基于單片機(jī)的無線電通信技術(shù)分析

焦嬌 姜浩軍

摘 要：無線電通信的發(fā)明是人類通信領(lǐng)域一個重要的里程碑事件。隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和無線電技術(shù)的發(fā)展與完善，無線電通信日漸成熟，成為當(dāng)前人類社會的主流通信技術(shù)和通信方式。和其它通信方式相比，無線電通信技術(shù)具有高效、快捷、方便、機(jī)動靈活、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢，因而廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程遙控、汽車電子、門卡、環(huán)境監(jiān)測和電氣自動化等多個領(lǐng)域。其中，單片機(jī)就是無線電通信的重要應(yīng)用領(lǐng)域。在配套技術(shù)的推動下，目前單片機(jī)和上位機(jī)之間的聯(lián)系已經(jīng)不在使用原來的有線傳輸方式，而是使用依賴于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠芯€串、并行總線、I2C和CAN總線。文章圍繞基于單片機(jī)的無線電技術(shù)相關(guān)問題進(jìn)行探討，首先介紹了無線電通信基本概念和性能特點(diǎn)，其次簡要介紹了單片機(jī)的性能、參數(shù)，最后對無線電通信距離的影響因素加以分析。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；無線電通信技術(shù)；應(yīng)用

引言

對電能的應(yīng)用是人類社會進(jìn)入現(xiàn)代文明的一個重要標(biāo)志。由于電能的高效便捷和適用性廣的特點(diǎn)，在人類社會生產(chǎn)、生活各個領(lǐng)域都能夠看到電能的應(yīng)用。在通信領(lǐng)域，使用電進(jìn)行信息傳遞的方式稱之為電通信。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的方式不同，電通信通常分作有線電通信和無線電通信兩大類。有線電通信以電線、電纜為載體進(jìn)行信息傳遞。無線電通信則是將信息通過無線電波的方式向遠(yuǎn)方傳遞。無線電通信可以傳輸?shù)男畔㈩愋头浅ＸS富，包括數(shù)據(jù)、文本、語音、圖像等各個類型。相較于有線電通信，無線電通信對基礎(chǔ)設(shè)施的要求相對較低，無須架設(shè)專用的通信線路，在通信距離上受限也少，通信機(jī)制靈活，便于構(gòu)建。其缺點(diǎn)是受自然環(huán)境條件影響較大，條件惡劣時傳輸質(zhì)量會大幅降低。保密性差，電信號容易被截獲、竊取。無線電通信適用范圍更廣，發(fā)展?jié)摿薮螅钱?dāng)前通信技術(shù)的主流發(fā)展方式。

1 無線電通信基本概念和特點(diǎn)分析

無線電通信將傳遞的信息按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)為電磁脈沖，以電磁波為載體，向四面八方傳遞，然后通過專用設(shè)備接收并還原成相應(yīng)信息。由于使用電磁波為傳輸載體，無線電通信具有傳播范圍極遠(yuǎn)，通信效率高等諸多特點(diǎn)，是現(xiàn)代化信息傳遞的主流技術(shù)。

1.1 受時間、空間限制影響微弱

人類社會活動紛繁復(fù)雜，不確定因素很多。一般的通信方式往往會因?yàn)槟承o法預(yù)估的因素受到干擾，通信質(zhì)量下降，嚴(yán)重時甚至無法進(jìn)行。相對而言，無線電通信由于是采用向四周發(fā)射電磁波的形式進(jìn)行信息傳遞，受時間、空間影響微弱，從而可以更加方便靈活的傳遞各類信息。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，更是進(jìn)一步推動了無線電通信的發(fā)展，信息傳遞效率大幅提高。

1.2 機(jī)動性高，適用性廣

無線電通信技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的實(shí)用工程學(xué)科。它綜合利用了數(shù)字技術(shù)、精密機(jī)械、智能控制等多種現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)。信息傳輸速度快、存儲量大、功能豐富、基礎(chǔ)設(shè)備構(gòu)建靈活，智能化水平較高，能夠在很多環(huán)境下實(shí)現(xiàn)信息通信目標(biāo)，特別是在軍事構(gòu)建地域通信網(wǎng)方面的貢獻(xiàn)非常突出。

1.3 通信穩(wěn)定可靠

無線電通信在基礎(chǔ)設(shè)施方面不需要連續(xù)建設(shè)長距離的通信電纜，使用無線電波作為信息傳遞介質(zhì)的方式，在應(yīng)對自然災(zāi)害方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。除了極少數(shù)信號受到嚴(yán)重干擾的情況，無線電通信都能夠較為正常的進(jìn)行，保持通訊聯(lián)絡(luò)通暢。無線電通信技術(shù)擺脫了通信線路建設(shè)的繁瑣環(huán)節(jié)和傳輸距離限制，傳輸距離更遠(yuǎn)，方式更加靈活。

1.4 信息安全缺乏保障

無線電通信使用無線電作為信息載體。而電磁波在傳遞過程中容易受到外界的干擾，降低通信質(zhì)量，同時，只要使用相應(yīng)設(shè)備，無線電波就會受到竊取，其中所包含的信息也就難以保密。無線電通信安全問題是無線電通信領(lǐng)域最受關(guān)注的問題之一。隨著全球市場化趨勢的日漸明顯，企業(yè)競爭程度與日俱增。作為最廣泛使用的通信手段，無線電通信的安全問題愈加突出。提高通信安全保障水平，是無線電通信領(lǐng)域今后主要的發(fā)展方向。

2 單片機(jī)概述

單片機(jī)是目前工業(yè)生產(chǎn)中重要的集成控制設(shè)備，在工業(yè)自動化、智能化生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的控制和信息運(yùn)算作用。單片機(jī)自上個世紀(jì)七十年代出現(xiàn)以來，經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了多次技術(shù)革新。當(dāng)前的單片機(jī)和上位機(jī)之間的通信聯(lián)系，已經(jīng)不再使用有線通信，而是使用有線串、并行總線、I2C和CAN總線技術(shù)，上述功能的實(shí)現(xiàn)，最終依賴于無線電通信。下面就對單片機(jī)的主要性能參數(shù)進(jìn)行簡要介紹。

（1）電源范圍：單片機(jī)可以使用4伏到5.5伏的電源。

（2）工作頻率：51單片機(jī)是當(dāng)前單片機(jī)性能較為先進(jìn)的一種。相對于工作頻率最高只能達(dá)到24兆赫茲的89C51為代表的89C5*，89S5*系列產(chǎn)品，51單片機(jī)最高工作頻率可到33兆赫茲。

（3）兼容型：目前的單片機(jī)具有良好的兼容性，同一程序，在不同單片機(jī)上運(yùn)行的結(jié)果是一致的。

（4）加密功能：經(jīng)過多年的發(fā)展，單片機(jī)的保密性能大幅提高，相較于過去的單片機(jī)，目前新型單片機(jī)上應(yīng)用的程序都有著很強(qiáng)的保密措施，可以有效防止知識產(chǎn)權(quán)遭受侵犯。

（5）抗干擾性：和采用外接看門狗計時器單元電路的89C51型不同，新型單片機(jī)將看門狗計時器集成在設(shè)備內(nèi)部，不僅有效縮減了設(shè)備所占空間，更使得抗干擾性能得以大幅提高，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)更加安全穩(wěn)定。

3 無線電通信距離主要影響因素分析

在無線電工作頻率保持不變的情況下，無線電通信距離的影響因素主要有發(fā)射功率、發(fā)射天線增益、傳播損耗、接收天線增益、接收機(jī)靈敏度等因素。要增加通信距離，就必須提高上述因素中的增益因素，比如發(fā)生功率、發(fā)生天線增益、接收機(jī)靈敏度等，減少減益因素，比如傳播損耗等。上述無線電通信距離影響因素中，一部分因素能夠人為控制、影響，這些因素包括接收靈敏度、RX-天線增益、發(fā)射輸出功率等。還有一部分因素是無線電技術(shù)特點(diǎn)決定的，不能人為的改動，這些因素包括輸損耗、路徑損耗、多徑損耗、周圍環(huán)境的吸收等。為此，要提高無線電通信的距離，就必須從可以人為控制的幾個因素，比如接收靈敏度、天線增益、發(fā)射功率等因素著手。

4 結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展，人類生產(chǎn)、工作和日常生活活動對于通信的需求越來越高。無線電通信技術(shù)機(jī)動靈活、可靠穩(wěn)定，對于現(xiàn)代社會節(jié)奏快捷、情況復(fù)雜的工作生活方式具有極高的適用性。我們相信，在信息科學(xué)、材料科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等日臻完善的基礎(chǔ)上，無線電技術(shù)勢必獲得更快的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用，為人類社會現(xiàn)代化水平的提高做出更加積極的貢獻(xiàn)。

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作者簡介：焦嬌，牡丹江師范學(xué)院，研究生學(xué)院無線電物理專業(yè)。

姜浩軍，牡丹江師范學(xué)院，研究生學(xué)院無線電物理專業(yè)。