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Microwave and RF Design of Wireless Systems
Chapter 5 Filter滤波器
宋开军
Dr. Kaijun Song
3
Functions:功能
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Filters are used to control the frequency response用来控制频响.
①allowing transmission at frequency within the passband of the filter.允许频率在滤波器带内的信号传输 ②attenuation within the stopband of the filter. 频率在滤波器阻带内的信号衰减
Classifications by response根据响应分类:
Low-Pass, high-pass, bandpass, bandstop LPF 低通 HPF 高通 BPF 带通 BSF 带阻
Application:应用
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In receivers 在接收机中
①rejection signals outside the operating band.把带外信号反射 ②attenuating undesired mixer products.衰减不需要的混频分量 ③Setting the IF bandwidth of the receiver.设置接收机中频带宽
Application:应用
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Application:应用
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Application:应用
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In transmitters在发射机中
①to control the spurious response of upconverting mixers. 控制上变频器的杂散响应 ②to select the desired sidebands.选择需要的边带 ③to limit the bandwidth of the radiated signal.限制辐射信号的带宽
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§5.1 Filter Design by the Insertion Loss Method 插入损耗法滤波器设计 §5.2 Filter Scaling and Transformation 滤波器的标度和变换 §5.3 Low-pass and high-pass using Transmission line stub 传输线分支实现低通和高通滤波器 §5.4 Stepped-Impedance low-pass Filters 高低阻抗低通滤波器 §5.5 Bandpass Filters using Transmission Line Response 传输线响应实现带通滤波器
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§5.1 Filter Design by the Insertion Loss Method 插入损耗法滤波器设计 Ideal filters：
Zero insertion loss in the passband;通带内零插损 Infinite attenuation in the stopband ;阻带内无限大衰减 Linear phase response in the passband.通带内线性相位 Compromises must be made.必须采用折中
The insertion loss method allow a high degree of control over the passband and stopband amplitude and phase characteristics. 插入损耗法能够方便地控制带内和带外的幅度和相位
1. Characterization by Power Loss Ratio 功率损耗比的描述 2. Maximally Flat Low–pass Filter prototype.
最大平坦型低通滤波器原型
3. Equal–Ripple Low–pass Filter prototype.等波纹滤波器原型
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1. Characterization by Power Loss Ratio
?Maximally flat response (Butterworth)最大平坦响应(巴特沃斯) ?Equal-ripple response (Chebyshev)等波纹响应(切比雪夫) ?Linear phase response线性相位响应 ?Low-pass Filter Prototype低通滤波器原型
2. Maximally Flat Low–pass Filter prototype 3. Equal–Ripple Low–pass Filter prototype
1.
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Characterization by Power Loss Ratio 功率损耗比的描述
Pin 1 = PLoad 1 ? Γ (ω ) 2
Power Loss ratio: PLR =
IL(dB ) = 10 lg PLR
Γ(ω): Reflection coefficient
Because of the causal properties of networks由于网络的 因果关系, ?Γ(ω) ?2 is an even function偶函数 of ω, Therefore, writing ?Γ(ω) ?2 as a polynomial多项式 in ω2
Γ(ω )
2
M ω2 = M ω2 + N ω2
( ) ( ) ( )
PLR
M ω2 = 1+ N ω2
( ) ( )
Maximally flat response (Butterworth)
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最大平坦响应(巴特沃斯)
2
PLR
?ω = 1+ k ? ?ω ? c
? ? ? ?
2N
Where N is the order of the filter滤波器的阶数 ωc is the cutoff frequency截止频率
Passband通带: ω =0～ ωc
The power loss ratio at the band edge通带边沿 ωc: 1 + k 2
IF k=1, then PLR=3dB
For ω >> ωc
PLR
?ω ≈k ? ?ω ? c
2
? ? ? ?
2N
Equal-ripple response (Chebyshev) 等波纹响应(切比雪夫)
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?ω ? PLR = 1 + k T ? ? ω ? C?
2 2 N
Where TN(x)is a Chebyshev polynomical of order N.阶数 为N的切比雪夫多项式
The ripple of amplitude in the pass band通带内的幅度波纹 is 1+k2.
For ω >> ωc
k PLR = 4
2
? 2ω ? ? ? ?ω ? ? C?
2N
Linear phase response: 线性相位响应
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? ? ω φ (ω ) = Aω ?1 + P? ?ω ? ? C ?
The group delay群时延
? ? ? ?
2N
? ? ? ?
? ? ω dφ τ= = A?1 + P(2 N + 1)? ?ω dω ? ? C ?
? ? ? ?
2N
? ? ? ?
→a maximally flat function.最大平坦函数
Linear phase response: 线性相位响应
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0
1.5
0 -10 Simulated Measured
S11 S21
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 13
-5
1.2 Group delay (ns)
Magnitude (dB)
-10 S21 (dB)
Simulated results Measured results
0.9
-30 -40 -50 -60 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Frequency (GHz)
-15
0.6
-20
0.3
-25 3 4 5 6 7 Frequency (GHz) 8 9
0.0 10
Group delay (ns)
-20
射频识别技术 031130217 射频识别，RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 射频的话，一般是微波，1-100GHz，适用于短距离识别通信。 RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。 一定义 射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。 无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。 许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。 某些射频标签附在衣物、个人财物上，甚至于植入人体之内。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息，这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。 二概念 从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。 结构 从结构上讲RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和
无线网络优化 GSM无线网络优化是通过对现已运行的网络进行话务数据分析、现场测试数据采集、参数分析、硬件检查等手段,找出影响网络质量的原因,并且通过参数的修改、网络结构的调整、设备配置的调整和采取某些技术手段(采用MRP的规划办法等),确保系统高质量的运行,使现有网络资源获得最佳效益,以最经济的投入获得最大的收益。 简介 近几年,随着移动用户的迅猛增长,用户对网络通信质量的要求越来越高,移动运营商也都大规模开展了以提高用户感知度为目标的网络优化工作,并提出了对各项主要指标的考核标准。2003年,伴随着CDMA网络的扩容建设,联通关于GSM的建设思想已经由大规模的网络建设转为以网络的优化、挖潜作为主要目标,满足全网用户的快速增长。对于带宽本来就极其有限的GSM网络,这其实是对网络优化提出了更严格的要求。 流程 GSM无线网络优化是一个闭环的处理流程,循环往复,不断提高。随着近两年优化工作的不断深入,各分公司的优化工作实际上已进入一个较深层次的分析优化阶段。即在保证充分利用现有网络资源的基础上,采取种种措施,解决网络存在的局部缺陷,最终达到无线覆盖全面无缝隙、接通率高、通话持续、话音清晰且不失真,保证网络容量满足用户高速发展的要求,让用户感到真正满意。 GSM无线网络优化的常规方法 网络优化的方法很多,在网络优化的初期,常通过对OMC-R数据的分析和路测的结果,制定网络调整的方案。在采用图1的流程经过几个循环后,网络质量有了大幅度的提高。但仅采用上述方法较难发现和解决问题,这时通常会结合用户投诉和
CQT测试办法来发现问题,结合信令跟踪分析法、话务统计分析法及路测分析法,分析查找问题的根源。在实际优化中,尤其以分析OMC-R话务统计报告,并辅以七号信令仪表进行A接口或Abis接口跟踪分析,作为网络优化最常用的手段。网络优化最重要的一步是如何发现问题,下面就是几种常用的方法: 1.话务统计分析法 OMC话务统计是了解网络性能指标的一个重要途径,它反映了无线网络的实际运行状态。它是我们大多数网络优化基础数据的主要根据。通过对采集到的参数分类处理,形成便于分析网络质量的报告。通过话务统计报告中的各项指标(呼叫成功率、掉话率、切换成功率、每时隙话务量、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉话率及阻塞率等),可以了解到无线基站的话务分布及变化情况,从而发现异常,并结合其它手段,可分析出网络逻辑或物理参数设置的不合理、网络结构的不合理、话务量不均、频率干扰及硬件故障等问题。同时还可以针对不同地区,制定统一的参数模板,以便更快地发现问题,并且通过调整特定小区或整个网络的参数等措施,使系统各小区的各项指标得到提高,从而提高全网的系统指标。 2.DT (驱车测试) 在汽车以一定速度行驶的过程中,借助测试仪表、测试手机,对车内信号强度 是否满足正常通话要求,是否存在拥塞、干扰、掉话等现象进行测试。通常在DT中根据需要设定每次呼叫的时长,分为长呼(时长不限,直到掉话为止)和短呼(一般取60秒左右,根据平均用户呼叫时长定)两种(可视情况调节时长),为保证测试的真实性,一般车速不应超过40公里/小时。路测分析法主要是分析空中接口的数据及测量覆盖,通过DT测试,可以了解:基站分布、覆盖情况,是否存在盲区;切换关系、切换次数、切换电平是否正常;下行链路是否有同频、邻频干扰;是否有小岛效应;扇区是否错位;天线下倾角、方位角及天线高度是否合理;分析呼叫接通情况,找出呼叫不通及掉话的原因,为制定网络优化方案和实施网络优化提供依据。 3.CQT
国家科技部国际科技合作专项基金资助项目(编号:2012DFG12240);重庆市科技攻关计划基金资助项目(编号:2011AB2096); 重庆市载重车智能监控工程技术研究中心基金资助项目(编号:CSTC2011pt-gc4001)。 修改稿收到日期:2012－10－10。 第一作者李勇(1976－)，男，2006年毕业于上海交通大学控制理论与控制工程专业，获博士学位，副教授;主要从事工业无线网络、无线传感器网络、复杂系统建模、进化学习算法等方面的研究工作。 智能家居无线控制网络的设计与实现 Design and Implementation of the Wireless Control Network for Smart Home 李 勇赵刘阳王平付蔚 (重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育点实部重验室，重庆400065) 摘 要：针对智能家居系统存在布线难、功耗大、后期装修费用高等问题，结合IEEE 802．15．4e 标准设计了一种无线自组织、终端 自适应网络。同时，针对不同类型终端设备，设计了定时-外部中断休眠和定时-接收端发起这两种低功耗模式。以无线射频芯片CC2430为核心，搭建了一个基于IEEE 802．15．4e 的自组织网络。通过上层界面、智能终端等对传感器节点进行环境、体征的实时监控及下行控制， 使智能家居网络可以稳定、低功耗地运行，从而满足现代智能家居的实际应用需要。该方法对现代智能家居网络设计具有一定的指导意义。关键词：智能家居自组织 自适应网络 低功耗 ZigBee 中图分类号：TP393 文献标志码：A Abstract ：In smart home systems ，complex wiring or cabling ，large power consumption ，and high costs of post-renovation are very common．Combining with IEEE 802．15．4e standard ，the wireless self-organizing terminal adaptive network has been designed．In accordance with different types of the terminal devices ，the timing-external interruption sleep mode and the timing-receiving end launching low power consumption mode are designed．With wireless ＲF chip CC2430as the kernel ，the self-organizing network based on IEEE 802．15．4e is built．Through the upper level interface and intelligent terminal ，etc．，real time environment and sign monitoring for sensor nodes ，and the downlink control are conducted．Thus ，the smart home network can be operated stably with low power consumption for satisfying practical demands of modern smart home．The method possesses certain guiding significance to network design of modern smart home．Keywords ：Smart home Self-organization Adaptive network Low power consumption ZigBee 0引言 随着家电技术的进步和电子信息技术的普及，实现 家庭信息化、网络化是当今智能家居系统发展的新趋势 ［1］ 。如何使系统低成本、低功耗、自组织、高效率地运 行是现代智能家居系统设计过程中所要考虑的重要问题。 智能家居网络早期主要采用有线网络，包括双绞线以太网、铜介质双绞线、X-10技术；后来兴起的无线通信技术， 解决了早期智能家居布线难、扩展不方便的问题。近年来，对家庭无线网络系统的研究也是百花争鸣，如 家庭无线电射频技术（Home ＲF ）［2］ 、蓝牙（Bluetooth ）、 WiFi 和ZigBee 技术［3－7］等，但无线网络受带宽限制，需要付出高额的通信费用。在现代智能家居系统研究领 域中，从软件协议栈的角度来实现低功耗的技术比较少。 本文设计并实现了一种混合型智能家居系统。该系统的家庭数据网络采用ＲS-485总线和以太网双绞线的方式；家庭控制网络基于IEEE 802．15．4e 无线自组织、终端自适应网络，满足现代智能家居系统低成本、高效率、低功耗、高灵活性的要求。 1相关技术 IEEE 802．15．4e ［8］是对IEEE 802．15．4［9］标准功 能的扩充，其增强了媒体访问控制层的功能，并适合中国无线个域网（Chinese wireless personal area network ，CWPAN ），可应用于过程自动化、工厂自动化、智能家居和远程医疗等领域；物理层和媒体访问控制层的改进可以支持各种拓扑结构， 适合工业控制的星型网和树型网，同时还支持mesh 网和自组网。 IEEE 802．15．4e 主要从时间同步、时隙跳频、时隙分配及低功耗等方面对以下4种网络进行了规范。这4种网络包括：时隙调频（time slotted channel hopping ，TSCH ）网络、低时延（low latency ，LL ）网络、确定性同步多信道增强型（deterministic synchronous multi-
RFID无线射频识别系统无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），或称射频识别技术，是从二十世纪90年代兴起的一项非接触式自动识别技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。例如在汽车发动机装配线上，无线射频识别技术作为一项基础性的技术得到了广泛的应用。在每一块发动机托盘上，都安装有无线射频识别数据码块，而在每一个生产工位上都安装有无线射频处理器和数据传输天线。当发动机缸体在上线工位上线时，上线系统会根据生产计如发动机的型号，序列号，缸体二维条形码等。当操作者确认后，控制系统会将这些数据信息通过RFID系统存入托盘上的数据码块中。而当本发动机运行到某个工位时，本工位的RFID系统首先读取托盘数据码块中的发动机信息，确认发动机的当前状态，从而决定本工位对发动机的操作。当发动机在本工位操作完成后，RFID系统还需要将本工位的相关操作信息存入托盘的数据码块，以便为后续工位及数据采集系统提供必须的信息支持。 Q-DAS系统Q-DAS是一套质量数据统计方面的专业软件，其功能集中体现在对产品及生产过程相关质量信息进行记录，可视化，监控，分析和描
述。其产品具有易用，灵活，分析能力强大等特点，被欧美很多汽车制造业广泛采用，在中国，XX通用，XX大众，一汽大众等整车厂家以及众多的汽车零部件厂家已引进了Q-DAS的概念和技术。 动力总成装配线在很多情况也被要求使用Q-DAS系统来进行产品生产质量的管理和统计分析。装配线的控制系统作为底层设备的主控制器将是一个相对独立的系统，和Q-DAS系统的接口主要为：拧紧枪的拧紧数据，泄漏测试数据，扭矩测试工位测量数据，凸轮轴孔测量数据等。这些数据都要求传送到Q-DAS系统进行存储，统计和分析。大多情况下动力总成装配线采用数据集中采集的方式，在每个工位不配备独立的电脑，全线只配置了一台电脑来采集数据。为了达到Q-DAS系统的要求，要满足三个必要条件：首先必须有一台Q-DAS服务器，服务器上安装有必须的Q-DAS软件及其组件。其次要求需要接入Q-DAS 系统的设备如拧紧枪，泄漏测试等支持Q-DAS功能。最后需要搭建Q-DAS的以太网络，以满足数据传送的需要。 数据采集和生产监控系统 与动力总成装配系统配套的数据采集系统是一套较为独立的信息
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/dd15221125.html, 智能家居系统的无线控制方案设计 作者：张占军陈诗伟赵煜李未超 来源：《科教导刊·电子版》2015年第01期 摘要本方案设计了利用树莓派卡片电脑为控制服务器，ZigBee作为无线组网工具的无线智能家居控制系统。通过该系统，用户可以通过网络端实时访问并控制树莓派向ZigBee协调器发送控制命令，并由ZigBee路由器接收协调器转发的命令，从而控制终端电器设备。方案为智能门锁设计了用高低电平控制开闭锁；为智能窗帘设计了两个电机正反转控制窗帘的开闭；为智能电灯设计了通过调光模块调节电灯亮度。 关键词树莓派 ZigBee 智能家居 中图分类号：TN873 文献标识码：A 智能家居作为一个新兴产业，正于一个成长发展期，技术的发展更新正是物联网智能家居发展方向。当前，智能家居系统尚未有统一的行业标准，其控制方式也形式多样，但有线连接控制的方式居多，与无线相比，安装工作和使用维护的方便性都要逊一筹。随着近两年Wi-Fi、蓝牙和ZigBee等技术突飞猛进地发展和广泛应用，无线技术和设备已带给人们诸多便 利，悄然改变着人们传统的生活习惯。本方案在现有智能家居技术的背景下，研究无线智能家居的控制。 1 主要开发设备及环境 1.1 系统控制设备 本方案以当前迅速兴起的树莓派（Raspberry Pi）作为系统控制设备。它是一款基于Linux 系统的、只有一张信用卡大小的卡片式计算机，内存为256M、CPU为ARM1176JZF-S，具有多媒体处理能力，具有体积小、价格低廉、功能强大的特点。通过通用端口（GPIO）来控制外连设备，简单的说就是给其26个针脚赋值高低电平，以达到对外部设备的控制。 1.2 无线通信设备 随着物联网的发展，衍生出来的无线连接方式多种多样，红外、蓝牙、Wi-Fi和ZigBee等都已成为开发人员研究方向。与蓝牙等相比，ZigBee在家庭自动化控制中，在功耗、距离和 组网容量、时延短等方面稍有优势，而Wi-Fi则在连接互联网、智能手机和个人电脑方面表现更好，因此本方案设计使用了两种无线通信技术：Wi-Fi和ZigBee。 2 系统设计 2.1 总体设计目标
无线射频识别技术与条形码的比较 为什么射频技术比条形码具有优越性？ 射频技术不一定比条形码“好”，他们是两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。两者之间最大的区别是条形码是“可视技术”，扫描仪在人的指导下工作，只能接收它视野范围内的条形码。相比之下，射频识别不要求看见目标。射频标签只要在接受器的作用范围内就可以被读取。条形码本身还具有其他缺点，如果标签被划破，污染或是脱落，扫描仪就无法辨认目标。条形码只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品，贴在所有同一种产品包装上的条形码都一样，无法辨认哪些产品先过期。 射频技术和条形码有什么区别？ 从概念上来说，两者很相似，目的都是快速准确地确认追踪目标物体。主要的区别如下：有无写入信息或更新内存的能力。条形码的内存不能更改。射频标签不像条形码，它特有的辨识器不能被复制。标签的作用不仅仅局限于视野之内，因为信息是由无线电波传输，而条形码必须在视野之内。由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球散播，所以已经被普遍接受，从总体来看，射频技术只被局限在有限的市场份额之内。目前，多种条形码控制模版已经在使用之中，在获取信息渠道方面，射频也有不同的标准。 目前，在成本方面，只能标签和条形码有什么差别？ 由於组成部分不同，智能标签要比条形码贵得多，条形码的成本就是条形码纸张和油墨成本，而有内存芯片的主动射频标签价格在2美元以上，被动射频标签的成本也在1美元以上。但是没有内置芯片的标签价格只有几美分，它可以用于对数据信息要求不那么高的情况，同时又具有条形码不具备的防伪功能。 RFID(Radio Frequency Identification)无线射频识别技术，是非接触式自动识别技术的一种。与传统条形码依靠光电效应不同的是，RFID标签无须人工操作，在阅读器的感应下可以自动向阅读器发送商品信息，从而实现商品信息处理的自动化。 RFID虽然是较早的技术，但是在近几年才显出大规模发展的态势。2003年4月底，全球第三大超市巨头麦德龙(Metro)在德国的莱因博格，推出了全球第一家RFID技术概念店——“未来商店”；随后，零售业巨头沃尔玛(Wal-Mart)要求其最大的100家供应商在2005年元旦之前必须在所有的货箱和托盘上安装RFID标签；美国食品药品管理局FDA 在2004年初也加入了RFID的阵营，并宣称今后所有进口药品都必须加贴电子标签，以保证对药品的监督与管理。种种迹象表明，RFID正在加快商业化进程，成为零售、物流业炙手可热的主流技术趋势，而市场咨询公司Forres ter更是将RFID列为2004年IT业的四大发展趋势之一。
智能锁采取哪种无线技术好 随着越来越多家庭正在考虑升级生活安全，那么智能门锁无疑是用户的入门产品之一。首先明确指出，目前智能锁的技术水平使用户更轻松，并且具有一定的安全性，例如可以人脸识别开锁，远程来宾访问开锁，门会在用户进门后，自动上锁，其次，在2020年防疫时期，还能在个人防护和安全方面提供一些保障。 为了能让包括手机在内的其他智能家居设备进行通信，智能锁需要利用3种标准通信协议。今天千家小编就和大家简单分析一下各种协议的区别。 蓝牙 带有无钥匙锁的蓝牙的主要优点之一是，与WiFi相比，它的电池寿命更经济。如果用户在正常情况下使用智能锁，且进入和退出的次数合理，则电池使用蓝牙应可使用一年。 另一个关键优势是蓝牙锁与智能手机无缝集成的方式，而无需任何第三方集线器。如果用户的智能家居需求仅限于无钥匙进入，并且不需要任何其他设备的集线器，那么蓝牙将是明智的选择。如云里物里的MS48SF2C蓝牙模块就广泛应用在蓝牙智能锁中。 WiFi 现在，许多智能锁都具有WiFi连接作为可选的附加功能。只需插入设备，就可以从在线的任何地方远程控制锁，缺点就是网络连接有可能容易断开。 Z-Wave 使用兼容Z-Wave的智能锁，可能需要再购买一个集线器，然后可以转换从锁中接收到的信号，以便路由器可以解释该信号并与其进行交互。 Z-Wave限制了连接范围，因此该连接仅适用于100英尺（约30米）以上。如果锁不至少位于集线器附近，则可以使用多达4个扩展器设备将信号增强到500英尺甚至更高。用户需要根据房屋的布局，以便进行Z-Wave配件的预算考虑。 使用某些Z-Wave锁，也可以通过集线器在应用内访问锁界面，而无需专用的APP应用。 除非计划在入口和出口系统之外的智能家居中运行多个设备，否则花钱购买具有Z-Wave功能的智能锁可能不值得。本文来源网络。
物联网智能家居无线射频技术 随着时代的变迁，很多人都很羡慕智能家居生活，但是装修好的房子很多布线没有考虑，所以不知道该如何实现这种智能生活。所以我们提供一种智能家居技术——无线射频技术，来实现智能家居生活。 无线射频技术 无线射频技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。通过高频的无线频率（315或433.92，868，915 MHz等）点对点传输，实现灯光、窗帘、家电等的遥控功能。这种技术的优点是部分产品无需重新布线，利用点对点的射频技术，实现对家电和灯光的控制，安装设置都比较方便，无须预先布线，不会破坏原有家居的美观。使用基于无线射频技术的产品，就可以将家里所有的电器串成一个网络，我们这里称它为智能家居无线网络，在这个网络中，我们可以随意遥控，让每个冷冰冰的电器都听命于我们。如何让家电听命于我们？ 家里的电器设备很多，灯光、冰箱、空调、电脑、家庭影院……有些属于本身就带有遥控能力的，比如空调、电视机……有些是不具备遥控功能的，比如热水器、微波炉、电饭煲、冰箱……而不同的遥控设备又带有不同的遥控器，相互间又不能通用，于是家里光遥控器就有四五个。那么如何遥控不具备遥控功能的设备？以及如何让一个遥控器实现多个遥控器的功能呢？从上面的介绍我们知道，基于无线射频技术的产品是能帮我们解决这些问题的，但他们是如何实现的呢？ 智能家居无线网络主要包括了一个家庭网关以及若干个无线通讯子节点。在家庭网关上有一个无线发射模块，每个子节点上都接有一个无线网络接收模块，通过这些无线网络收发模块，数据就在网关和子节点之间进行传送。 1.家庭网关 家庭智能网关就是家庭的一个智能化控制中心，带有嵌入式处理器和Arm，linux操作系统;具有可触摸的TFT液晶显示屏;有多路报警点输入和报警控制输出，发生警情时可通过网络或电话报警;通过网关上的无线射频模块与网络中各子节点进行通讯，实现家电控制;内置了Webserver，通过Web方式实现家电的远程控制。同时家庭网关还具有留影、留言、 MP3/MP4播放功能，可方便主人进行温馨留言等。 2.无线射频无线通讯子节点 在不同的控制系统中，无线通讯子节点具有不同的功能： ●照明控制，通过无线遥控开关节点实现对灯光开关和调光的功能; ●电源控制，通过无线遥控插座实现对电器的电源进行远程控制; ●窗帘控制，通过无线窗帘控制器对电动窗帘电机进行远程控制; ●家电控制，通过无线红外转发模块对红外遥控家电进行远程控制; ●继电器输出控制，实现电动门窗、煤气阀门等I/O控制。 普通家用或商用接收器，通常使用红外线（IF），信号收发要求直线路径，容易受外物遮挡。使用无线射频技术，信号收发不受外物遮挡，凡在系统覆盖范围内，不论任何方位或角度，接收皆准确可靠。此外，信号根据使用地区的不同，由315或434MHz无线频率传输，穿墙越壁，不受任何外物遮挡。系统在开放环境中，覆盖范围可达100米。加上无线射频耗电量低，覆盖面广，无论走到任何角落，操控都是最方便可靠、自由舒心的。 以一所200平方米的住宅为例，室内长约30多米，因此以100米的覆盖范围计算，用户无论走到哪里，各个开关都可接收遥控器的指令，灯光总能配合您的步伐。每个遥控器、开关或调光开关皆装有无线射频发送器或接收器，因此遥控器可直接向各开关发出指令，控制预设的灯光场合，而不需接通任何电线。
无线射频识别技术（RFID）基础知识 无线射频识别技术的基本原理是利用空间电磁感应（Inductive Coupling）或者电磁传播（Propagation Coupling）来进行通信，以达到自动识别被标识物体的目的。基本工作方法是将无线射频识别标签（Tags）安装在被识别物体上（粘贴、插放、挂佩、植入等），当被标识物体进入无线射频识别系统阅读器（Readers）的阅读范围时，标签和阅读器之间进行非接触式信息通讯，标签向阅读器发送自身信息如ID号等，阅读器接收这些信息并进行解码，传输给后台处理计算机，完成整个信息处理过程。 无线射频识别技术是一本多门学科多种技术综合利用的应用技术。所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、天线技术、无线通信技术、数据变换与编码技术、电磁场与微波技术等。 一、基本概念 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号的空间耦合（电磁感应或者电磁传播）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。图1所示为RFID系统配置示意图。 图1 RFID系统配置示意图 电磁感应，即所谓的变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电
磁感应定律，如图2所示。电磁感应方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125KHz、225KHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cm。 图2 电感耦合 电磁传播或者电磁反向散射（Back Scatter）耦合，即所谓的雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律，如图3所示。电磁反向散射耦合方式一般适合于超高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3～l0m。 图3 电磁耦合 射频识别系统一般由两个部分组成，即电子标签和阅读器。在RFID的实际应用中，电子标签附着在被识别的物体上（表面或者内部），当带有电子标签的被识别物品通过阅读器的可识读区域时，阅读器自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。阅读器系统又包括阅读器和天线，有的阅读器是将天线和阅读器模块集成在一个设备单元中的，成为集成式阅读器（Integrated Reader）。 由上可见，为了完成RFID系统的主要功能，RFID系统具有两个基本的构成部
基于Zigbee技术的智能家居系统设计方 家居设备通过Zigbee 进行无线组网，把家居设备的信息和数字视频传输到因特网网络上， 进行实时的显示并进行后续的利用和控制；同时将收集各处传输进来的数字视频信息进行后续的处理和识别。如入侵检测，人脸检测和识别等。 智能家居又称为智能住宅，在国外常用Smart Home 表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electr ON ic Home、E-home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net/Networks for Home）、网络家居（NetworkHome）、智能家庭/建筑（Intel ligent Home/Building）等。 智能家居系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全。智能家居可以提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流通畅，优化人们的生活方式，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。 1 项目概述 1.1 智能家居发展概况 智能家居是利用先进的计算机技术、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接到一起的，自从美国在1984 真正的智能建筑出现以来，国外已经有将近30 年的研究历史，而国内在这方面的研究相对较晚，从2003 年才逐步应用于高端市场，而且标准不统一，如海信、海尔、清华大学等大家各自为营。由于智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化和个性化的独特魅力，使得智能家居的开发与建设成为21 世纪科技发展的必然趋势。随着全球对能源和环境的要求越来越高，而智能家居在节能方面的效果优势非常明显，因此具有非常广阔的市场前景。 1.2 开发板主要参数 本项目所使用开发板为Real6410 开发板，采用三星公司的ARM11 内核的处理器 S3C6410.开发板上还集成了123 M的DDR 内存以及1 GB NandFlash, 同时预留了
无线电基础知识 更多详细内容友情链接： 无线电是怎样发现和发展的 今天的人们通过小小的无线手机就可以和世界各地的朋友、家人交流，町有谁知道，如今科技发展所获得的这切，贴片钽电容最初是怎样开始的呢? 其宴无线电通信的起源应该追溯到100多年前无线电渡的发现。1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立完整的电磁波理沧。他断定电磁波的存在，并推导出电与光具有同样的传播速度。1886 --1889年，德圆物理学家赫兹通过实验验证麦克斯韦论证过的比光波的渡K更妊的电磁渡，验证了电磁波的确存在，1895年乌可尼发明，无线电撤机，开创无线电波的实际应埘价值。几乎同时，1895年5月，A．S．渡渡夫在被得堡展出第一台能录来自闪电的电磁渡接收机。在马可尼向英国邮政局的茸员演币他发明的无线电报后不久，KEMET钽电容1896年无线电首次使用，即在船和梅岸之间实现丁第一次无线电通信，开创无线电通信的新纪元。最初的正常通信应用是在189SI年英格兰海岸用无线电撤报告派救生艇营救海韪难者。l901年12月12月马可尼的无线电信号历史性地跨越大西洋。 电子管的发明，对于无线电报和无线电话的继缍发展具有决定性意义。1915年，人们用电子管发射机和电子管接收机在法国和美国之间进行无线电话试验。无线电发射台分别十1920年和1921年出现在美国、英国和法国。前苏联于1919年就在进行无线电广播实验。德国于1920年做了无线电广播试验，并于1921年转播了一场歌剧。1927年，伦敦——纽约尢线电话通信线路对外开放。数午后，整个欧洲大陆都能通过无线电话进行通信联系。无线电在两次世界大战巾扮演了重要角色+同时战争的刺激也推动了无线通信技术的发展。例如：雷达的出现，使无线电在导航等方面得到重要应用。贴片钽电容航空航海需要瞬时和可靠的全球通信进步推动了无线电通信技术的发展，取向无线电通信广泛使用，广播和微波中继通信得以发展应片。 大约自1930年起，超短波波段的使用，不但使电视和超短波无线电广播得遂所憾，而且使近距离无线电通信成为现实。随着时间的推移、20世纪60年代通信星的出现，五线电报无线电晤技术达剑r花所幕有螭趣可随着科学研究和科学技术的发展，界口益增的需求和空问时代的到来．加速对无线电通信的需求。无线电通信技术的诞生虽然仪有100余年的历史，但对人类生活、社会生产、科学研究和国防建世产生r巨大的影响在现代牛活的各个领域，存现代信息社会巾，KEMET钽电容无线电技术已经渗透到政治、军事、T.业、农业交通、文化、科技、教育和人们口常生活的各个领域，成为一个国家综台国力和发展水平的标志。 什么是无线电波 无线电波是电磁谱的部分。尤线电波是电场和磁扬瞬间棚碴化产生的，芒类似水池中的波纹一样可以向各个方向以光建进行传播。人们可以利用无线电波进行各种无线通信、播、导航、航空、航海、宇宙空间探索、科学研究等。在物理学中我们解到电磁谱的组成，电磁谱包括电渡、无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、1射线等。 无线电波是指频率范围从3ffl0赫兹( Hz)到3000吉赫兹(GHz)的电磁披。赫兹(Hz)是频率的单位（为纪念德周物理学家赫拄），1千赫兹( kHz)是10' Hz．1兆赫兹( MHz)足10-H2，l吉赫兹是l0'Hz。可见无线电波的频谱范围是很宽的，仉电是有限的。人们正在努力地开发和应用无线电波的各段频潜，使之能为人类社会的发展服务。可以说无线屯波的应用已成为现代高科技信息社会人类生活中的重要部分。 什么是无线电波段
无线射频技术应用打造完美智能家居 很多人们都很羡慕智能家居生活，但是因为住的是老房子，很多布线没有考虑，所以不知道该如何实现这种智能生活。其实我们今天要谈到的另外一种智能家居技术--家庭无线射频技术，应该就是专为已装修完成但未预先布线的房屋准备的。 无线射频技术 无线射频技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。这种技术的优点是部分产品无需重新布线，利用点对点的射频技术，实现对家电和灯光的控制，安装设置都比较方便，主要应用于实现对某些特定电器或灯光的控制，成本适中。这类系统功能比较弱，控制方式比较单一，且易受周围无线设备环境特别是同频及阻碍物干扰和屏蔽；较适用于新装修户和已装修户。 这也就是我们家庭网络中所提到的有线网络和无线网络的区别。无线网络技术在没有布线的情况下也可以搭建家庭局域网。而无线射频技术也就是通过高频的无线频率（315或433.92mhz）点对点传输，实现灯光、窗帘、家电等的遥控功能。这类技术对于已经装修好了的用户非常适用，无须预先布线，不会破坏原有家居的美观。 使用基于无线射频技术的产品，就可以将家里所有的电器串成一个网络，我们这里称它为智能家居无线网络，在这个网络中，我们可以随意遥控，让每个冷冰冰的电器都听命于我们。 如何让家电听命于我们？ 家里的电器设备很多，灯光、冰箱、空调、电脑、家庭影院……有些属于本身就带有遥控能力的，比如空调、电视机……有些是不具备遥控功能的，比如热水器、微波炉、电饭煲、冰箱……而不同的遥控设备又带有不同的遥控器，相互间又不能通用，于是家里光遥控器就有四五个。那么如何遥控不具备遥控功能的设备？以及如何让一个遥控器实现多个遥控器的功能呢？从上面的介绍我们知道，基于无线射频技术的产品是能帮我们解决这些问题的，但他们是如何实现的呢？ 智能家居无线网络主要包括了一个家庭网关以及若干个无线通讯子节点。在家庭网关上有一个无线发射模块，每个子节点上都接有一个无线网络接收模块，通过这些无线网络收发模块，数据就在网关和子节点之间进行传送。
RFID无线射频识别系统 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），或称射频识别技术，是从二十世纪90年代兴起的一项非接触式自动识别技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。例如在汽车发动机装配线上，无线射频识别技术作为一项基础性的技术得到了广泛的应用。在每一块发动机托盘上，都安装有无线射频识别数据码块，而在每一个生产工位上都安装有无线射频处理器和数据传输天线。当发动机缸体在上线工位上线时，上线系统会根据生产计如发动机的型号，序列号，缸体二维条形码等。当操作者确认后，控制系统会将这些数据信息通过RFID系统存入托盘上的数据码块中。而当本发动机运行到某个工位时，本工位的RFID系统首先读取托盘数据码块中的发动机信息，确认发动机的当前状态，从而决定本工位对发动机的操作。当发动机在本工位操作完成后，RFID系统还需要将本工位的相关操作信息存入托盘的数据码块，以便为后续工位及数据采集系统提供必须的信息支持。 Q-DAS系统 Q-DAS是一套质量数据统计方面的专业软件，其功能集中体现在对产品及生产过程相关质量信息进行记录，可视化，监控，分析和描述。其产品具有易用，灵活，分析能力强大等特点，被欧美很多汽车制造业广泛采用，在中国，上海通用，上海大众，一汽大众等整车厂家以及众多的汽车零部件厂家已引进了 Q-DAS的概念和技术。 动力总成装配线在很多情况也被要求使用Q-DAS系统来进行产品生产质量的管理和统计分析。装配线的控制系统作为底层设备的主控制器将是一个相对独立的系统，和Q-DAS系统的接口主要为：拧紧枪的拧紧数据，泄漏测试数据，扭矩测试工位测量数据，凸轮轴孔测量数据等。这些数据都要求传送到Q-DAS 系统进行存储，统计和分析。大多情况下动力总成装配线采用数据集中采集的方式，在每个工位不配备独立的电脑，全线只配置了一台电脑来采集数据。为了达到Q-DAS系统的要求，要满足三个必要条件：首先必须有一台Q-DAS服务器，服务器上安装有必须的Q-DAS软件及其组件。其次要求需要接入Q-DAS系统的设备如拧紧枪，泄漏测试等支持Q-DAS功能。最后需要搭建Q-DAS的以太网络，以满足数据传送的需要。
无线射频识别(RFID)技术简介 本文介绍了无线射频识别(RFID)技术的工作原理、系统组成、发展史，给出了RFID自动识别术语解释以及RFID技术应用于各个领域所对应的频段及产品特点。 一、概述 RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 无线射频识别技术(RFID)已经成为一个很热门的话题。据业内人士预测，RFID技术市场将在未来五年内在新的产品与服务上带来30至100亿美金的商机，随之而来的还有服务器、资料储存系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务，以及其他电脑基础建设的庞大需求。或许这些预测过于乐观，但RFID将会成为未来的一个巨大市场是毫无疑问的。许多高科技公司正在加紧开发RFID专用的软件和硬件，这些公司包括英特尔、微软、甲骨文、SAP和SUN，而最近全球最大的零售商沃尔玛的一项"要求其前100家供应商在2005年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用RFID技术，2006年1月前在单件商品中使用这项技术"的决议，把RFID再次推到了聚光灯下。因此可以说无线射频识别技术(RFID)正在成为全球热门新科技。 二、射频识别技术发展历史 从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。 射频识别技术的发展可按十年期划分如下： 1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。 1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。 1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。
1 引言 港湾兴业网络科技有限公司以港湾网络有限公司为依托，拥有雄厚的技术实力和强大的人才优势。自成立以来始终是我国重大信息网络系统总体设计的主要承担者和组织者，承担了众多大型系统工程项目的开发任务，并积累了丰富的工程项目实践经验，形成了一整套完善的信息系统工程开发规范，自设立以来完成了一系列智能建筑系统、网络系统集成和应用系统开发工程的开发项目，依靠出色的服务和雄厚的实力获得了多项好评，逐步成为国内领先的IT培训服务机构。 1.1 项目简要介绍 本系统是基于Arm linux 下的QT程序开发平台、遵循IEEE 的zigbee2006标准协议下的IAR FOR MCS-51 Evaluation开发环境和CPLD设计平台开发而成的“智能家居系统”，主要应用于家具（门、灯等）的控制和环境的监测（温度等），客户可以通过LCD屏显示的用户界面程序，借助触摸屏的操作实现各功能模块的操作并可通过软件界面查看相应的信息，用户可以设置工作模式，可以通过监测信息来实现对门磁的打开和关闭，同时在软件界面上显示相应的信息。 1.2 项目背景 当前，随着计算机技术的发展和智能无线化操作需求的增长，传统的手工管理、有线控制技术难以满足人们对操作的便捷性和高效性的要求，因此，当前的家居管理用户青睐于智能的监控技术和无线化设计的控制系统，。本项目正是在这样的背景下，用于满足用户的需求而诞生的。 1.3 定义 QT:是一个跨平台的C++图形用户界面库，由挪威TrollTech公司出品，目前
包括Qt、基于FrameBuffer的Qtopia Core、快速开发工具Qt Designer 和国际化工具Qt Linguist等部分。Qt支持所有的UNIX系统，当然也 包括Linux系统，还支持WinNT/Win2k、Windows 95/98平台。 zigbee2006：zigbee联盟制定的紫蜂技术的协议标准 IAR FOR MCS-51 Evaluation：51核单片机开发环境 CPLD：是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言 等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将 代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。 LCD：液晶显示屏 2 任务概述 2.1 目标 实现无线信息的解析处理，控制指令的发送和执行，环境信息的显示和处理，用户点击消息的相应，设计必要的驱动程序，和用户界面操作接口，设计必要的存储过程和事务，处理请求。 提供完整的设计说明书，源代码和软件。 2.2 运行环境 Arm 920T核下的嵌入式linux运行环境
一．基础知识与基本概念 1. 第一代移动通信系统的主要特点是利用模拟传输方式实现话音业务；系统无线信道的随机变参特征使无线电波受多径快衰落和阴影慢衰落的影响 2. 第二代蜂窝移动通信系统以数字传输方式实现话音和低速数据业务。 3. 第三代蜂窝移动通信系统以更高速的数据业务和更好的频谱利用率为目标，采用宽带CDMA为主流技术，目前已形成两类三种空中接口标准，即WCDMA - FDD（简称WCDMA）、WCDMA - TDD（简称TD-SCDMA）和CDMA2000。 它的主要特点是：（可能多选题） 1) 新型的调制技术，包括多载波调制和可变速率调制技术； 2) 高效的信道编译码技术，除了沿用第二代的卷积码外，还对高速数据采用了Turbo 纠错编码技术； 3) Rake接收多径分集技术以提高接收灵敏度和实现软切换； 4) 软件无线电技术易于多模工作； 5) 智能天线技术有利于提高载干比； 6) 多用户检测技术以消除和降低多址干扰； 7) 可与固定网中的电路交换和分组交换网很好地相适应，满足各类用户对话音及高、中、低速率数据业务的需求。 4. “双工”两种方式：当收信和发信采用一对频率资源时，称为“频分双工”（FDD）；而当收信和发信采用相同频率仅以时间分隔时称为“时分双工”（TDD）。 5. “多址”（Multi Access）技术：是指在多信道共用系统中，终端用户选择通信对象的传输方式，在蜂窝移动通信系统中，用户可以通过选择“频道”、“时隙”或“PN码”等多种方式进行选址，它们分别对应地被称为“频分（Frequency Division）多址”、“时分（Time Division）多址”和“码分（Code Division）多址”，简称FDMA、 TDMA和CDMA. 6. 发信功率及其单位换算： 1 dBW = 30dBm 7. 无线接收机的灵敏度是接收弱信号能力的量度，通常用μv、dBμv、dBmW表示； 电压电平（μv和dBμv）或功率电平（dBm） 8. 三阶互调干扰的特点（可能多选题）： 1) 将发信频谱扩大了三倍； 2) 三阶互调产物以三倍（dB）数增加； 3) 互调产物对接收系统的影响应按被干扰系统的多址方式决定； 9. 香农定律：香农（shannon）信道容量公式可以用来论证信噪比，信道带宽和信道容量之间的关系，即： a) P?C=Blog2? 1+r???