无线传输的方式及原理

无线传输的方式及原理,第1张

也是使用tcp/ip协议通信传输网络,和有线网大同小异,只是传输介质不同,有线使用铜线介质传输,无线使用无线电波传输,这样无线电有频率和波段,大多数咱们使用的无线路由器WiFi都是2.4G或5G 波段的信号传输。

与有线传输相比,无线传输具有许多优点。或许最重要的是,它更灵活。无线信号可以从一个发射器发出到许多接收器而不需要电缆。所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的,电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。

在无线通信中频谱包括了9khz到300000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。无线信号也是源于沿着导体传输的电流。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中。

信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。接收和发送信号都需要天线,天线分为全向天线和定向天线。在信号的传播中由于反射、衍射和散射的影响,无线信号会沿着许多不同的路径到达其目的地,形成多径信号。

无线通信原理——基本原理

无线通信是利用电波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。简单讲,无线通信是仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。

1,无线频谱

所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的,电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。声音和光是电磁波得两个例子。无线频谱(也就是说,用于广播、蜂窝电话以及卫星传输的波)中的波是不可见也不可听的——至少在接收器进行解码之前是这样的。

“无线频谱”是用于远程通信的电磁波连续体,这些波具有不同的频率和波长。无线频谱包括了9khz到300 000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。例如,AM广播涉及无线通信波谱的低端频率,使用535到1605khz之间的频率。

当然,通过空气传播的信号不一定会保留在一个国家内。因此,全世界的国家就无线远程通信标准达成协议是非常重要的。ITU就是管理机构,它确定了国际无线服务的标准,包括频率分配、无线电设备使用的信号传输和协议、无线传输及接收设备、卫星轨道等。如果政府和公司不遵守ITU标准,那么在制造无线设备的国家之外就可能无法使用它们。

2,无线传输的特征

虽然有线信号和无线信号具有许多相似之处——例如,包括协议和编码的使用——但是空气的本质使得无线传输与有线传输有很大的不同。

正如有线信号一样,无线信号也是源于沿着导体传输的电流。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中。信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。

3,天线

每一种无线服务都需要专门设计的天线。服务的规范决定了天线的功率输出、频率及辐射图。

 无线信号传输中的一个重要考虑是天线可以将信号传输的距离,同时还使信号能够足够强,能够被接收机清晰地解释。无线传输的一个简单原则是,较强的信号将传输的比较弱的信号更远。

正确的天线位置对于确保无线系统的最佳性能也是非常重要的。用于远程信号传输的天线经常都安装在塔上或者高层的顶部。从高处发射信号确保了更少的障碍和更好的信号接收。

4,信号传播

在理想情况下,无线信号直接在从发射器到预期接收器的一条直线中传播。这种传播被称为“视线”(Line Of Sight,LOS),它使用很少的能量,并且可以接收到非常清晰的信号。不过,因为空气是无制导介质,而发射器与接收器之间的路径并不是很清晰,所以无线信号通常不会沿着一条直线传播。当一个障碍物挡住了信号的路线时,信号可能会绕过该物体、被该物体吸收,也可能发生以下任何一种现象:发射、衍射或者散射。物体的几何形状决定了将发生这三种现象中的那一种。

(1)反射、衍射和散射

无线信号传输中的“反射”与其他电磁波(如光或声音)的反射没有什么不同。波遇到一个障碍物并反射——或者d回——到其来源。对于尺寸大于信号平均波长的物体,无线信号将会d回。例如,考虑一下微波炉。因为微波的平均波长小于1毫米,所以一旦发出微波,它们就会在微波炉的内壁(通常至少有15cm长)上反射。究竟哪些物体会导致无线信号反射取决于信号的波长。在无线LAN中,可能使用波长在1~10米之间的信号,因此这些物体包括墙壁、地板天花板及地面。

在“衍射”中,无线信号在遇到一个障碍物时将分解为次级波。次级波继续在它们分解的方向上传播。如果能够看到衍射的无线电信号,则会发现它们在障碍物周围弯曲。带有锐边的物体——包括墙壁和桌子的角——会导致衍射。

“散射”就是信号在许多不同方向上扩散或反射。散射发生在一个无线信号遇到尺寸比信号的波长更小的物体时。散射还与无线信号遇到的表面的粗糙度有关。表面也粗糙,信号在遇到该表面是就越容易散射。在户外,树木会路标都会导致移动电话信号的散射。

另外,环境状况(如雾、雨、雪)也可能导致反射、散射和衍射

(2)多路径信号

由于反射、衍射和散射的影响,无线信号会沿着许多不同的路径到达其目的地。这样的信号被称为“多路径信号”。多路径信号的产生并不取决于信号是如何发出的。它们可能从来源开始在许多方向上以相同的辐射强度,也可能从来源开始主要在一个方向上辐射。不过,一旦发出了信号,由于反射、衍射和散射的影响,它们就将沿着许多路径传播。

无线信号的多路径性质既是一个优点又是一个缺点。一方面,因为信号在障碍物上反射,所以它们更可能到达目的地。在办公楼这样的环境中,无线服务依赖于信号在墙壁、天花板、地板以及家具上的反射,这样最终才能到达目的地。

多路径信号传输的缺点是因为它的不同路径,多路径信号在发射器与接收器之间的不同距离上传播。因此,同一个信号的多个实例将在不同的时间到达接收器,导致衰落和延时。

 5,固定和移动

每一种无线通信都属于以下两个类别之一:固定或移动。在“固定”无线系统中,发射器和接收器的位置是不变的。传输天线将它的能量直接对准接收器天线,因此,就有更多的能量用于该信号。对于必须跨越很长的距离或者复杂地形的情况,固定的无线连接比铺设电缆更经济。

不过,并非所有通信都适用固定无线。例如,移动用户不能使用要求他们保留在一个位置来接收一个信号的服务。相反,移动电话、寻呼、无线LAN以及 其它许多服务都在使用“移动”无线系统。在移动无线系统中,接收器可以位于发射器特定范围内部的任何地方。这就允许接收器从一个位置移动到另一个位置,同时还继续接受信号。

具体的数据传输原理是一样的:数据是0和1 任何复杂的数据都是通过0和1表达出来的 比如说 发送 您好 两个字 还原成最本质的数据就是一串0和1混在一起的数字 而0和1对于物理层来说 就是两种状态 所以理论上 任何能表示两种状态的物理现象并且可以传播的都可以用于传输数据 包括光 电 电磁波等等

比如说 可以用灯灭表示0 灯亮表示1 那我在远处对着你恍恍手电筒就完成了一次无线传输。

而对于日常用到的无线传输 采用的是电磁波的方式

电磁波的传输原理大概是:电流流过导体时 会对周围产生电磁波 而导体在电磁波环境中 会产生电流

这样 我这边用一根铁棍 两边接上电 然后控制铁棍中的电流 就会在空间中产生一定规律的电磁波 而对应的 另一方在我产生的电磁波的范围内 放另一根铁棍 这根铁棍里就会产生有规律的电流 这样就完成了物理层面上最基本的两种状态的表达 从而传输了数据。

通常我们管这样的铁棍叫做天线

波长由大到小:无线电波、微波、红外线、可见光(红橙黄绿蓝靛紫)、紫外线、X射线、γ射线。

波长:

无线电波波长通常用频率表示:300KHz~30GHz

微波 1mm—1m

红外线 0.76—1000μm

可见光:

红640—780nm

橙640—610nm

黄610—530nm

绿505—525nm

蓝505—470nm

紫470—380nm

紫外线 0.01—0.4μm

x射线 0.01——10nm

γ射线 短于0.02nm

用途:

无线电波:比如收音机,无线电视机,对讲机等等。

微波:广泛应用于各种通信业务,包括微波多路通信,微波中继通信,移动通信和卫星通信。现代雷达大多数是微波雷达,还有无线电辐射计,微波炉等等。

红外线:红外在监视设备中用的较多,一般自带近红外光源,系统设计与可见光十分类似。远红外多用于军事。

可见光:就是平常我们能见到的各种颜色的光,那用途太广泛了。

紫外线:日光灯、各种荧光灯和农业上用来诱杀害虫的黑光灯都是用紫外线激发荧光物质发光的。

x射线:医学上常用作透视检查,工业中用来探伤。X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光,故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。

γ射线:γ射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。 γ 射线对细胞有杀伤力,医疗上用来治疗肿瘤。

扩展资料:

按照各种电磁波产生的方式,可将其划分成三个组成部分:

高频区(高能辐射区)

其中包括x射线,γ射线和宇宙射线。他们是利用带电粒子轰击某些物质而产生的。这些辐射的特点是他们的量子能量高,当他们与物质相互作用时,波动性弱而粒子性强。

长波区(低能辐射区)

其中包括长波、无线电波和微波等最低频率的辐射。它们由电子束管 配合电容、电感的共振结构来产生和接收的,也就是能量在电容和电感之间振荡而形成。它们与物质间的相互作用更多地表现为波动性。

中间区(中能辐射区)

其中包括红外辐射、可见光和紫外辐射。这部分辐射产生于原子和分子的运动,在红外区辐射主要产生于分子的转动和振动;而在可见与紫外区辐射主要产生于电子在原子场中的跃迁。这部分辐射统称为光辐射,这些辐射在与物质的相互作用中 ,显示出波动和粒子双重性。

自然界中各类辐射源的电磁波谱是相当丰富、相当宽阔的,与光电子成像技术直接有关的是其中的X线,紫外线,可见光线,红外线和微波等电磁波谱,它们的特征参量是波长λ、频率f和光子能量E。

三者的关系是f=c/λ,E=hf=hc/λ和E=1.24/λ,式中,E和λ的单位分别是eV(电子伏)和μm,h为普朗克常数(6.6260755X10 J·S);c为光速,其真空中的近似值等于3X10m/s,在工程实践中,根据不同的需要和习惯,采用不同的频谱参量计量单位。

对x线,紫外线,可见光和红外线,常用μm、nm表示波长;对无线电频谱,用Hz或m来分别表示其频率和波长;对高能粒子辐射,常用eV表示能量。

参考资料:百度百科---电磁波谱


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