标签: 无线电

一、公共无线事业中无线电的重要性 提起无线电，许多人或许觉得这是非常老旧的观念。实际上， 无线电在我们的生活中占据着非常重要的地位 。当前，无线电早已成为受众最广泛的大众媒介。据工业和信息化部资料显示，全球95%的人口都可以接收到无线电信号。在我们的生活中，无线电也无处不在，手机的使用、Wi-Fi的连接，看不见摸不着的无线电为人们的日常生活带来诸多便利。电话、电视、紧急服务、数据传输、蓝牙、导航、雷达、加热、动力、天文学等领域也离不开无线电技术。 随着无线电通信技术的迅猛发展， 公用事业服务比以往任何时候都更加依赖无线通信，无线电在公共事业中起到了重要作用 。无线电频率是具有重要战略意义的国家稀缺资源，是推动信息化发展的重要载体。无线电广泛应用于经济社会发展和国防建设，通信、交通、航天、广播等都是用频重点领域，频谱资源日趋紧张。 此外，无线电安全作为维护国家安全和公共安全的重要因素之一，对夯实国家安全基础，提升广大人民群众安全感的作用日益明显。对于涉及国家安全、公共利益等频率资源的许可，继续采用行政审批的方式予以重点保障。 但是不可避免的在无线电的使用中，会存在有意或无意的干扰 。无线电接收天线处于开放的空间当中，在接收有用信号的同时，也会受到空间中存在的各种无用信息的干扰。比如，某些恶意攻击者可以任意地插入接收机的传输信道，降低接收机的输入信噪比，影响到通信的有效性。 因此，对公共事业无线电使用进行频谱监测是必不可少的 。 使用德思特手持式频谱分析仪可以确保频谱监测的高效性和准确性 ——它是一种功能强大到足以检测最微弱信号且简单到任何人都可以使用的工具。德思特手持式频谱分析仪具有 超紧凑、轻便、直观且经济实惠 的特点，应用在射频现场测试中可以节省大量时间和精力。 二、公共事业无线通信网络 当前智慧城市、智慧农业、智慧工厂等都需要无线传输技术来支撑。以水库为例：无线通信技术在水库安全监测中发挥着重要作用。目前有一种基于无线通信物联网技术的水库安全监测系统。通过数据采集终端机实时采集雨量计、水位计的实时雨量和水位数据，同时摄像机实时监测库区的视频数据并进行预警，当监测到水库数据异常时，库区管理部门和水利部门可及时采取紧急措施进行应急处理，以确保库区的安全。 在这个过程中，这些采集数据传输回系统都是需要无线通信技术的支持。 为保障回传信息的质量，需要进行频谱监测以及时发现并排除干扰 。 其实无论是消防，智慧油田，智慧公交等等的公共无线事业中信息传输都是微波链路中点对点，点对多点两种通信方式的应用。而在建设或规划微波链路时，常常会需要用到一些设备来测试微波链路的最优性。 三、德思特手持式频谱仪用于公共事业微波链路 在外场测试中，工作人员执行天线校准、射频配置、故障排除这通常需要携带重型设备。 德思特手持式频谱分析仪及其轻巧的外形是高效工作的正确解决方案。 ✔ 天线对准 天线对准是链路部署中不可忽视的一部分，否则性能将受到影响。未对准的后果可能具有破坏性——经济性和性能降低。链路的不稳定运行要求工程师反复回到现场，直到问题解决。利用德思特手持式频谱分析仪加上手持式信号源在微波链路两端，一发一收，通过功率判断天线是否对准。 ✔ 视距验证 视距传播（LOS propagation）是指在发射天线和接收天线间，电波直接从发射点传播到接收点（一般要包括地面的反射波）的一种传播方式，视距传播的距离一般为20～50km，主要用于超短波及微波通信。利用德思特视距验证方案，高效实现视距验证，并且频谱仪内置链路计算器，帮助工程师高效测试。 ✔ 射频参数验证 在地面上，使用超高灵敏度的频谱分析仪来测量微波链路信号的旁瓣。这种测量是非常重要的，因为它可以帮助工程师了解微波链路信号的质量和稳定性。旁瓣是微波链路信号的一个重要组成部分，它反映了信号的分布情况。 此外，频谱分析仪还可以测量点对点微波链路信号的中心频率。中心频率是信号频谱的中心位置，它是信号传输的基础。通过测量中心频率，可以了解信号的传输速率和数据传输能力。 频谱仪还测量信号的带宽。带宽是信号频率范围的宽度，它决定了信号的数据传输速率。带宽越大，数据传输速率越高。 最后，频谱仪与天线搭配还测量信号的极化方式。极化方式是电磁波振动方向的描述，它对信号的传输质量有重要影响。通过测量极化方式，可以了解信号的传播特性，以及如何优化信号传输。 通过在地面使用频谱分析仪测量微波链路信号的旁瓣，以及测量点对点微波链路信号的中心频率、带宽和极化方式，工程师们可以全面了解信号的特性，从而更好地进行信号传输和处理。这些测量结果对于确保通信系统的稳定运行至关重要。 ✔ 射频故障排除 在微波链路中，接收端可能会接收到较低的信号强度。此时会需要检测信号强度低是否是微波链路之间存在非视距验证区或菲涅耳障碍物或者是其它与信号强度变低有关的故障都可以用德思特手持式频谱分析仪查找，如果都不是这些原因，可以考虑微波链路本身搭建的问题。 四、德思特手持式频谱分析仪部署公共事业中点对多点网络应用 构建和管理智能电网是⼀项艰巨的任务。这些网络使用了不同的无线技术，从物联网、智能计量到无线传感器读数和传统技术，如drive-by或遍历数据收集。 德思特手持式频谱分析仪可以帮助现场操作员更轻松地完成这些任务。 ✓ 干扰或 RF 信号可用性测试。 ✓ 射频信道可用性验证和频谱清理。 ✓ 室内/室外信号强度覆盖测试。德思特提供了一种轻型室内信号映射套件，用于映射关键通信的信号覆盖范围。 五、德思特手持式频谱分析仪专为在现场高效使用而设计 德思特手持式频谱分析仪是最小的毫米波频谱分析仪，具有非常高的接收机灵敏度，并且覆盖0.01GHz到87GHz的各个频段，可根据您的需求进行选择，即开即关式设计，可戴手套工作，高达4小时续航时间，是外场测试、干扰检测、天线对准和视距验证的必备工具。 ✓ 其直观的设计使初学者能够快速独立进行射频测试 ✓ 设备紧凑，轻便灵活，便于携带 ✓ 成本低——可根据需要购买所需频段型号 关于德思特 德思特 是虹科的一家姐妹公司，基于超过10年的业务沉淀， 德思特公司专注提供电子测试/测量解决方案。 主要业务范围涵盖：汽车电子仿真及测试、射频微波及无线通信测试、无线频谱监测与规划、无线通信（包括智能网联汽车无线通信、轨道交通、卫星通信、室内无线通信）、半导体测试、PNT解决方案、大物理和光电测试等。 核心成员具有 9年以上的测试测量、无线通信及其他相关行业资历 ；技术团队获得世界五百强PNT解决方案合作伙伴Safran的GNSS技术及信号仿真和软件Skydel培训认证证书、航空航天测试和测量合作伙伴Marvin Test 的自动化测试软件ATEasy培训认证证书。 德思特研发部，核心成员获得国际项目管理师PMP认证资质，并具备LabVIEW、python等多种编程语言能力，优势能力集中于：HIL测试，半导体测试，EOL测试和质量检测等多种系统研发集成，拥有10多个实用新型和专利授权。 围绕 汽车电子、射频微波、通信、航空航天 等行业提供专业可靠的解决方案，现有客户包括华为、德赛西威、蔚来汽车、理想汽车、航天科工集团、清华大学、北京航空航天大学、中电科集团等。 此外，我们还是中国无线电协会、中国通信企业协会、雷达行业协会、RIS智能超表面技术协会等行业协会的会员。

当前汽车内有各种流媒体影音娱乐，相比之下原本属于车内标配的收音机，显得落后许多。其实， AM 收音机可以很自然地归入“完美技术”这一神圣的类别。它已经存在了一个多世纪，不过至少几十年来，它的设计一直没再有重大的技术进步。 为什么汽车制造商要逐步淘汰 AM 收音机？ 部分汽车制造商表示，由于电磁干扰会使 AM 传输产生静电和噪音，让客户感到厌烦，他们打算不再在车上提供这些功能。也许是时候优雅地结束这项不再有多大用途的遗留技术了。然而， AM 无线电仍然在包括美国在内的世界许多地区广泛使用，并在数亿人的日常生活和紧急通信中发挥着重要作用。 尽管呼声很高，电动汽车中 AM 收音机的逐步淘汰也已经进行了一段时间 —— 宝马决定不将这项技术纳入 2014 款 i3 。宝马在一份声明中表示 : “为了不让客户因接收信号差和噪音大而感到沮丧，我们决定在配备 eDrive 技术的车辆上不再安装这种设备（ AM 收音机）。” eDrive 技术是为其电动汽车提供动力的系统。 但近年来，这一趋势加速了。今年 3 月，马萨诸塞州参议员 Ed Markey 调查了 20 家汽车制造商，发现其中 8 家——宝马、福特、马自达、 Polestar 、 Rivian 、特斯拉、大众和沃尔沃——已经从电动汽车上移除了 AM 收音机。福特还打算在 2024 年从其汽油车上移除无线电，但最近改变了这一决定。 随着越来越多的电动汽车放弃了 AM 收音机，广播公司称这是一个令人担忧的转变，可能会给电台带来麻烦，并剥夺司机在紧急情况下获得新闻的一个关键来源。 问题不在于汽车的电池本身，而在于驱动电机的电流。 Xperi 数字平台高级副总裁 Ashruf El-Dinary 表示：“目前的系统就是车辆，其中很多都是脉宽调制的。因此，它有一些高电流通过，这会产生电感，电感可以转移回天线系统。”这会在整个 AM 波段，尤其是在较低的部分（ 500 至 700 千赫之间），产生不必要的噪音，表现为嗡嗡声或呜呜声。 部分问题在于，也没有足够的数据来完全理解这个问题。国家广播协会（ National Association of Broadcasters ， NAB ）负责传播的副主席 Zamir Ahmed 在给 IEEE Spectrum 的一封电子邮件中表示，“没有太多关于电动汽车对 AM 无线电频带干扰的测量数据。一般来说，一些电子设备会对离散频率或频率簇产生干扰，而其他设备的干扰可能会影响整个频带。” NAB 于 4 月发起了“ Depend on AM Radio ”运动，以提高人们对这一问题的认识。 事实证明，电动汽车电池和电机并不是 AM 收音机唯一令人担忧的原因——它们只是一长串罪魁祸首中最引人注目的。“还有一些其他的噪音影响，” El Dinary 说，“即使是标准汽车中的电动车窗或电动后视镜，如果设计不正确或屏蔽不正确，也会影响模拟接收。” 正确屏蔽整个电动汽车系统肯定比正确屏蔽电动车窗系统更复杂、更昂贵。如果做得不对，后果会更加明显。因此，大多数制造商选择完全拆除 AM 收音机，而不是麻烦地进一步重新设计他们的车辆。 例如，大众汽车（ Volkswagen ）曾表示，结合保护 AM 收音机免受电流影响所需的变化将导致额外的重量，从而降低车辆的续航里程。作为为数不多的解决这一问题的制造商之一，克莱斯勒和吉普的母公司 Stellantis 正在使用屏蔽电缆，并在未来的汽车中将无线电接收器从发动机上移开。（ Stellantis 没有回应有关其缓解策略更多细节的置评请求。） El Dinary 表示：“如果你说的是纯振幅调制，那 100 年来一直没有改变。我认为，大约 15 年前，当无线电设计进入更多的（数字信号处理）领域，解调或解码在软件层面完成时，它们就相当成熟了。” 也许 AM 收音机作为一种贯穿其开发周期的旧技术的常见概念，导致汽车制造商认为它不值得包括在内，因为它与最新的创新并不匹配。但这忽略了一个事实，即大约 4700 万美国人仍然收听 AM 广播，在农村地区，这通常是为数不多的选择之一。 这并不是说 AM 无线电的世界里仍然没有一些进步。 Xperi 的产品之一是 HD Radio ，它允许 AM 电台同时广播模拟无线电传输和数字无线电传输，数字无线电传输携带现代信息娱乐系统的所有数据：歌曲标题、专辑封面、电台标志等。 El Dinary 在 HD Radio 工作了 25 年，他说他听说一些 AM 电台选择完全关闭模拟传输，以支持完全数字化。这可能是前进的一条道路：“我们的大量测试表明，数字广播可以在这种噪音环境中生存下来，”他说。即便如此，他强调 HD 无线电并不是要完全取代 AM 无线电，而是一种向后兼容的发展。 到底是从 AM 无线电过渡到 HD 无线电，还是其他新产品，还是未知数。不过，汽车制造商或许会发现一种新方法，仍然将 AM 无线电保留在电动汽车中。这不仅是因为其使用年限场，而是在飓风、野火或任何其他紧急情况下，简单可靠的技术仍然是帮助人们获得情况的最佳方式。 El Dinary 说：“在危机中，手机发射塔有很多漏洞，甚至调频广播也有。电视很有前途，但并不那么便携。如果人们试图撤离一个地区，或者需要行动起来寻找汽油或食物或其他什么，他们可以在车里解决这个问题 —— 这就是我们希望他们获得信息的地方。” 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。

    继续上一篇，进一步针对这个 “ 40MHz ” 的遥控器进行测试分析。   接下来，我们可以通过 DS1104Z 数字示波器也来看看这时的遥控器发出的信号，已不再是正弦波，变成了一个如图 11 所示的幅度发生了不等间隔变化的波形，其实是幅度被一不等间隔的数字信号调制了。   图 11 ：调制信号的时域波形   进一步调整频谱仪的设置，这时我们能看到如图 12 所示的稳定的频谱显示，这是一个典型的数字调制信号的频谱，很像是幅移键控 ASK 调制信号的频谱。当然，也可以认为是调制信号是数字串的调幅 AM 信号的频谱。       图 12 ：数字调制信号的频谱   解调一下，看看基带调制信号的大概模样，我们看到如图 13 所示的情况，有一簇簇的由 0 和 1 组成的数字串，这很可能就是遥控器发出的控制信号的数字编码。展开更清楚地看看，果然是由 0 和 1 组成的数字串，如图 14 所示。我们把图 14 与图 11 做个对比，发现信号的包络很像。其实，这就是 ASK 的调制 信号，载波被间隔不等的 0 和 1 组成的数字编码串调制成具有 0 和 1 对应的两个幅度的信号模样，调制速率是 1KHz 。       图 13 ：数字调制的基带调制信号     图 14 ：数字调制的基带调制信号展开   通过以上的微测和分析可以看出，这个入门级的直升机玩具遥控器采用的载波频率是 ~ 40.68MHz ，遥控编码通过 ASK 调制技术进行调制并发射。不同的动作操作会有不同的编码。它用的是固定频率， ASK 调制 , 相比 FSK 调制，易受干扰，如果在同一区域有多人在用同样的遥控器玩儿， “ 撞频 ” 的概率会很高。通过测试也发现，这个遥控器的信号发射功率挺强，实际使用时也感到电池的消耗挺快，毕竟是入门级产品，玩玩儿嘛。   工作在几个 GHz 的无人机遥控器又是采用了何种技术？它们发出的遥控信号又有何特性？且听下篇分解。     我的微博所有文章： http://bbs.ednchina.com/BLOG_JIGONG_2004572.HTM?source=ednc_topnav   注： 1 ）转载本人文章请注明出处： EDNChina JIGONG 的博客 微测 2 ）希望进一步交流，分享有关电子产品的测试测量知识的朋友， 可以加我的微信公众号： WEICE_JIGONG  

    接着上一篇，把专业级的带跳频的 2.4GHz 的 Futaba T8FG 遥控器切换到 “ FRANCE ” 模式，频谱的实际情况如何 ? 这种遥控器信号的时域特性如何？跳频有规律吗？下面接着测！       图 12 ：“ FRANCE ” 模式下的频谱分布   从图 12 可以看出，与通用模式相比， “ FRANCE ” 模式在最左侧少了一个信道，在右侧少了一堆的信道，数了数，一共少了 14 个 信道，看来在欧洲的一些国家，像法国，奥地利，意大利，比利时，俄罗斯等国家，只能用其中的 22 个信道，否则可能就会有人管你了，欧洲人民不爽也没办法。   当使用这个遥控器去控制一架新的飞机时，为了更好地进行匹配，确保无人机受控，厂家建议用户最好要先进行 “Range Checking” ：把无人机放置在一个距离地面 1 到 1.5 米的塑料或木质的桌子上，打开 “Range Checking” 模式，此时的遥控器的发射功率会比正常工作时降低，操作者拿着遥控器缓慢走远到大概 30 到 50 米的位置，如果还能正常控制无人机，说明距离检测通过。   通过频谱仪，可以观测一下在这个模式下的发射信号的情况。如图 13 所示，打开遥控器的 “Range Checking” 模式。     图 13 ：打开遥控器的 “Range Checking” 模式   此时遥控器进行 90 秒的 “Range Checking” ，通过频谱仪记录下这个过程中的信号的频谱情况，发现频率范围没变，但功率明显降低了 20dB ，也就是发射功率仅为正常工作模式下的 100mW 的 1% ，大约 1mW 。此时的有效遥控距离只相当于正常距离的 1/10 ，遥控距离会大大缩短，所以，使用说明书上告诫使用者千万不要在这个模式下去操控飞机，否则会跑丢的。 90 秒结束，信号的功率又自动回复到正常水平。     图 14 ：遥控器的 “Range Checking” 模式下发射功率降低 20dB   既然是跳频信号，好奇它在时域的表现。通过解调，可以看到这个信号的一个时隙大概是 2ms , 如图 15 所示。     图 15 ：跳频信号的一个时隙   展开，还可以大致看看跳频信号所携带的基带调制信息，如图 16 所示。       图 16 ：跳频信号的基带调制信号                                                还可以通过 “ 瀑布图 ” 显示方式来看看跳频信号的频率随着时间的变化趋势，如图 17 所示。     图 17 ：使用瀑布图观察跳频信号的跳频规律     以上，我们对这个专业级的带跳频的 2.4GHz 的 Futaba T8FG 遥控器进行了微测，与上一个入门级的遥控器相比，信号复杂多了吧。它的遥控信号可以在 74MHz 的频率范围内按自己的规律跳频，除非你摸到了它的跳频规律，进行同频段同步干扰，要么就进行整个 74MHz 频段的宽频范围全覆盖，高功率干扰，否则很难干扰它，这种技术可以在比较复杂的电磁环境下使用，即使多人同时使用同样的遥控器，发生 “ 撞频 ” 的概率也极低。另外，快速跳频， 2ms 的时隙，玩儿竞技航模，很讲究舵机的遥控反应速度，这种遥控器能很好地满足专业人士的需求。很多搞遥测的用户，为了可靠性，都在使用这种遥控器。国内外很多搞航拍无人机的厂家，装上配套的收发器，也同样可以使用，只是成本的问题。   国内也有一些厂家在研制，生产 2.4GHz 频段的无人机遥控器，这些遥控器已经被旋翼的，固定翼的无人机生产厂家以及发烧友采用。   我的EDNChina博客的所有文章： http://bbs.ednchina.com/BLOG_JIGONG_2004572.HTM?source=ednc_topnav   注： 1）转载本人文章请注明出处：EDNChina JIGONG的博客 微测   2）希望进一步交流，分享有关电子产品的测试测量知识的朋友， 可以在微信的“添加朋友”中搜索我的微信号： WEICE_JIGONG

※已刊登在《无线电》04月刊上 搭建属于你的在线实时采集系统 ——HTML5 在嵌入式系统中的应用 作者：刘琛，徐洋 摘要： 本应用摆脱了以往嵌入式系统的数据采集方式，借助于最新的HTML5的Canvas API及WebSocket API两大特性，实现了数据的在线实时采集功能。提升了嵌入式采集系统的性能及体验。为嵌入式开发工作者提供参考。 关键字：HTML5；HTTP Server；Canvas；WebSocket；W5500；实时；采集系统； 当今信息社会，信息就是金钱，而但凡是信息便必然承载着时效性，过时的信息将不具有任何价值。由此可见，信息实时性的重要性。 随着近几年物联网在各行各业的迅猛发展，越来越多的终端设备连入网络，实现远程交互及控制；各式传感器的广泛普及，使得数据节点分布越来越多。而这些交互数据本身也属于一种原始信息，这些数据量需要我们采集、分析、处理、反馈，其数据真实有效性，准确性，以及实时性保证了整个工作的效率，质量以及价值。 在此，我们基于W5500实现了一个在线采集系统，并且为其引入了一个新鲜的元素——HTML5。通过这种最新的Web语言，为大家呈现一种更为实时、高效的在线实时采集系统。相信随着HTML5在嵌入式领域的不断深入推广，必然对产业效能及价值提升产生不小的作用。 在具体介绍这种实时采集系统前，让我们先简单的来认识一下HTML5。 HTML5和HTML的区别 HTML为创建网页Web使之能够在网络浏览器呈现而设计的一种标记语言。 HTML5为HTML的下一个修订版本。而广义的HTML5，包括了新的以及增强的HTML，CSS3，$#$#Script API和事件的一套技术组合。 图1HTML5 Logo 以下为HTML5较HTML新增强的主要功能： 提高优化网页元素； 表单； Canvas绘图； 网页套接字（WebSocket） 本地存储； 页面间信息传输； 视频与音频（定时媒体播放）； 地理位置（Communication APIs）； 微数据； Canvas API及Web Socket API 其实，实现该在线实时采集系统，得益于HTML5新增的2个API函数：Canvas及WebSocket。 Canvas，由04年苹果公司为MAC OS X仪表板开发的像素绘图元素发展而来。由Canvas元素和相应的$#$#Script组成。使得开发者能够无需借助其他第三方插件，利用$#$#Script的Canvas图形工具，在Canvas元素画板上实现动态绘制图形。 Websocket，提供了一个直接与服务器通讯的Socket。使得在通讯建立之后，客户端（浏览器）能够与网页服务器实现双向通讯，而无需客户端频繁轮询服务器实现。这样能够减少Http请求的额外开销，减轻数据包负担，而且通讯更加实时。 通过对于这2个API函数的灵活应用，我们实现了通过HTTP Server，实时的接收数据量，并在网页Web上动态模拟的功能。 在线实时采集系统演示 系统环境 a) 单片机：STM32F103RC，256K字节Flash，48K字节SRAM，2K字节EEPROM b) 以太网控制器：W5500，SPI接口与单片机相连 c) 电源：USB供电 2. 开发工具: IAR for ARM v5.41，这是我们工程所使用的版本。如果使用不同版本的IAR，请对STM的库稍作调整。 看代码之前，我们还是先来了解一下整个的程序流程，如下图所示。在硬件初始化完成之后，将进行网络参数配置，这是要根据自己网络的情况来配置W5500的IP地址等网络参数，确保W5500能连网；本程序中，我们会使用W5500的两个socket资源，一个用来创建Http Server，这样在浏览器上输入配置的IP地址，就能远程访问我们的硬件了；另一个用来创建Web Socket Server，与网页端建立通信链路，用来传输我们的温湿度数据。 图2硬件运行流程 当我们在浏览器**问硬件的IP地址，会向W5500发送http请求，W5500在收到请求后将html5的网页信息发送给浏览器，这样浏览器上就能显示我们的温湿度检测系统的主界面了。在网页的代码中，浏览器会主动连接W5500的Web Socket Server，在完成握手操作后，数据通信通道即建立了。这样硬件就可以无障碍的将温湿度数据发送给浏览器端，浏览器在收到温湿度数据后，使用画布功能，在指定位置画出温湿度示数的点和曲线。以下是html5中Web Socket（网络套接字）和Canvas（画布）代码、W5500的Web Socket握手和数据帧协议、温湿度采集程序的介绍。 图3网页显示界面 Canvas和Web Socket 在浏览器端我们使用HTML5的Canvas绘制工具和WebSocket API搭建我们的web界面。当有新的温湿度数据来临时，在画布的坐标系里会有画点显示，并标识示数，并且随着采集次数的增加，多个数据连线，就可以看到曲线变化。网页程序步骤如下： 1） 创建页面和canvas所属的style、body标记 2） 绘制坐标轴，添加标题；建立WebSocket连接 3） 新数据到来，绘制点和线 利用Canvas绘图 下面先介绍如何创建一张画布以及代码中使用到的绘制函数。 继续阅读：http://blog.iwiznet.cn/?p=6191 完整的程序代码程序请到http://wizwiki.net/forum/viewtopic.php?f=91t=740p=2527#p2527下载。