儀器通信中短距離無線通信技術(shù)的應(yīng)用論文
【摘要】隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信得到了大范圍的普及，在普及與不斷應(yīng)用的過程中，人們的需求也隨之而呈現(xiàn)多樣化，這同時又為通信技術(shù)的發(fā)展提出更高的要求。對短距離無線通信技術(shù)以及這種技術(shù)在儀器通信中的應(yīng)用進行簡要的分析，以供參考。
【關(guān)鍵詞】短距離無線通信技術(shù)；儀器通信；應(yīng)用
如今，自動化的終端測試系統(tǒng)已經(jīng)集成了多種測量功能而形成一個具有現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)性的測試中心，儀器中的通信則成為了越來越多人的需求。隨著技術(shù)的使用與推廣，免布線短距離無線通信在其中的應(yīng)用有著越來越大的潛力，且更適合于一些布線較難且線路容易磨損的環(huán)境下使用，也方便了終端與無線相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。其中，又以短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展最為突出。
1短距離無線通信技術(shù)
受到無線頻率資源限制的影響，免費區(qū)頻段短距離無線通信有了更為廣闊的應(yīng)用市場與發(fā)展?jié)摿ΓS著技術(shù)的進步，現(xiàn)今已出現(xiàn)了多個短距離無線技術(shù)的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前市場上應(yīng)用最廣的主要包括了藍牙、無線局域網(wǎng)Wi-Fi、紅外數(shù)據(jù)傳輸以及一些如ZigBee標準等具有一定發(fā)展?jié)撡|(zhì)的標準。
1.1藍牙技術(shù)
這是一種語音通信與無線數(shù)據(jù)連接的全球開放性規(guī)范技術(shù)，當(dāng)前成功用以取代了數(shù)據(jù)電纜，也實現(xiàn)了多種電子設(shè)備之間低成本、低功耗、短距離的功能發(fā)揮。藍牙技術(shù)的傳輸頻段是全球通用的2.4GHzISM頻段，采用的是1600MHz快速跳頻擴頻技術(shù)，而傳播速度也達到了1MB/s，還具備了較強的抗干擾能力，有效傳輸距離是10米，采用放大器還能增加傳輸距離至100米。但是藍牙采用的芯片價格偏高，且傳輸?shù)木嚯x不長，還有一定的安全漏洞，這是藍牙技術(shù)的缺陷。
1.2Wi-Fi技術(shù)
這種技術(shù)包含了IEEE802.11標準，也是其統(tǒng)稱，最高速率可以達到54MB/s，符合當(dāng)下人們對信息化功能以及測試系統(tǒng)的需求，盡管其數(shù)據(jù)在安全上沒有藍牙的安全性強，但其電波覆蓋的范圍較大，能夠達到100米左右，因此也成為了藍牙技術(shù)不具備的優(yōu)勢。
1.3IrDA技術(shù)
這是一種通過采用紅外線來實現(xiàn)點與點之間通信的技術(shù)，也是第一個無線個人局域網(wǎng)技術(shù)，如今無論是硬件還是軟件技術(shù)都發(fā)展得比較成熟。比如一些如掌上電腦、手機等小型的移動設(shè)備，1米以內(nèi)的通信速度實現(xiàn)了16MB/s，而采用4PPM的方式進行調(diào)試，就更符合容量較大的多媒體數(shù)據(jù)以及文件進行傳輸。此外，紅外線因其發(fā)射的角較小，對應(yīng)的物理傳輸過程中還保障了一定的安全性，應(yīng)用在工業(yè)測控網(wǎng)絡(luò)互連，或是工業(yè)移動測試與傳輸上都能發(fā)揮較大的功能。但是這種技術(shù)也存在一定的不足，比如傳輸?shù)木嚯x較短，在視距上受到限制，同時還要求通信設(shè)備的位置必須固定，而在點對點的傳輸過程中，還不能實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)[1]。
1.4ZigBee技術(shù)
這是一種短距離、架構(gòu)較為簡單，且功耗、傳輸速度較低的無線通信技術(shù)，它的覆蓋范圍在10米~75米之間，在工作應(yīng)用的過程中能夠選擇免費2.4GHzISM、868/915MHz頻段，達到了20KB/s~250KB/s的傳輸速率。同時它還提供了檢查數(shù)據(jù)完整性以及鑒權(quán)的功能，可采用AES-128加密的計算方法進行操作，有著較高的安全性，協(xié)議過程也較為簡單，成本低、時長短、網(wǎng)絡(luò)容量較大，優(yōu)點很多，因此具有較大的發(fā)展?jié)摿�，能夠�?yīng)用在經(jīng)濟高效的各種低功耗無線連接方面，更好地滿足了市場的需求[2]。與藍牙技術(shù)或是Wi-Fi技術(shù)相比，這種技術(shù)都具備了不少優(yōu)勢，但也存在如數(shù)據(jù)速率低、通信范圍小等劣勢，這也導(dǎo)致了這種技術(shù)更適合于承載數(shù)據(jù)流量偏小的各種業(yè)務(wù)。1.5UWB技術(shù)這是一種成本低、速率高、功耗低的新興無線通信技術(shù)，指寬帶超過500MHz或者是信號寬帶和中心頻率比大于1∶4，傳輸速率可達到480MB，在理論應(yīng)用上還能實現(xiàn)1GB以上，工作頻段在3.1GHz~10.6GHz之間，信號傳輸范圍不超過10米，采用的是OFDM的調(diào)制方法，成功擺脫了過去無線收發(fā)中心需采用載波調(diào)制方法的傳統(tǒng)應(yīng)用手段，是在時域中可以直接進行操作的無線技術(shù)。
2短距離無線通信技術(shù)的特征
我國過去的無線通信技術(shù)僅僅應(yīng)用在軍事以及海防作戰(zhàn)等領(lǐng)域上，伴隨著短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，其逐漸融入于廣大群眾的日常生活并發(fā)揮了無可取代的作用。其特征主要有以下幾個方面：（1）短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是兩個電子設(shè)備之間數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的短距離傳輸，不需要線路設(shè)備來連接，因此具備了快捷的特征；（2）這些技術(shù)能夠通過控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x、范圍等控制其應(yīng)用過程中產(chǎn)生的成本價，因此應(yīng)用方式更為靈活，也更好地滿足了不同用戶的需求；（3）短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還能在使用過程中充分發(fā)揮加密處理的功能，很好地保護了用戶信息的私密性，提高技術(shù)應(yīng)用的安全性[3]。盡管以上的特征在短距離無線通信技術(shù)中具備，但從其分類后的主要技術(shù)應(yīng)用來看，還沒有任何一種短距離無線通信技術(shù)能夠同時全面的滿足這些要求，因此，在未來的發(fā)展與應(yīng)用中，還需要相關(guān)工作人員深入開發(fā)研究。
3儀器通信無線通信模板的開發(fā)應(yīng)用
當(dāng)前，儀器之間的通信技術(shù)已經(jīng)逐漸實現(xiàn)了自動化的發(fā)展，伴隨著自動化技術(shù)的深入發(fā)展及人們需求的增長，無線通信技術(shù)的應(yīng)用已取得了巨大的進步，為了更好更快地實現(xiàn)短距離通信技術(shù)的發(fā)展，人們對短距離通信模塊在儀器通信技術(shù)中的應(yīng)用進行研究，如NRF905芯片，則是典型的無線通信技術(shù)模塊開發(fā)事例。這種芯片在使用的`同時主要采用shockburst技術(shù)，同時運用高斯頻儀監(jiān)控進行調(diào)制，更能在集成電路的過程中減少成本的投入，而且保證了傳輸速率達到50KB/s，且待機狀態(tài)下還不會產(chǎn)生能耗，采用載波監(jiān)測輸出的方式還能設(shè)計多點的無線通信，完成數(shù)據(jù)接收以后，有助于降低能耗，降低功率。NRF905芯片可以應(yīng)用在不同的頻段中，也是一種大范圍通信應(yīng)用的實現(xiàn)，且只是一種單獨芯片，只需在集成過程中充分利用電路，并借助一些外圍元件，就可以實現(xiàn)數(shù)字串行接口。另外，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用，將單片機嵌入到系統(tǒng)中加以應(yīng)用，就能采用控制芯片的方法實現(xiàn)及時發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的目的，并與PC機連接使用。如下圖1代表無線通信模塊的應(yīng)用原理。由圖1可知，NRF905芯片中的TRX與TXEN能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)模塊化控制的目標，而MCU中的PO口狀態(tài)不同時，又能對發(fā)射、接收、待機等不同的狀態(tài)與模式進行分析，同時還實現(xiàn)了針對所有接口進行的配置。應(yīng)用計算機編成技術(shù)的同時，單片機通過借助SPI接口，設(shè)計不同模塊的參數(shù)，隨后以反射模式與接收模式的方式，將數(shù)據(jù)信息進行發(fā)射與接收。此外，這種芯片還可以檢驗載波，并準確匹配相互之間的數(shù)據(jù)。NRF905芯片還實現(xiàn)了收發(fā)一體數(shù)據(jù)傳輸模塊的建立目標，并與低速率傳輸?shù)脑O(shè)備進行連接，同時經(jīng)過相關(guān)的驗證，這個模塊通信過程中的安全性得到了提高，再加上較高的靈敏度，保障了其在沒有干擾環(huán)境中200米數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶�，而�?shù)據(jù)的接收率也達到50KB/s，這是對傳輸范圍以及安全性方面的調(diào)整[4]。另外，在傳輸數(shù)據(jù)的同時，還針對天線端進行了科學(xué)合理的設(shè)計，有助于減少速率誤碼情況的出現(xiàn)，在充分分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還能看出接口速率控制于RF端，更好地實現(xiàn)了點與點之間的數(shù)據(jù)傳輸，在工業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)用中也就保證了身份數(shù)據(jù)的收集與驗證。
4結(jié)束語
綜上所述，在短距離無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用中，其低成本及近距離連接的優(yōu)勢為移動設(shè)備與固定設(shè)備的通信環(huán)境建立了更直接溝通路徑與渠道，而無線通信技術(shù)的應(yīng)用也實現(xiàn)了傳感器在線監(jiān)測以及計算機數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋２豢煞裾J，短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有著巨大的未來發(fā)展?jié)撡|(zhì)，只要人們很好地將其運用與開發(fā)，定能成為人們生活生產(chǎn)提供重要的技術(shù)需求。
參考文獻
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