè),我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟,而窄帶CDMA系統尚未形成規(guī)模和產業(yè)。

WCDMA采用全新的CDMA多址技術,并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數據服務,卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統的豐富經驗為依據的,因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板,并將系統軟件升級,即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。

由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存,鹿死誰手?尚未分曉。

參考文獻:

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引言

隨著短距離、低功率無線數據傳輸技術的成熟，特別是藍牙、802.11b等應用的推廣，無線數據傳輸應用再次成為應用的熱點。本文介紹一款基于新加坡Winedge公司WE904芯片的無線收發(fā)模塊，說明其在一個實時無線圖像數據傳輸系統中的應用，以其實現一個低發(fā)射功率和低成本的實際應用系統。為低成本中低速的無線數據傳輸提供一種新的解決方案。

1系統簡介

系統的簡單框圖如圖1。此系統的簡單工作過程為：①電腦眼負責圖像采集和圖像信號的A/D轉換。②電腦眼輸出的圖像信號由DSP芯片TMS320VC5402（以下簡稱5402）編碼壓縮。③5402通過McBSP(多通道緩沖串口)實現與WE904模塊的接口，實現WE904模塊的配置，并且將編碼后的圖像信號以RS232協議的信號格式輸到WE904模塊，經調制后發(fā)送出去。④接收端的WE904模塊輸出TTL電平的信號，經過RS232電平接口的電平轉換后由串口輸入PC機。⑤PC機將收到的圖像信號解碼并顯示出來。

2WE904無線收發(fā)模塊WE915CTX1介紹

WE915CTX1無線收發(fā)模塊的主芯片是新加坡Winedge公司的WE904。WE904是一款支持全雙工的單片調頻收發(fā)芯片，僅需少量外部元件即可實現無線收發(fā)功能，工作頻率范圍可以從0.1GHz到1GHz。WE904提供串行編程接口，通過串行編程接口可以靈活地調整收發(fā)頻率、信號輸出模式、是否支持全雙工等參數。本系統在設計初期直接使用了WE904的模塊WE915CTX1。WE915CTX1集成了WE904芯片和所需的外部元件，并提供了簡明的使用接口，可以非常方便地嵌入到應用系統中。其主要的特點是：

①工作于902MHz～928MHz美國ISM頻段，可以提供20個通道；

②使用FM/FSK的調制方式，頻道寬度100kHz；

③提供數字信號和模擬信號兩種輸出模式，可用于數字和模擬信號的傳輸；

④靈敏度為-115dBm；

⑤在低輸出功率0dBm時，可以提供約80m(數字信號)和300m(話音等模擬信號)的有效傳輸距離；

⑥傳輸速率可達57.6kbps，與傳輸距離有關；

⑦提供串行編程接口，可能靈活配置收發(fā)頻率等參數；

⑧提供RSSI接收信號強度指示。

3WE904模塊WE915CTX1的接口

WE915CTX1提供簡單的用戶接口，如圖2所示。①VCC和GND為電源，電源電壓為3.3～4.5V。②AudioIn為待調制基帶信號的輸入引腳。其輸入信號可以是話音等模擬信號，也可以是數字信號。對輸入信號的要求是，其交流有效值通常為140mV～200mV，更大的輸入有效值能得到更好的信噪比，但也將占用更大的帶寬。通常200mV將產生25kHz的頻偏。TTL電平的數字信號輸入AudioIn引腳時，必須先降低其電壓有效值，這可以通過使用2個串聯電阻分壓來實現。例如，可以用1個10kΩ和1個1.8kΩ的電阻串聯分壓，但使用的電阻阻值不能太大，否則會使輸入的方波波形產生嚴重的畸變。③AudioOut為接收信號的輸出引腳。當輸出模式設置為模擬輸出（analog）時，輸出信號有效值通常為140mV～180mV的已解調基帶信號。當輸出模式設置為數字模式（digital）時，輸出信號Vp-p為3V左右的數字信號方波。④LNA_ON為低哭聲放大器電源控制引腳，低電平有效。在接收時必須置低，能夠得到約15dB的增益；在不接收信號時可以關掉，以降低功耗。⑤ANT為天線連接引腳，其輸出阻抗為50Ω。⑥RSSI為接收信號強度提示。接收信號從-110dBm變化到-50dBm時，RSSI的電平大約從0.65V變化到1.70V。⑦CLK、DATA和LE為串行編程控制端口，用來實現對WE904芯片的編程控制。以下將詳細介紹。

4WE904模塊WE915CTX1的編程控制接口

WE904芯片內部有4個控制寄存器，用來對WE904芯片的工作狀態(tài)進行控制。這4個寄存器分別是參考頻率寄存器、發(fā)送頻率寄存器、接收頻率寄存器和模式寄存器。這4個控制寄存器的相應位的功能定義此處不作介紹，讀者可以參考W904的芯片資料。對這4個寄存器的寫入控制則是通過CLOCK、DATA和LE三個引腳業(yè)實現的，分別與模擬WE915CTX1的CLK、DATA和LE相對應，其寫入時序如圖3所示。

寫入的基本過程為：①LE開始時為低電平。②當LE變?yōu)楦唠娖胶螅瑪祿贑LOCK的驅動下開始由DATA引腳移入內部的移位寄存器。數據的移位操作是在CLOCK的上升沿進行的。所以設計接口時通常使時鐘CLOCK的下降沿和位邊界對齊，這樣在CLOCK的上升沿能有效的采樣到數據。③在最后一個數據位移入內部移位寄存器后，LE在下一個時鐘上升沿之前變低。在LE的下降沿，數據將由內部移位寄存器寫入控制寄存器。④數據具體寫入4個控制寄存器中的哪一個，是由DATA的最低兩位的值來決定的。這兩位稱為裝載控制位（loadcontrolbit）。⑤WE915CTX1要求在CLOCK上升沿到來之前，DATA的數據至少已經保持45ns,所以CLOCK的頻率不能太高，建議取10MHz以下。

55402rMcBSP簡介

5402是TI公司一款性價比非常優(yōu)越的通用DSP芯片，有著廣泛的應用。它提供有兩個McBSP。McBSP是一種全雙工的高速同步串行口，可以用來與系統中其它的DSP芯片、編碼解碼器等進行高速的串行通信。McBSP的操作由DSP芯片中一系列寄存器來控制。圖4是McBSP的標準操作時序。無論是發(fā)送還是接收的移位操作，都是由幀同步信號FSX或者FSR的上升沿觸發(fā)的，并且由時鐘CLKR或CLKX來同步位邊界。從FSX或FSR的上升沿到移位操作開始可以有幾個時鐘的延遲，圖4所示為1個時鐘的延遲。這可以由控制寄存器XCR2和RCR2中的相應的位來設定。在每一個幀同步信號之后發(fā)送或者接收的數據的位數也在控制寄存器XCR2和RCR2中有相應的設定，圖4是McBSP的最簡單的操作時序，對一般的應用已經足夠，更強大的功能則需要更復雜的設計。

65402與WE904模塊的接口設計

在本系統的設計中，圖像數據的發(fā)送和對WE904模塊的編程配置是使用DSP芯片5402的同一個McBSP來完成的。這了使這兩個過程互不影響，在設計中還使用了5402的一個I/O引腳XF。圖5為接口電路的簡單原理，基本原理如下：①在對WE904模塊配置期間，XF為高電平，LE的輸入決定于McBSP的發(fā)送幀同步FSX，而發(fā)送時鐘CLKX和發(fā)送數據線DX分別驅動WE904模塊的CLK和DATA。②為了對WE904模塊進行配置，McBSP的設置為FSX周期大于24個CLKX的時鐘周期，高電平寬度設置為24個CLKX的時鐘周期。CLKX在驅動CLK時先反相。這樣即可得到與圖4大體相同的時序，能夠完成對WE904模塊的配置。這里給出McBSP各個控制寄存器的參考值：SPCR1=0x0080,SPCR2=0x0262,RCR1=0x0000,SRGR2=0x301f,MCR1=0x0000,MCR2=0x0000,PCR=0x0b02。③在對WE904模塊的配置完成后，XF設置為低電平輸出，此時LE的輸入值恒為高電平，因此，CLK和DATA的輸入不會再改變WE904的設置。此時，發(fā)送的圖像數據從DX串行輸出，經分壓后輸入EW904模塊的AudioIn。發(fā)送的時鐘CLKX從FSR引腳輸入。這主要是因為本系統的DSP時鐘為100MHz，DSP的時鐘經過內部計數器分頻后仍然無法從CLKX引腳得到要求的幾十kHz的時鐘，所要求的時鐘必須經過再次分頻后（在寄存器FPER中設定分頻參數）從FSG得到，而發(fā)送幀同步FSX將設置成在數據從DXR拷貝到XSR時自動產生。在模塊的配置期間，FSR設置為輸入，不會影響CLK的輸入值。④XF在與FSX做或運算前經過了一次反相，主要是因為XF在此系統中還同時用于其它結構的控制，在圖像的發(fā)送期間，要求XF為低電平。

圖4

7RS232異步串行通信

本系統采用RS232異步串行通信協議。RS232異步串行通信接口是微機的傳統外設接口，特點是使用簡單，但速率較低。RS232接口在低速數據傳輸和工業(yè)控制、工業(yè)數據采集等方面有著廣泛的應用。由于本系統要傳輸的圖像數據已經得到較好的壓縮，速率在幾十kbps，所以本系統使用RS232串行口進行通信。當不需要握手時，最簡單的串口通信只需要3條線即可完成連接，單向通信甚至只需要2條線即可。但是由于RS232串行接口的電平較高（通常為正負4V～12V），不同于通常的TTL電平，所以必須經過必要的電平轉換。本系統中使用MAXIM的MAX232完成電平轉換。RS232的通信協議的數據格式如圖6所示。在每一個字節(jié)的傳輸時，都是以一個起始位開始，以停止位結束（停止位個數可設定）。在停止位前可以加入奇偶校驗位，在各個字節(jié)之間還可以插入空閑位。起始位為0，停止位為1。空閑位也為1，與停止位有相同的電平。接收串口總線在檢測到起始位的下跳沿時開始接收數據。在本系統設計中，由于數據是單向傳輸，RS232的數據格式直接由McBSP負責構建。之后送入WE904模塊的AudioIn調制發(fā)送。如果要求雙向的數據傳輸，則可以加上一個異步串行通信的接口芯片來實現，如TI公司的TL16C750。接收方的微機負責串口數據接收。串口接收程序的編寫通常有三種：①使用C或匯編語言控制硬件；②使用Windows的API函數；③使用VB提供的Mscomm控件。本系統使用的是VB的Mscomm控件。這種方法比較簡單，但是效率稍低，如需要更高效率的程序，可以選擇前兩種方法。關于串口收發(fā)程序編寫的資料很多，這里不再詳述。

8FSK無線數據傳輸中低頻分量引起的誤碼

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1.研究的目的與意義

本研究以溫度采集及轉換，單片機處理和監(jiān)控，無線傳輸為核心，可用于航空航天系統中，倉儲溫度監(jiān)測及環(huán)境監(jiān)測，礦井里的溫度采集等。免費論文。快速方便并且可以實現遠程采集，具有較高精確度，另外加有存儲單元，可以對溫度數據進行存儲對比，以備不時之需。在該系統中還添加報警系統，自動提醒不正常溫度，以免發(fā)生不必要的危險。由于采用ZigBee無線傳輸裝置，可以遠距離測溫，因此可用于危險區(qū)域，例如：高壓區(qū)，工廠，大型機器內部溫測等，還可采集低溫。另外還適用于家庭防火災，火災內部溫度探測和溫度監(jiān)控，有助于滅火的開展和搶救人員和財產以及預測火勢的發(fā)展等。

在現代社會中溫度在航空航天，工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護和安全生產等方面都是最基本的監(jiān)測參數之一，但是在某些環(huán)境下溫度檢測比較危險。因而需要一個智能檢測和監(jiān)測系統來代替危險的工作，本系統就可以很好的解決此問題，不僅可以實時的對溫度進行遠程檢測監(jiān)控，還可以在十分惡劣的環(huán)境下工作，測量結果精度高，并且對所測數據可以直接通過USB接口傳給電腦存儲或者直接存入外設存儲單元，同時加報警裝置，在溫度不正常給予提醒，從而將損失減少到最低。為滿足對溫度記錄的要求（高精度、自動控制、經濟實用），系統實現了對現場環(huán)境溫度的不間斷測量與監(jiān)控，讓您通過監(jiān)控中心可以直觀看到溫度實時變化，做到足不出戶即可了解各被測點的溫度。在那些需要對溫度監(jiān)控和測量的地方放置無線溫度采集器，然后由監(jiān)控中心通過軟件對無線采集器進行控制，代替過去由人工來完成的溫度數據采集任務；同時監(jiān)控中心對無線溫度采集器傳輸來的溫度數據進行存儲和查詢統計。本系統使用方便，操作簡捷，已經在許多領域中得到廣泛的使用

2.國內外本項目的研究狀況

溫度在工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護和安全生產等方面都是最基本的監(jiān)測參數之一，因此其檢測裝置也得到的長足的進步和發(fā)展。免費論文。例如美日生產的管纜熱電阻溫度傳感器可測溫度高達1000℃，精度0.5級，清華大學的“光纖黑體腔溫度傳感器”可在400～1300℃間靈敏度可達0.1℃。隨著科技的進步和新材料的發(fā)現，新一代的溫度傳感器也在不斷出現和完善，如利用核磁共振的溫度檢測器，可測量出千分之一開爾文，而且輸出信號適于數字運算處理，在常溫下可作為理想的標準溫度。此外還有熱噪聲溫度傳感器、激光溫度傳感器等諸多發(fā)展。智能溫度傳感器(亦稱數字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術(ATE)的結晶。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)，它在硬件的基礎上通過軟件來實現測試功能。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產品。如由美國DALLAS半導體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進制數據，其分辨力高達0.03125°C,測溫精度為±0.2°C。此外新型智能溫度傳感器的功能也在不斷增強。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘(RTC),使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲功能，利用芯片內部256字節(jié)的E2PROM存儲器，可存儲用戶的短信息。免費論文。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發(fā)展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統創(chuàng)造了良好條件。

無線傳輸技術ZigBee是在工業(yè)自動化、家庭智能化和遙控監(jiān)測領域對無線通訊和數據傳輸的需求日益增長的情況下應運而生的，它采用IEEE802.15.4協議，具有功耗低，成本低等特點，還可以方便的實現自動移動的AdHoc網絡。目前市場上的RF芯片供應商主要還是TI、EMBER、FREESCAIE及JENNIC，國產廠商在這個方面仍然是空白。鑒于ZigBee技術在功耗、組網技術等方面的出色能力，受到各國政府、軍方、科研機構和跨國公司的廣泛關注和高度重視，隨著其技術的發(fā)展，無線傳感器網絡將會逐漸的深入生活的每個方面。

3.無線網絡溫度采集可以實現如下功能

（一）數字信號通過單片機分析處理，通過ZigBee無線傳輸模塊，可實現無線傳輸功能。（二）接收模塊得到的數字信號通過單片機處理，可在LCD FC12864上可進行當前溫度顯示，可實現數字顯示功能。（三）外部存儲單元可對過去溫度進行存儲，以便隨時調用，可實現存儲功能。（四）由于有無線傳輸，可以實現遠程對溫度進行監(jiān)控和測量 存儲，安全可靠，而且速度快精度高。（五）系統實現了對現場環(huán)境的不間斷溫度測量與監(jiān)控，讓您通過監(jiān)控中心可以直觀看到溫度實時變化，做到足不出戶即可了解各被測點的溫度。在那些需要對溫度監(jiān)控和測量的地方放置無線溫度采集器，然后由監(jiān)代替過去由人工來完成的溫度數據采集任務；同時監(jiān)控中心對無線溫度采集器傳輸來的溫度數據進行存儲和查詢統計。（六）該系統可換部分裝置，然后實現其它功能，例如：將溫度傳感器換成濕度傳感器進行濕度采集等，具有很強的移植性。

4.結語

在當代社會科學技術的迅猛發(fā)展以及人類對自然的不斷深入探索下，一些人類無法立足的惡劣環(huán)境以及相關工業(yè)、煤礦業(yè)、石油業(yè)、存儲業(yè)等相關環(huán)境中的重要溫度數據的采集和控制成為科學研究的重要課題。本研究項目以適應相關條件下的溫度傳感器為依托，以單片機為整個系統的處理和監(jiān)控為核心，當需要采集人類無法立足的惡劣環(huán)境中的重要溫度數據時，本系統可以通過媒介放置一體積小、精度高的溫度傳感器去采集；在生產和存儲環(huán)境中可以通過本系統來監(jiān)測溫度，當超過合適的環(huán)境溫度時，發(fā)出警報，通知工作人員及時處理控制溫度以減少損失。本研究項目可以更好的服務于科研，提高生產效率，降低危險事故發(fā)生的幾率，具有很強的現實意義

參考文獻：

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3．孫俊杰. ZigBee應用向商業(yè)化逼近[J]. 電子設計應用，2007.11.

4. 張培仁，張志堅，高修峰. 十六位單片微處理器原理及應用（第一版）[M].北京：清華大學出版社，2005.5，P18-P52，P60-P63，P130-P163，P226-P260，P280-P286.

5.李勛，林廣艷，盧景山.單片微型計算機大學讀本（第一版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，1998.11，P197-P203.

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7.Horstmann.c著，晏海華等譯. C++核心思想：第三版[M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2004.8 .

8.宋育才. MCS-51系列單片微型計算機及其應用[M]. 南京：東南大學出版社 ，1997.3.

9.智能溫度傳感器的趨勢[DB/ol].

篇（5）

二、淺談藍牙技術

藍牙計劃雖是1998年開始，但是藍牙的技術根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網絡通訊協議：IEEE-802.11。

藍牙基本上也是運用射頻（RF）方式進行無線通訊，至于使用的頻帶范圍，則是使用2.45GHz，這個無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶，舉凡工業(yè)、科學、醫(yī)療（ISM，Industrial/Scientific/Medical）、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。

由于這個頻帶被廣泛使用了，那么使用此頻帶進行通訊，絕對是很容易收到干擾的，因此藍牙規(guī)格被設計成可跳頻通訊，能夠在一秒鐘內進行1,600次的跳頻動作，此這樣的動作避免其它通訊的干擾。由于每秒1,600次的快速跳頻，這也使得藍牙無線收發(fā)的數據封包不能太長，否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數，所以藍牙短封包、快速跳頻的特性，也使其無線傳輸能抗干擾、更穩(wěn)定通信。

藍牙規(guī)格已經正式公布v1.0版，規(guī)格方面算是踏出成熟的第一步，接下來就是商品化、投入實際制造的階段。而要讓藍牙迅速普及，就是在既有的用途裝置上，追加設計藍牙功能即可，以節(jié)省開發(fā)時間與成本，為此藍牙射頻模塊就成為非常重要的一項零組件。

藍牙射頻模塊一方面要夠便宜，才可能快速普及，另一方面也要夠小巧，才能適用于所有的需求裝置上，目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及，而各家公司也正加緊將射頻模塊設計地更精小、更便宜中。

三、藍牙技術的應用

藍牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力，因此藍牙技術可以舒緩若干問題，例如可以直接利用藍牙的高速數據傳輸率來傳輸語音，等于是把藍牙通訊當成無線電話的功能。

另外對于小公司、小環(huán)境等，也可以省去布設實質線路的成本，以及后續(xù)線路維護的困擾。還有藍牙可以指定隔絕與通行的通信功能，也等于可以建立無線的LAN環(huán)境、小族群通訊環(huán)境。

四、藍牙技術的展望

（一）藍牙收發(fā)話器對健康的好處。由于手機有高功率的電磁波，據報導證實電磁波會對人體造成傷害，所以有了藍牙，你將可以把一個小小的藍牙附件裝在你的大哥大，然后把收發(fā)話器戴在你的耳朵(由于藍牙應用的是低功率，所以不會對人體有任何傷害)。準備好了以后，你就把你的大哥大放在口袋里講電話，不必把電話緊貼的臉，甚至按下收發(fā)話器上的按鈕就可以直接接聽來電。

（二）比一般傳統式紅外線傳輸更快，且不用對準兩個傳輸端口成一直線。藍牙科技在傳輸方面的好處就是，它能夠允許兩個裝置，在不排成一直線的狀態(tài)下，還能夠以無線的方式傳送數據。不像紅外線傳輸最大的缺點是，你必須對準兩個傳輸端口成一直線才有辦法傳送數據。藍牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進行。藍牙的數據傳輸速度比紅外線傳輸還要快，每秒鐘高達1MB

（三）手表可自動對時間，無線下載Mp3。只要將來手表有內建藍牙且有Mp3撥放功能，這樣一來將可自動設定為標準時間，且可很方便的隨時從計算機傳輸歌曲。

（四）其它還有很多很多，只要現在是要接線的，都有可能會被藍牙所應用。藍牙技術一旦普及，相信對通訊方式、產品設計、生活方式等都會有巨幅的沖擊，甚至很難想象沖擊的程度。不過就現階段而言，藍牙可能帶來的便利卻是可以想象的，各位可以想象家里安裝一個藍牙收發(fā)基地臺，家中的計算機、電話、傳真機都不用實際接線，就可以互通或連外。在公司內外務人員趕時間，只要在藍牙收發(fā)范圍內都可以傳送數據，例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉庫的盤點盤查，只要帶個PDA，倉庫內設有藍牙基地臺，馬上可以跟全省各地的倉庫進行盤點加總，當然，藍牙基地臺后面有接往Internet，或是以公司專線，或VPN方式連接。另外數字相機拍完的相片，只要接近筆記型計算機就可以回傳，省去記憶卡的插拔，既有計算機外設裝置也都可以無線化，無線打印機、無線鍵盤、鼠標、搖桿。還有家中、公司都設有藍牙基地臺，則一支具有藍牙功能的手機，在家就可以跟居家無線電話一樣使用，而且是付居家電話費，在公司則變成自己的辦公分機，公司替您付電話費，而在外出時就跟一般行動手機一樣使用，這樣真正落實一人一機終生用的理想，這種方式也被人稱為三合一電話，即是居家、辦公、行動電話三者合一。

五、結束語

藍牙技術一定會飛速發(fā)展，但仍然有一些應用的細節(jié)問題需要解決，如相鄰設備之間為防止信息誤傳和被截取，必須要用戶提前設置對應頻段等，嚴重影響藍牙技術產品面市的速度。但相信隨著一個不斷完善的發(fā)展過程，藍牙技術會為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點的革命。

參考文獻：

[1]NathanJ.MullerBluetoothDemystified（影印本）.人民郵電出版社。

[2]金純，許光辰，孫睿.藍牙技術.電子工業(yè)出版社。

篇（6）

摘要： 本文利用電能的諧振磁耦合傳輸原理，設計了一種電能無線傳輸的電路，給無線鼠標提供工作電源。裝置包括發(fā)射部分和接收部分，從計算機USB取電，通過高頻逆變電路，將直流電轉換為高頻交流電，通過發(fā)射線圈發(fā)射出去。接收線圈接收電能，整流濾波后為鼠標供電。

關鍵詞 ： 諧振式磁耦合；無線鼠標；無線傳輸

中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）26-0103-02

基金項目：本文得到嘉興學院大學生重點創(chuàng)新計劃（編號：851714044）的資助。

作者簡介：葛彥軍（1993-），男，浙江杭州人，嘉興學院南湖學院電氣專業(yè)學生，研究方向為電能的無線傳輸與電氣控制。

0 引言

目前，大部分的無線鼠標的電源由電池提供，但電池的使用壽命短，更換頻率快，這樣會給使用者帶來很大的麻煩，且造成環(huán)境污染，為了解決這一問題，本文使用諧振式電磁耦合方式，把電能無線傳輸運用到無線鼠標上，可為鼠標的正常工作提供持續(xù)能量。

1 諧振耦合電能無線傳輸原理

諧振耦合電能傳輸的原理是利用電磁感應原理實現電能傳遞，通過諧振耦合能量的方法是使兩個線圈發(fā)生諧振，使能量從一個線圈傳輸到另一個線圈，即利用兩個LC電路，一個作為電能的發(fā)送端，另一個作為電能的接收端，當高頻激勵信號的頻率同發(fā)射回路與接收回路的頻率相同時，兩個LC回路處于諧振工作狀態(tài)，發(fā)射回路的電流值達到最大值，線圈發(fā)射的功率最大，接收回路也獲得最大功率。

2 系統總體方案

系統總體設計方案如圖1中所示，發(fā)射部分和接收部分組成了無線電能傳輸系統。電能無線輸電系統包括發(fā)射源、發(fā)射系統、接收系統、負載等部分，高頻逆變電路、線圈組成了發(fā)射部分；另一線圈和整流濾波電路組成了接收部分。

電能從計算機中的USB接口獲得+5V的電源（DC），通過自激振蕩電路產生約100kHz的高頻振蕩電流，發(fā)射線圈將能量以電磁波的形式發(fā)射出去，接收線圈將電磁波接收，接收到的電流需要經過整流濾波電路，再有集成穩(wěn)壓芯片構成穩(wěn)壓電路，變換成鼠標工作所需的直流電（3.3V），給鼠標提供電源。由于鼠標工作時要實現自由動作，因此就會改變線圈之間距離，使磁路中存在很大的漏感，很低的耦合系數，這樣系統的傳輸功率會受到限制，從而影響系統的正常工作和工作效率。諧振補償電路用來消除傳輸系統中松耦合產生的影響。

3 電路設計與實施

發(fā)射端電路由高頻調制、L1C1諧振、功率放大器構成。NE555構成振蕩頻率為100kHz的信號發(fā)生器，為發(fā)射電路提供激勵信號，信號經光電耦合芯片隔離后驅動MOSFET的關斷。光電耦合芯片采用HCNR201，其線性度可達0.05%信號帶寬可大于1MHz。電路采用IRF540-N場效應管構成橋型逆變電路，同時可將諧振信號進行有效的放大，將信號提供給L1C1并聯諧振電路。

接收端電路由L2C2諧振、整流電路、穩(wěn)壓電路構成。整個電路安裝在鼠標中，整流電路即將交流電（AC）轉化為直流電（DC）的裝置，在本設計中采用了體積較小的集成橋式整流芯片MP6S（0.8A）進行整流，整流后經MC34063雙極性集成芯片構成BUCK穩(wěn)壓電路，電路輸出電壓為3.3V。

4 線圈設計與實施

在能量的發(fā)射與接收中線圈起重要的作用，試驗表明，線圈半徑越大，傳輸距離越大，因此，線圈安要求盡量做的大一些，對于發(fā)射線圈，由于和發(fā)射電路一起安裝在計算機的USB接口，線圈可以大一些，發(fā)射線圈用1mm的漆包銅線，繞制半徑200mm，匝數10匝。對于接受線圈，由于鼠標內部空間的限制，所繞制的接受線圈應盡可能的小，并要求一定的體積內能輸出最大的功率。漆包線直徑越大，在相同的體積下匝數就會較少，直徑越小，在相同的體積下匝數就會較多。通過實驗，在匝數較多的情況下，線圈輸出的電壓越大，因此，設計中采用了直徑為0.15mm的漆包銅線，匝數為6000匝，繞制半徑10mm。

由于鼠標在工作中的自由運動，改變了兩線圈的距離，影響了電能傳輸的效率，本設計中采用了并聯電容的作為補償電路以提高傳輸效率。

5 實驗與結論

本設計方案確定后，首先利用PROTUS軟件對方案進行了仿真，仿真結果表明了方案的可行性，然后，搭建了實際電路進行了實驗測試，實驗表明，該電路發(fā)射端與接收端相距50CM時，輸出端輸出電壓最大可達8.8V，傳輸功率可達350MW。傳輸距離達到1.5米時，輸出電壓可達到3.5V。本設計完全可以滿足無線鼠標的電源供電。

參考文獻：

[1]李陽，楊慶新，閆卓.磁耦合諧振式無線電能傳輸方向性分析與驗證[J].電工技術學報，2014，29（2）：197-203.

[2]王玉龍，冷宇.電能無線傳輸裝置的補償電路研究[J].信息技術，2014（7）：111-116.

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一、引言

所謂無線充電技術通常指的是電能的無線傳輸技術，通俗的說，就是不借助實物連線實現電能的無線傳達。這樣做的好處是方便、快捷，減少在苛刻條件下使用電纜帶來的危險性等。關于無線充電技術的研究開始較早，早在1900年，尼古拉?特拉斯就開始無線電能傳輸的實驗，經過一百多年的發(fā)展，關于無線傳電的方法多種多樣，但是基本原理大概可以分為以下三種：電磁感應式、無線電波式、諧振耦合式，通過非輻射磁場內兩線圈的共振效應實現中距離的無線供電。

從表1對比可知， 諧振耦合式無線充電技術的非輻射性、高效率等優(yōu)點是其它無線充電技術無法相比的。所謂諧振耦合式就是利用接收線圈的電感和并聯的電容形成共振回路，在接收端也組成同樣共振頻率的接收回路，利用諧振形成的強磁耦合來實現高效率的無線電能傳輸。該技術的出現引起了國內外學術界與工業(yè)界的巨大興趣，被公認為目前最具發(fā)展前景的一種無線能量傳輸技術方案。

但是目前基于諧振耦合式的無線充電技術的研究偏向理論化，缺乏對實際應用有定量指導意義的研究成果，同時此技術傳輸功率較小遠遠不能完成大功率能量傳輸，也存在著能量損失較高等缺陷。但毋庸置疑，諧振耦合式無線充電技術對充電設備位置的靈活性以及充電設備的高效匹配性具有重要的實用價值。

二、國內外研究現狀

無線能量傳輸的構想最早可以追溯到19世紀80年代，由著名電氣工程師（物理學家）尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla）提出。為證實這一構想，特斯拉建造了巨大的線圈用于實驗使用。由于實驗耗資巨大，最終因財力不足沒有得到實現，隨后也一直被技術發(fā)展水平所限制。

國外對無線充電技術的研究開展的比較早。1968 年，美國著名電氣工程師P. E. Glaser在W. C. Brown提出的微波無線能量傳輸（WPT）概念的基礎上提出了衛(wèi)星太陽能電站（SSPS）的概念。隨后美國，日本和歐洲等國都試圖把這項技術作為獲取新能源的手段，但由于該方案在技術上要求很高，故在實際使用上存在一定的局限性。隨后，一家名為 Powercast 的公司推出了一款利用無線電波充電的充電裝置，實現了距離為1米左右的低功率無線充電。

另一方面，在20世紀70年代，美國出現了電磁感應能量傳輸原理的無線電動牙刷。這項應用的傳輸功率和傳輸距離都不是很理想，但其無線的特征卻恰好滿足了其特殊條件下的應用要求。近年來，美國、日本、新西蘭、德國等國家相繼在這項技術上繼續(xù)深入研究，目前已經研發(fā)了很多實用的產品：美國通用汽車公司研制出的 EV1 型電車；日本大阪幅庫公司研制出的單軌型車和無電瓶自動貨車；2013年10月，瑞典汽車制造商沃爾沃聲稱成功地研制出電磁感應式無線充電汽車。

國內對無線充電技術的研究相對較晚。目前在無線電波和電磁感應無線能量傳輸方面取得的主要成果有：2005年8月，香港城市大學電子工程學系教授許樹源教授宣布成功研制出“無線電池充電平臺”；中科院嚴陸光院士帶領的研究小組從高速軌道交通的角度對運動型應用進行了性能分析；2007年2月，重慶大學自動化學院非接觸電能傳輸技術研發(fā)課題組突破技術難點，設計的無線電能傳輸裝置實現了600至1000W的電能輸出，傳輸效率達到 70%。

諧振耦合式方案是2006年由美國麻省理工學院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領的研究團隊提出來的。并于 2007 年 7 月 6 日在科學雜志《Science》上發(fā)表成果文獻。團隊利用該方案，成功的點亮了距離為2米外的一個60 瓦的燈泡，傳輸效率為40%左右。此項稱為“Witricity”技術，該技術樹立了無線充電技術發(fā)展史的里程碑。一年后，Marin Soljacic團隊聲稱已將傳輸效率提高至90%。

由于該技術極具前景和市場，世界各國的相關機構和公司也不約而同的進行深入研究。2010 年 1 月，海爾在美國拉斯維加斯舉行的國際消費電子展（CES）上展出了最新概念產品無尾電視。一方面，產品運用無線通信技術傳輸視頻信號；另一方面，又使用諧振耦合式充電技術供電，真正實現了無線化。

三、發(fā)展疑難點及解決方案

3.1 如何克服干擾源的影響

無線能量傳輸系統工作在包含各種用電設備的電磁環(huán)境中，易受到外界電磁源的干擾。一方面，磁耦合諧振無線能量傳輸系統以磁場為能量傳輸介質，任何能感應到磁場的元件都可能成為負載，這種情況為無源干擾源，稱為負載類干擾，干擾源稱為負載類干擾體；另一方面，外磁場也會影響能量傳輸系統的磁場，這種情況為有源干擾，其干擾源為干擾場源。這些干擾都會降低系統的傳輸效率。根據無線輸電原理，本文提出以下兩個解決方案：（1）選擇隔磁的充電空間。為了避免干擾源對能量傳輸系統的影響，可以把能力傳輸系統與干擾源隔離，故可以利用電磁屏蔽技術，使系統不受外界干擾源影響。電磁屏蔽的工作原理是利用反射和衰減來隔離電磁場的耦合，所以可以制作屏蔽體，來保護系統免受外界電磁波干擾。如屏蔽導電漆就是能用于噴涂的一種油漆，干燥形成漆膜后能起到導電的作用，從而屏蔽電磁波干擾。（2）控制能量傳輸系統的諧振頻率。由磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究知，能量傳輸系統對干擾源的頻率十分敏感。在實際應用中，0.5～25MHz 尚屬于空白應用頻率段，因此可以在設計能量傳輸系統的時候，使系統的諧振頻率滿足電磁耦合的同時盡量處于0.5～25MHz之間，這樣有可能降低實際應用中的電子設備對無線能量傳輸系統的影響。

3.2 如何提高傳輸距離

美國麻省理工學院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領的研究團隊成功地點亮了距離為 2 米外的一個 60 瓦的燈泡。但目前這種技術的最遠充電距離只能達到2.7m，傳輸距離較近嚴重限制了它的應用。由于傳輸距離的遠近與能量傳輸系統的電路結構密切相關，現提出如下解決思路：改變電路參數角度來提高傳輸距離。研究表明，傳輸距離受到頻率、線圈參數等的影響。線圈的諧振頻率越高，傳輸的距離越遠；線圈的線徑越大，傳輸的距離越遠；線圈的直徑越大，傳輸的距離越遠；線圈的匝數越多，近距離傳輸效果強于遠距離傳輸效果。因而可以綜合頻率、線圈參數等因素，選定合適的電路器件，使系統傳輸距離較遠。

3.3 是否存在有害電磁輻射

磁耦合諧振式無線充電技術的原理告訴我們，由于電感線圈的存在，必然會產生磁力線輻射，那么這樣的磁場會不會造成電磁輻射危害人們的身心健康呢？在電流的輻射方面，目前無線充電器基本上將交流電整流后轉換為直流電，且功率極小，業(yè)內人士也一直在強調理論上對人的健康不構成威脅。但是輻射的問題，現在也只是停留在理論分析上，到底會不會，依舊是需要更進一步的理論分析和實驗研究，只能讓時間來證明。

四、發(fā)展前景及創(chuàng)新

4.1 RFID與無線充電技術的融合

射頻識別技術是利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）傳播來實現無接觸式信息傳遞并通過所傳遞信息達到自動識別自標的一種技術，將RFID技術與無線充電技術相結合，對每個無線充電設備嵌入RFID電子標簽，讀寫器通過射頻信號同電子標簽進行通信，保證被充電設備與充電系統的完全分離，實現能量的高效率無線傳輸。

4.2 智能家居與無線充電技術融合

智能家居是物聯化的一個體現，最終發(fā)展方向之一是終端無線化。應用無線充電技術，可以使各家電系統自動獲取電能，進一步實現智能家居的自動控制化。但在無線輸電過程中產生的磁場是否會影響到各級系統裝置的正常工作有待進一步考證。如果相互影響問題得到有效的解決，無線充電設備與常規(guī)家電設備能有效共存，則是智能家居與無線充電兩大領域的完美結合，勢必進一步改變人類生活。

4.3 電動汽車與無線充電技術融合

無線充電技術對手機等小型電子產品而言，是個錦上添花的新功能，對電動車產業(yè)而言，則可能是啟動整個市場的關鍵。對電動汽車進行無線充電，沒有外露的連接器，可以徹底避免漏電、跑電等安全隱患。同時采用電磁共振式無線充電技術，可以將電源和變壓器等設備隱蔽在地下，讓汽車在停車處或街邊特殊的充電點充電。若能將無線充電技術應用于電動車產業(yè)，將是電動車行業(yè)的一大改革。

五、結束語

諧振耦合式無線充電技術是目前最被看好的無線充電技術之一，從長遠來看具有廣泛發(fā)展空間及應用前景。但是每一種無線輸電方式都有一系列的關鍵問題需要解決，如何實現電磁共振式無線充電技術應用的大型化、高效化與距離化，是各國科學家探索研究的重點。隨著技術水平的提升，無線充電技術發(fā)展迅速，應用逐漸成熟，技術普及逐步實現，在未來的各種場合，無線充電技術無疑將扮演重要角色，服務全人類。

參 考 文 獻

[1] 曲立楠，磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究，哈爾濱工業(yè)大學碩士論文，2010

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1 引言

隨著可再生能源技術的發(fā)展，在最近幾年太陽能光伏發(fā)電系統得到了比較廣泛的應用。但是目前影響太陽能系統輸出參數的因素很多，主要的外部環(huán)境參數為溫度、表面風速和照度。溫度是光伏系統的重要參數之一，在給定光強下，光伏電池工作溫度的升高影響電池的輸出功率[1]。因此對溫度的采集和 檢測在光伏發(fā)電系統中顯得尤為重要。光伏發(fā)電系統的環(huán)境風速會影響到光伏發(fā)電組件的表面熱量散發(fā)，因此對風速的采集和監(jiān)控也是需要的。對于照度的監(jiān)控，能很好的監(jiān)控組件工作狀況，防止“熱點效應” [2]的產生。

本文設計了一種自動的、可以實時檢測、記錄以及傳輸的太陽能光伏發(fā)電系統的數據檢測裝置，該裝置不僅可以實時檢測光伏發(fā)電組件的環(huán)境參數，而且可以把采集到的參數通過無線傳輸發(fā)送到遠程的控制臺，進行記錄處理分析。

2 系統構成及硬件部分

2.1 系統構成

系統主要包括電源模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、顯示模塊、無線通信模塊，系統框圖如圖1所示。太陽能光伏發(fā)電系統的數據采集模塊使用多個傳感器采集太陽能光伏發(fā)電系統的光伏發(fā)電組件的溫度、風速、照度；數據處理模塊，控制多個傳感器進行數據采集并處理傳感器采集的數據；無線通信模塊，執(zhí)行太陽能光伏發(fā)電系統的數據檢測裝置與通信基站的無線通信，傳輸采集的數據；電源模塊為上述各模塊提供電源。

2.2 硬件結構及工作過程

數據采集模塊包括溫度傳感器，風速傳感器和照度傳感器。溫度傳感器包括美國AD公司生產的集成接觸式傳感器芯片AD590信號放大器，AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。AD590將外部溫度信號轉換為模擬電流信號，接著信號放大器將電流信號轉換成電壓信號并自動調整信號的增益大小。風速傳感器采用了脈沖式風速傳感器，脈沖式風速傳感器體積小、質量小、原理簡單，同時能夠將風速模擬量直接轉換成電子脈沖數。

數據處理模塊采用德州儀器（TI）公司的LM3S1138微處理器，該微處理器可以對采集來的溫度和照度數據進行A/D轉換，并經行數據比較和BCD碼轉換，最后可以在顯示模塊上顯示出當前的溫度、風速以及照度的數值。微處理器還可以控制采樣的周期，設定報警的上限，一旦采集到的數據超過報警的上限時，即發(fā)出報警信號。該微處理器還可以按照用戶定義的數據格式打包，并發(fā)送到無線通信模塊的緩存中去。顯示包括四個鍵，這4個按鍵可以對微處理器進行參數和報警上限的設定。

無線通信模塊采用索尼愛立信公司的G64無線傳輸模塊，G64可以將數據處理模塊發(fā)送過來的數據包封裝，通過GPRS接入Internet，傳入監(jiān)控中心。監(jiān)控中心的終端對接收來的數據包解析，還原，并由PC機執(zhí)行相關的處理，如記錄下一周期內的溫度，風速，照度的變化曲線，定期進行數據庫更新等等。監(jiān)控中心的終端還可以通過Internet和無線網絡對太陽能光伏發(fā)電系統的數據監(jiān)測裝置經行遠程設定。

數據采集模塊采集太陽能光伏發(fā)電系統的溫度、風速、照度參數，并且把這些參數傳送到數據處理模塊，數據處理模塊對這些參數濾波，A/D轉換后打包發(fā)送到無線通信模塊的緩存中，無線通信模塊把這些數據包通過現有的無線網絡羅如GSM，CDMA，WCDMA，TDSCDMA發(fā)送到各個基站，進而再傳送到控制臺，對這些數據進行記錄分析，當采集到的數據超過所設定的參數時，還可以發(fā)出報警信號。

3 軟件設計

在采集過程中，傳感器的輸入模擬信號經前段信號處理之后送至C8015F320的引腳上，經過ADC轉換為數字信號。單片機片外有8個45DB321C芯片組成一個32MB的Data flash 存儲器，采集到的數據不斷地通過SPI接口送到45DB321C芯片中存儲。

4 總結

本論文設計了一種太陽能電站使用的太陽能光伏發(fā)電系統的數據監(jiān)測裝置，該裝置包括數據采集模塊，數據處理模塊，無線通信模塊，電源模塊。本裝置可以把數據監(jiān)測由原來人工手持式監(jiān)測為自動實時監(jiān)測，大大提高效率，采集的數據可以通過無線網絡發(fā)送到各個計算機終端，進行記錄分析，使得工作人員可以在任意地方都能隨時了解到太陽能光伏發(fā)電系統的工作狀況，對于產生的問題可以及時處理，符合國家職能電網建設中，免維護、可控、可視等要素的要求。

參考文獻：

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一、引言

道路交通安全事關人民群眾的安居樂業(yè)，事關經濟社會的協調發(fā)展，加強道路交通安全工作，保障人民群眾的生命和財產安全，是政府以及交管部門一直以來的重點工作。為了徹底改變以往的人工考試模式，提高駕駛員的駕駛技術，降低考試員的勞動強度，同時使考試更加公平、公正。全國各地的車管所及駕駛員培訓學校都逐步啟用了“機動車駕駛員樁考”系統。

樁考系統的基本原理是通過在考試車上安裝信號檢測傳感器、數據處理系統以及無線發(fā)射機，在場地上安裝電子吊桿及遠紅外檢測光路等，使得考試過程中各種動態(tài)信息可以通過有線和無線兩種方式傳輸到主控制室，這樣監(jiān)考員就可以利用主控計算機顯示屏實時監(jiān)控考試的全部過程。論文參考網。論文參考網。目前，整個考試過程已經全部實現自動化控制，并且最后可以將考生的考試結果存檔、打印。但是，通過實際調研發(fā)現所采用的各種樁考系統仍普遍存在著以下缺陷：

1．系統功能單一，運行速度較慢

2．抗干擾能力較差，無線傳輸時容量出現誤碼現象。

3．模擬（場地考車）跟蹤顯示界面單一，跟蹤速度較慢。

4．紅外光路在惡劣天氣（大霧、風沙）時接收靈敏度下降。

5．單機版，不能全國聯網。

由于科學技術的進步，無線傳輸技術、信號采集及處理技術、傳感技術都有了長足發(fā)展，集成電路的多功能、抗干擾等也都有了很大提高， 因此有必要對傳統的“機動車駕駛員樁考”系統進行改進，使考試系統更加完善。本文就此提出一種新型的計算機駕駛員樁考系統的設計方法。

二、系統總體設計

（一）基本功能

根據我國《機動車駕駛員考試管理辦法》有關科目二考試（樁考）的規(guī)定。方案擬采用計算機監(jiān)控管理、單片機實時檢測處理、集成數字電路、進口無線通信和紅外線報警設備，結合機電一體化等高新技術。由主監(jiān)控儀及車載分機實時采集考車、樁桿、庫線等信號，經過計算機分析判斷，在監(jiān)視屏上真實模擬、跟蹤考車進行狀況，同時對樁考過程中出現的：

1．不按規(guī)定路線、順序行駛；

2．碰擦樁桿；

3．車身出線；

4．移庫不入；

5．中途停車(兩次)；

6．發(fā)動機熄火；

等犯規(guī)動作進行自動監(jiān)測和管理，對以上所有犯規(guī)動作，系統可以進行自動報警，并在駕駛員考試記錄表上打印結果。監(jiān)考人員只需通過監(jiān)視器就可以在室內全面了解場地樁考情況，同時，考生通過語音提示可以了解考試結果及犯規(guī)種類。另外，計算機系統可對考生的情況進行存儲，綜合查詢，對樁考結果進行綜合統計查詢。

該系統從功能上大致劃分為考試監(jiān)控、考生信息查詢、考試統計查詢及系統參數設置四個模塊。各功能模塊的具體功能如圖1所示。

圖1 系統功能圖

（二）基本組成

為了實現系統設計的基本功能，新型的計算機駕駛員樁考系統主要由主控制室、場地、考車三個組成部分。如圖2所示。

1．主控制室

由專用計算機，打印機，樁考監(jiān)控儀，交換機，無線通信機，電源等構成。

2．場地

（1）越庫線紅外監(jiān)測裝置

場地由對射式紅外線發(fā)射、接收器形成對大型車和小型車的樁考庫線報警和移庫狀態(tài)判斷系統，它用來檢測車身越線、移庫不入行進路線出錯等犯規(guī)項目。

（2）碰桿電子報警系統

場地安裝固定龍門架， 懸掛可以360度任意碰撞、自動歸位的電磁吊桿，構成考車碰、檫桿自動檢測報警系統。它用來監(jiān)測碰桿犯規(guī)項目。場地系統的電平信號通過電纜各自直接地連接到控制室的系統監(jiān)控儀上。

3.考車

采用專用考車，在考車上安裝檢測前進、后退、停車、熄火等傳感器及考車信號監(jiān)測儀， 考車監(jiān)測系統實時監(jiān)測考車運行狀況,將檢測信號進行分析、處理后通過無線通訊方式傳輸到主控室。

圖2 系統組成圖

（三）擬達到的技術指標

1．軟件系統功能增強，人機界面友好，操作智能化，

2．軟件可在不同操作系統下運行。

3．監(jiān)控室中儀器（計算機系統、主機系統），可適應溫度為-10℃～40℃。要求室內保持清潔、干燥以及電壓穩(wěn)定（220±20V）。

4．場地樁桿、吊架、紅外線裝置等均采用防風、防水、防凍、耐高溫等措施，能適應我國各地的高溫、高寒天氣情況（-35℃～60℃）。

5．紅外發(fā)射、接受設備可全天候工作，不受任何惡劣天氣（大霧、風沙）的影響。

6．考車信號監(jiān)控系統芯片及傳感器均采用進口元器件,溫度系數可達到-40℃～70℃。論文參考網。

7．建立遠程網絡數據庫，與公安部聯網，實現異地查詢考生檔案，信息共享。

三、系統應用前景

所設計的新型計算機駕駛員樁考系統在軟件、硬件方面都將采用當今最先進和主流的技術及進口傳感器件，使軟件功能更強大，速度更快，圖像可實時跟蹤考車行車軌跡，運用無線傳輸自動判斷考車熄火，遠紅外幕墻檢測考車碰線、出庫，計算機自動判斷并語音提示，徹底排除了人為因素。場地硬件部分可靈活組合成單庫、雙庫（大庫套小庫），節(jié)約場地，可適合不同用戶的需要。同時，該系統技術先進，主控計算機可以實現高速圖象跟蹤、自動變庫，完全符合公安部的考試要求，因此將會有很強的市場競爭力。

目前市場上正在使用的樁考系統基本上都處于更新換代的時期，而隨著經濟的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，買車、學車的人越來越多，新的駕校及駕駛員培訓基地不斷建立，新型的計算機駕駛員樁考系統的研制成功必將會有先入為主的優(yōu)勢和廣闊的市場空間。

參考文獻：

[1]黃愛民,陳萬里. 機動車輛自動識別系統[J]國防科技大學學報, 1998,(05) .

[2]王未央,黃皎,梁長河,范新南. 基于實時數據采集的駕駛樁考系統的實現[J]計算機應用, 2000,(11) .

[3]劉曉冬,蘇光大,周全,田超. 一種可視化智能戶外監(jiān)控系統[J]中國圖象圖形學報, 2000,(12) .

[4]公安部公開征求對《中華人民共和國機動車駕駛證登記辦法》《中華人民共和國機動車駕駛員考試辦法》(征求意見稿)的意見[J].道路交通管理, 2003,(01)

[5] 孫步戰(zhàn). 駕駛培訓綜合庫教學操作要領依據的研究[J].教育與職業(yè), 2006,(32)

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中圖分類號：TM724 文獻標識碼：A

1無線電能傳輸的定義

無線電能傳輸又稱無接觸電能傳輸是一種傳輸電能的新技術，它將電能通過電磁耦合、射頻微波、激光等載體進行傳輸。這種技術解決了電力自身的兩大缺點：不易儲存和不易傳輸，同時也解除了對于導線的依賴，從而得到更加方便和廣闊的應用。

2無線電能傳輸發(fā)展歷史

19世紀末被譽為“迎來電力時代的天才”的特斯拉在電氣與無線電技術方面做出了突出貢獻。1881年發(fā)現了旋轉磁場原理，并用于制造感應電動機，次年進行試制且運轉成功。1888年發(fā)明多相交流傳輸及配電系統；1889-1990年制成赫茲振蕩器。1891年發(fā)明高頻變壓器（特斯拉線圈），現仍廣泛用于無線電、電視機及其他電子設備，他曾致力于研究無線傳輸信號及能量的可能性，并在1899年演示了不用導線采用高頻電流的電動機，但由于效率低和對安全方面的擔憂，無線電力傳輸的技術無突破性進展。

2001年5月，國際無線電力傳輸技術會議在法屬留尼汪島召開期間，法國國家科學研究中心的皮格努萊特，利用微波無線傳輸電能點亮40m外一個200W的燈泡。其后，2003年在島上建造的10kW試驗型微波輸電裝置，已開始以2.45GHz頻率向接近1km的格朗巴桑村進行點對點無線供電。

2007年6月麻省理工學院的研究人員已經實現了在短距離內的無線電力傳輸，他們通過電磁感應利用磁耦合共振原理成功地點亮了離電源2m多遠處的一個60w燈泡。

2008年9月，北美電力研討會最新的論文顯示，他們已經在美國內華達州的雷電實驗室成功的將800W電力用無線的方式傳輸到5m遠的距離。

3無線電能傳輸方式

3.1電磁感應式

電磁感應式又稱為非接觸感應式，電能傳輸電路的基本特征就是原副邊電路分離。原邊電路與副邊電路之間有一段空隙，通過磁場耦合感應相聯系。根據無接觸變壓器初、次級之間所處的相對運動狀態(tài)，新型無接觸電能傳輸系統可分為：分離式、移動式和旋轉式，分別給相對于初級繞組保持靜止、移動和旋轉的電氣設備供電。

電磁感應式的特點是：（1）較大氣隙存在，使得原副邊無電接觸，彌補了傳統接觸式電能的固有缺陷；（2）較大氣隙的存在使得系統構成的耦合關系屬于松耦合，使得漏磁與激磁想當，甚至比激磁高；（3）傳輸距離較短，實際上多在毫米級。

3.2電磁共振式

電磁共振式又稱WiTricityj技術是由麻省理工學院物理系、電子工程、計算機科學系，以及軍事奈米技術研究所的研究人員提出的。系統采用兩個相同頻率的諧振物體產生很強的相互耦合，能量在兩物體間交互，利用線圈及放置兩端的平板電容器，共同組成諧振電路，實現能量的無線傳輸。

電磁共振式的特點：（1）利用磁場通過近場傳輸，輻射小，具有方向性。（2）中等距離傳輸，傳輸效率較高。（3）能量傳輸不受空間障礙物（非磁性）影響。（4）傳輸效果與頻率計天線尺寸關系密切。

3.3微波式

先通過磁控管將電能轉變?yōu)槲⒉苄问剑儆砂l(fā)射天線將微波束送出，接收天線接收后由整流設備將微波能量抓換為電能。

微波式特點：（1）傳輸距離遠，頻率越高，傳播的能量越大。在大氣中能量傳遞損耗很小，能量傳輸不受地球引力差的影響；（2）微波式波長介于無線電波和紅外線輻射的電磁波，容易對通信造成干擾；（3）能量束難以集中，能量散射損耗大，定向性差，傳輸率低。

4無線電能傳輸需要解決的問題

4.1電磁輻射安全問題

對人身安全和周圍環(huán)境的影響需要解決。由于無線能量的傳輸既不像傳統的供電方式那樣可以在傳輸路徑上得到很好的控制也不像無線通訊那樣傳送微小的功率。高能量的能量密度勢必會對人身安全及健康帶來影響。對激光則在功率密度小于2.5mW/cm2才能保證對人體無傷害。所以采用無線輸電時要考慮避免對人身的傷害。

4.2電磁兼容性

無線能量傳輸系統在工作時周圍空間會存在高頻電磁場，這就要求系統本身具有較高的電磁兼容指標。系統要發(fā)生電磁兼容性問題，必須存在三個因素，即電磁騷擾源、耦合途徑、敏感設備。所以，在遇到電磁兼容問題時，要從這三個因素入手，對癥下藥，消除其中某一個因素，就能解決電磁兼容問題。因此采取有效的抗干擾措施、屏蔽技術、合理使用電磁波不同的頻段、避免交叉，重疊等造成不必要的電磁干擾。

4.3系統整體性能有待提高

目前無線能量傳輸技術整體上傳輸的效率不高，主要原因是能量的控制比較困難，無法真正實現能量點對點的傳送在傳輸的過程中會散射等損耗一部分能量，能量轉換器的效率不高也是影響整個系統效率的關鍵因素。當然隨著電子技術的不斷進步，傳輸的效率也會逐漸提高。

4.4傳輸距離、效率、功率、裝置體積之間的關系

對于無線能量傳輸技術中幾個關鍵性的指標：傳輸距離、傳輸效率、傳輸功率、裝置體積等。一般情況下，傳輸距離越近、裝置體積越大、傳輸效率就越高、傳輸功率就越大。如何盡可能地減小裝置體積、提高傳輸距離、效率和功率是無線輸電技術重點研究的方向之一，也是小功率設備實現無線輸電的前提。