簡易無線通信信號分析與測量裝置研究

岳延亮

摘 要：無線通信是21世紀以來高度發(fā)展的一項科技，它的應用極為廣泛，目前，廣泛應用在通訊、WIFI無線網(wǎng)絡等各方面，這些無線通信裝置在我們的日常生活中應用極為廣泛。同時，無線通信在世界上的發(fā)展前景極好，有望在我們的社會工作中得到廣泛應用。本文即基于無線通信的重要性，簡要介紹無線通信的基本情況，對其發(fā)展進程、無線通信信號、以及測量裝置等進行分析論述。

關鍵詞：無線通信技術；信號；測量裝置；無線網(wǎng)

中圖分類號：TN912 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0020-02

1 無線通信基本情況

1.1 無線通信技術概述

無線通信技術是一種利用電磁波無線通信信號在空間中自由傳播的特性來交換電磁波所攜帶的信息以此來達到通信目的的一種無線通信技術。無線通信技術具有速度快、反應靈敏、節(jié)省人力物力等特征。但早期的無線通信技術是由太局域網(wǎng)發(fā)展而來的。太局域網(wǎng)的有線性、需要大量的管線進行鏈接，同時它的只局限于一定地區(qū)的特征促進了無線通信技術的發(fā)展。無線通信技術的初次誕生是為了彌補太局域網(wǎng)的不足之處。在隨后的幾十年里，無線通信技術逐漸作為一種獨立與太局域網(wǎng)的技術發(fā)展開來。無線通信技術由于本身的通信速度快、傳播范圍廣、及時高效、節(jié)省人力物力等特征使得無線通信行業(yè)普遍注意到無線通信技術，同時在人們對無線通信技術的需求影響下，政府亦不斷在無線通信技術領域投入資金。無線通信技術在逐漸發(fā)展中其傳播途徑有微波通信和衛(wèi)星通信兩種。而微波通信中的微波是指一種電磁波，是無線通信技術中通信信號傳播交流的一種相當于介質的一種物質。而這種介質傳送距離較短只有有幾十千米。而由于微波本身頻帶寬、通信容量大、傳送距離短等特征，導致利用微波進行無線通信具有一定的局限性。但是，在無線通信行業(yè)尋找出了一種解決辦法，即建立一個中繼站。在微波的傳送距離達到的地方建立中繼站聯(lián)系下一個微波，利用微波通信的這種局限性可以全面借助中繼站進行解決。衛(wèi)星通信是指利用通信衛(wèi)星進行無線通信的一種無線通信技術，其中衛(wèi)星通信中其借助了微波通信中的中繼站技術，將通信微信視作微波通信中的中繼站，起到轉接的作用，在地面上的兩個或多個地球站之間或移動體之間建立通信聯(lián)系。

1.2 無線通信技術的發(fā)展

20世紀70年代，人們開始對無線網(wǎng)進行研究。而在這個時期是局域網(wǎng)發(fā)展較為迅速的時期。局域網(wǎng)是指在幾千米內由多臺計算機聯(lián)合而成的計算機組。在這個時期，局域網(wǎng)LAN本身在計算機誕生時間較短，各方面軟硬件技術發(fā)展尚不健全，以及我國的社會科學技術方面的發(fā)展尚處于初級階段的特性，使得無線通信技術的發(fā)展沒有達到合適的條件。但是由于無線網(wǎng)具有不用架管線、靈敏度高的特性，得到了特定的通信行業(yè)市場的認可，而之后的人們在逐漸的發(fā)展中認識到了無線網(wǎng)的優(yōu)點。但是在當時的技術以及材料等的不足使得無線網(wǎng)快速發(fā)展，同時當時的無線網(wǎng)遵循的是局域網(wǎng)的IEEE802.3標準使得無線網(wǎng)具有在具有易受其他微波噪聲干擾，性能不穩(wěn)定，傳輸速率低且不易升級、不同廠商的產(chǎn)品相互間不兼容等缺陷，這些缺陷制約了無線網(wǎng)的發(fā)展，使得無線網(wǎng)在當時發(fā)展較慢。但是，即使無線網(wǎng)的這些缺陷也不能阻礙無線網(wǎng)的逐漸發(fā)展。在1997年6月，IEEE通過了802.11標準。這個標準是無線通信技術多年發(fā)展下的一種發(fā)展，這個標準對網(wǎng)絡的物理層（PH）和媒質訪問控制層（MAC）進行了規(guī)定，在這個標準下，各產(chǎn)商的網(wǎng)絡在MAC層面下可以兼容，而兼容模式的誕生使得無線網(wǎng)行業(yè)開始了競爭模式。在此，802.11規(guī)定了三種發(fā)送及接收技術：擴頻技術、紅外技術、窄帶技術。擴頻又分為直接序列擴頻技術（簡稱直擴），和跳頻擴頻技術。直序擴頻技術，通常又會結合碼分多址CDMA技術。目前世界上的無線通信發(fā)展十分迅速，為民眾提供無線通信服務的公司企業(yè)近幾年來得到了加速發(fā)展，目前世界上提供無線通信服務的公司企業(yè)有許多，例如Brocade旗下的子公司優(yōu)科無線公司。而無線局域網(wǎng)的銷售額據(jù)美國IDC公司日前發(fā)表的調查結果，2001年全球無線局域網(wǎng)（LAN）設備的銷售額比上年增加34.2%，達到了14億5000萬美。無線通信在提供無線局域網(wǎng)基礎設施的供應商及銷售額上的增長以及無線局域網(wǎng)自身的發(fā)展都充分說明了無線通信在未來的發(fā)展中占據(jù)著重要的地位，無線通信的未來發(fā)展前景良好，但是任何事物在發(fā)展中都可能遇到一些困難，無線通信的發(fā)展也不例外。

1.3 無線通信技術的優(yōu)缺點

無線通信技術在實際應用中與傳統(tǒng)的有線通信的設置維修相比具有許多優(yōu)點，其中不必浪費大量的人力物力，在物力上與傳統(tǒng)的局域網(wǎng)相比其不需要一定的管線進行連接，只需要在電磁波信號達到的距離建立中繼站就可以了，這樣可以節(jié)省管線的材料費用，同時在維修與建設方面的費用也可以節(jié)省下來；其次，可以節(jié)省時間，無線網(wǎng)主要依憑技術手段在安裝初期做好工作，節(jié)省管線安裝的時間，同時不需要頻繁的進行維修；再次在實際情況應用中，無線網(wǎng)與有線網(wǎng)相比可以更好的適應環(huán)境，無線網(wǎng)不需要管線等的安裝，因此在無線網(wǎng)安裝時、應用、維修等都不限特定的環(huán)境時間等，只需要有空時安裝即可。最后，由于無線網(wǎng)的逐漸發(fā)展，在擴展方面是很靈活的。它不像局域網(wǎng)那樣限于一定的空間之內，同時也不需要管線進行擴展。因此，無線網(wǎng)的發(fā)展與取代局域網(wǎng)是必然的，無線網(wǎng)發(fā)展在近些年發(fā)展也極為迅速。但是無線網(wǎng)的發(fā)展也帶來了一定的問題無線網(wǎng)的運行速度較慢以及頻頻卡頓等問題，但是這也并不能遮掩無線網(wǎng)的優(yōu)點。無線通信技術本身的特性是符合未來發(fā)展的趨勢的，因此無線通信技術即使現(xiàn)階段仍存在無法解決的問題，但是隨著科技的發(fā)展，無線通信技術會逐漸改進更新，迅速發(fā)展。

1.4 無線通信的應用

目前，無線通信這技術在我們的生活中應用極為廣泛。計算機網(wǎng)絡、手機等已滲透到民眾生活工作的方方面面的今天，無線通信技術廣泛應用于日常使用的手機電話、電腦等，其中主要的功能3G、4G、5G流量網(wǎng)絡以及WLAN、藍牙、寬帶、數(shù)字電視等都有無線通信技術的運用。

2 無線通信信號分析與測量裝置

2.1 簡易無線通信信號

無線通信信號應用中的簡易的無線通信系統(tǒng)，設計由正弦波信號源部分、發(fā)射部分和接收部分組成。信號源部分采用DDS波形發(fā)生技術，由單片機STC89C52和DDS芯片AD9851相結合，實現(xiàn)峰峰值1V，頻率100～1000Hz可進行調節(jié)的功能。發(fā)射部分由TX5芯片和濾波放大電路完成，實現(xiàn)發(fā)射頻率在1～40MHz之間。接收部分由超再生接收器、單片機和液晶構成，實現(xiàn)無線接收，接收距離不小于3米，并顯示接收輸出信號的頻率。

無線通信信號在傳輸過程中存在一種無線信道，信道又指通路，指存在的兩點之間用于收發(fā)信號的單向或雙向通路?？煞譃槭覂葌鞑ズ褪彝鈧鞑煞N，而室外傳播又可以分為宏蜂窩模型和微蜂窩模型。

目前，無線通信技術在世界上的應用前景廣闊。無線通信技術不需要管線即可隨時隨地的通信，其節(jié)省了人力物力，是社會發(fā)展的大勢所趨。目前，無線通信技術由20世紀末的有線通信逐漸進化更新為無線通信，由原來的應用較少的無線通信技術到現(xiàn)在應用于各個方面的無線通信技術充分證明了無線通信技術的發(fā)展前景。而無線通信信號作為無線通信技術主要部分發(fā)揮著重要作用。因此，對無線通信信號分析與測量裝置進行研究是對無線通信技術行業(yè)的一種預先實踐。

2.2 無線通信信號分析與測量裝置的實際應用

無線通信信號這一專業(yè)在教學當中，純粹的理論知識恐怕很難使吸引學生的注意力。同時，無線通信信號這一專業(yè)若只憑純粹的理論知識，學生無法在運用自己學習到的知識，知識無法實際應用，學生根本無法在實踐當中應用自己學習到的知識，這使得教學脫離了教育的目的，只是在紙上談兵。這種教學具有嚴重的缺陷。而在教學中把理論知識與實踐相結合，可以有效打牢學生的知識基礎，使得學生在實踐中應用自己學習到的知識，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，大家一起共同探討解決之道，若無法解決可詢問老師或專業(yè)人士或者自己查詢相關資料進行解決，而這種實踐對于無線通信信號方面的行業(yè)發(fā)展及人才培養(yǎng)都可起到重要的作用。同時有助于學生在實踐中開拓自己的思維，讓學生在實踐學習運用創(chuàng)新，讓學生在實踐中學會解決問題，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，學會自主學習，為學生未來在無線通信行業(yè)的發(fā)展夯實理論基礎。故此，自主制作簡易的無線通信信號分析與測量裝置是一個極好的實踐方式。但制作簡易的無線通信信號分析與測量裝置需要注意一些問題如下：

一般情況下，在無線通信領域的專業(yè)上，若想培養(yǎng)學生的無線通信領域的專業(yè)能力，應實踐與理論知識相結合。在實踐領域，教師可帶領學生去專門的無線通信技術行業(yè)的專業(yè)地方進行觀摩學習或者進行實際性的操作，在教師或專業(yè)人才的指導下設計制作一個簡易的無線通信信號分析與測量裝置。

在設計制作簡易的無線通信信號分析與測量裝置應注意在設計制作實驗開始前、實驗過程中、實驗后等各方面的情況，在專業(yè)人士的指導下運用專業(yè)器材制作裝置，同時在實驗制作完成后的實驗階段，若只是一組數(shù)據(jù)可能存在巧合因素，應在多次進行實驗的基礎上統(tǒng)計實驗中出現(xiàn)的各種問題及數(shù)據(jù)，最后進行同一分析。以下是設計制作無線通信信號分析與測量裝置的注意事項：信號分析裝置能從高頻信號發(fā)生器獲取信號，并自動掃描、捕捉、分析和識別通信信號，載波工作頻率范圍：15MHz～25MHz；其二自動測量通信信號的輸入信號載波頻率，測量值的準確度優(yōu)于5%；其三自動判別射頻信號的調制方式：無調制載波信號、AM、FM、ASK、FSK；其四用液晶屏顯示其一、其二要求的各項參數(shù)；其五正常識別條件下，接收機靈敏度≤1mV；其六高頻放大器輸入阻抗為50Ω等要求。

以上對簡易的無線通信信號分析與測量裝置進行分析后引出的制作簡易無線通信信號分析與測量裝置的基本要求及需要注意的部分，也是一般情況下簡易的無線通信信號分析與測量裝置制作的重點與需注意的部分。

3 結語

21世紀以來，伴隨著計算機網(wǎng)絡和信息通信技術的蓬勃發(fā)展，無線通信技術迅速發(fā)展起來。無線通信技術與有線通信相比其在人力、物力上的優(yōu)勢，逐漸淘汰了有線通信。但是無線通信的發(fā)展也是在不斷的更新發(fā)展升級之中，在不斷的發(fā)展中，它不斷的解決無線通信中出現(xiàn)的問題，伴隨著社會的發(fā)展，無線通信技術亦不斷發(fā)展。目前，它已經(jīng)被廣泛應用于計算機網(wǎng)絡、手機通訊之中，滲入了教育、通訊、娛樂等社會生活的方方面面。

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