无线数字传输

2024-07-17

无线数字传输（精选12篇）

无线数字传输篇1

1 技术路线方案论证

本项目对目前的无线传输系统进行研究, 并结合音频信号的特点, 建立系统模型, 对系统的各个部分进行分析, 给出系统设计的基本原则。对其进行论证、优化, 给出最终结构。本项目用低功耗MSP430系列单片机和无线收发芯片组建数字音频无线传输系统。

2 硬件选择与设计

MSP430F1121型单片机驱动电压范围为1.8V-3.3V, 功耗极低 (在1M主频、2.2V供电电压、工作模式下负载电流仅仅160u A) , 而且其价格非常低廉, 适合本设计需求。

本设计中采用的MSP430是一种特别强调低功耗的单片机, 它提供丰富的软硬件组合形式, 能够达到最低功耗并发挥最优系统性能。通过不同的配置, MSP430可以提供6种不同工作模式:一种活动模式、5种低功耗模式。设置控制位MSP430可以从活动模式进入到相应的低功耗模式;而低功耗模式可通过中断方式回到活动模式。

不同的短距离无线通讯协议都有其特定的适用范围, 因此选择合适的通讯协议对于解决实际问题至关重要。Zig Bee技术适用于少量数据无线传输, 另外Zig Bee技术功能强大的同时稳定性稍有欠缺。对于无线话筒这种时断时开的链接形式, 在系统配对时存在延时, 用户体验欠佳。WIFI技术, 功率过大, 且实现起来硬件成本过于高昂不适合本课题。Ir DA红外传输技术适用于点点带宽传输, 且其带宽较低也不适用。其他的一些数字无线通信技术还有蓝牙 (Bluetooth) 和NORDIC的低功耗通信技术。蓝牙技术的最高理论带宽只有1Mbps。CD音质音频的传输速率就达到1.5Mbps以上, 因此蓝牙技术也被排除在外。NORDIC技术方案的功耗比较低, 且大部分通信协议均由硬件完成, 外围电路和软件开销较小, 实现起来比较简单, 综合考虑本课题决定采用NORDIC无线通信技术方案。

对于常见方案是将声音信号经过AD转换成数字信号, 然后通过射频收发信号。CD音质音频的传输速率就达到1.5Mbps, 如此大的数据吞吐量, 一般的无线传输芯片难以达到, 且成本过于高昂。因此必须对数字信号进行压缩处理, 如果将所有的音频数字信号交由单片机处理, 则数据量非常庞大。普通的单片机无法胜任, 且存在音频数据的压缩等一系列问题。如果完全重新开始进行算法设计的话, 无论从成本和时间来考虑都是不合实际的。在当今这个高度分工的社会, 利用现有的技术是理想的选择。

NORDIC公司的n RF24系列芯片, 是目前资料能查到的2.4G频段无线传输最理想的芯片。经过多次比较n RF24Zl芯片是一款性价比比较高的芯片, 且符合本方案的要求。n RF24Zl是Nordic半导体公司推出的单片式CD音质无线数字音频芯片, 其具有4Mbps的速率, 且功耗仅为蓝牙芯片组的一半。片内集成了电压管理器, 能够最大限度的抑制各种噪声。同时工作电压为2.0~3.6伏。n RF24Zl有12S串行接口和S/PDIF接口两种数字音频接口, 提供了与各种AD和DA芯片之间的无缝连接, S/PDIF接口提供了与PC和环绕设备的直接接口。通过SPI或I2C接口来对芯片进行控制, 同时还提供了控制信息如音量、平衡、显示等双向传输的功能, 是一个使用、性能、成本相结合的数字音频芯片。

因此在整个方案中, 单片机的主要任务是完成音频芯片的初始化和系统工作的简单控制, 如音量调节和无线功率调整等等。由A/D转换的数字音频信号不经过单片机处理而是通过接口直接送至n RF24Z1, 然后经过调制发送出去。在接收部分调制的信号直接由n RF24Zl发至D/A转换芯片, 然后将音频信号由扬声器或者耳机输出。另外只要设计好晶振, 电源等一些辅助的外围电路, 系统就能正常工作了。

3 电路设计

n RF24Z1及其外围电路包括n RF24Z1芯片、电源、晶振、天线等几个主要部分。电容C1、C2、C3主要是平抑电源波动、避免电磁干扰;C9、C10为晶振Y1的匹配电容;ANT外接50欧的2.4G天线。n RF2401及其外围电路如下图1所示:

4 软件设计

软件设计的主要的思路在于系统开启后不断检测按键的状态, 一旦检测到按键按下则进行录音, 实时将声音进行压缩和传送。接收端接收对方发送的数字音频信息进行播放。系统状态切换流程如下:

5 小结

本项目的数字音频无线传输系统具有以下技术特点:采用最新2.4G无线传输技术, 44.1K采样率, 24bit AD采样实现无损高保真数字音频传输, 16个可选工作通道。发射CD音频完全不需经过压缩处理, 接收音频端直接接收音频信号。做到无线跟有线的音质相同。

摘要：数字音频无线传输系统是传输声音信号的音响器材, 由发射机和接收机两大部分组成。发射机将声音信号转换为数字信号, 通过无线电波发射出去。接收天线将收到的无线数字信号转换为音频信号送到外设备, 完成音频信号的无线传输。现行的无线音频传输系统要么功能强大全面, 但是价格高昂。要么功能简单, 效果恶劣, 无法使用。对于教学系统来说, 前者资源浪费, 后者不堪使用。本项目的目的就是针对课堂教学开发出一个低成本、高质量, 切合实际的无线音频传输系统。略加改良, 本体统可以在家庭影院, 卡拉OK, 校园广播等等领域应用, 市场前景广大。

关键词：音频,无线,传输

参考文献

[1]马跃坤, 应时彦, 杨文君, 肖林荣.基于n RF24LE1的无线数据传输系统实现[J].浙江工业大学学报, 2010 (06) .

[2]高光天, 薛天宇, 孟庆昌, 等.模数转换器应用技术[M].北京:科学出版社, 2001.

无线数字传输篇2

1、Wi-Fi技术：

Wi-Fi基于的是IEEE802.11a和IEEE802.11b，采用2.4G附件的频段作为通讯载体，因此覆盖距离会很广。目前，Wi-Fi在开放性区域通讯距离可达305米，在封闭性区域通讯距离在76米到122米之间。

优势：技术研发门槛低，产品成本低，覆盖距离广;

劣势：能耗高，组网能力差，安全性低;

代表产品：智能手机、平板电脑。

2、FM无线传输技术：

说到FM无线技术，这可能是目前发展最为成熟、应用范围最广、成本最低的无线技术之一了，您手边的收音机就是最简单的FM无线接收设备;一些老式的模拟字母电话机也采用了FM无线技术。

3、蓝牙无线传输技术：

这是一种基于2.4G技术的无线传输协议，由于采用的协议不同，所以有区别于其它2.4G技术而被称之为蓝牙技术。

4、红外无线传输技术：

红外无线传输技术是大家最陌生、接触最少的，大部分接触红外无线传输的用户仅限于早期智能手机上速度很慢的红外功能;其实，红外无线技术的应用场合之广不亚于FM无线技术，家庭中常见的电视遥控器就是个典型的例子。

5、ELink传输技术：

ELink具有高清无压缩、无延时、可360度自由移动、图像质量无损、辐射非常小、抗干扰能力强等优势

无线能量传输篇3

故事出自《苹果树下的宇宙飞船》，一部平淡的儿童科幻小说，却描绘了外星人骨灰级的无线能量传输技术。从太阳系以外的一颗星球，把能量定向传送给一艘停在地球上的宇宙飞船，功率大到能让飞船飞出太阳系，返回母星。这种技术绝对是阳春白雪，高大上。那地球人的技术呢？

我们从电动牙刷说起。电动牙刷的动力来自手柄里的充电电池，充电的时候把牙刷立在底座上就行，手柄上没有电源插孔，手柄和底座之间也没有电源连线。这就是最简单的无线能量传输，原理是法拉第电磁感应定律，底座和手柄里各有一个线圈。当底座线圈接通交流电时，线圈的垂直方向会产生交变磁场，磁场穿过手柄线圈，并在线圈里产生感生电动势，经过整流之后为手柄里的电池充电。同样的原理也用在许多无线充电的手机、平板电脑、智能手表里，而且还被用于植入人体的医疗器件——无线充电比开刀接电线可方便多了。

插一段历史，是谁最早利用电磁感应原理来无线传送能量的呢？提示一下，他的姓氏被用作磁场单位，而且一家制造电动跑车的公司就以他的姓氏命名。这位大牛就是尼古拉·特斯拉。早在19世纪末，他就开始研究利用电磁感应定律来无线传递能量。在一系列成功的无线传输演示后，他提出了一个不切实际的设想，要与正在尝试无线电报的马可尼竞争。他计划建造一座沃登克利弗塔（也被称为特斯拉塔），不但可以在纽约和伦敦之间传送信息，还能无线输送电能。1901年，他忽悠银行家约翰·摩根投资15万美元（这在当时可是一大笔钱）在长岛建塔。结果，钱花光了，这座57米高的塔还没开始运行，竞争对手马可尼就已经成功。摩根拒绝继续资助，特斯拉虎落平阳，无奈放弃，塔被拆除还债。有意思的是，特斯拉未能成功的实验居然还被后人用来牵强附会地解释通古斯大爆炸。

言归正传，这些例子都有一个共同点，两个线圈必须靠得很近，也就是说设备要紧贴充电器。有远一点儿的吗？当然有。2007年，麻省理工学院的教授马林·索尔贾希克验证了利用磁共振原理无线传输能量的可行性。他和合作者用充电线圈点亮了2米开外的60瓦灯泡。当时，他小声嘀咕了一句：“其实还是特斯拉的振荡变压器最先利用共振来无线传递能量。”这位教授随后创办了WiTricity公司，研发推广磁共振无线充电技术。这项技术可以做到用一个充电器给多个手机或平板电脑同时充电，手机的放置也可以随心所欲，横着、竖着甚至立着都没问题。磁共振无线充电还有一个重要用途——给电动或者混合动力的汽车充电。想象一下，您开着电动轿车回家，进车库停好，埋在地下的线圈就自动和车底盘上的线圈进行识别，然后开始充电，根本不用费事插电线，给邻居演示一下，肯定能引起羡慕嫉妒恨。高通公司成功进行了真车实验。一家叫Plugless的公司早已经开售汽车无线充电配件，不过这家公司并没有透露具体用到什么技术。新西兰奥克兰大学的教授格兰特·乔维奇和约翰·鲍埃斯提出了更科幻的动态充电设想：在公路下面埋设很多充电线圈，这样车就可以边走边充电。既然随时在充电，那么车上的电池就不需要很大，节省了空间和重量。不过，想想看，整条公路都要挖坑埋线圈，肯定需要大笔砸钱才行。

这些例子都是利用几十、几百千赫（kHz）或几兆赫（MHz）的电磁波来传送能量，距离只有几米，功率最多几千瓦，小打小闹。整个电磁波谱那么宽，用更高频率行吗？行呀。用高频率的微波和激光还有一个很大的好处，那就是方向性好，传播距离远。在前面说到的应用里，其实都用到了屏蔽材料，把低频的电磁场限制在线圈附近，尽量减少对外部的辐射，既避免损耗又保证使用者的身体健康。而微波和激光就不需要这样的屏蔽。下面就详细说说地球人真正像点儿样的无线能量传输技术。

先说微波。1941年，一部短篇科幻小说《推理》问世，作者是科幻史上的三巨头之一艾萨克·阿西莫夫。故事的场景是一个在太空中收集太阳能的空间站，这座空间站把收集到的能量用微波传送到周围的行星。小说问世大概30年后，美国航天工程师彼得·格雷泽提出了太阳能发电卫星的概念卫星的太阳能电池板收集能量，然后用微波把能量传送回地面。这样做的好处是太空中的太阳光更强，而且可以24小时不间断。问题来了，在这位工程师的设想中，卫星上发射微波的天线要1平方千米那么大，把这么大的东西送上太空并不容易，而且地面站需要更大尺寸的微波接收天线。20世纪70年代末，美国能源部和美国航空航天局评估了这个项目，结论是未知因素太多，无法准确判断。20世纪90年代，美国航空航天局重新评估它，结果还是一样，要等到航天发射变得很便宜时才有可能。日本科学家并不这么想，2014年，日本宇航研究开发机构（JAXA）的教授司理佐佐木撰文曝料，日本要在25年内把太阳能卫星变成现实，计划在东京湾建造一个拥有50亿台微波天线的、3千米长的人工岛，用来接收卫星发射的微波束。为什么日本如此急切？第一，日本没有多少石油资源;第二，日本缺少可以利用风能、太阳能的辽阔土地;第三，福岛核电站的事故让人对核电很害怕。他们并没有纸上谈兵，2015年3月，三菱重工成功进行了一次功率10千瓦的微波能量传输实验，传送距离500米。

发射太空飞船是利用微波能量传输的另一设想。位于科罗拉多州的初创公司“逃逸动力学”（Escape Dynamics）专门研究利用微波为飞行器无线传输能量。他们的目标是实现以微波辐射为动力的太空飞行。太空飞船在起飞和飞行过程中受到地面微波站的辐射，从而获得动力，无须使用传统的化学燃料。太空飞船使用热推进器，以氢作为工作流体氢以液体的形式储藏于一个低温罐内，里面出来的氢气经由涡轮泵加压到150个标准大气压，然后进入热交换器;热交换器吸收微波能量，把氢气加热到2000 ℃，最后从喷管喷出，从而推进飞船飞行。顺便提一句，热交换推进技术并不是什么新发明，有兴趣的读者可以上网搜搜20世纪60年代的火箭飞行器核引擎（NERVA）。

他们设想的发射情节是这样的：飞船直立在发射台上，旁边的起始段微波站开始照射飞船，提供动力，使飞船起飞。飞行起始段结束后，位于200千米外的助推段微波站接力，继续为飞船提供动力，将其送入地球轨道。释放诸如卫星之类的载荷后，飞船滑翔返回，最后水平着陆。返回大气层时摩擦产生的高热可以继续为热交换器提供能量，从而产生飞行动力，这样有利于控制滑翔姿态，使之安全着陆。

需要什么频率的微波呢？研究人员把微波频率初步定在92千兆赫（GHz）。微波功率要多大呢？这取决于飞船的重量。在初步设计中，飞船加上载荷大约1吨重，还没一辆家用轿车重，所需的微波功率大概是400兆瓦。假设微波源的效率是50%，那么电网就要提供多1倍的电力。在电网和微波站之间还需要一个储藏电力的中转站，发射的时候，中转站在飞船起飞阶段，大概5分钟提供65兆瓦时的能量。这时候如果鸟群不幸飞过微波束，不知道会不会瞬间变成“炸鸡”。公司的科学家计划使用发射功率为500千瓦的微波源，要达到400兆瓦的微波功率，就需要800个微波源。即使几个微波源共用一个天线，那也需要上百个微波天线来组成相位阵列，可比小说《三体》里的红岸天线壮观多了。

讲了半天，这些都是凌云壮志。现在进展到哪里了？2015年夏天，科学家验证了比冲达到500秒的热交换引擎，高比冲意味着推进系统的高效率。另外，他们成功演示了用微波为小型无人机提供10千瓦至20千瓦的飞行动力。无人机自由地飞来飞去，微波天线可以自动跟踪。他们还研制出了100千瓦的微波源，准备进行千米距离上的能量传输实验。

在太阳能发电卫星和发射太空飞船的例子里，可以用激光代替微波。激光的方向性更好，能量密度也更大。具体说呢，就是把激光器作为发射端，光伏电池板作为接收端。这不是和太阳能发电很像吗？是的，不过激光的能量密度要大得多，而且可以发射到指定位置上，即使夜晚也可以用。利用激光传输能量的设想早在20世纪70年代就有了，如今，人们已经梦想了各种应用，涵盖陆、海、空、太空。太空中，卫星、飞船、空间站或是月球车都可以用激光束来充电，光束来自地球或是太阳能发电卫星。同样，激光还可以为无人机提供动力，甚至给海底的潜水艇或传感器充电。陆地上，在没法铺设输电线路的特殊地区或是危险的战场，小到士兵身上的电池，大到前线基地，都能接收地面或太空中激光器提供的能量——越说越像让我们高山仰止的外星科技了。

现实还处于初始阶段。2003年，在美国航空航天局马歇尔太空飞行中心的大楼里，人们成功试飞了一个小型飞行器，首次实现了纯粹以激光束为动力的飞行。实验中，工作人员用功率1千瓦的红外波段激光照射一架小飞机。飞机底部的光伏电池板把红外线转换成电能，为一台6瓦的电动机供电，给飞机提供飞行动力。美国航空航天局为了推动无线能量传输的发展，举办了一系列能量束挑战赛（Power BeamChallenge），要求参赛者设计一个能够攀爬绳索的机械装置，动力来自地面的无线能量传输。绳索有1千米长，由一架直升机悬吊在空中。这其实是在模拟太空电梯。2009年，激光动力（LaserMotive）公司胜出，获得了90万美元的奖金。现在，这家公司正致力无人机的激光能量传输技术。

回到本文的标题。和开着飞碟四处溜达的外星人相比，地球人还在蹒跚学步。或者换句话说，我们还处在玩模型飞机的水平。千里之行，始于足下，2015年7月，美国航空航天局把微波推进绘入了未来推进技术的蓝图。如果能够成功，无线能量传输会给太空探索带来很多好处：首先，太空飞船可以反复使用，费用远低于传统的多级化学火箭;其次，因为无须点火，所以发射起来更安全;最后一点，无论是采用激光还是微波，能量都来自电力，不需要任何燃烧，发射与飞行不产生温室气体，低碳环保。

地面无线数字电视传输覆盖的研究篇4

数字电视传输覆盖方式包括卫星数字电视广播覆盖方式 (DVB-S) , 有线数字电视广播覆盖方式 (DVB-C) 和地面数字电视无线广播覆盖方式 (DVB-T) 。无线数字电视广播覆盖方式同卫星数字电视广播覆盖方式相比, 有容易普及, 接收价格低廉的特点;与有线数字电视广播覆盖方式相比, 有不需架设大量线路, 不易受城市施工建设, 自然灾害等因素影响的特点。无线数字电视广播不仅克服了无线模拟电视广播易受干扰, 图像质量差, 有重影等缺点, 而且在一个电视频道内可传送多达8套电视节目, 极大提高了无线频谱的利用率, 还可以在移动状态下稳定接收到高质量的电视节目信号, 使车载电视、便携手持电视成为可能。但是, 无线数字电视覆盖方式也同时存在建筑物遮挡、多途径问题、接收方式、接收区域、频率规划、单频网设计、覆盖范围等诸多问题, 使其技术难度增大, 但这些问题的解决能够保证地面数字电视广播的快速发展。

1 无线数字电视传输覆盖的特点及影响覆盖的因素

1.1 地面数字电视无线覆盖的特点

(1) 投资少, 见效快, 不需架设大量线路, 建网成本相对较低。

(2) 移动性。不受时间、地点的限制, 便携和可移动接收的优势是有线电视所无法比拟的。

(3) 抗毁性。不易受城市施工建设, 自然灾害等因素影响。

(4) 充分利用无线频率资源, 提高了无线频谱的利用率。在一个电视频道内可传送多达8套电视节目。

(5) 接收方便, 覆盖面广, 易增加用户。

1.2 影响覆盖效果的因素

地面数字电视无线广播是一个系统工程, 从前端、传输到接收是一个整体, 覆盖效果与此三大模块的设备指标、参数选择、组网方式、接收方式等因素密切相关。

(1) 发射参数

发射机输出功率大、馈线损耗小、发射天线高度高, 覆盖范围就越大。

(2) 发射频率

发射频率越高, 光学特性越强, 电磁波对建筑物的穿透特性以及经由窗户进入建筑物或汽车内部的绕射能力越弱, 覆盖阴影衰落越严重, 室内接收效果越差;发射频率越高, 水、湿地、树林等对无线数字信号的吸收越大, 发射频率越高, 多普勒频移越大、越不适宜高速移动接收。一般选在550 MHz～700 MHz较为适宜。

(3) 极化方式

水平极化天线具有良好的远区场强分布, 在同样的发射功率下可以覆盖较大的范围, 所以发射天线大都是水平极化天线。垂直极化天线近区场强分布优于水平极化天线, 在潮湿、多水、多树林等环境条件下更为明显。而且还便于车载安装, 降低接收端的造价等。所以在移动接收时选用垂直极化天线更适宜。

(4) 接收参数

接收灵敏度越高, 接收天线增益越大, 接收高度越高, 接收效果就越好, 单频网的有效覆盖面积越大。

(5) 信道调制参数

在多载波传输条件下, 载波数目的选择将影响单频网规模的组建大小、移动接收的车速。调制方式和编码率的选择将影响可传输节目套数及接收效果, 二者互为矛盾, 可传输的节目套数增大, 接收效果就会降低。载波模式和保护间隔决定了单频网发射机间的距离, 即单频网的规模, 在确保单频网的同步时必须考虑这一点。

2 地面数字电视无线覆盖方式

为了做好区域覆盖的规划, 必须首先做好地区 (城市) 单频网的建设。单频网的建设要根据保护间隔和工作方式的取值, 确定发射机之间的距离。地区 (城市) 单频网的覆盖范围确定后, 即可对相邻的两个地区 (城市) 之间的空白地区进行补点 (建设单频网覆盖点) 。

单频网 (SFN) 的组网模式从原理来说, 单频网和多频网具有相同的组网模式 (网络拓扑结构) , 即由主要发射机和必要的辅助发射机构成。

单频网的实现结构分为两类, 即“开放式”和“封闭式”网络。两类网络都假定设计为在覆盖区边界可以提供最低接收场强。在开放式网络中, 对覆盖区以外的辐射电平不作任何限制, 少数情况下, 开放式网络仅由单个发射机构成。在封闭式网络中, 以不影响覆盖区以内服务为前提, 为降低覆盖区以外的辐射电平, 在覆盖区边界附近的发射站使用方向性天线即可做到这一点。

组网模式有两种, 一种是等边六边形单频网模式 (如图1所示) , 用于大面积的单频网设计;一种是等边三角形单频网模式 (如图2所示) , 用于小面积的单频网设计。在图1中, 它是由七个发射台 (机) 构成的单频网, 周围六个发射台发射功率相同, 发射台之间连线构成等边六边形, 另一个发射台处于六边形的中心, 通常为小功率发射站。周围六个发射机采用指向中心的定向发射天线, 中心发射机的天线是全向的。六边形的面积便是SFN的覆盖区, 形成一种封闭式结构。

如果需要大范围的地面覆盖, 可以由许多六边形单频网拼结, 像蜂窝那样, 构成一个扩展的单频网 (如图3所示) 。

在图2中, 它是以覆盖目标的中心为重心的, 由三个发射台 (机) 构成三角形单频网, 三个发射台发射功率均等, 发射台之间连线构成等边三角形, 三个发射机采用指向中心的定向发射天线, 三角形的面积便是SFN的覆盖区, 形成一种封闭式结构。

如果需要大范围的地面覆盖, 可以由许多三角形单频网拼结, 像蜂窝那样, 构成一个扩展的单频网 (如图4所示) 。

在实际组网过程中, 地形不可能都是规正的, 在参考组网模式的基础上, 根据当地的地形、地貌、现有模拟发射台站资源等, 可对上述参考模式做灵活的应用。 (1) 对地形规正的地区, 可用大功率发射点均衡分布模式。 (2) 对地形为长条形的地区, 可用多点小功率蜂窝模式, 避免对周边地区造成同频干扰, 对边界控制能力要强。 (3) 对异形地区, 可用单点大功率, 多点中功率铺助模式。

3 接收不良地区的解决方法

由于受到地势、发射功率等因素的影响, 难以确保网络中所有区域的信号覆盖都达到良好状况, 一部分地区可能无法正常接收, 如高楼的阴影区, 地下停车场、边远的郊区、农村等, 因此无线数字电视的盲区覆盖成为下一步网络建设完善的重点。

盲区覆盖的解决除了采用各种抗衰落的调制解调技术以外, 还可以通过加大发射机功率、压低接收机噪声、提高天线增益、升高天线挂设高度、分集接收、补充覆盖等几个方面改善。

(1) 从网络端考虑, 可以有以下几种选择方式, 其原理是通过增大该区域的接收功率实现。

● 适当地加大发射机的有效输出功率。这一措施对各种原因造成的慢衰落有显著的效果, 适用于小范围的不良接收地区。为了提高接收点的场强, 扩大覆盖半径, 增大发射机的功率和增加发射天线的高度都是有效办法, 但必须从实际出发综合考虑。

● 采用数字电视转发器进行补充覆盖。数字电视转发器是一种无线中继放大设备, 在数字电视传输过程中起到了信号增强的作用。它是扩大已建无线数字电视网络的覆盖范围, 解决盲区的最经济有效的手段。转发器按其传输方式分为同频转发器、移频转发器和光纤转发器。在小的覆盖空隙下, 例如在被高大建筑物遮蔽的街群、窄的山谷和长的隧道, 可以通过安装数字电视转发器解决, 发射功率通常为毫瓦或瓦的数量级。数字电视转发器也可以被用于室内接收的改善, 由于数字电视转发器有限的功率、有限的覆盖范围, 不会影响SFN中总的干扰状况, 而且不需要精确与同步网的基础发射机保持时间同步, 因此它是SFN补充覆盖的一个重要手段。

● 采用漏缆进行地下通道覆盖。发射机的输出可以有两种连接方式, 一种是与发射天线相连接, 另一种是与漏缆相连接。漏缆是一个同轴天线, 它的外导体在一个固定的栅网中开放多个槽孔, 产生高频能量均匀分布的辐射, 高频能量是由转发器馈入的, 辐射方向性由外导体开口的网栅来决定。该措施主要用于隧道、地下车库、停车房以及地铁上移动电视的覆盖。

(2) 从接收端考虑, 主要通过提高接收机的接收性能, 实现该地区的良好接收。

选择性能优良的接收设备。如高增益、全向的高性能接收天线;抗干扰能力强、同步效果良好、灵敏度高的接收机等。

分集接收:双高频头接收机主要采用了二重空间分集技术, 在不增加发射机功率情况下, 可使接收信号电平增加3 dB～5 dB左右, 它是克服快速衰落影响的有效办法。在采用空间分集时, 空间分集天线需要在水平方向上间隔大于1/4波长, 即可保证各天线上获得的信号基本互相独立。

4 结束语

无线数字电视广播系统是国家广播电视技术体系的重要组成部分, 它与卫星数字电视广播系统和有线数字电视广播系统以及铺助系统协同为受众提供全面的覆盖, 是我国广播电视综合覆盖网中的重要部分。

目前数字电视频率规划标准和频率参数标准正在紧张的研究当中, 迫切需要更多地掌握城市市区内地面数字电视传播覆盖的一些实际情况和基本的测试数据, 并对规划区所适用的电波传播模型进行确定, 为下一步的覆盖研究奠定实验基础, 其研究成果将对我国地面数字电视广播的发展有着具大的指导和推动作用。

参考文献

[1]刘文开.地面广播数字电视技术[M].北京:人民邮电出版社, 2003.4.

[2]曹健.数字发射机相关技术和发展动态[J].广播与电视技术, 2002, 8:132-136.

[3]史虹湘, 逯贵桢, 程瑞庭, 等.DTTV电波传播模型的选择[J].广播与电视技术, 2004 (11) :27, 29.

无线传输发射事业的技术管理论文篇5

科技创新与时代发展共同催生了数字化、计算机、互联网等新型技术，现在它们已经应用在了生活的各个层面，而且产生了深远的影响，同时，也推动了广播电视技术的革新与发展。从目前的发展情况来看，传统与现代的融合是大趋势，行业分工出现细化、多元发展的形态，出现了资源的再次整合，总体来看，竞争与繁荣并存，发展与机遇同在。除了技术方面的进步以外，还应该注重于对技术的管理，比如，在当下对于无线传输发射事业方面的技术管理就非常值得研究。

一、解放思想、和谐发展

在市场经济与技术普遍革新的时代，应该进一步解放思想，提高对无线传输发射事业在当下的发展与改革的认知，注重技术性革命带来的促进与重大影响；另一方面，应该认识到和谐发展、促进其融合的必要性，这是因为，计算机与互联网技术为代表的信息技术再不断的冲击着传统的广电媒体，因此，应该做好融合事宜，坚持引入新技术。另外，应该以现代化的管理思维去思考管理方面的全面性，比如，对于技术的管理，也应该纳入其中；因为只有技术的功能性得到较好的管理，才能更优化，才能更好的将作用发挥到极致。在这些新思想的应用前，还应该注意到我国当下提倡的“以人为本”的发展理念与“和谐共生”的发展期望。

二、将事业与机制创新并举

从改革开放三十多年来的经验分析，机制创新在每一项事业中都起到了举足轻重的作用。从无线传输发射事业的发展方面看，近年来的变化是巨大的，比如在技术装备方面的更新、在技术手段方面的改善、在维护方式方面的便捷化以及队伍结构的优化与调整，加之环境建设的不断完善等，都可以很好的促进无线传输发射技术与无线传输发射事业共同发展，机制的改革创新与无线传输发射事业共同发展。以十年来的发展可以认识到，设备总功率的提升、传输总时间的增加、发射总时间的翻倍等。但是体制创新较为薄弱，传统的管理思维模式较为牢固，因此，应该加强反思能力，增加多样性，宽容差异性，正确对待个性化的发展与独立表达的风格。首先，应该使老旧传输发射业务与新的业务发展相结合，并且为其整合与融合提供便利条件；其次，应该以创新为主导，将发展作为第一要素加以认知，并积极去进行机制探索与创新；第三，应该以技术管理为中心，并对其各层面进行挖掘式探析，比如对于用人机制、激励机制、全台管理机制等方面的探索等；第四，应该做好检验机制的创新，从系统化的角度进行体系化的评估体系建设。

三、做好传统方式向现代方式的转型准备

首先，在电台技术管理方面，有四大基础环节，分别是技术运维、技术安全、技改大修、技术培训，传统的管理方式采用值班与检修相结合，并形成了应知应会加岗位责任制，而且还形成了预案技术运维管理；其次，新形势下的智能化发展等，体现了新技术要求适合于其身的管理方式；现代化的处理方式主要是利用网络信息与一体化、自动化完成值班、抄表、换频、检修等任务。因此，应该注重二者的差异与共同之处，充分的理解技术运维方式的重要价值，并对其重新进行定位分析，防止因盲目及操之过急而带来麻烦；还应该调动各方面积极性，解决好人员的重组问题，职能管理部门应该加强分类指导。总之，应该积极的促进传统向现代的逐步良好过渡，切勿操之过急。第三，具体来讲，应该更新设备，并做好技术应用方面的学习与研讨，重要的是通过对这些新技术的应用实现对其有效的管理，也就是说，把技术应用吃透、弄精，然后，在其基础上，加强技术管理，以此推动整体的转型。因为从整体上讲，技术与科学是推动人类社会向前发展的动力；此前，人们注重利用科学与应用技术，但现在，应该在技术应用的基础上，探讨管理问题，实质上，也是对技术的科学应用与合理配置，以及优化升级，比如德国工业4.0的出现，就是通过技术管理与优化实现的，所以，应该积极的抓好无线传输发射事业的技术管理，从而提升其整体的升级改造能力。

四、加强专业维护与系统维护

首先，应该承认，近些年来的改革与发展，确实改变了诸多弊病，但是，以系统维护的角度分析，各方面还存在诸多不足，比如在思想认识、理论联系实践以及科学合的措施跟进方面一直略显不足，所以，应该积极的加强专业维护与系统维护两个方面。换句话讲在维护管理中，应该进行重点维护、系统维修相结合的管理理念。其次，应该做好人才的选拔与人才的培养，尽可能的向社会招贤纳士，在内部实行竞争激励制度，并利用一系列的资源，进行综合性治理，以专业化的技术性培训为主，以现代化的管理思维进行头脑训练，还可以进行一些“头脑风暴”之类的小桌会议等，不断的促进人才素质的提升，以此保证专业化人才的基础牢固化；第三，即是在人才培训与培育的基础上，进行团队建设，最好是以合作精神为主导，先进行一些理念方面的讲解与更新，转变思维，有一个整体上的认识方面的更新；第四，应该坚持现代化的科学管理理念，以技术管理、资源管理、财务管理等相结合，形成一种全面化的综合管理模式，如此，才能更好的为无线传输发射事业提供更为强劲的动力。

五、从结果管理到过程管理的转变

当前形势下的无线传输发射事业，需要加强技术管理，然而技术渗透于每个必要的细节之中，因此，就应该认真的去研究技术，并且对其各个细节进行记录与分型，利用经验积累，完成从设备机械的维护到设备维护机构的调整，通过全局运维管理，完成各方面的改造升级工作。另一方面，应该将过程化管理与产业发展结合起来，并利用管理上的进步与事业上的延伸融合，达到多元化发展的目的。另外，还应该注意对管理人才的培养，一方面加强对其专业知识与技能的训练工作，另一方面，应该对其组织性建设、团队建设添加一些新的力，从而将人才培养提升到一个新的阶段，以此与现代化的传播能力相适应。最后，还应该注重专家群体与一专多能相结合，避免出现顾此失彼的现象。

六、产业化经营发展之路

无线传输发射事业的技术管理是为了提升其事业，为其发展提供可靠保障。但是从当前市场经济环境与不断的改革深化背景看，将其产业化是重要的发展趋势之一。因而，应该在无线传输相关企业单位中进行一些产业化问题的研讨。首先，应该确保无线传输发射事业的绝对向好发展，并努力提升其管理水平，优化技术管理，做好它的转型与现代化改革，应用现代化的管理思维克服传统的管理思维带来的负面影响，最终做好这一事业的繁荣发展；其次，该事业的发展，有力于促进一种新的思维方式，比如，促进其向产业化方向发展，从而提升产业化经营的手段与战略部署，从而逐渐进行两者的协调共处，共同向前；第三，分析其中的原因可以认识到，市场经济环境下的人民需求与经济表现的形式更加多样、丰富，而且新技术的更新，新业务的扩展，投资、融资方面的多元渠道的开拓等，都有利的使单一的公益性服务受到了极大刺激，有利于形成多方向发展的产业化运营方式，并且由于多层需求的增加，广电产业化的发展趋向与发展之路也已开启。第四，应该构建起更为和谐的技术发展环境，换句话讲，即处理好技术与发展之间的矛盾，以技术促进发展，以加强技术管理推动整体发展向着环保、节约、和谐的方向发展。第五，在这方面的发展，应该以事业作为基础，以产业作为发展目标，坚持资源的有效利用以及发展方向的科学化，坚持以人为本，并利用创新思维进行一系更的事业、产业协调发展等。

七、结束语

总而言之，笔者认为在新的时代，就应该坚持与时俱进、因时制宜；所以，在无线传输发展事业方面，一方面应该加强技术的引入与研究，另一方面更应该加强在普遍的技术发展状况下的技术管理。尤其是应该坚持创新精神，进一步解放思想、转变理念，搞好队伍建设，增强新形势下的适应性，还应该以和谐发展、可持续发展为战略上的导向，以专业与系统的维护技术为保障，从而促进广电无线传输发射事业的全面发展。

参考文献:

梦想科技之无线电力传输篇6

特斯拉线圈发明，无线电力传输问世

1891年，科学家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）发明了一种感应线圈，它可以产生非常高的交流电压。特斯拉就用它实现了电力的无线传输。

特斯拉线圈的原理很简单，它的核心就是两个变压器。经过特斯拉的特殊设计，它可以生产上亿伏的电压。而上亿伏的电压，已是自然界雷电的电压水平。

有人说，美国著名科学家富兰克林（Benjamin Franklin）“把雷电从天上抓到人间”，其实用这个说法来形容特斯拉似乎更合适。富兰克林只是用风筝收集到一部分静电，而特斯拉曾制造出超过1亿伏的电压，非常接近自然界的雷电水平。现在我们做雷电实验的装置，核心就是一个特斯拉线圈。

闪电实验后，特斯拉又逐步认识到他的线圈其实也是一个能量传输装置：初级线圈与次级线圈是可以分开一定距离的。经过反复试验，1899年特斯拉在他的实验室利用磁感应原理，无线点亮了18米外的电灯泡。

电与磁的交响曲，无线电力传输的本质与途径

无线电力传输，实质上就是能量的传输。电力的本质是电子的移动，无线电力传输能不能直接传输电子呢？这在目前的技术条件下是不大可行的。因为电子天生爱自由，离开导线后，它的运行轨迹就很难控制。并且，相对来说电子的体积和质量都太大，向目标无线发射时，发射源的电压要极高才行——雷电转移的就是电子，这个过程很暴烈。

现在，能利用的无线电力传输技术，核心原理是电磁感应。电磁场没有体积与质量，与空气等很多物质几乎没有任何相互作用，却具有一定的能量，可以不依靠导线而以光速传播——貌似很有前途。

但电磁场也有一个问题，恰恰是因为它没有质量，也不带电荷，它的能量很小，即传输功率很低。况且，虽然初级线圈与次级线圈是可以分开的，但电磁场的感应强度会随距离的增大而急剧减小——目前市场上的手机无线充电器，主要原理就是电磁感应，功率都不大，且要求距离非常近才行。

电磁感应还有一个神奇的兄弟——电磁波，低频变化的电磁场平淡无奇，但当这种变化达到一定程度时，电磁波就会犹如一股神秘的力量出现。太阳是一个巨大的磁体，但其磁场的主要影响也仅限于表面几千米以内，而其辐射的光（也是电磁波）则可以将其能量带到亿万千米以外。月球距太阳约1.5亿千米，但其白天的表面温度高达120℃以上，就是因为太阳光的照射。可见，用电磁波无线传输能量是完全可行的。

特斯拉壮志未酬，伟大梦想重启风帆

无线电力传输技术与一个伟大的梦想相连。特斯拉在无线点亮灯泡的次年（1900年），还产生了一个更大胆的设想：建造一个发射机作为“电源”，以地球高空的电离层作为“放电线圈”，再在其他位置建造一个“电力接收机”，就能实现电力的全球无线传输，极富想象力！

为验证这个设想，他建造了“沃登克里佛塔”，雄心勃勃地要进行“从美国到巴黎的无线电力传输”实验，这个实验的核心原理还是电磁感应。当时经典电磁理论刚诞生不久，而且验证电磁波存在的时间也不长。这个设想远远超出了那个时代人们的认识水平和技术条件，投资人逐渐失去耐心，终止了资助。

据说，有人在理论上证明特斯拉的设想不是没有可行性。但这个想法实在太冒险，若一招不慎，破坏了电离层，可能会给地球上的生物带来灭顶之灾。不过，未尝没有替代方案。2012年，美国国家航天局开始资助一个名为“大型相控阵太阳能发电站卫星（SPS-ALPHA）”的研究项目。它可以把在太空中产生的电力，利用电磁波无线传输到地球上使用，也可以无线供给其他航天器。太空中阳光的能量密度是地球表面上的8～10倍，并且不受黑夜和阴雨天的影响，是一种储量巨大且清洁的能量来源。预计，SPS-ALPHA计划最早于2025年升空，可以解决人类目前约1/3的能量需求，让我们拭目以待这一梦想科技的实现。

无线数字传输篇7

一个完整的嵌入式无线图像传输系统包括发射与接收两部分。在发射部分, 用图像采集模块作为信号输入端, 把采集到的图像数据保存到嵌入式处理单元存储, 并通过压缩模块进行压缩, 然后经过压缩的图像作为输出信号, 通过无线发射模块和网络传输协议, 将信息发送到接收部分。接收部分首先将发送来的信息保存到控制中心, 经过图像解压缩模块, 将接收的图像进行解压处理, 并通过数据处理模块对图像进行处理, 实现系统的整体功能。

1.嵌入式处理模块是整个系统的关键和核心, 它接收摄像模块传来的图像信息, 经过不同的接口函数与控制指令协同各个外设, 完成对硬件设备的控制与数据传输;

2.摄像模块主要完成图像采集工作;

3.无线收发模块完成网络传输协议, 它承载了传输信道的建立与数据通信;

4.PC机作为控制中心, 它主要将接收的信息进行处理, 实现实时监控和完成系统功能。

研究中采用的是基于通用性免费开源的Linux系统, 在起始阶段, 需要进行交叉编译, 以生成系统需要的Bootloader以及内核, 我们用的开发板是MINI2440。系统的总体设计流程:

1.完成摄像设备的接口驱动工作和图像采集应用程序;

2.采集图像信息与编写图像压缩应用程序;

3.完成网络传输设备的驱动接口工作, 编写传输应用程序;

4.图像接收成功后编写图像解压缩应用程序。

本系统所用的是USB接口的数字摄像头, Linux中描述USB设备的结构体为usb_driver, 成员变量是id_table, 这个变量指向structusb_device_id, 主要描述了USB产品设备的版本、ID、产品接口类、设备类等信息。在设计中, 需要重新配置USB驱动, 编译内核, 重新加载才能使用。在Linux进行视频图像采集的接口函数是V4L2, 它提供数据结构和编程接口, 是Linux中采集设备的内核驱动。本系统编写的是通过编程接口来控制采集设备完成相应的操作和图像采集功能应用程序。

通过前面的应用程序设计, 采集到图像并保存到指定文件中, 但是采集来的是信息量较大的初始图像, 为了更好的传输, 而质量又不至于下降, 就需要图像数据的压缩。我们用最少的数码来表示信号, 数据压缩技术包括无损和有损压缩格式, 比较两种压缩方式和系统所采用的ARM9内核的CPU, 本系统用软件方法实现数据的压缩, 主要的工作是对静态图像的数据压缩, 即空间信息进行压缩, 目的是满足一定图像质量的条件下, 缩小图像所占用的存储空间, 以减小存储和占用尽量小的网络带宽。

在系统中, 采用IJG JPEG Library来进行JPEG图像压缩, 重点是Linux系统中设置压缩参数, 然后在压缩过程中, 通过扫描的方式一行行的进行压缩, 最后通过采集到的图像压缩前后对比与解压缩之后的对比, 并根据图像大小的变化得出结论。

无线传输是整个系统中重要的另一部分, 它的传输性能直接影响传输的质量, 本系统选择的是基于IEEE802.11b无线局域网方式, 选择的无线是WIFI通信, 所使用的网卡是TP-LINKWN 422G+。WN 422G+配置了快速USB2.0接口, 数据通信速度很快, 它还支持WIFI保护访问机制, 为重要信息的保密提供了方便。

无线网卡要在Linux系统里需要特定的驱动包, 把WN422G+连接到ARM开发板上, 执行命令, 可以扫描到当前可以用的无线网络。

在Linux中, 使用的网络编程接口是API套接字, 网络传输方式是具有传输可靠远程连接的TCP无线传输, 进行网络文件的传输 (服务器端和客户端) , 这样就完成了从客户端发送图像到服务器端的全过程, 到此, 已经基本上完成了整个系统所要求的功能。

本文选择的无线设备是无线网卡, 通过测试, 在图像传输过程中要考虑图像格式大小距离等因素, 得到结论:

1在静止或者固定低速的情况下, 随着图像大小的逐渐增加, 传输时延逐渐增大, 在低速情况下, 单位时间内的传输速率基本恒定, 但在高速情况下, 随着图像大小的逐渐增加, 传输速率呈降低的趋势;

2在图像大小固定的情况下, 随着移动速率的逐渐增加, 传输时延和掉包率逐渐增大;

3通常图像大小与传输时延是一对矛盾, 图像越大, 占用的带宽也就越宽, 在传输过程中的传输时延也就越长。

因此需要根据不同的应用场景, 选择不同的优先策略。

摘要：本文主要研究嵌入式与无线图像传输的基础上, 设计一种应用嵌入式平台来实现无线图像传输的系统, 方案以ARM为核心, 用USB高清摄像头和无线网卡模块为硬件平台, 辅以Linux系统为软件平台, 完成图像的采集与无线传输。

无线数字传输篇8

无线电力传输( Inductive Power Transfer,IPT)作为一种时尚、安全的电能传输技术,近几年引起了人们的广泛关注。该技术目前仅局限于为手机充电等小功率应用场合,对于功率较大的家电领域,则尚未有成熟应用。对于IPT传输系统来说,其传输线圈原副边电路相互隔离,电路工作在开环状态,输出电压较难控制[1],一般在接收端用DC/DC电路来稳定输出电压[2]; 为了增加系统输出的有功功率,一般在原边电路中增加锁相环电路[3,4],从而使线圈工作在谐振状态。但以上方法也存在一些问题,一方面由于在接收端增加了一级DC/DC电路,从而使IPT系统整体效率显著降低,一般只有50% ~75% 左右; 另一方面谐振网络可能有多个谐振频率,导致谐振频率出现分叉现象[5,6],从而使输出功率和系统稳定性显著降低。为了提高松耦合变压器的传输功率和效率,通常需要给原、副边线圈增加谐振补偿电容。对于原边采用串联补偿和副边采用并联补偿( 简称SP补偿法) 的IPT系统,文献[7]指出谐振频率的选取对系统传输功率的大小影响不大,能够最大限度地减少电磁干扰和设计成本。

针对上述问题,本文设计了一款数字家电用无线电力传输电源。该电源采用SP补偿。借助互感模型法[8],对SP补偿的IPT电路进行了建模,分析了不同参数变化对电压传输特性的影响; 针对谐振频率分叉的问题,在实际控制中采用频率查表模糊控制法来控制工作频率及输出电压,从而简化了控制电路,提高了系统的稳定性。

2 IPT 系统

2. 1 系统结构

系统框图如图1所示。系统由半桥逆变电路、谐振耦合电路、单片机控制电路、辅助电源、显示模块和无源射频识别模块组成。220V交流电经全桥整流和电感( Lin) 、电容( 由C1和C2串联而成,见图2) 滤波后送给半桥逆变电路的输入端,半桥逆变电路将高频方波电压输入到谐振耦合电路,再由谐振耦合电路将能量传递给负载。

2. 2 主电路参数的设计

图2为所研究的无线电力传输系统主电路原理图。该电路由开关输入网络、谐振耦合网络和高频整流网络三部分组成。谐振耦合网络的原边线圈采用串联电容Cp补偿,副边线圈采用并联电容Cs补偿。其中,Cp采用耐流大的电容,Cs采用耐压高的电容,且Cp、Cs的频率稳定性都较高,C1、C2采用耐压较高、容量较小的无极性电容,和Lin组成LC滤波器,以提高功率因数。

采用互感模型法对图2所示主电路进行分析,可得如图3所示的主电路等效电路图。

图3中Lp、Ls为谐振网络中的原、副边线圈电感,Cp、Cs为原、副边补偿电容,Rp、Rs分别为原、副边线圈电阻,M为原、副边线圈的互感,R为负载电阻,Re为等效负载,Zs为次级回路的等效阻抗,Ze为从输入端看进去的等效阻抗。通过对图3所示主电路的等效电路进行建模和分析,并根据文献[5,6]可推导出以下电路参数表达式:

Ui. FHA为谐振网络的输入信号,该信号为一方波信号,其基波分量有效值为:

二次侧得到的电压为:

副边输出电压为:

由式( 5) 、式( 6) 可得谐振网络的电压增益为:

对式( 7) 进行归一化处理可得:

通过分析主电路的电压增益曲线变化趋势,可确定谐振网络元件的参数值。

2. 3 直流输出电压的控制

直流输出电压Uo控制采用频率查表模糊控制法。当电路稳定工作时,开关管工作在谐振频率上,此时可完全实现零电流软开关( ZCS) ,开关损耗小,系统工作效率最高; 当输出电压Uo降低或者增大时,电路检测到谐振电流幅值的变化,相应增大或者减小开关管工作频率,以此来稳定输出电压Uo。由图4可知,当电路工作频率在谐振频率附近时,电路的电压增益变化较大。因此,只要开关频率偏离值不超过某一值,开关管基本工作在ZCS状态。实验显示,当开关频率在谐振频率的±5%之内时,电压增益变化能够满足设计需要,并且工作效率仍能保持在84%以上。图5所示为零电流关断波形。

3 仿真与实验验证

设计了一台额定功率1000W的数字家电用无线电力传输电源样机,主要设计参数如下: 输入电压为180 ~264VAC/50Hz,输出电压为Uo= 220VDC,电感Lin= 400μH,C1、C2采用耐压较高的1μF无极性电容,原边线圈直径19mm,电感Lp= 500μH,内阻Rp= 0. 24Ω,副边线圈直径16mm,电感Ls= 60μH,内阻Rs= 0. 1Ω,原、副边谐振电容均采用高频MKPH电容,原边谐振电容Cp= 98nF,副边谐振电容Cs= 721nF,原、副边线圈距离为20mm,原、副边互感为57μH,半桥开关管选用耐压较高的FGA25N120,副边整流二极管选用导通压降较小的MUR1560。

为验证所研究的电源性能,分别对该电源进行效率及功率因数实验。图6为当原、副边线圈中心对齐,且距离为设定值20mm时,输入电压和输入电流的波形,由图可知输入电流近似正弦波,且输入电压、输入电流同相位。

当原、副边线圈垂直距离固定为20mm、中心偏移时,测量其效率及功率因数,绘制成曲线,如图7所示。由图可知,当线圈中心偏移在30mm内时,电源的效率能保证在85% 左右,功率因数能保证在0. 9以上。

当原、副边线圈中心对齐,垂直距离变化时,测量其效率及功率因数,绘制成曲线,如图8所示。由图可知,在设定距离20mm时,效率和功率因数均达到最高; 垂直距离在40mm内,效率和功率因数均能保证较高值。

4 结论

无线数字传输篇9

一、无线电力传输技术的发展历史的分析

对于传统的电力传输一般采用有线传输的方式进行传输, 因为是有线传输的缘故, 所以在电力的传输过程不可避免的造成电力的传输损耗, 而且由于有线传输的线路也由于经常老化、尖端放电等原因, 对电力的传输造成了安全威胁, 缩短了有线电力传输设备的使用时间。

针对有线传输技术存在的弊端, 人们很早就提出无线电力传输技术概念, 最早是由著名电气工程师尼古拉-塔拉斯在19世纪中期提出, 而且特拉斯也进行了相关的实验来研究这项技术, 但是由于当时技术方面的限制等原因, 该技术并没有得到完善的发展, 直到20世纪由日本科学家发明了一种可用于无线电力传输的定向天线, 之后后面的人在基础上研制出了效率更高的半导体天线, 将微波能量转换成直流电, 一直到现在, 无线电力传输技术一直在被人们所研究, 之其中包括利用微波、激光等方式实现电力的无线传输。

二、数字家电无线电力传输技术IPT系统

2.1 IPT系统框架结构

IPT系统的框架结构主要由半桥逆变电路、谐振耦合电路、单片机控制电路、辅助电源、显示模块等组成。

2.2 IPT系统主电路参数的设计

对于数字家电无线电力传输技术IPN系统的主电路应该包括开关输入网络、谐振耦合网络以及高频整流网络组成。关于谐振耦合网络, 要求它的原边线圈要采用电容的串联来进行补偿, 副边线圈则要采用电容的并联来进行补偿, 对于串联的电容应该采用耐流大的电容, 并联的电容应该选用耐压高的电容, 而且要求这两种电容的稳定性要很好, 以此能够提高无线电力传输的功率因数。

2.3 IPT系统直流输出电压的控制

对于IPT系统的直流输出电压的控制应该采用频率查表的模糊控制方法。当电路正常工作时, 此时能够实现零电流软开关, 开关消耗较小, 此时IPT系统的工作效率达到最高。当IPN系统的直流输出电压降低或者变大时, 这时就需要相应的降低或者加大开关管的工作频率, 以此来达到稳定的直流输出电压。

三、数字家电用无线电力传输技术的关键技术

3.1 高频功率电源技术

IPT系统采用谐振耦合的无线能量传输是否能达到最大的传输效率, 主要取决于谐振状态, 这就给电源的设计带来很大的要求。为了实现电源的高频功率, 当前的技术大多采用电力电子逆变的方式, 但是由于电力电子元件的原因, 此种电源并不能达到兆赫兹的高频功率输出级别, 所以对于高频功率的电源技术的掌握是目前一个重点的研究对象。

3.2谐振器的设计以及优化

除了高频功率电源技术, 谐振器的设计记忆优化技术也是当前数字家电用无线电力传输电源的关键技术。通过对谐振线圈的设计以及优化, 才能保障系统电力传输性能。

3.3电磁环境以及电磁对人体的影响

在数字家电用无线电力传输技术的研究过程中, 电磁环境问题也是一项重要的问题, 也是一个难点。对于如何解决电磁环境问题以及电磁对人体的影响, 是当前数字家电用无线电力传输技术的研究工作之一。

四、数字家电用无线电力传输电源的展望

对于数字家电用无线电力传输电源的应用, 相信将来其不仅仅可以用于手机的无线电力传输, 还可以用于大功率家用电器的无线电力传输, 能够使得家用电器摆脱传统的有线传输电力的现状, 最大程度的实现智能家用电器的便捷性和人性化特点, 为人们的生活提供便利。

五、结束语

文章通过叙述无线电力传输技术的发展历史, 分析了数字家电用无线电力传输电源IPT系统的几个主要内容, 以及分析了数字家电用无线电力传输技术的几个关键技术, 最后对数字家电用无线电力传输电源进行了展望, 希望能够为未来的数字家电用无线电力传输电源的技术的研究做出贡献。

摘要：随着社会科学技术的高速发展, 科学技术不断地进步, 对于电力的传输技术也向着无线电力传输发展。无线电力的传输技术也越来越受到社会广大群众的专注, 但是目前的无线电力传输系统存在不少问题, 例如系统整体效率较低以及无线电力传输功率因数低等问题, 在这种背景下, 人们设计出了数字家电用无线电力传输电源。文章通过叙述无线电力传输技术的发展历史, 分析了数字家电用无线电力传输电源IPT系统的几个主要内容, 以及分析了数字家电用无线电力传输技术的几个关键技术, 最后对数字家电用无线电力传输电源进行了展望。

关键词：数字家电,家用电器,电源,无线电力传输技术,研究

参考文献

[1]马皓, 孙轩.原副边串联补偿的电压型耦合电能传输系统设计[J].中国电机工程学报2010.30:15

无线数字传输篇10

1 VWDK的原理与仿真

1.1 VWDK调制理论来源

要提高频带利用率,就要在单位频带内传输更高的数码率。带宽最窄的信号形式是正弦波。一个纯粹正弦波,在频域就是一根非零频谱线,能量高度集中,理论上带宽为0,当然也无法传递任何有用信息。假设该正弦波的频率保持不变,波形略微抖动,则其频谱能量仍高度集中在载频的谱线上,但两旁会出现与随机抖动相对应的连续谱,此外在载频的谐波处也会出现离散的谱线,这是信号分析的结果。由于波形的抖动较微小,连续谱和谐波离散谱的能量远低于载频能量。如果载波波形的微小抖动受控于有用信息,即可实现频谱利用率很高的调制[4]。因此“最小波形差键控”(Very-minimum Waveform Difference Keying简称VWDK)的高效调制方式由此而来。

1.2 VWDK调制原理与实现

VWDK是对等概率二进制信息进行最小波形差键控的调制技术。原理概括如下:遇到逻辑“1”,在时间间隔T内发送波形g1(t),而遇到逻辑“0”,则在T内发送波形g2(t)。其中,g1(t)=g(t,τ),g2(t)=g(t,T,-τ),g(t,τ)定义与波形如图1所示[5]。

其中,T为信号波形的周期,同时也是信息的符号宽度和码元宽度;而f=1/T则为信号的波形频率,在数值上也等于码元的传输速率;波形分两段分别定义,每段都是类正弦波的半个周期,但是幅度分别为周期为2τ和2(T-τ)。

1.3 VWDK的功率谱与仿真图

调制信号的功率谱直接决定其传输带宽及带宽效率。若令τ=∂T,而“∂”作为波形调控参数就直接影响着VWDK已调波的功率谱形状及相应的传输带宽。当∂→0时,已调波的能量越来越分散,带宽越来越宽;而当∂→1时,已调波的能量越来越集中,带宽越来越窄。功率谱的表达式如式(2)所示,图2为∂取不同值时VWDK已调波的功率谱估计。

2 VWDK的传输系统

VWDK的传输系统分为调制系统和解调系统,分别如图3和图4所示。调制系统工作原理:发送端直接由图1表达式的一个周期内的已调波形g(t,T)和g(t,T-τ)的离散采样值预先保存在存储器内,然后在欲传输的信息序列的控制下按照时钟发生器提供的采样频率来选择对应的g(t,τ)或g(t,T-τ)波形样本;选中的调制波形经滤波器滤波后,由DAC直接转换成模拟的已调波输出。

解调系统工作原理:失真的VWDK接收信号经过必要的放大后由ADC转换为数字信号,经过逆滤波器的数字滤波后,送入相干解调器,完成对相应“0”、“1”序列的解调

3 数值分析

由于VWDK是一种载波调制方式,信息速率可以等于载频,理论上可以达到射频载波的频率。即使在相对容易实现的中频上进行处理,也能得到几十kb·s-1、数百kb·s-1的传输码率。频带利用率,就是在单位频带内传输的数码率,单位为b/(s·Hz)。若信号的频率f=1/T=15kHz时,数码率为15kb·s-1,若信号的带宽为200～300Hz,由频带利用率=数码率/带宽,即频带利用率可以达到50～75bit/(s·Hz)。而当f=20kHz时,调制效率可达100bit/(s·Hz),甚至更高。

4 结束语

VWDK是一种载波调制方式,信息速率可以等于载频,又由于传输信号的波形非常接近正弦波,占用带宽很窄,可以实现超窄带的高速数据传输。由于发送端直接将调制波形的数字样本经D/A转换后输出,而接收端直接经A/D后解调输出,整个系统实现全数字化处理,容易集成。对于VWDK调制技术,只需改变一个参数,就可以控制信号带宽,而调制与解调方式不变,系统控制灵活。虽然VWDK可以使调制效率比以往有较大提高,具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]Walker H R.High Speed Binary Data Communication Sys-tem[P].USA:U.S.Patent 4742532,1988.

[2]Walker HR.VPSK and VMSK Modulation Transmit DigitalAudio and Video at 15 bits/sec/Hz[J].IEEE Trans onBroadcasting,1997(1):96-103.

[3]Sayhood K H,Wu Lenan.Raise Bandwidth Efficiency withSine-wave Modulation VMSK[J].Microwaves and RFMag,2001(4):79-84.

[4]李小平,吴乐南.VWDK调制波的形优化[J].电子与信息学报,2005,27(11):1714-1716.

[5]李小平,吴乐南.一类规范的类正弦VMSK调制的功率谱分析[J].电波科学学报,2003,18(6):721-726.

特斯拉线圈与无线电力传输篇11

关键词：特斯拉线圈；起源；物理结构；工作原理；防护措施

中图分类号：TM724 文献标识码：A 文章编号：1674-7712（2012）20-0058-01

第一次接触特斯拉线圈还是在中国达人秀上面，我永远也忘不了那位年轻而又神秘的少年——卢驭龙，年仅16岁的他就成为了中国科学达人。同时我也认识了另一位好朋友——“特斯拉线圈”。

特斯拉线圈（Tesla Coil）在本质上来说是一种特殊的变压器。该变压器通过多级耦合电路将普通交流电压提升的百万伏或者千万伏级别的电压。经过特斯拉线圈作用的放电终端的电压特性为低电流、超高压、高频率。特斯拉线圈最早由尼古拉·特斯拉发明。特斯拉对线圈进行了多种方式的配置，他试图通过利用不同方式，结合不同实验现象对线圈配置进行改进和优化，以期可以通过该线圈实现电力的无线传输。特别是其为科学研究而建造了沃登克里弗塔，但是资金的短缺导致该项目最终还是失败了。但是这并不能证明无法利用特斯拉线圈进行电力的无线传输。本文就特斯拉线圈及如何利用特斯拉线圈实现电力的无线传输进行了研究。

一个小型的特斯拉线圈物理结构应该由以下几个模块构成：感应线圈模块、打火模块、电容器模块、变压器模块、互感模块。其中电容器部分要求至少要有两个大容量电容，要求互感器部分的初级线圈的圈数要少一些，保证增大电压的能力。

对线圈进行放电，电能通过变压线圈耦合到大容量电容阵中。随着电容充电过程的不断持续，电容两级电势差会不断增大，一旦该差值超过击穿电压值，就会对电容两极间的打火器进行点火，进而在电容阵和主线圈之间形成闭合回路，该回路利用电磁效应将电能通过耦合由初级线圈耦合到次级线圈中。

利用特斯拉线圈可以将普通交流电压耦合到高频高压范围，因此使用该线圈时需要注意采取必须的防护措施，以免发生事故。

为了让大家更清楚的理解，这里我做了一个小型特斯拉线圈，如图1所示。

图中所示为小型特斯拉线圈装置，大体分为5个部分，放电顶端装置1号位置，次级线圈2号位置表示，初级线圈表示在3号位置，底座为4号位置，外输出装置在5号位置表示。该装置主要由放电顶端的球形装置产生的电弧现象以及外输出装置（节能灯发光）呈现。当节能灯靠近次级线圈，达到一定距离时就会发光，同时放电顶端表面的电弧变弱。同样，距离变远时，灯光由亮变暗，电弧现象增强。由该实验可以看出，特拉斯线圈可以实现电力的无线传输。若提高特拉斯线圈的电压和频率，可以将电能输送到很远的地方。利用特斯拉线圈实现电能的无线传输是其今后的主要发展趋势。

基本的特斯拉线圈原理图如下图2所示，电源端电压经过整流后变为直流电，该直流电对回路中的大容量电容进行充电。随着充电的进行，电容两级间的电势差不断增大，当电容两极间的电势差超过空气所能承受的最大绝缘电压时会在电容两极间产生放电现象。此时初级谐振回路处于导通状态，整个电路的能量通过耦合效应由初级回路耦合到次级回路。通过几个周期的耦合后，大部分能量被转移到次级回路中。其中，部分能量会因线路损耗等被损耗掉。根据线圈结构可知，在次级回路中的能量还会通过耦合返回到初级回路，期间部分能量被损耗。几个耦合周期后，电容两端的电势差无法击穿空气，导致初级线圈所在回路断开，该过程结束，电源重新进入充电状态。特斯拉线圈的放电过程只有三到十毫秒，但是线圈的放电频率超过100次每秒，因此虽然放电过程持续时间较短，但仍旧会给观察者以持续放电的效果。

通过上述分析可知，其结构和原理相对简单，实现较为容易。但是在大规模实际应用中，对其与环境的调试具有非常大的操作难度。虽然理论和局部验证性质的实验证明利用特斯拉线圈可以实现电能的无线传输，且该方式传输效率高、对生态破坏性小，但是实际应用中还存在诸多困难和障碍，还无法将其应用到实际电力输送中。

需要注意的是，特斯拉线圈能够将普通电压提升到超高伏电压段，该阶段电压远远超出了人类的承受能力，若不慎发生触电不仅会导致触电者瞬间死亡，还会对触电者周围环境产生破坏，因此在线圈的制造和维护过程中一定要采取足够的防护措施，操作人员要严格按照其所掌握的理论基础和操作规范进行操作，以免发生危险，对人和设备造成危害。

参考文献：

[1]陈景彦.输电线路运行维护理论与技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

无线数字传输篇12

微型无人侦察机的首要任务是实现图像信息的实时获取与无线传输。国外对此问题早有研究,但由于技术的封锁,目前可供借鉴的资料较少。例如美国研制的“黑寡妇”图像无线传输系统[1],采用调频体制,视频发射器重1.4 g(占整机的12%),有效传输距离1.5 km。美国桑德斯公司的MicroStar微型飞行器也配备有图像无线传输系统[2,3],其中携带的侦察微型摄像机重4 g,每秒可拍摄30帧清晰的地面画面。搭载的PRISM无线电通信信息传送系统,重6 g,有效传输范围达到了5 km。国内在该方面的研究起步较晚,技术相对落后,主要采用模拟传输方式,频率使用率低,系统易受干扰。而研究较成熟的无人机载图像实时传输系统,其图像质量指标、信道编码效率等均不高,且抗多径干扰差。同时,由于微小型飞行器的载重及能量供给非常有限,对机载部分的功耗、重量、安装尺寸等都提出了更为严格的要求[4]。因此,开发适用于微型飞行器的微小摄像与无线传输系统尤为重要[5]。本文所研究的主要内容以某微型无人侦察机的需求为背景,提出了一种视频图像的无线数字传输方式,该系统具有体积小、功耗低、实时性好及传输可靠等特点。

1 系统原理

微型无人机要求提供实时、高质量的侦察图像。本文所采用的摄像与无线传输系统组成框图如图1所示,主要由图像传感器、视频压缩编码芯片、微处理芯片、FLASH芯片和SDRAM内存以及无线网卡等组成。

由于受微型无人机的载荷所限,该系统首先选用重量较轻的高分辨率模拟摄像机采集视频信号,然后利用图像编码器将采集到的模拟图像,转化生成分辨率较高的数字图像。编码后的数字图像数据量巨大,且无线通信信道的带宽有限,难以保证视频图像的实时传输,因此需要对数字视频图像进行编码压缩,在保证一定画质的前提下尽可能减少数据量。压缩工作通常可以选用软件或专用硬件来完成。然而专用编码压缩软件代码规模较大,设备要求高,且机载微处理器功能有限,使其应用受到限制。为保证系统最优功能状态,选用MPEG-4专用编码芯片对采集后得到的数字图像进行硬件编码压缩,生成MPEG-4码流,实时性好,可靠性高。模块工作和码流流向由ARM微处理器调度管理,同时,微处理器通过RS 485和摄像模块相连,传输摄像机镜头的控制信号,如变倍、变焦等。机载云台也通过RS 485获得用户的远程控制信号,并通过水平和垂直方向的位置改变来响应用户的不同侦察需求。在完成数字视频侦察系统的开发后,为系统加入了基于开放的802.11协议的无线加密传输模块,为系统的安全工作带来保证,避免了无线视频系统的安全漏洞。

2 硬件设计

微型无人机视频处理与传输系统主要包括视频采集及处理模块、无线数据传输模块2个子系统,是整个微型无人机视频系统中的核心部分。

本文视频编码器采用的编码器是ADI公司的ADV7180,它是ADI首次发表的低价格低消耗功率但提供高质量影像输出的影像编码器。在它的输入前端有阶梯状滤波器,不用为系统添加额外的滤波器。同时,ADV7180还提供了DNR/CTI的影像强化输出调整,ADLLT更独步全球提供给系统在弱信号的处理上强有力的支持,使传输的图像更加平稳。拥有智能型影像处理器的ADV7180在控制上也更为简化,只需设定少数的暂存器就可输出高质量影像,无需为影像编码器设定繁琐复杂的程序。

视频压缩芯片采用的是Imagia公司的MPG-440A,如图2所示,它是针对网络视频传输所设计的MPEG-4专属芯片。MPG-440A支持高阶影像数字监控功能,包含D1分辨率、防伪水印、动态调整IP帧比率与动态调整质量,是特殊场合监控用的最佳影像处理器,可产生最小比特率并符合长时间储存要求。

主控芯片选取的是Imagia公司的MCP4010-32位RISC嵌入式微处理器,见图3。它使用ARM 922 T核,工作频率高达200 MHz,内部带有存储器管理单元(MMU),具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性,是视频采集和处理模块的核心,可达到D1分辨率实时编码压缩的效能。

无线传输模块采用Ralink公司提供的RT2561芯片方案的无线网卡,符合IEEE 802.11b/g/n标准,传输速率高达128 Mb/s(自适应)。支持标准32位MiniPCI接口;具有MIMO天线技术,使传输更稳定距离更广;支持Windows/Linux/WinCE等操作系统;工作频率范围为2.412~2.484 GHz;传输功率为18 dBm(典型值)。MCU4010和MCP440A如图4所示,RT2561如图5所示。

地面站采用便携式设计,主要用来接收无人机实时发送回的视频信号,并将其显示出来,包括接收天线、笔记本计算机或PDA。该系统采用的接收天线为TDJ-2400BKC-Y室外板状定向天线,其具有增益高、前后辐射比大、三维尺寸小、结构紧凑等优点,是一种高质量的室外通信天线,非常符合无人机在野外条件下的战术需求。其频率范围为2 400~2 483 MHz,增益为10 dBi,水平面波瓣宽度为110°。

3 软件设计

该设计采用基于Web服务器的B/S(Browser/Server)服务机制,B/S服务机制是随着Internet技术的兴起,对C/S(Client/Server)服务机制的改进,由于其先进的开发技术、优越的可管理性和可维护性及简单方便的应用模式,正成为视频监控系统最流行的应用方式[6]。它能将地面站的视频侦察系统控制、侦察视频浏览、开关量的控制、摄像云台控制等在IE浏览器中予以实现,不用另行安装软件,使视频侦察系统的操作、配制简单化,实现了跨平台性,客户端在普通PC机、PDA等操作系统上均能运行,非常适合战术无人机的野外作业。下面分别介绍本系统服务器端和客户端的主要功能:

(1)服务器端主要功能:响应Web连接服务,采集视频数据,通过网络传输数据。

(2)机载微处理器作为服务器,响应客户端的连接请求,并提供ActiveX控件的下载,利用Linux视频子系统提供的API函数编写数据采集代码,接收MPG-440A传送的MPEG-4格式二进制视频数据。将接收到的数据整理后,通过Socket通讯以组播方式通过网络发送到浏览器客户端。

(3)客户端部分的主要功能:连接机载Web服务器并下载ActiveX控件。

(4)为了减轻视频服务器客户端操作的负担,提高软件升级和维护的方便性,设计中将地面站的视频图像接收和视频图像显示部分封装在ActiveX控件中,在运行Linux的ARM平台上移植嵌入式Web服务器Boa,响应地面站的连接请求,并将ActiveX控件嵌入到网页中发布。地面站通过浏览器访问Web服务器时,ActiveX控件就会经过网页传输到客户端并自动下载安装。一旦视频侦察系统服务器端部分和ActiveX控件建立通信,就可通过Socket进行视频数据的组播传输,实现远程实时监控。

4 飞行实验

该系统在某战术无人机上进行了搭载飞行试验,飞行高度约为200 m,摄像镜头的视角45°,平均飞行速度约为15 m/s。发射模块将摄像头拍摄到的数字视频信号实时发送回地面,通过浏览器显示的视频截图如图6所示。机载飞行试验表明,在3 km范围内,机载摄像与无线传输系统能较好地完成MAV摄像和传输任务,该系统尺寸小、重量轻、功耗低、工作稳定,满足MAV有效载荷的基本要求。但由于无人机本身的重量轻,惯性很小,在低速飞行状态时,气流扰动和机体本身的振动对摄像和传输的质量有影响,还需适当采取减振措施,减少图像在传输过程中产生的抖动。

5 结语

本文设计的基于ARM的嵌入式微小型无人机无线数字视频传输系统,包括硬件设计和Linux下的软件设计。该系统在MCU4010嵌入式微处理器的协调和调度下统一工作,采用专用MPEG-4音视频编码芯片MPG-440A将采集生成的数字视频予以编码压缩处理,稳定可靠,成本低,采用B/S结构设计,以组播方式传输,节省系统资源,易于维护,升级方便,使用简单。通过机载实验证明该系统基本满足微小型无人机的要求,能够做到实时传输回无人机侦察范围内的视频图像。

参考文献

[1]KEENNON M T,GRASMEYER J M.Development of theblack widow and microbat MAVs and a vision of the futureof MAV design[R].USA:AIAA,2003.

[2]袁哲俊,谢大纲,胡忠辉.微飞行器技术的最新发展[J].航空精密制造技术,2005,41(1):1-5.

[3]佚名.美国军用微型无人机[EB/OL].[2007-01-10].http://www.csuav.com/uav/develop/duav041117-11.htm.

[4]曲东才.微型无人机军事应用研究进展及关键技术[J].航空科学技术,2004(2):89-92.

[5]毕文仲.微型摄像与视频通信系统研究[D].北京:清华大学,2001.

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