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无线电基本原理范文1
无线电专业：培养掌握无线电技术的基本原理，具有无线电产品的整机制造，技术支持，使用维护，技术管理能力的高级技术应用性专门人才；
课程设置：
1、相关的课程有电子技术基础，模拟电路，数字电路，通讯原理，电路分析，半导体物理或者叫固体物理，高频电路，信号与线性系统分析，程序设计，专业英语，微机原理，单片机原理，汇编语言；
2、另外还要学习一些基础课程高等数学，线性代数，概率统计，数学物理方程，大学物理。
（来源：文章屋网 ）
无线电基本原理范文2
关键词：电磁谐振耦合；无线输电传输；耦合理论
近年来，电子产品的不断发展，一方面带给人们以便利，不过越来越多的电源连接线开始困扰人们的生活。针对那些对距离具有特殊要求的问题，可以通过电磁谐振耦合无线电能传输技术来予以解决。电磁谐振耦合技术最早是美国的学者所提出的，其也是无线输电技术的新研究方向，更是引起了世界各国研究人员的热衷，并通过几年的发展也得到了技术上的突破，在电动汽车、医疗设备以及消费电子等均有所应用。不过该技术目前也还是起步阶段，仍有众多的问题有待科技人员的解决。为此，文章结合该技术的应用实践，首先分析了电磁谐振耦合基本原理及特征，研究了该技术的建模及传输特点，在此基础上探讨了磁耦合谐振WPT技术发展方向，以期促进为相关应用工作提供一定的建议。
1电磁谐振耦合基本原理及特征
目前，电磁谐振耦合无线电能传输技术是作为应用时间较短的无线电能传输技术，主要借助于近电磁场中近区场和谐振线圈的强耦合实现了电能的中程距离的高效传输。电磁谐振耦合无线电能传输技术是现今最流行的WPT技术之一，其最主要的特点就是中等传输距离以及高校非辐射能量传输。现阶段的WPT技术最主要的实现方式就是电磁感应耦合、磁耦合谐振、电磁波辐射这3种方式。磁耦合谐振体系最典型的构造原理就是高频电源以及闭环控制，发射、接收天线以及负载驱动电路和闭环控制所构成。发射天线是单匝接收线圈及谐振线圈所构成高频电源并向发射天线输出对应的高频率正弦交变电流，单匝发射线圈是在相关的高频正弦交变电流作用之下，在其临近的空间所产生的交变磁场，谐振线圈感应到相关的交变磁场而出现谐振。两个谐振线圈之间的构造参数是相同的，并在磁耦合谐振的相关作用之下一个谐振线圈也会出现谐振，并经过其感应耦合的作用把电能传输至接收线圈上，接受线圈在接收到相关的电能时通过负载驱动电路展开整流滤波处理，再给其直接负载供电，进而有效的呈现电能无线传输。在发射接收天线之间的距离或者是体系的负载出现变化时，相对应的闭环控制部分的调节体系工作频率能够有效的促使其安全稳定的工作，促使无线输电体系处在最大传输功率以及传输效率。
2建模及传输特点研究
2.1耦合模理论法
所谓耦合模理论法就是运用耦合模型法，合模方程直接性对相关发射天线之间能量耦合展开一定程度的分析。依据谐振线圈场幅值α定义，求解对应的耦合模方程能够得到发射天线及对应接收天线的能量转化传递函数，进而有效的分析WPT体系传输特征。2.3发射接收天线结构
磁耦合谐振WPT体系最重要的构成就是发射接收天线，谐振线圈可以根据其结构分为平面螺旋型以及圆柱螺旋型、圆环同轴型线圈，发射接收天线可以依据单匝线圈以及谐振线圈形状分为对称发射接收天线以及非对称发射接收天线。平面螺旋型线圈最主要的就是外向边沿螺旋线圈以及平面螺旋线圈和平面薄膜螺旋线圈、平面薄膜矩形线圈。圆柱形薄膜线圈以及短偶极子螺旋线圈。外向边沿螺旋线圈和平面螺旋线圈以及圆柱形螺旋线圈相比较而言，平面螺旋线圈耦合参数及品质系数是较高的，其最适宜于无线电能的传输。平面薄膜矩形线圈及圆柱形薄膜线圈主要是应用医疗电子设备。短偶极子螺旋线圈是经由两个圆柱形螺旋线圈及一个单位平衡结构合理的串联而呈现的，发射端以及接收端的短偶极子螺旋线圈可以依据正交方法进行排列，若是其中心的角度是π/4时，其耦合参数是最大的，对应的传输距离也是最远的。圆环同轴结构线圈是经由一个一端的开口而另外一端和内部的对应导体成为环形的电感器，因此，该线圈的电场基本上会被制约在内部同轴电缆之内，并且其磁场是由流过外导体的对应电流所产生的，此线圈耦合参数为k=δ/2π，该式中6代表内部相关导体弧度角，并且此天线的结构还具有一个双拼带的传输通道，能够同步传输相关能量及数据。
3发展趋势
磁耦合谐振WPT技术是一种高新科技技术下的无线输电技术，其对应的传输效率很高，且更容易呈现，所以其在电动汽车以及医疗电子设备、消费电子等相关领域应用较为广泛，以下将具体分析。
3.1电动汽车领域
磁耦合谐振WPT传输距离非常适中，且传输效率极高，这就很适宜于电动汽车的无线充电。国外相关学者所设计并验证磁耦合谐振体系相对应的等效电路模型，最终的实验结果显示该体系的传输距离为30厘米，对应的传输功率为220W，其传输效率为95%。
3.2医疗电子领域
基于高效大功率的条件，磁耦合谐振WPT体系的对应接收天线能够做的非常小，所以这也很适宜于医疗电子无线充电运用。有国外的电子研究院设计了可以用于生物移植的高效磁耦合谐振WPT设备，这要比以往传统的WPT体系更具传输效率，其结构非常紧凑，耦合性能也非常强，很容易进行调谐，并且生物相容性也很好，因此可以大量的生产。
3.3消费电子领域
磁耦合谐振WPT的高效非辐射能量传输，只会给体系之内的相关装置传输其所需的电能，因此其抗干扰能力也很强，这样就促使此项技术在消费电子领域有着极大的运用前景。国外的公司针对其谐振线圈以及金属性物体进行互相耦合导致其固有的谐振频率出现变化以及对应的传输效率有所降低，详细的分析了桌子对磁耦合谐振WPT体系的各方面影响，再经过一定的实验数据对其相关性能进行了验证。
无线电基本原理范文3
【关键词】云技术网络平台新能源开发利用无线传输技术系统三者互为系统平台的全立体交互式综合应用
一、云技术
云计算（cloud computing），分布式计算技术的一种，其最基本的概念，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至上亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。
“云计算（Cloud technology）”是一个很时尚的概念，它既不是一种技术，也不是一种理论，而是一种商业模式的体现方式。准确说，云计算仅描述了一类棘手的问题，因为现在这个阶段，“计算与数据”跷跷板的平衡已发生变化，即已经到“移动计算要比移动数据要便宜的多（Moving computation is cheaper than moving data）”。《著云台》的分析师团队结合云发展理论总结认为，基于云计算商业模式应用于网络技术、信息技术、整合技术、管理平台技术、应用技术等的总称，可以组成资源池，按需所用，灵活便利。
二、新能源
新能源有广义和狭义之分。广义的新能源泛指能够实现温室气体减排的得的可利用能源，外延涵盖了高效利用能源、资源综合利用、可再生能源、代替能源、核能、节能等。狭义的新能源指除常规性能源和大型水利发电之外的风能、太阳能、生物能、地热能、海洋能、小水电和核能等能源的总成。现阶段对风能、海洋能、小水电和核能的利用主要集中在电能的转换上，而对太阳能、生物能、地热能的利用除了将其转换为电能外，还应用于向热能和燃气的转换上。总体来讲，新能源的利用主要是围绕发电展开的。新能源的共同特点是比较干净，除核裂变燃料外，几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点，因此，人类越来越重视新能源的开发和利用。
三、无线传输技术
无线传输技术按技术领域大致分为：无线能量（电能）传输技术、无线通信（数据）传输技术。
无线能量（电能）传输方式及技术原理：无线电力传输是一种传输电力的新技术，它将电力通过电磁耦合、射频微波、激光等载体进行传输。这种技术解除了对于导线的依赖，从而得到更加方便和广阔的应用。
无线电力传输的基本原理：
①电磁感应―――短程传输。电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的。利用电磁感应进行短程电力传输的基本原理为，发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量。若线圈L1中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场，线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。
②电磁耦合共振―――中程传输。中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波的频率低于100khz时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签等等，实现效率较高的无线电力传输。
③微波/激光―――远程传输。理论上讲，无线电波的波长越短，其定向性越好弥散就越小。所以可以利用微波或激光形式来实现电能的远程传输，这对于新能源的开发利用解决未来能源短缺问题也有着重要意义。1968年美国工程师彼得格拉提出了空间太阳能发电（Space Solar Power，SSP）的概念，其构想是在地球外层空间建立太阳能发电基地通过微波将电能送回地球。
无线通信（数据）传输方式及技术原理：无线通信（Wireless communication）是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。无线通信技术自身有很多优点，成本较低，无线通信技术不必建立物理线路，更不用大量的人力去铺设电缆，而且无线通信技术不受工业环境的限制，对抗环境的变化能力较强，故障诊断也较为容易，相对于传统的有线通信的设置与维修，无线网络的维修可以通过远程诊断完成，更加便捷；扩展性强，当网络需要扩展时，无线通信不需要扩展布线；灵活性强，无线网络不受环境、地形等限制，而且在使用环境发生变化时，无线网络只需要做很少的调整，就能适应新环境的要求。
（1）常用的远距离无线通信技术
目前偏远地区广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。它主要使用在较为偏远或不宜铺设线路的地区，如：煤矿、海上、有污染或环境较为恶劣地区等。
①GPRS/CDMA无线通信技术：GPRS （通用无线分组业务）是由中国移动开发运营的一种基于GSM通信系统的无线分组交换技术，是介于第二代和第三代之间的技术，通常称为2.5G。它是利用“包交换”概念发展的一种无线传输方式。包交换就将数据封装成许多独立的包，再将这些包一个一个传送出去，形式上有点类似寄包裹，其优势在于有资料需要传送时才会占用频宽，而且是以资料量计价，有效的提高网络的利用率。GPRS网络同时支持电路型数据和分组交换数据，从而GPRS网络能够方便的和因特网互相连接，相比原来的GSM网络的电路交换数据传送方式，GPRS的分组交换技术具有实时在线、按量计费、高速传输等优点。CDMA是码分多址的英文缩写（Code Division Multiple Access），是由中国电信运行的一种基于码分技术和多址技术的新的无线通信系统，其原理基于扩频技术。其最早是由于军事上对高质量无线通讯技术的需要而开发设计。CDMA在数据传送过程中，将数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使数据信号的带宽被扩展，然后经载波调制将数据发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，进行相反过程的处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号从而进行解扩，以实现数据传输。其特点是抗干扰能力强、抗衰落能力强、信号隐蔽性强、抗截获的能力强、可以多用户同时接收发送。
②数传电台通信。数传电台是数字式无线数据传输电台的简称。它是采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的一种无线数据传输电台。数传电台的工作频率大多使用220～240 MHz或400～470 MHz频段，具有数话兼容、数据传输实时性好、专用数据传输通道、一次投资、没有运行使用费、适用于恶劣环境、稳定性好等优点。数传电台的有效覆盖半径约有几十公里，可以覆盖一个城市或一定的区域。数传电台通常提供标准的RS-232数据接口，可直接与计算机、数据采集器、RTU、PLC、数据终端、GPS接收机、数码相机等连接。传输速率从9600到19200 bps，误码低于10-6（-110 dBm时），可工作于单工、半双工、时分双工TDD、全双工方式。无线数传电台是通信行业发展较早的通信方式，也是比较成熟的一项无线通信技术，已经在各行业取得广泛的应用，在航空航天、铁路、电力、石油、气象、地震等各个行业均有应用，在遥控、遥测、摇信、遥感等SCADA领域也取得了长足的进步和发展。
③扩频微波通信。扩频通信，即扩展频谱通信技术（Spread Spectrum Communication）是指其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身带宽的一种通信技术。最早始用于军事通信。它传输的基本原理是将所传输的信息用伪随机码序列（扩频码）进行调制，伪随机码的速率远大于传送信息的速率，这时发送信号所占据带宽远大于信息本身所需的带宽实现了频谱扩展，同时发射到空间的无线电功率谱密度也有大幅度的降低。在接收端则采用相同的扩频码进行相关解调并恢复信息数据。其主要特点是：抗噪声能力极强；抗干扰能力极强；抗衰落能力强；抗多径干扰能力强；易于多媒体通信组网；具有良好的安全通信能力；不干扰同类的其他系统等，同时具有传输距离远、覆盖面广等特点，特别适合野外联网应用。
④无线网桥。无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备，可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离（可达50km）、高速（可达百兆bps）无线组网。扩频微波和无线网桥技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。
⑤卫星通信。卫星通信（satellite communication）是指利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电信号，从而实现在多个地面站之间进行通信的一种技术，它是地面微波通信的继承和发展。卫星通信系统通常由二部分组成，分别是卫星端、地面端。卫星端在空中，主要用于将地面站发送的信号放大再转发给其它地面站。地面站主要用于对卫星的控制、跟踪以及实现地面通信系统接入卫星通信系统。卫星可分为同步卫星和非同步卫星，同步卫星在空中的运行方向和周期与地球的自转方向及周期相同，从地面的任何位置看，该卫星都是“静止”不动的；非同步卫星的运行周期大于或小于地球的运行周期，其轨道高度、倾角、形状都可根据需要调整。卫星通信的的特点是：覆盖范围广、工作频带宽、通信质量好、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等，其主要用在国际通信、国内通信、军事通信、移动通信和广播电视等领域，卫星通信的主要缺点是通信具有一定的延迟，比如打卫星电话时，不能立即听到对方回话，主要原因是卫星通信的传输距离较长，无线电波在空中传输是有一定延迟的。
⑥短波通信。按照国际无线电咨询委员会的划分，短波是指波长l00m～l0m，频率为3MHz～30MHz的电磁波。短波通信是指利用短波进行的无线电通信，又称高频（HF）通信。短波通信可分为地波传播和天波传播。地波传播的衰耗随工作频率的升高而递增，在同样的地面条件下，频率越高，衰耗越大。利用地波只适用于近距离通信，其工作频率一般选在5MHz以下。地波传播受天气影响小，比较稳定，信道参数基本不随时间变化，故信道可视为恒参信道。天波传播是无线电波经电离层反射来进行远距离通信的方式，倾斜投射的电磁波经电离层反射后，可以传到几千千米外的地面。天波的传播损耗比地波小得多，经地面与电离层之间多次反射之后，可以达到极远的地方，因此，利用天波可以进行环球通信。天波传播因受电离层变化和多径传播的严重影响极不稳定，其信道参数随时间而急剧变化，因此称为变参信道。短波通信的特点是：建设维护费用低、周期短、设备简单、电路调度容易、抗毁能力强、频段窄，通信容量小、天波信道信号传输稳定性差等。长期以来，广泛用于政府、军事、外交、气象、商业等部门，用以传送电报、电话、传真、低速数据和图像、语音广播等信息。
（2）常见短距离无线通信技术
短距离无线通信技术是指通信双方通过无线电波传输数据，并且传输距离在较近的范围内，其应用范围非常广泛。近年来，应用较为广泛及具有较好发展前景的短距离无线通信标准有：Zig-Bee、蓝牙（Bluetooth）、无线宽带（Wi-Fi）、超宽带（UWB）和近场通信（NFC）。
①Zig-Bee。Zig-bee是基于IEEE802.15.4标准而建立的一种短距离、低功耗的无线通信技术。Zig-bee来源于蜜蜂群的通信方式，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的来与同伴确定食物源的方向、位置和距离等信息，从而构成了蜂群的通信网络。其特点是距离近，其通常传输距离是10-100米；低功耗，在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个终端工作6～24个月，甚至更长；其成本，Zig-Bee免协议费，芯片价格便宜；低速率，Zig-bee通常工作在20～250 kbps的较低速率；短时延，Zig-bee的响应速度较快等。主要适用于家庭和楼宇控制、工业现场自动化控制、农业信息收集与控制、公共场所信息检测与控制、智能型标签等领域，可以嵌入各种设备。
②蓝牙（Bluetooth）。蓝牙（Bluetooth）是在1998年5月由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚等公司共同提出的一种近距离无线数据通讯技术标准。它能够在10米的半径范围内实现点对点或一点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达1Mbps。通讯介质为频率在2.402GHz到2.480GHz之间的电磁波。蓝牙技术可以广泛应用于局域网络中各类数据及语音设备，如PC、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、移动电话和高品质耳机等，蓝牙的无线通讯方式将上述设备连成一个微微网，多个微微网之间也可以实现互连接，从而实现各类设备之间随时随地进行通信。蓝牙技术被广泛应用于无线办公环境、汽车工业、信息家电、医疗设备以及学校教育和工厂自动控制等领域，蓝牙目前存在的主要问题是芯片大小和价格较高；抗干扰能力较弱。
③无线宽带（Wi-Fi）。Wi-Fi诞生于1999年，它是一种基于802.11协议的无线局域网接入技术。Wi-Fi技术突出的优势在于它有较广的局域网覆盖范围，其覆盖半径可达100米左右，相比于蓝牙技术，Wi-Fi覆盖范围较广；传输速度非常快，其传输速度可以达到11mbps（802.11b）或者54mbps（802.11a），适合高速数据传输的业务；无须布线，可以不受布线条件的限制，非常适合移动办公用户的需要。在一些人员密集的地方，比如火车站、汽车站、商场、机场、图书馆、校园等地方设置“热点”，可以通过高速线路将因特网接入上述场所。用户只需要将支持无线网络的终端设备该区域内，即可高速接入因特网；健康安全，具有WiFi功能的产品发射功率不超过100毫瓦，实际发射功率约60～70毫瓦，与手机、手持式对讲机等通讯设备相比，WiFi产品的辐射更小。
④超宽带（UWB）。UWB（Ultra Wideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，其传输距离通常在10m以内，使用1GHz以上带宽，通信速度可以达到几百兆bit/s以上，UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6 GHz，最小工作频宽为500MHz。其主要特点是：传输速率高；发射功率低，功耗小；保密性强；UWB通信采用调时序列，能够抗多径衰落；UWB所需要的射频和微波器件很少，可以减小系统的复杂性。由于UWB系统占用的带宽很高，UWB系统可能会干扰现有其他无线通信系统。UWB主要应用在高分辨率、较小范围、能够穿透墙壁、地面等障碍物的雷达和图像系统中。军事部门利用UWB技术已经开发出了高分辨率的雷达。据相关报道，一些具有特殊功能的UWB收发器已经被开发出来，用在了能够看穿地面、墙壁、身体等障碍物的雷达和图像装置，这种装置可以用来检查楼房、桥梁、道路等工程的混凝土和沥青结构中的缺陷，以及定位地下电缆及其它管线的故障位置，也可用于疾病诊断。另外，在救援、治安防范、消防及医疗、医学图像处理等领域都大有用途。
⑤NFC。NFC（Near Field Communication）是一种新的近距离无线通信技术，由飞利浦、索尼和诺基亚等公司共同开发，其工作频率为13.56 MHz，由13.56 MHz的射频识别（RFID）技术发展而来，它与目前广为流行的非接触智能卡ISO14443所采用的频率相同，这就为所有的消费类电子产品提供了一种方便的通讯方式。NFC采用幅移键控（ASK）调制方式，其数据传输速率一般为106 kbit/s、212 kbit/s和424 kbit/s三种。NFC的主要优势是：距离近、带宽高、能耗低，与非接触智能卡技术兼容，其在门禁、公交、手机支付等领域有着广阔的应用价值。NFC的应用情境基本可以分为以下五类：A、接触-通过，主要应用在会议入场、交通关卡、门禁控制、和赛事门票等方面；B、接触-确认/支付，主要应用在手机钱包、移动和公交付费等方面；C、接触-连接，这种应用可以实现2个具有NFC功能的设备实现数据的点对点传输；D、接触-浏览，用户可以通过NFC手机了解和使用系统所能提供的功能和服务；E、下载-接触，通过具有NFC功能的终端设备，使用GPRS＼CDMA网络接收或下载相关信息，用于门禁或支付等功能。
四、三者互为系统的立体式应用
无线电基本原理范文4
关键词：航天测控；教学改革；教学模式
作者简介：陆必应（1976-），男，安徽舒城人，国防科学技术大学电子科学与工程学院，副教授；王建（1981-），男，湖北宜城人，国防科学技术大学电子科学与工程学院，讲师。（湖南 长沙 410073）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）25-0141-02
“航天测控”是国防科学技术大学电子工程专业本科生的一门专业必修课程，同时也是通信工程和信息工程专业本科生的选修课程。课程重点讲述基于无线电的航天测控系统的概念、体制、组成和工作原理，引导学生了解现代航天测控技术的发展动态和方向。[1，2]作为一门专业课，一方面要传授学生航天测控系统的专业知识，另一方面要培养学生对复杂电子系统的分析能力并掌握设计方法，加强学生的工程素养。航天技术的发展及其在军事和国民经济中日益广泛的应用，特别是我国载人航天技术的跨越式发展，激发了学生学习本课程的热情，同时对课程的教学也提出了越来越高的要求。[3]本文先分析“航天测控”课程特点和教学中存在的问题，随后介绍以教学内容、教学方法、教学实践环节相配套的教学改革探索和实践，以实现专业知识学习和工程能力培养兼顾的教学目标。
一、课程特点与教学现状
“航天测控”课程教学具有如下特点：一是基本概念多，涉及领域广 。包括天文学基础、航天器轨道运行基本原理、无线电测距定位原理、高速无线数据传输原理等。二是基本原理复杂，涉及的理论基础宽，包括随机信号分析、信号与系统、雷达原理、通信原理等。三是系统复杂，安排实践环节困难。航天测控系统是复杂的电子系统，而先修课程偏重基础知识的学习，对电子系统的介绍偏少，学生很难通过一两个简单的实验课达到理解和掌握复杂航天系统的目标。以上特点决定采用传统的方法进行教学时，教师讲授难度大，学生学习理解困难，学习效果差。
该课程教学现状与存在的主要问题有：
1.教学内容多，课时少
本课程内容包括航天测控的基本原理、统一载波测控系统、跟踪与数据中继卫星系统、全球定位系统及其在航天测控中的应用四大部分，仅统一载波测控系统就包括跟踪测轨分系统、遥测分系统、遥控分系统。上述每一门技术都具有相对的独立性，涉及的理论、方法和系统都有其独特的内容。国防科学技术大学（以下简称“我校”）电子科学与工程学院早期设有航天测控专业，上述内容安排80～120课时讲授，现行的教学大纲仅安排了40课时，教学内容却没有减少，要完成教学任务，学生学习上存在较大困难。
2.教材相对陈旧，新技术介绍少
本课程的教材编写于1998年，内容上继承了航天测控专业所用内部教材的精华，重点内容为统一载波测控系统的原理、系统分析和系统设计。其优点是基本概念清楚，理论推导详实，系统分析深入，但也存在如下几个问题：一是内容过多，部分内容分析得过于深入，基础稍差的学生掌握起来有困难；二是近年来航天测控技术进步迅速，不断涌现出新概念、新方法和新技术，航天测控体制也从传统的统一载波测控体制加速向以跟踪与数据中继卫星系统为代表的天基测控体制发展，而教材没有充分反映航天测控技术的新发展。
3.教学手段单调，实践环节不足
原先的课程教学以教师板书讲授为主，配合以少量的幻灯片和课后习题作为辅助手段；学生的学习停留在阅读教材和参考书目、做课后习题上，缺少必要的实践环节。这种以讲授为主的教学模式无法充分调动学生的学习兴趣和积极性，缺少必要的实践环节，学生对理论和技术的理解无法深化，学生的主观能动性没有充分发挥，分析问题、解决问题的能力和工程素养得不到提高。
二、教学改革探索与实践
1.突出教学重点，合理选择教学内容
综合考虑航天测控技术的发展现状，并结合电子工程专业本科生的预修课程以及学时数，对教学内容进行了重新安排，修订了教材。将教学内容根据测控体制划分为统一载波测控系统、跟踪与数据中继卫星系统、全球定位系统的原理及其在航天测控中的应用三个部分。对统一载波测控系统部分内容进行了三个方面的删减：一是与先修课程内容有重复或雷同的，如跟踪测轨技术中的角度测量技术，在先修课程“雷达原理”中已有讲述，直接删除；二是要求具备比较专业的预修知识而学生又不具备的，如遥控编码体制，对电子工程专业的本科生来说由于不具备相应的预修课程，理解存在较大的困难，进行了删减，并提供相关的参考书籍供有兴趣的学生参考；三是难度太大的内容，如测控信道的设计，这部分内容要求学生在理解信号调制理论的基础上，结合特定工程实际设计出最佳波形，对大部分学生来说要求过高，也进行了删减。根据航天测控技术的发展趋势，对跟踪与数据中继卫星系统的组成、工作原理以及采用的新技术等部分内容进行了扩充。调整后的教学内容，既重视基本原理的教学，也重视测控系统的分析，还涉及测控新技术的介绍。
2.采用多种模式教学方法，提高教学效率
对课程的总体教学目标和教学所包含的知识点进行了分析，并对教学方法和教学过程进行精心设计。针对不同的教学内容，采取多种形式的教学方法，包括课堂理论教学、比较教学、案例教学、讨论教学等，并有机地结合起来。
基本原理如测控信号基本理论、测距原理、GPS工作原理等内容采用课堂理论教学，开发了多媒体教学课件，除传统的公式推导和文字描述外，配以适当的图片、动画，直观地说明理论分析结果，使学生对一些重要的结论留下深刻的印象，强化教学效果。
航天测控系统的教学若采用简单的讲授教学，由于学生工程实践经验少，往往不能深刻领会系统的内涵，抓不住重点，因此采用案例教学法与比较教学法相结合的教学方法。选择航天测控系统中较为简单但具有代表性的“单通道锁相接收机”作为教学案例，先对系统作简单介绍，使得大家对航天测控系统有一个感性认识，然后提出问题，供同学们分组分析、讨论。如跟踪测轨系统锁相接收机与一般雷达系统接收机进行比较，通过比较启发学生思考二者结构上的根本区别是什么，工作原理有什么不同，航天测控系统采用这种特殊类型接收机的原因是什么。通过比较学生较易理解航天测控跟踪测轨系统与一般雷达系统的异同，达到触类旁通的效果。通过开设讨论环节，营造生动、活跃的课堂气氛，培养学生思考问题、解决问题的能力，变被动接受为主动思考。最后以科研成果进课堂的形式对案例进行总结，同时引导学生了解航天测控系统设计基本方法。将教学团队在航天测控接收机领域所作的科研成果——某改进型航天测控接收机实物搬进课堂，分析传统接收机存在的缺陷，改进型接收机性能有哪些改善，从哪几个方面着手进行改善，如何进行改进等。通过这一具体案例，充分激发了学生的积极性，对航天测控系统设计方法这一难点也有了初步的认识。
在教学手段上，除采用计算机辅助教学外，还充分利用校园网资源，开展网络教学。编制适合网络教学的课件，提倡学生网上提问，进行网上答疑，对课外拓展性的内容提供更多的学习资料和参考文献。此外，利用网络教学可部分缓解教学内容多而课时少的矛盾。
3.重视实践环节，提高学生工程素养
“航天测控”是一门理论较深、实践性强的课程，提高学生的工程素质也是本专业课的一个重要学习目标。航天无线电测控系统是一个复杂庞大的系统，没有条件开展针对整个系统的实践性教学，但在基本原理和分系统教学过程中增加了实践性环节，如简单的实验设计、开放式研究性习题设计等。另外，对深空测控、小卫星测控、星座测控等测控领域的新课题、新技术、新发展，根据情况开设一两个专题讲座，使学生了解航天测控技术的最新发展，提升学生应用能力。
4.加强教学团队建设
作为一门专业课，虽然面向的专业范围窄，学生层次相对统一，只要一两名老师就可完成课程的教学任务，但不能因此就忽视教学团队的建设。作为教学活动中的关键要素之一和教学活动的具体实施者，教师本身的专业理论知识、实践能力、教学能力、科研能力对课程的教学效果有决定性的影响。因此，我校建立了一个由教授、副教授、讲师等不同层次教师组成的教学团队。团队中所有成员都从事航天测控领域的科研工作，由同时具有丰富科研经验和教学经验的副教授担任主讲老师，由教授开展航天测控领域新技术、新发展专题讲座，其他成员的科研成果为教学案例提供支撑。同时通过“跟、帮、带”，促进年青教师的成长，保证教学团队教学水平的稳步提高。
三、结束语
随着航天技术在国防、国民经济中日益广泛的应用，航天测控技术也获得了快速发展和广泛重视，对“航天测控”课程教学提出了越来越高的要求。本文对“航天测控”课程存在的问题进行了分析并提出了切实可行的改进措施，通过教学内容、教学方法、教学过程和师资队伍建设的改革，精简了教学内容，采用了以比较教学法和案例教学法为主导的多样化教学方法，充分调动了学生的学习积极性和主动性，培养了学生自主学习能力、分析解决问题能力，达到了专业知识学习和专业技能培养并举的目标。
参考文献：
[1]周智敏，陆必应，宋千.航天无线电测控原理与系统[M].北京：电子工业出版社，2008.
无线电基本原理范文5
关键词： GPS; 矿山测量；工作原理
中图分类号：TD1文献标识码：A 文章编号：
On the role of GPS in Mine Surveying
Wang Xueqin1 Zheng Lei2
(1.Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou, Inner Mongolia 014010
2. Wuhai Vocational and Technical College, WuhaiInner Mongolia016000)
Abstract: Due to the location of the GPS system can provide continuous real-time high-precision space,has wide application in many areas of surveying,mapping,resource exploration, navigation, and caused widespread concern. This paper introduce the basic principles of GPS, play an important role in Mine Surveying.
Keywords: GPS;Mine Surveying ;working principles
1 前言
传统的测量工作中，不仅使用仪器种类繁多、人员多，而且测量精度在施工作业现场由于各方面的阻挡和干扰，也受到影响。GPS自身的优越性使得测量工作变得简单方便，它的应用在很大程度上综合代替了传统测量仪器，并且在作业效率上有很大的提高。
2 原理与组成
2.1 GPS卫星定位的基本原理
GPS（Global PositioningSystem）系统，起初是美国国防部为了满足军事上对定位和导航的需要于1972年开始研究的。就无线电导航定位来说，设想在地面上有三个无线电信号发射台，其坐标为已知，用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法分别测得了接收机至三个发射台的距离d1、d2、d3,只需以三个发射台为球心，以d1、d2、d3,为半径作出三个定位球面，即可交会出用户接收机的空间位置。
将无线电信号发射台从地面点办到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理便可由三个以上地面已知点（控制站）交会出卫星的位置，反之，利用三个以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置，如图1 所示。这就是GPS卫星定位的基本原理。
图1 GPS卫星定位的原理
2.2 GPS系统组成
GPS系统包括三大部分:空间部分,即GPS卫星星座；地面控制部分，即地面监控系统；用户设备部分，即GPS信号接收机。
GPS卫星星座见图2，其基本参数是：卫星颗数24,卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55°卫星运行周期为11h58min(恒星时12h），载波频率为1575.42MHZ和1227.60MHZ。卫星通过天顶时，卫星可见时间为5h，在地球表面上任何地点任何时刻，在高度角15°以上平均可同时观测到6颗卫星，最多可达9颗卫星。
图2 卫星星座
GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。
GPS信号接收机的任务是:能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维坐标，甚至三维速度和时间。
2.3 GPS-RTK工作原理[1]
利用差分技术来完善GPS定位功能。差分GPS定位技术是用2台或2台以上的GPS接收机同时接受卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站。其他的用来测定未知的坐标（移动站）。工作原理是基准站根据改正点的准确坐标求出到卫星的距离的改正数并将这一改正数发给移动站，移动站接收到这一改正数来改正其定位结果。
目前用于差分定位其精度可达亚米级至厘米级。GPS接收机体积越来越小，重量越来越轻，野外观测方便易行。
3 GPS野外观测
GPS野外观测应严格按照要求进行。其主要步骤如下：
(1)安置天线，天线安置是GPS精密测量的重要保证，要仔细对中、整平、量取仪器高。仪器高要用钢尺在互为120°方向量三次，互差小于3mm,取平均值后输入GPS接收机。
(2)安置GPS接收机，GPS接收机应安置在距天线不远的安全处，连接天线及电源电缆，并确保无误。
(3)按规定时间打开GPS接收机，输入测站名、卫星截止高度角、卫星信号采样间隔等。详细情况可见仪器操作手册。
(4)一个时段测量结束后要查看仪器高和测站名是否输入，确保无误再关机、关电源。
外业观测成果经检核无误后，便可进行数据处理。
4 GPS在矿山测量中的作用
GPS在矿山测量中可用于钻孔、境界线工程放样、地表地形测量，利用GPS-RTK的快速定位和实时得到坐标结果的特点，在一定的测量环境中可以进行地形的碎部测量。地形点的测量可以在数据采集的功能下进行，也可以根据现场地形的实际情况进行测量设定，在测量的过程中可以设定按距离进行采集，距离可以是人为设定；在匀速运动测量的过程中，也可以按时间设定采集，而且时间间隔也可人为设定，采集完的地形点坐标经过成图处理，生成数字化矿山地形图。
GPS也能用于矿区大比例尺地形图的测绘[2]，采用GPS-RTK测量技术，基准站设置好启用参数到固定解后校正就可以自动运行，一个流动站只需要一个人就可以操作，在沿线碎部点上只需要停留几秒钟就可以获得每点坐标、高程，再结合输入的点特征编码及属性信息，构成碎部点的数据库，通过计算机专业绘图软件CASS[3]，数据处理，即可绘成DWG数据文件的地形图。
GPS还用于矿山土方工程量验收测量，可建立单基站CORS系统实现无人值守，用VRS技术提供GPS实时测量数据服务，还可配合成图软件形成管理一体化数据链，减少数据转抄，输入等中间环节。
GPS在矿区控制网的布设、地表沉陷分析、巷道贯通测量、矿山测绘管理工程也发挥着重要作用，利用GPS-RTK的测量手段，可以得到每一个测点的三维坐标，并且可以以数据、图形和位置等不同的表现形式反映到不同的应用环境中。
5 结束语
GPS在矿山测量工作中应用广泛，它改变了传统的测量工作方式，突破了经典测量中的种种限制，解决了传统测量方法在各个控制点互不通视的条件下无法解决的问题。它适合在地形复杂的矿区作业，且工作效率和作业精度高。它还促进了矿山地形图的数字化管理和使用，在矿山测量工作中有着举足轻重的地位。
参考文献
[1] 张应学.GPS在矿山测量中的工作原理及应用分析[J].中国新技术新产品,2010，5
[2] 汪莉萍.GPS-RTK技术在露天矿山测量中的应用[J].铜业工程,2011，4
无线电基本原理范文6
【关键词】无线电液控制；盾构管片拼装机；无线通信技术
无线电液控制技术，结合了电液控制技术和无线通信技术的优点，可以广泛应用于工程机械等领域，不但提高工程机械的自动化程度和可操作性，还改善了操作人员的工作环境，降低了由于视觉受限制所带来的误操作事故。在工程机械如建筑业、采矿业等行业得到了广泛应用，加快了国家工业化的进程。[1]
一、无线电液控制技术基本原理
无线电液控制技术的基本工作原理：首先，无线电液控制系统将操作者或机器的控制指令进行数字化处理（包括对信号的滤波，A/D转化等处理），变为易于处理的数字信号；其次，对数字指令信号进行编码处理；再次，指令信号在经发射系统进行数字调制后，通过发射天线以无线电波的方式传递给远处的接收系统。最后，接收系统通过接收天线把带控制指令的无线电波接收下来，经过解调和解码，转换为控制指令，实现对各种类型阀的进行控制。
由于无线电液控制技术在工程机械领域占有重要地位，它也越来越受到各国的重视，都投入了很多的技术力量和资金进行研究开发。虽然红外遥控也可以实现电液控制技术的远程遥控，但是由于红外遥控存在对工作背景要求高、能耗高、传输距离短（一般不会超过10米），且必需在同一直线上，中间不能有任何障碍物以及易受工业热辐射影响等缺点，使得无线电液控制技术成为当前研究的主要方向。
二、无线电液控制技术的研究现状及趋势
（一）无线电液控制技术的研究现状
最初，遥控电液控制系统都是采用有线遥控方式进行的。早在60年代初期，人们就能利用拖缆遥控装置来控制液压机械上的手动、电液多路阀，操作时通过拖缆遥控装置上的双向单轴摇杆输出线性比例信号来控制电液比例多路阀，线控盒摇杆的信号完全能模拟液压多路阀上手动拉杆的动作。虽然这种方式也可以使操作人员在作业区外对机械设备进行操作控制，但是由于控制信号在电缆线中的衰减，使得遥控的距离有限，同时由于电缆线的存在，影响了操作的灵活性，而且数米长的电缆经常是生产事故中的主要根源。[2]
随着无线电技术的成熟，把无线电技术引入电液控制系统成为了可能。由于无线电液控制技术是通过无线电波来传递控制指令，完全消除了拖缆式遥控装置所带来的故障隐患。但是一开始的无线电液控制系统都只能发射简单的指令，如：打开/关闭等指令。进入70年代后，随着大规模集成电路及专用微处理器的出现，开发出了可靠性更高的手持式无线遥控系统。后来，随着数字处理技术的快速发展，无线数字通信技术的日趋成熟，利用数字通信技术的抗干扰能力强、易于对数字信号进行各种处理等等的优点，使得遥控系统的抗干扰性能逐步提高，安全性能大大改善；与此同时，模拟集成电路设计的迅速发展，各种高精度的模拟/数字转换器（A/D）和数字/模拟转换器（D/A）的研制成功，并把他们应用到无线电液控制系统中，使得无线电液控制系统不但能够传输开关信号，也能够传输模拟控制量并且对控制指令有较高分辨能力，也就是说，无线电液控制系统不但能够控制普通的电磁开关阀，而且能够控制比例阀。
由于无线电液控制技术既有电液控制技术的优点，又有无线技术的优点，因此它有着很广泛的应用，特别是在工程机械领域中。无线电液控制系统的典型应用场合如工业行车、汽车吊、随车吊、混凝土泵(臂架)车、盾构掘进机的管片拼装机等。
80年代初，美国KraftTeleRobtics和约翰·迪尔等公司，相继开发出无线遥控系统，并应用于挖掘机中，成功推出遥控挖掘机。其中，比较典型的是约翰·迪尔公司的690CR型遥控挖掘机。
1983年，日本小松制作所研究开发了各种工作装置的微动控制和复合动作的无线电操纵，并成功改装PC200－2型液压挖掘机。
1987年，德国HBC公司研制成功应用于工程机械领域的工业无线电遥控装置。这种遥控装置采用了先进的数字化通信技术，传输的比例控制信号安全、可靠和实用，并对发射的指令有很高的分辨率；在接收端使用模拟技术可以使执行机构的加速、减速动作与无线电遥控装置发射器上的动作完全成比例，从而实现对执行机构的无级控制。利用它，结合电液比例伺服驱动机构、液压比例多路阀和电液比例减压阀及普通电磁控制开关阀，就可以实现工程机械的无线遥控。德国HBC无线电遥控系统采用的比例输出信号（0－5V/10V、4－20mA、PWM0－2A）可与多个厂家电液多路阀信号匹配，可模拟手动操作方式达到与液压控制系统互相间的协调。
与国外对无线电液控制技术的研究应用相比较，国内则相对比较晚，技术相对也落后一些。上海宝山钢铁公司于1997年引入HBC无线遥控系统、意大利FABERCOM的比例液压伺服模块，对黄河工程机械厂生产的ZY65型履带式装载机进行了遥控改造，使其成为一台遥控装载机。
（二）无线电液控制技术研究趋势
随着数字通信技术和超大规模集成电路的高速发展，把数字通信技术和高性能、高集成度的集成电路应用到无线电液控制技术中，使得无线电液控制器的性能更加完善，可靠性更加高。它们都推动着无线电液控制技术的发展，具体表现在以下几个方面：（1）超大规模集成电路的飞速发展使无线电液控制器硬件电路的可靠性提高，同时为实现更强大的（下转第152页）（上接第193页）功能提供了可能性；（2）数字通信技术提高了无线电液控制器的性能；（3）纠错编码技术提高了无线电液控制器的抗干扰能力。
三、无线电液控制技术在盾构管片拼装机中的应用
盾构管片拼装机是一六自由度机械手，由电液比例多路阀控制各个方向执行器动作，实现管片的拼装。利用无线遥控系统控制电液比例多路阀的先导级就可以控制进入多路阀的流量。采用电液比例技术能提高管片机的拼装速度，有效地降低工程造价。
四、结语
由于无线电液比例技术具有多方面的优点，在工程机械领域得到了广泛的应用。将无线遥控技术应用于盾构管片拼装机系统，将具有重要的工程应用意义。
【参考文献】
[1]郑贵源.无线遥控装置在工业控制中的应用[J].机械与电子，1997，(2).
