1.射频无线通信系统介绍

1.射频和无线通信系统介绍

概述

This tutorial is part of the National Instruments Measurement Fundamentals series. Each tutorial in this series teaches you a specific topic of common measurement applications by explaining the theory and giving practical examples. This tutorial covers an introduction to RF, wireless, and high-frequency signals and systems.

本教程是测量NI基础系列的一部分。本系列教程中的每一个指南结合理论解释和实际的例子教你常用的测量应用。本教程介绍介绍了射频，无线和高频信号与系统。

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目录

1.Marconi and the First Wireless Transmissions 马可尼和第一次无线传输

2.What is RF?射频是什么？

3.Why Operate at Higher Frequencies? 为什么工作在更高的频率？

4.Frequency Shifting through Frequency Mixing通过混频移频

5.Looking for more RF Basics? 寻找更多的射频基础知识？

6.Relevant NI Products

7.Conclusions结论

Marconi and the First Wireless Transmissions

Radio Frequency (RF) and wireless have been around for over a century with Alexander Popov and Sir Oliver Lodge laying the groundwork for Guglielmo Marconi’s wireless radio developments in the early 20th century. In December 1901, Marconi performed his most prominent experiment, where he successfully transmitted Morse code from Cornwall, England, to St John’s, Canada.

在亚历山大波波夫爵士和奥利弗洛奇奠定了20世纪初马可尼无线电台的基础时，射频（RF）和无线已经出现了一个世纪。在1901年12月，马可尼进行他最杰出的实验，在那里他成功从英国康沃尔发送莫尔斯码到加拿大圣约翰。

What is RF? 什么是射频？

RF itself has become synonymous with wireless and high-frequency signals, describing anything from AM radio between 535 kHz and 1605 kHz to computer local area networks (LANs) at 2.4 GHz. However, RF has traditionally defined frequencies from a few kHz to roughly 1 GHz. If one considers microwave frequencies as RF, this range extends to 300 GHz. The following two tables outline the various nomenclatures for the frequency bands. The third table outlines some of the applications at each of the various frequency bands.

RF本身已成为无线和高频信号的代名词，它包括了535kHz~1605kHz的调幅无线电到2.4 GHz的计算机局域网（LAN）之间的任何频率。然而，传统定义的RF从几kHz的频率至大约1GHz。如果把微波频率考虑作为射频，这个范围扩展到300GHz。以下两个表概述了各频段的术语。第三表列出了在不同频段的一些应用。

Table 1: Frequency Band Designations

Table 1 shows a relationship between frequency (f) and wavelength (λ). A wave or sinusoid can be completely described by either its frequency or its wavelength. They are inversely proportional to each other and related to the speed of light through a particular medium. The relationship in a vacuum is shown in the following equation:

where c is the speed of light. As frequency increases, wavelength decreases. For reference, a 1 GHz wave has a wavelength of roughly 1 foot, and a 100 MHz wave has a wavelength of roughly 10 feet.

表1显示了频率（f）和波长（λ）的关系。波或正弦波可以完全由其频率或波长描述。他们成反比关系，并与通过特定媒介的光速有关。在真空的关系如公式如下：。其中c是光速。随着频率的增加，波长减小。作为参考，1 GHz的波具有波长约为1英尺，100 MHz的波有大约10英尺的波长。

Table 2: Microwave Letter Band Designations

Table 3: Frequency Applications and Allocations in the U.S.

RF measurement methodology can generally be divided into three major categories: spectral analysis, vector analysis, and network analysis. Spectrum analyzers, which provide basic measurement capabilities, are the most popular type of RF instrument in many general-purpose applications. Specifically, using a spectrum analyzer you can view power-vs-frequency information, and can sometimes demodulate analog formats, such as amplitude modulation (AM), frequency modulation (FM), and phase

modulation (PM).

Vector instruments include vector or real-time signal analyzers and generators. These instruments analyze and generate broadband waveforms, and capture time, frequency, phase, and power information from signals of interest. These instruments are much more powerful than spectrum analyzers and offer excellent modulation

control and signal analysis.

Network analyzers, on the other hand, are typically used for making S-parameter measurements and other characterization measurements on RF or high-frequency components. Network analyzers are instruments that correlate both the generation

and analysis on multiple channels but at a much higher price than spectrum

analyzers and vector signal generators/analyzers.

射频测量方法大致可以分为三大类：频谱分析，矢量分析和网络分析。频谱分析仪，它提供基本的测量功能，在许多通用应用中是最受欢迎的RF仪器类型。具体来说，使用频谱分析仪可以查看功率与频率的信息，有时可以解调模拟格式，如调幅（AM），调频（FM）和相位调制（PM）。

矢量仪器包括矢量或实时信号分析仪和发生器。这些仪器分析和产生宽带波形，并从感兴趣的信号捕获时间，频率，相位，功率信息。这些仪器比频谱分析仪功能强大，提供优良的调制控制和信号分析。

网络分析仪通常用于射频或高频元件的S -参数测量及其他特性的测量。网络分析仪通过多通道融合了信号产生和信号分析，但是它的价格比频谱分析仪和矢量信号发生器/分析仪要高。

Why Operate at Higher Frequencies?

为什么工作在更高的频率？

From Table 3 we notice that the frequency spectrum is quite fragmented and dense. This encompasses one of the reasons that we are constantly pushing applications into higher and higher frequencies. However, some of the other reasons accounting for this push into higher frequencies include efficiency in propagation, immunity to some forms of noise and impairments as well as the size of the antenna required. The antenna size is typically related to the wavelength of the signal and in practice is usually ? wavelength.

This leads to a very interesting question. Typically, data is structured and easily represented at low frequencies; how can we represent it or physically translate it to these higher RF frequencies? For example, the human audible range is from 20 Hz to

20 kHz. According to the Nyquist theorem, we can completely represent the human audible range by sampling at 40 kHz or, more precisely, at 44.1 kHz (this is where stereo audio is sampled). Cell phones, however, operate at around 850 MHz. How does this happen?

从表3中我们看到，频谱是相当分散，而且密度大。这也是我们之所以不断将应用推向更高的频率原因之一。然而，其他因素造如传播效率，抗噪声干扰以及所需要的天线尺寸也将应用推向更高的频率。天线的尺寸通常与信号的波长，在实践中通常是四分之一波长有关。

这导致了一个很有趣的问题。通常，数据容易在低频率表示和结构化; 我们如何才能在频率较高的射频表示该信息或按自然规律翻译成较高的射频信息？例如，人类的听觉范围是从20赫兹到20千赫。根据奈奎斯特定理，我们可以完全通过在40千赫或者更准确地为44.1千赫的进行采样来表示音频信息（这就是立体声音频采样）。然而手机工作在850兆赫。这是如何发生的？

Frequency Shifting through Frequency Mixing

通过混频移频

Much of the study of RF and high-frequency measurements occurs in the frequency domain. There is a duality between the time-domain functions and those same functions represented in the frequency-domain. Figure 1 depicts frequency shifting the human audible range to transmit through cellular frequencies. The most common way to frequency shift is called mixing, which is equivalent to multiplying your signal by a sinusoidal signal. The following mathematical trigonometric identity demonstrates this fact.

Therefore, by beating two sine waves against each other, you get both sum and difference frequencies. You can shift an entire signal to a new frequency range (either up or down in spectrum) by selecting the appropriate value of . In addition, any signal can be represented as the sum of sinusoidal signals of different frequencies. Thus, shifting a signal simply applies the “multiplication” to all its sinusoidal components.

Figure 1: Frequency Shifting the Human Audible Range to the Cellular Range

NOTE: The process of taking audible sound and transmitting over cellular frequencies (850 MHz) includes more than simply mixing. To make the signal more resistant to noise and other impairments, the process includes encoding and modulating the data as well as perhaps using multiple stages of mixing instead of a single stage.

对射频和高频率测量研究的大部分发生在频域。相同功能的函数在时域和频域的表示有一个对偶关系。图1描述了音频如何移频道手机来发射传输频率。最常见的频移方式被称为混频。这相当于一个正弦信号乘以你的信号。以下数学三角函数等式证明了这一事实。

因此，通过混合两个正弦波，你得到一个和频和差频。你可以通过改变的值将信号调整到一个新的频率范围（或上或下的频谱）。此外，任何信号都可以表示为不同频率的正弦信号的和。从而，仅仅通过简单的“乘法”就可以进行正弦波信号的变换。

注意：使音频信号通过手机频率发射传输的过程比简单的混频要复杂。为了使信号抗噪声干扰和其他损害信号质量的干扰，这个过程包括编码、调制，或许用多级混频替代一级混频。Conclusions

This document is meant to provide a brief overview and introduction to RF, wireless, and high-frequency signals.

这个文件的目的是提供一个简要概述，并介绍了射频，无线，和高频信号。

4G无线通讯系统简介

KT319矿用无线通信系统 4G矿用无线视频和通讯系统解决方案 北京唐柏通讯技术有限公司 二○一四年一月

1.矿用无线通讯系统发展现状 通信系统作为煤矿六大系统的重要组成部分在现代化大中型矿山企业中正扮演着越来越重要的角色。传统的有线通信系统具有语音通话、电话调度、会议汇接等基本功能，广泛应用于井下生产指挥与人员通信联络。 随着技术水平的提高，通信和调度功能包含了更多内容。通信除了语音电话之外，还增加了文本、多媒体视频、传感器采集与控制等信息的传递。调度也不仅限于固定电话调度，加入了移动终端调度和多媒体的元素，并可与人员定位、应急广播等其它系统整合联动，使得生产调度与应急指挥更加直观、准确、快捷。由此，对通信系统采用的技术提出了更高要求：一方面传统的有线通信（固话）向有线、无线融合通信（固话+移动终端）升级已成为大势所趋；另一方面，在基于IP分组交换的宽带通信网络之上应该可以叠加更丰富的数字业务，适应信息化建设对传输承载的需求。 针对PHS无线系统、WiFi无线系统，3G无线系统，4G无线系统等三,种类型矿用无线通信系统及其在煤矿中的使用情况作对比，由此提出最优技术方案。 PHS无线系统 PHS(小灵通)无线市话技术源自日本，是固定电话的有效延伸和补充，被称为“固话的补充和发展”。PHS系统在煤矿井下实际使用，存在着功能单一，无数据传输能力，信号传输距离短、基站非本安型等问题。且目前小灵通将要彻底退网，所有生产厂家都已停止生产，设备及板件无法买到，对现役系统今后的维护及故障处理造成很大困难。 WiFi无线系统 WiFi无线通信系统目前在煤矿应用很多，有着带宽高、连接稳定的优点。WiFi非常适合用来为无线高清摄像机、无线开关等移动性要求不高，带宽需求较高，需要长时间保持数据连接的设备提供接入通道。若用来作为人员通信则存在一些难以解决的问题：（1）WiFi信号穿透能力差，极易受障碍物阻挡和干扰，复杂环境下数据传输不稳定，通话音质无保证； （2）WiFi基站在井下实际覆盖距离较近，一般直线只有不到300米，加上2.4GHz信号拐弯能力差，因此需要布设较多的基站才能实现全覆盖； （3）WiFi系统对终端在基站间切换支持不好，通话中终端发生切换容易因丢包导致掉话；

024矿用无线通讯系统设计方案

矿用无线通讯系统设计方案

1煤矿无线建设需求 1.1 通信需求 煤矿通信需求： 当前需要建设一套稳定可靠的无线调度通信系统，来提高煤矿的生产调度水平和安全性。并能够搭载该系统能融合高速数据传输，为后期打造智能化、数字化矿井搭建先进、稳定、可靠的系统平台。 为了提高煤矿的生产调度水平和安全性，结合煤矿的实际情况和业界的最先进的科学技术，提供基于LTE技术的无线调度通讯系统，组建矿区无线调度通信专网，实现井上井下的移动通信，提供语音、视频通话和高速的数据传输。为煤矿数字化矿山建设提供统一的移动高宽带信息平台，进一步实现煤矿生产管理智能化、移动化，推动国内煤矿向数字矿山演进。 该系统的应用可有效提高煤矿业生产管理信息化的水平，提升该矿的通信效率和调度水平，提高矿井作业人员的安全和整体管理工作效率。 2矿用无线调度通信系统技术分析 2.1 矿用无线通信技术分析 目前市场上应用较广矿用无线通信技术，包括：WIFI无线通讯系统、3G 无线通讯系统（TD-SCDMA）。本次拟采用4G通信的技术，现对于4G通信技术做了如下分析。 对各矿用无线通信系统进行技术分析，如下表所示：

根据上述分析： 1) WIFI的主要优点：数据传输速度较快；主要缺点：语音质量较差、业务 移动性较差，小厂家众多不掌握核心知识产权，服务参差不齐。2) TD-SCDMA的主要优点：语音通话质量高、业务丰富、业务移动性好、

大众技术、产业链完整丰富、中移动开放接口的情况下，可以与公 网互通、一机漫游。主要缺点：在传输高清视频时数据传输略有不 足。 3) LTE(4G)具备WIFI和TD-SCDMA(3G)的优点，具有数据带宽大、业务 移动性好、抗干扰性高等优点，能够充分满足井下的无线通信的需 要。在特殊地点的视频如井下机车运输的无线视频监控，具有其他 制式不可比拟的优势。 4) LTE(4G)作为通信的发展方向，为煤矿数字化矿山建设提供高速数据通 路，充分满足煤矿的无线通信需求。 2.2 4G无线通信技术 4G无线通信技术具有高数据率、低时延和网络扁平化结构的特点。中国工信部于2013年12月4日向中国移动通信集团公司、中国电信集团公司和中国联合网络通信集团有限公司颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务（LTE）”经营许可。随着LTE的正式商用，产业链的成熟，使得LTE在煤炭的应用成为趋势，为数字化矿山的发展创造了有利条件，符合数字化矿山未来的技术发展趋势。 相对于以前的通信系统，4G（LTE）主要的技术优势如下： 1)更高的速率 LTE在20MHz带宽下可实现下行峰值速率可达150Mbps，上行峰值速率可达50Mbps 2)低时延 LTE系统控制面时延小于100ms，业务面时延小10ms。 3)大容量 每小区激活用户数最大400，在线用户数最大1200. 4)支持多种小区带宽 5MHz\10MHz\20MHz，更方便组网，满足不同客户的需求。 5)覆盖和移动性能好 采用不同的格式，地面覆盖距离最高可达100km。

基于射频的无线通信技术方案

基于射频的无线通信技术方案 在很多场合有线通信技术并不能满足实际需要，比如在野外恶劣环境中作业。使用无线射频通信芯片构建的通信模块，用单片机作为控制部件，配合一定的外围电路就能很好地进行两地空间区域信号对接，实现自由数据通信，解决了无线通信的技术难题。并且其具有硬件构造简单、维护方便、通信速率高、性能稳定等优点，能在电子通信业得到广泛应用。 本文的控制部件选用AT89C51型单片机。由于这种芯片只有SPI 通信接口，而目前常用的单片机都没有这种接口，因此需要对该芯片的通信时序进行模拟，所以在控制器里编程时要严格按照芯片工作时序进行。 电路原理 NRF24L01芯片构成的通信模块电路设计 NRF24L01芯片通信模块电路核心器件NRF24L01 配合网络晶振、解耦电容、偏极电阻一起工作构造稳定射频通信模块。该芯片是贴片结构，模块占用空间少，如图1所示。

图1 由NRF24L01 芯片构成的通信模块电路图。 电源电路设计 电源电路如图2所示，B1 是9 V 蓄电池或者锂电池，能够反复充电。C1， C2 ， C3 ， C4 都是滤波电容，起到一次与二次滤波作用。D1，D2 是稳压二极管，使输出端的电压稳定在理想的水平电压。芯片7805 是三端稳压集成电路芯片，具有正电压输出。其电路内部还有过流、过热及调整管等保护电路，最终目的把9 V 电源转变成稳定5 V 输出，为后续设备供电。

图2电源电路图 系统通信电路设计 系统通信电路如图3所示。本电路中应用单片机AT89C51作为控制芯片，对NRF24L01 主通信模块的接口时序模拟和对数据的发送与接收进行处理。

煤矿井下无线通讯

矿井无线通信系统的特点煤矿井下是一个特殊的工作环境，因此，矿井无线通信系统不同于一般地面无线通信系统，具有如下特点： （1）本安型电气设备。煤矿井下具有瓦斯等可燃性气体和煤尘。因此，无线通信设备要求是安全性能好的本质安全型、防爆设备。 （2）传输衰耗大。煤矿井下空间狭小、巷道倾斜、有拐弯和分支、巷道表面粗糙，且有风站、机车等阻挡体，传输衰耗大。 （3）发射功率小。本质安全型防爆电气设备的发射功率一般为10mW-40mW左右。 （4）抗干扰能力强。井下空间窄小、机电设备相对集中、功率大，电磁干扰严重，故设备应具有较强的抗干扰能力。 （5）防护性能好。应有防尘、防水、防潮、防腐、耐机械冲击等性能。 （6）抗故障能力强。煤矿井下环境恶劣，设备故障率高，人为破坏事件时有发生。因此，矿井无线通信系统应具有较强的抗故障能力，当系统中某些设备发生故障时，其余非故障设备仍能继续工作。 （7）信道容量大。煤矿井下是一个移动的工作环境，现有有线调度电话受到局限。随着无线通信系统可靠性、通信质量的提高、功能的完善、成本的降低，它将在生产调度特别是抢险救灾中起到主要作用，故需具有较大的信道容量。 （8）移动速度慢。矿井无线通信系统中手持机的移动速度较慢，这主要是矿井人员及运输工具特性确定的。 2矿井无线通讯系统的建设原则 根据山东省安全生产监督管理局、煤炭工业局、煤矿安全监察局统一要求，结合企业实际，我们形成了井下无线通讯系统的建设原则如下： （1）坚持以《煤矿安全规程》为依据来确定井下无线通讯系统技术方案的原则； （2）坚持统筹规划，突出重点，量力而行，应用成熟的井下通讯产品的原则； （3）坚持新老兼顾，避免重复建设，力求少投入、高效益的原则； （4）坚持网络、数据资源共享，避免出现“信息孤岛”的原则。 3系统应用定位及建设思路 （1）井下无线通讯系统是当前有线调度通讯系统的有机补充，是安全生产调度通信系统的一部分，其主要目的是加强对井下工作人员的管理。因此，新建无线通讯系统要与原有有线调度通讯系统、井下作业人员管理系统等进行有机、无缝结合，已经形成的系统要采取有效技术措施，逐步完成各个系统的集成。 （2）井下无线通讯系统作为调度通讯系统的有机补充，要充分考虑投资承受能力，在保证安全生产的前提下，分析井下场点的重要程度，对信号覆盖点进行提前规划，并结合系统技术参数，提出信号覆盖率要求。 （3）井下无线通讯系统作为调度通信系统的一部分，要重点分析其专用调度功能的提供能力，保证与有线调度通讯系统的统一调度。已经形成无线通讯系统的单位，要统一到这个要求上来。（4）井下无线通讯系统的应用必须与GIS技术有机结合，并深入开发与地质测量、通风防尘等专业信息系统、安全监测系统、井下自控系统的接口，为提高井下工作效率及应急处理能力奠定基础。 4现有系统 煤矿井下的特殊性，制约了矿井无线通信系统的发展。在地面上广为应用的GSM、CDMA以及卫星电话等无线通讯方式，受其自身工作原理、发射功率、建设成本等方面影响，至少到目前来看，基本不适合煤矿井下应用。 截止到二十一世纪初，国内煤矿井下采用的主要有用于井筒、工作面、胶带输送、电机车等局部的无线通信系统，可用于全矿井的无线通信均存在着这样或那样的问题。

射频接收系统的设计与仿真

1 前言 (2) 2 工程概况 (2) 3 正文 (2) 3.1零中频接收系统结构性能和特点 (3) 3.2基于ADS2009对零中频接收系统设计与仿真 (3) 3.3超外差接收系统结构性能和特点 (12) 3.4基于ADS2009对超外差接收系统设计与仿真 (13) 4 有关说明 (16) 5 心得体会 (18) 6 致谢 (18) 7 参考文献 (19)

射频是一种频谱介于75kHz-3000GHz之间的电波，当频谱范围介于20Hz-20kHz之间时，这种低频信号难以直接用天线发射，而是要利用无线电技术先经过转换，调制达到一定的高频范围，才可以借助无线电电波传播。射频技术实质是一种借助电磁波来传播信号的无线电技术。 无线电技术应用最早从18世纪下半段开始，随着应用领域的扩大，世界已经对频谱进行了多次分段波传播。当前，被广泛采用的频谱分段方式是由电气和电子工程师学会所规定的。随着科学技术的不断发展，射频所含频率也不断提高。到目前为止，经过两个多世纪的发展，射频技术也已经在众多领域的到应用。特别是高频电路的应用。其中在通信领域，射频识别是进步最快的重要方面。 工程概况 近年来随着无线通信技术的飞速发展，无线通信系统产品越来越普及，成为当今人类信息社会发展的重要组成部分。射频接收机位于无线通信系统的最前端，其结构和性能直接影响着整个通信系统。优化设计结构和选择合适的制造工艺，以提高系统的性能价格比，是射频工程师追求的方向。由于零中频接收机具有体积小、成本低和易于单片集成的特点，已成为射频接收机中极具竞争力的一种结构，在无线通信领域中受到广泛的关注。本文在介绍超外差结构和零中频结构性能和特点的基础上，对超外差结构和零中频结构进行设计与仿真。 正文 下面设计一个接收机系统，使用行为级的功能模块实现收信机的系统级仿真。

KT135井下无线通讯系统使用手册

KT135井下无线通讯系统 一、项目概述 为了认真贯彻执行各级政府行业监管部门提出的要求，同时也为了切实提高煤矿的现代化应急救援水平，山西华润联盛能源投资有限公司决定建设下属煤矿的井下无线通信系统。 本次项目为山西华润联盛能源投资有限公司下属关家崖煤矿建设井下无线通信系统及其附属设施，通过该套系统的建设，能够全面提高煤矿调度通信能力，帮助煤矿在生产及抢险救援过程中随时随地保证通信联络的畅通。 二、设计目标及原则 1、设计目标 本次山西华润联盛能源投资有限公司下属关家崖煤矿的井下无线通信系统的设计将采用Wifi无线通信技术，可以实现Wifi手机与井上井下有线调度通信系统之间无缝通信，并可以与矿用广播系统之间实现互联互通。在实现基本语音业务的同时，为视频、数据及其它可拓展业务提供可复用平台，极大的提高了工作效率，改善生产安全环境，真正的实现一次性投资多种应用同时实现。 2、设计原则 无线通信系统井下设备除满足以下标准及其他相关标准规定要求外，在结构、隔爆接合面、外壳机械强度、坚固件、引入装置及电气安全等方面均符合各自产品标准规定的要求。 三、总体设计内容 1、系统技术规格 ? 系统采用软交换技术，注册用户数不小于5000门，基站不小于1000台。 ? 系统采用双服务器结构，支持双机热备，使用Linux操作系统，在扩展性和防病毒性都有很好的表现。 ? 传输介质：光缆、通信电缆 ? 单基站同时通话手机数：20部 ? 基站间切换：无缝切换 ? 备用电池的持续工作时间：≥2小时。 ? 手机：WIFI（Wireless Fidelity）手机，采用802.11a/b/g标准 ? 手机待机时间：不小于96小时，连续通话时间：不小于8小时。 ? 无线通讯系统能与调度程控交换机能通过E1口对接，实现2个通讯系统的互打互通。 ? 系统维护功能：系统应具备计算机管理及维护、系统测试。并能进行远程维护。 ? 系统应具有话单记录功能：

KT160矿用无线通信系统说明

KT160矿用无线通信系统说明一、系统结构 系统可分为两种结构，光纤独立组网和工业以太环网组网。 光纤独立组网： 工业以太环网组网：

二、系统功能 1、基本功能 语音调度功能完整和丰富的新业务能力扩展 1.1 通话 系统具有对所注册的号码进行拨打，接通后进行语音通话的功能。 系统具有接听注册用户对总台的电话，并进行通话的功能。 1.2 群呼 同时呼叫某一个群中的所有分机。 1.3 组呼 对选中的某些分机发起呼叫。 1.4 呼叫记录显示 显示服务器所有的分机通话记录。 1.5 转接 控制台将总机接通的通话转移给某一个分机。 1.6 代接 控制台总机接听正在振铃的一路通话。 1.7 强插 控制台插入已经开始的通话，实现总机与通话双方的多方通话。 1.8 强拆 控制台强行中断某一通话。 1.9 监听 控制台总机监听某一个通话。 ? 呼叫 ? 强插 ? 强拆 ? 监听 ? 选呼 ? 群呼 ? 热线呼叫 ? 呼叫前转 ? 遇忙转移 ? 个人跟随 ? 定时叫醒 ? 缩位拨号 ? 选择应答 ? 呼叫等待 ? 呼叫代接 ? 会议电话 ? 呼出限制 ? 呼入限制 ? 紧急呼叫 ? 呼叫锁定 ? 手动录音 ? 自动录音 ? 组内限制 ? 级别限制

1.10 加入会议 控制台邀请分机到指定会议室。 1.11 邀请外线 邀请用户输入的外线号码到会议室中。 1.12 存储和查询 系统具有对所有通话的存储和查询功能： 1.13 显示 系统具有列表显示功能： a) 对所有分机的列表显示； b) 对所有在线分机的的列表显示； c）对所有通话中的分机列表显示； d）对各个组内分机的列表显示。 1.14 打印 系统对通话记录、注册用户明细等报表的打印功能。 1.15 人机对话 系统具有人机对话功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用、控制命令输入等。 1.16 自诊断 系统具有自诊断功能。当手机不再服务区，系统将显示该手机处于离线状态，如果在服务区，将显示在线状态。 1.17 备用电源 系统具有备用电源。当电网停电后，保证整个系统的正常运行。 1.18 数据备份 系统具有数据备份功能，可以定时对服务器中的数据进行备份。 1.19 防雷 系统中在井下和机房之间采用光缆连接。 中心站设备的电源输入口接入OVR40型电源避雷器。 1.20 其他 系统具有网络通信功能。 系统具有软件自监视功能。 系统具有软件容错功能。

矿用无线通信系统使用说明书

矿用无线通信系统使用说明书

1、概述： 1.1 用途 KT201矿用无线通信系统做为新一代的矿井无线传输系统，采用WIFI与TCP/IP技术相结合，在煤矿井下实现了无线数据的高速传输，为煤矿提供了一个宽带无线传输平台。该系统根据长春东煤机电研究所企业标准《Q/DMJD 30-2011 KT201矿用无线通信系统》研制、生产、配套和使用，以光纤网络为骨干(接入现有工业环网或独立组网)，以无线网络延伸，在煤矿井下设立若干基站，通过无线通信手段，为实现人员的语音通信、人员管理、数字化视频监控及环境监测等提供了一个共用的平台；也为实现生产调度、应急救援与安全监控与督察提供了良好的应用基础。系统可根据用户的实际需要灵活配置，它的推广应用将使煤矿通信走上新的台阶。 KT201矿用无线通信系统可根据煤矿企业的不同需求，配备不同的功能模块从而实现不同的功能。通过无线通信系统，可以实现煤矿企业的通信一体化、管理一体化，数据交换的一体化、数据存储与使用的一体化。避免了采用多个单独系统所带来的数据格式不一、交换效率低下、安全性差等诸多问题。 KT201矿用无线通信系统分地面和井下两部分。地面部分由无线控制主机、语音服务器、KJJ127矿用隔爆兼本安型环网交换机以及专用监控软件组成，可配中英文打印机、远程终端、大屏幕投影仪等设备构成功能强大的信息处理中心。井下部分主要由KJJ127矿用隔爆兼本安型环网交换机、KT201-F矿用隔爆兼本安型无线基站、DXB18矿用隔爆型电池箱、佩带在作业人员身上的KT201-S矿用本安型手机以及矿用通信光缆等构成通信网络。 1.2 系统型号含义如下图1所示： 1.3使用环境条件

全矿井无线覆盖通讯系统

全矿井无线覆盖通讯系统 一、概述： 由于新建矿井一般地处山区，通讯不畅，再加上煤矿生产设备特殊性，部分设备在生产中出于移动状态，位置变换给电缆敷设和接线造成很多不便，所以建立一套无线覆盖的局域网络就变得尤为必要。 以有线网络为骨干与无线网络相配合，系统采用统一标准的工业以太网络架构，通过设立基站，实现无线局域网覆盖，提供了一个共用的网络平台，实现语音、视频、数据的三网合一，井上、井下网络一体化，有线无线相兼容，用户井上、井下漫游无死角。实现与矿井上下信息化数据网络的互联互通并接受统一管理，方便、灵活的无线通讯，为现场调度指挥提供可靠保障。无线分布式系统架构由多个接入点无线桥接组成。网络架构可以一对多进行桥接，拓展无线覆盖区域。

二、矿用无线通讯系统可以在不改变当前网络结构的基础上,实现与井上井下以太环网无缝对接，实现与矿井上下信息化数据通讯、语音通讯和视频通讯。 2.1数据信号的无线接入 在无线覆盖的区域，可以通过笔迹本无线上网，也可以通过以太网无线客户机模块将一个带有以太网接口的移动设备无线连接到无线网络。以太网客户机模块可以自动、透明地从一个网络接入点切换到另一个网络接入点。所以对于移动车辆的监控具有明显优势，如下图所示： 2.2视频信号的无线接入 通过可视化终端，调度员可以监控现场图像。视频监控终端还可以和语音设备进行联动，可进行同步的语音视频通话，每个无线通讯带宽:54M，视频经过压缩之后可以同时传输多路视频。 2.3 语音信号的无线接入

WiFi语音是VoIP与WLAN的有机结合，使低成本与移动性完美地结合在一起。通过IP数据网络传输语音信号，具有通信资费低廉的优点；而WLAN具有拥有移动性、自由性的优势。WiFi语音利用WLAN 网络实现无线的VoIP通话能力，以此提高工作效率和网络利用效率并降低了通话成本。802.11协议中定义了客户端漫游功能，使WiFi终端能够在不同AP之间进行自动切换和移动。系统如下图所示： 通过WiFi手机终端和语音系统、WLAN系统的结合，不但可以实现基本的WiFi语音通话，还可以通过在语音系统上对WiFi手机号码和用户手机号码的一对一绑定，当用户离开WiFi覆盖区域且有人呼入时，语音服务器可自动把呼叫转接到用户的私人手机号码上。对方无需重新拨号，即可实现呼叫自动转接。无线定位、无线对讲、视频通话、短信等增值功能。 2.4应急预案 目前WiFi无线网络部署已经越来越被大家所接受，作为一种无线通信技术，其拥有高带宽、安装方便、易于部署、良好的网络兼容性等

煤矿井下无线通讯系统设计方案

煤矿井下无线通讯系统设计方案 工程概况 1、概述： 针对矿区信息化建设需求，XX设备有限公司根据多项技术对比论证结果，以及现场实地勘察，研制了基于统一标准的工业以太网结构的通讯系统。本系统以光纤有线网络为骨干，以无线网络为延伸，在井下设立若干基站，通过无线通讯手段，从而实现生产调度管理及信息交流等功能。并为实现位置监测与管理、数字化视频监控以及各种井下传感器数据的统一采集与综合处理，提供了一个共用的平台，为实现语音、定位、视频、数据的多网合一，以及生产调度、应急救援、安全监控与督察提供了良好的应用基础。 2、系统配置 根据要求井下无线通讯系统在井下、地面共计安装( )套基站。其中( )套井上基站。井下基站分布在各大巷重要入出口、采区的顺槽、皮巷、硐室等处。 主要工程数量 （一）、地面设备安装 （1）、井下电源、基站、交换机安装 （2）、光纤、电源线的铺设 （二）、井下设备安装 井下分站安装分布表

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（三）、具体施工 1、井底主光纤的铺设 井下主交换机到机房的主光缆铺设 2、井下基站的安装 井下基站的安装固定 3、井下电源的安装 井下电源的安装固定 4、各基站到交换机光纤的铺设 主要敷设基站到交换机，交换机到交换机之间光纤的铺设。 5、井下电源的取电 主要敷设各个电源到取电点的电源线 （四）、施工细节 施工必须按照标准化矿井建设进行。 线缆施工：走线要分清层次，标准挂钩，过顶处特别注意美观、MHYVP1*2*7双绞线缆过顶要用pvc管穿，无挂钩处要亲自打线缆钩。 分站安装施工：分站按先期定好位置施工，连接线用pvc管穿，电源尽量安装在变电所内。固定要牢固、美观。 二、编制依据

矿用无线视频监控系统解决方案

矿用无线视频监控系统解决方案 方案简介 矿用视频监控系统（无线）是基于WLAN技术及TCP/IP技术的矿井视频监控平台，具有性能稳定、质量可靠、经济实用等特点，同时，方便扩展，可与矿山信息化系统实现无缝连接，该系统通过与其他系统的融合，可实现集无线语音、无线监控、人员定位、无线传感信号传输、综合调度和集群对讲等功能于一体，可以为煤矿行业用户提供高质量的视频监控服务、高质量的WiFi语音通信服务、可靠的控制信号无线传输服务。 系统组成 系统主要由视频监控终端、无线网络传输平台、监控中心三个部分组成。 a)视频监控终端包含井下KBA12W矿用本安型摄像机、地面彩色或黑白摄像机、地面球机等。 b)无线传输平台由本安型无线基站、矿用隔爆电源、矿用阻燃光缆、矿用隔爆交换机、地面工业交换机等设备组成。 c)监控中心包含视频服务器、视频监控平台控制软件、视频解码器、工业大屏、视频存储设备、多媒体视频调度台、监控客户端等。

前端摄像机采集图像信息，井下本安型有线摄像机可通过阻燃网线就近接入本安型基站或环网交换机，井下无线摄像机通过WiFi接入本安型基站，本安型基站通过光纤接入环网交换机，将图像数据上传到地面监控中心，由视频服务器对多路图像作控制处理，通过解码服务器上传至工业大屏。同时，多媒体视频调度台可对上传上来的多路视频图像进行分频、切换、音视频联动调度等视频调度功能。 系统特点 *系统采用无线传输，特别适用于斜巷运输安全监控、采掘工作面监控等经常移动、传输线

缆敷设和维护不方面的区域。 *无线摄像机支持电口，可以采用矿用阻燃网线接入井下工业环网即可远距离传输清晰的视频图像，取代原有的光纤传输方式，解决了井下光纤熔接困难的问题，从而可以灵活、快捷建设煤矿井下视频监控系统，大大减少安装、维修的工作量。 *通过强光抑制等技术手段，解决了井下部分场景由于灯光的直射而造成画面大面积发白的现象。同时支持超低照度成像（0.05lux）,支持在恶劣环境下的监控需求。 *摄像仪支持彩色（正常）/黑白（夜视）自动转换功能，能随着外界光线强度的变化自动转换为彩色或黑白，保证在任何环境下都能得到清晰的图像。 *无线视频回传功能。支持无线摄像机移动中视频回传，支持带摄像功能的智能手机终端视频回传。 *采用智能图像识别技术，监视设备运行情况，对误闯入非安全区域进行及时报警，为煤矿安全管理提供保障。 *支持音视频联动调度（可扩展）。可以将数字摄像机或模拟摄像机与固话终端、手机终端进行绑定，结合人员定位系统，实现平台在与终端通话时，绑定的摄像机自动对该终端所在现场进行监控、抓图、录像等联动，并将监控画面在指挥中心大屏智能显示，实现音视频一体化指挥调度功能。 *支持在Android或IOS系统的智能手机上进行视频监控图像查看。 *摄像头拍摄效果图。 丰富的业务功能

基于射频的无线通信技术研究解析

基于射频的无线通信技术研究解析 1 引言在一些通信技术方面，以往使用的单一的通信网路，选择卫星信号通信方式，在一些程序传输和互联网上面的应用居多。但是在设备的使用资源固定，要求越来越高的同时，对于卫星接收信号的使用人数也逐年增加，该网路的资源已经无法满足不断扩张的需求量，严重的导致网路信号的不理想，甚至出现接收通信信号的瘫痪现象的发生。因此对于这样的情况要急切的寻找一种代替的无线通信网络，来合理有效的分担现有的卫星通信系统的压力，同时还能在很大程度上加强信号的通信。基于这样的情况之下，我们选用射频进行通信，可以改善现有的基站通信不足的现象，并且制定一套完整的基站网络连接体系，满足了现有的企业对于机械操作和人工管理的通信需要。 2 射频通信的概况和发展情况在整个地球的大气分布中，有很多不均匀分布的细小介质，这些介质会在物理条件的影响下，形成巨大的载体物质，就如空气中的颗粒聚集起来形成的风，以及还有一些云层，这些自然界的物理现象会对电子通信系统产生一定的干扰作用。在受到了不同的温度、湿度、压强等的变化时，这些空气中的载体会出现不同的变化，对于单片机的发射就会起到很大的干扰作用，对于无线设备中发出的电磁波会出现严重的干扰现象，严重的时候电磁波信号都无法正常的使用。 其中所说的影响主要集中在对于电磁波的折射传播影响。电磁波的发射是要依靠合理稳定的载体向不同的方向发散出去，通常意义下我们定义这种行为为电磁波的射频，射频过程中的载体称作为射频媒介。当电磁波在发出的过程中，所发散的频率可以满足借助载体的需要，电磁的分布量在对前端的发散中起到了决定作用，这样的情况下可以实现超视距的无线对接信号的实施，在接收信号的一方可以根据信号的波段和频率来分辨出信号源的变化。对于这种将大气中的介质作为信号传播的载体，以及利用电磁效应进行电磁波的超视距传输模式称作单片机系统的射频通信。 我国在上个世纪七十年代可是对于基于介质传播下的射频基站方面的研究，到了上个世纪的九十年代，在之前的理论研究的基础上，提出了相关具体的射频理论，并且将理论的

1.射频无线 通信系统介绍

1.射频和无线通信系统介绍 概述 This tutorial is part of the National Instruments Measurement Fundamentals series. Each tutorial in this series teaches you a specific topic of common measurement applications by explaining the theory and giving practical examples. This tutorial covers an introduction to RF, wireless, and high-frequency signals and systems. 本教程是测量NI基础系列的一部分。本系列教程中的每一个指南结合理论解释和实际的例子教你常用的测量应用。本教程介绍介绍了射频，无线和高频信号与系统。 For the complete list of tutorials, return to the NI Measurement Fundamentals Main page, or for more RF tutorials, refer to the NI RF Fundamentals Main subpage. 对于教程的完整清单，请返回NI Measurement Fundamentals Main page,或更多的射频教程，请参阅NI RF Fundamentals Main subpage. 目录 1.Marconi and the First Wireless Transmissions 马可尼和第一次无线传输 2.What is RF?射频是什么？ 3.Why Operate at Higher Frequencies? 为什么工作在更高的频率？ 4.Frequency Shifting through Frequency Mixing通过混频移频 5.Looking for more RF Basics? 寻找更多的射频基础知识？ 6.Relevant NI Products 7.Conclusions结论 Marconi and the First Wireless Transmissions Radio Frequency (RF) and wireless have been around for over a century with Alexander Popov and Sir Oliver Lodge laying the groundwork for Guglielmo Marconi’s wireless radio developments in the early 20th century. In December 1901, Marconi performed his most prominent experiment, where he successfully transmitted Morse code from Cornwall, England, to St John’s, Canada. 在亚历山大波波夫爵士和奥利弗洛奇奠定了20世纪初马可尼无线电台的基础时，射频（RF）和无线已经出现了一个世纪。在1901年12月，马可尼进行他最杰出的实验，在那里他成功从英国康沃尔发送莫尔斯码到加拿大圣约翰。 What is RF? 什么是射频？ RF itself has become synonymous with wireless and high-frequency signals, describing anything from AM radio between 535 kHz and 1605 kHz to computer local area networks

矿井通信系统

一、矿井通信的分类及特点 1. 矿井通信的分类 （2）调度通信 固定通信是指通信终端设备与网络设备之间主要通过电缆或光缆等线路固定连接起来，进而实现的用户间相互通信，其主要特征是终端的不可移动性或有限移动性，如普通电话机、IP电话终端、传真机、无绳电话机、联网计算机等电话网和数据网终端设备。 矿井移动通信系统主要由地面监控系统、井下分站和移动通信终端组成。地面监控系统负责整个系统的管理与控制，通过地面监控系统可以对井下人员以及相应设备进行实时的监控。地面监控系统任务可由一台多功能计算机并配有相应数据库管理软件完成。井下分站为整个系统的关键部分并负责多项功能。系统应满足：(1)在矿井事故前后，地面监控系统能得知井下工人所在的位置; (2)井下工人与地面监控系统以及井下工人之间能随时进行双向数据通信; (3)地面监控系统能随时、直接与任何井下工人进行双向数据/语音通信; (4)井下工人之间能进行双向窄带语音通信; (5)井下通信网为由若干个分站组成的网状网络; (6)分站能收发无线电信号，为了有较强的穿透能力，采用适合矿井传输的波长。 目前国内外矿井无线通信方式主要有漏泄通信、感应通信、透地通信、PHS(小灵通)通信、3G(大灵通)通信系统等。 泄漏同轴电缆通信”说白了就是以同轴电缆作无线电台的天线，用它进行通信，可在一定范围内产生均匀的信号场强，而不受周围环境的影响，通信可靠性高，也不存在通信盲区，接收电平稳定，不容易受到外来信号干扰。 感应通信是借助于感应体(沿井筒或巷道敷设的导线、金属管道或其他导体)对电磁波传播的导行作用实现的通信。 透地通信借助于甚低频以下的电磁波透过地层来实现地面和井下的通信 WiMAX（全球微波互联接入）与Wi-Fi最明显的区别是覆盖范围存在很大差别，WiMAX通常可以覆盖3～5km，而且WiMAX的安全系数更高，但是WiMAX的组网成本要比Wi-Fi大的多。考虑到矿井下的特殊性和经济性，还是选用Wi-Fi更适合井下局域网的环境。

基于单片机的无线射频收发系统(完整资料).doc

此文档下载后即可编辑 专业课程设计报告 题目：基于单片机的射频无线收发系统 姓名：晁州 专业：通信工程 班级学号：10042309 同组人：朱丽洁 指导教师：张小林 南昌航空大学信息工程学院 20 13 年0 7 月05 日

基于单片机的无线射频收发系统 摘要：随着现代电子技术的飞速发展，通信技术也取得了长足的进步。在无线通信领域,越来越多的通信产品大量涌现出来。但设计无线数据传输产品往往需要相当的无线电专业知识和价格高昂的专业设备，因而影响了用户的使用和新产品的开发。nRF24L01是一个为433MHz ISM频段设计的无线收发芯片，它为短距离无线数据传输应用提供了较好的解决办法, 使用nRF24L01降低了开发难度，缩短了开发周期，使产品能更快地推向市场。本文提出了一种应用于无线数据收发系统的设计思路及实现方案，给出了基于无线射频芯片nRF24L01和STC89C52单片机的无线数据传输模块的设计方法,详细分析了各部分实现原理，并对系统的传输距离、传输数据的正确性进行了测试。试验表明，该系统性能稳定，具有较强的抗干扰能力，有较强的实用价值。 关键词：无线通信无线数据传输模块单片机射频

目录 前言 (1) 1系统设计 (1) 1.1系统设计 (2) 1.2实现过程 (2) 2系统组成………………………………………………………………………… 2 2.1射频收发控制模块 (3) 2.1.1无线射频收发芯片n R F24L01介 绍 (3) 2.1.2稳压部 分…………………………………………………………………… (5) 2.2单片机控制部分 (6) 2.2.1S T C89C52R C功能介 绍 (6) 2.2.2内部结 构…………………………………………………………………… (6) 2.2.3串口通

矿用无线通信及人员定位系统方案

霍州煤电团柏煤矿 井下无线通信及人员定位系统工程 设 计 方 案 杭州北辰天地通信设备有限公司 二00七年三月

目录 一、系统概况 二、系统设计 三、系统介绍 四、系统设计依据 五、系统材料名称及数量 六、系统结构框图 七、系统基站安装位置 八、系统线路连接方案 九、系统人员定位跟踪功能 十、系统设计的建议和要求 十一、附录 一．系统概况 1.1.产品介绍 KT23系列无线通信系统正是针对煤矿安全生产调度指挥这一特殊要求设计的矿用PHS 无线通信系统。该系统是煤矿安全生产移动目标定位及通信的综合解决方案。 1.2.煤矿井下生产的特点及对生产调度指挥通信系统的要求 煤矿生产作业主要在井下工作面，存在工作环境恶劣（工作区域狭小、照明差、潮湿、有腐蚀性），不安全因素多（主要有水、火、瓦斯、顶板等事故的威胁），人员、设备流动性大等诸多特点；从生产作业流程上看，在井下还具有多工种联合作业的特点；这种作业条件下，要求井下通信系统信息传输必须及时、准确。 随着煤炭生产的现代化程度不断提高，对通信手段、系统功能的要求也在不断增多。

保证通信信息能够及时、准确、快速并实时指挥对于煤炭安全生产来说极为重要。 当遇到矿井突发事故，由于通信网络不畅、通信手段单一、网络承受能力差，往往造成领导层信息不通、指挥不灵、数字不准，不利于事故的抢险，极易造成事故损失的扩大，因此，煤矿井下通信手段必须越来越完善，特别是对井下应急通信系统及无线通信系统要求越来越高。 1.3.KT23（PHS）系统技术优势 本系统具有与传统井下通信设备不同的设计理念，具有下列优势： **由于纳入无线通信主流系统，使井下无线通信装备能同步于地面现代无线通信技术发展的步伐，有利于以后的功能扩展和升级。 **本系统可以利用和融合原有的通信资源，服务区内的有线与无线通信系统、地面与井下通信系统形成完美地结合，个人终端可以自由漫游于地面、井下，还可方便接入公众通讯网。 **本系统具有较强的扩展性。系统建立后，可以通过较少的代价，方便地对原系统进行扩容和功能升级。 **本系统除具有移动通信功能外还具有动目标定位及跟踪、移动数据传输等功能。 1.4.业务扩展 系统的用户可根据需要在现有网络上构建强大的增值业务平台，向用户提供丰富的增值业务，不断提服务力度与服务功能。主要增值业务如下: **主叫显示 **同号业务 **交换机支持的附加业务 **语音通知（V5+）/丢失来话通知 **短消息、语音信箱 **C-Mode(E-mail/P-mail业务)，手机上网 **高速数据业务（N×32K） **定位业务

浅谈无线通信中射频技术的应用

浅谈无线通信中射频技术的应用 摘要无线通信是现代通信中的主要途径，无线通信中引入了射频技术，逐步提高无线通信的水平。射频技术主要利用电磁频率，实现无线通信，其可提高无线通信的传输质量和效率，确保无线通信可以在远距离状态下，保持着高质量的通信，进而满足通信行业的需求。本文主要针对无线通信中射频技术的应用进行简要分析，僅供参考。 关键词无线通信；射频技术；应用 科技是进步改变了原有的局面，为人们的生产与生活提供了有利依据。针对通信领域，其为社会的发展起到了不可估量的作用，随着科学技术水平的逐步提高，使得通信方面更加可靠、快捷和安全，为了进一步推动通信领域的发展，已经产生了无线通信。同时，将当前比较先进的射频技术运用在其中，通过采取科学的方法，继而为无线通信的可持续发展打下坚实基础。 1 射频技术的概念 射频技术（RadioFerquency），具体指能够辐射到空间的电磁频率，一般而言，电磁频率的范围主要是在300kHz～30GHz范围内，当每秒的变化高于10000次，其称之为高频电流，如果每秒变化的不超过1000次，则被称作低频率电流，所以射频属于高频电流。根据电力学的理论，在电流通过导体的情况下，因而在导体的周围形成了一定的磁场，若有关导体通过了交变电流，导体的周围也会形成了交变电磁场，等频率超过100kHz，就会在空气中进行传播[1]。 2 无线通信中射频技术的应用 2.1 蓝牙无线射频技术 无线通信射频技术中，蓝牙射频技术属于开放性的通信方式，也是常规的射频技术，短距离内，连接电脑、耳机等通信设备，蓝牙射频技术的频带为2.4GHz，全球通用，传输范围内，无线通信可以达到流畅性的标准。蓝牙射频技术高效连接了无线通信设备，提高各类设备无线通信的水平。蓝牙射频技术在无线通信上，采用了数字编码技术，增大传输信息的容量，同时运用调频技术，调整蓝牙射频，以便扩展无线通信的容纳范围，降低信号传输时功率谱的密度，促使无线通信具有抗干扰的能力，强化无线通信的稳定性。 蓝牙射频技术通信频段的范围是：2.402GHz～2.480GHz，需要设置好保护频段，一般情况下，最高保护频率是3.5MHz，最低保护频段是2MHz，当蓝牙射频技术在无线通信中，运行在公共信道时，蓝牙自身就会构成微网，同步跳频、时钟，而且始终保持着同步状态。无线通信运行时，蓝牙射频技术的运行功率频段有：1mW、2.5mW、100mW，无线通信选择1mW的功率时，传输距离可达10m，速率为1Mb/s，改为标准2.0，蓝牙发射功率就可以高达100mW，传输距

穿透地层的矿井地下无线通信系统设计方案探析解析

α 第 31卷第 1期太原理工大学学报 V o l 131 N o 11 2000 年 1月 JOU RNAL O F TA IYUAN UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY Jan . 2000 文章编号 :100729432(2000 0120039205 穿透地层的矿井地下无线通信系统设计方案探析 陶晋宜 ( 摘要 :, 术 , 。 关键词 :电导率 ; ; ; 本质安全 :85017文献标识码 :A 穿透地层的通讯属于无线通讯 , 但与我们常见的地面电视、广播、手持电话机的无线信号传送不同。在地面 , 电磁波传播是以空气为通讯媒质 , 它几乎没有损耗 , 并且电磁波的频率可选在高频段 , 因而其辐射效率高 , 天线物理尺寸短 , 体积小。 穿透地层通讯电磁波要在损耗较大的煤层及岩石层中传播 , 煤层及岩石属半导电煤质。从电磁波在半导电媒质中衰减常数Β的表达式 Β=f , (1 及集肤深度?表达式 ? = f

. (2 其中 f 为电磁波的频率, Λ为媒质的磁导率 (与空气中的磁导率4Π×10-7H m 基本相等, Ρ为媒质的电导率。 可知 :电磁波在半导电媒质中的穿透能力与电磁波的频率 f 及媒质的电导率Ρ有关。电磁波的频率越高 , 衰减越严重 , 传播距离越短。矿井的地质条件不同 , 导致其电导率Ρ的不同。从而使得其穿透效果也不同。因此电磁波的工作频率必须选在音频 (V F 013k -3k 和甚低频 (VL F 3k — 30kH z 才能有一定的穿透能力。 另外 , 穿透地层的通讯设备工作在煤矿井下 , 必须符合矿井安全操作规程 , 要具备防爆性能和防水、防尘能力 , 发送功率不能很大 , 这样就限制了通信距离 , 只能在技术许可的范围。 1天线的设计 要想实现穿透地层的无线电可靠通信 , 有赖于在给定的信号传输条件下 , 选择一个最佳的发射和接收天线装置。在矿井低频无线信道中 , 一般是利用电磁波的近区到中间区的场实现信号传输。当天线装置的经典计算推广到半导电媒质时 , 会导致对天线装置效能估计的非单值性。这是由于天线的效率、方向系数或增益等电参数均和岩层的电导率Ρ有关。 在矿井穿透地层的无线电通讯中 , 由于不同地区地质构造的不同 , 电磁波穿透的地层各层的电导率Ρ及厚度都不尽相同。电磁波在每一层的传递中 , 都会发生不同程度的衰减、折射、反射。 111本设计穿透区的地质构造简介 本设计选择的穿透地点 , 岩层的大概分布如图 1所示 . 为了设计方便 , 计算出穿透区的等效电导率Ρ, 将穿透区的电参数简化为电导率为Ρ的均匀媒质的电磁波穿透模式。等效电导率Ρ的计算表达式为 : = d ∑ n