1、1By 張鵬深圳大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院圖1典型數(shù)字通信系統(tǒng)的方框圖2 調(diào)制就是對(duì)信號(hào)源的信息進(jìn)行處理加到 上，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男盘?hào)的過程。 對(duì)于16進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制來說，每種調(diào)制波形（調(diào)制符號(hào)）代表 比特的信息。 按調(diào)制的方式分，數(shù)字調(diào)制大致可以分為 ， ， ， 等。3 調(diào)制就是對(duì)信號(hào)源的信息進(jìn)行處理加到 載波 上，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男盘?hào)的過程。 對(duì)于16進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制來說，每種調(diào)制波形（調(diào)制符號(hào)）代表 4 比特的信息。 按調(diào)制的方式分，數(shù)字調(diào)制大致可以分為 FSK ， ASK ， PSK ， QAM 等。44.5 RF信號(hào)的發(fā)送與接收 4.5.1發(fā)射機(jī)功率 4.5.2 天線增益 4

2、.5.3 接收機(jī)靈敏度 4.5.4 RF信號(hào)的傳播和損耗 4.5.5 鏈路預(yù)算 4.5.6 環(huán)境噪聲54.5.1 發(fā)射機(jī)功率 射頻發(fā)射機(jī)都會(huì)產(chǎn)生一定的功率，常用PTX表示，是決定信號(hào)輻射距離的首要因素。 發(fā)射功率可以用以下兩種方法度量，一種是常用的瓦或毫瓦（W或mW），另一種是相對(duì)單位“dBm”。 X(dBm) = 10lg x(mW)，所以100 mW的發(fā)射功率相當(dāng)于20.0 dBm。6功率(mW)功率(dBm)0.01-200.1-100.5-31010102013100201 00030表4.16 用mW和dBm表示的功率74.5.1 發(fā)射機(jī)功率4.5.1 發(fā)射機(jī)功率使用dB（或dBm）

3、表示功率的原因： 1）多因素影響信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，可直接將相應(yīng)的dB值簡(jiǎn)單地相加； 2）用dB來表示相對(duì)功率時(shí)只需記住+3 dB表示功率加倍，-3 dB表示功率減半，而且加性規(guī)則成立，即-6 dB表示1/4功率，-9 dB表示1/8功率。無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品發(fā)射功率在100mW1W（2030dBm）。84.5.2 天線增益 天線：將發(fā)射機(jī)的功率轉(zhuǎn)換為向接收機(jī)輻射的電磁波。天線的類型影響輻射的方式和功率密度，因此也影響了接收端接收到的信號(hào)強(qiáng)度。 例如，簡(jiǎn)單的偶極子天線向所有離開軸線的方向均勻地輻射，而定向天線只輻射出窄的無線電波。9圖4.28 偶極子天線和八木天線的輻射圖104.5.2 天線增益4.5.2 天

4、線增益 在天線輻射圖中心的最大功率密度與參考的全向天線輻射功率密度之比稱為天線增益，表示為GTX或GRX，單位是dBi。 發(fā)射天線的等效全向輻射功率EIRP=發(fā)射機(jī)到天線的功率（dBm）+天線增益（dBi） 11天線類型子類型波束寬度(o)增益(dBi)全向天線360015貼片天線/平面天線1570820扇區(qū)天線18081512092090920601017定向天線八木天線1030820拋物面反射天線5251430表3.5 2.4 GHz無線LAN典型參數(shù)124.5.3 接收機(jī)靈敏度 4.5.3.1 誤比特率 4.5.3.2 接收機(jī)噪聲基底 4.5.3.3 接收機(jī)靈敏度134.5.3.1 誤比

5、特率 誤比特率(BER)：解調(diào)錯(cuò)誤發(fā)生率。接收機(jī)靈敏度極限的典型誤比特率是10-5。 數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式傳輸，數(shù)據(jù)包包含多個(gè)數(shù)據(jù)比特，解碼時(shí)10-5的誤比特率會(huì)導(dǎo)致包錯(cuò)誤率(Packet Error Rate, PER) 乘性增加。舉例：數(shù)據(jù)大小為1kb，PER=1-(1-10-5)1024=1% BER是接收機(jī)信噪比的函數(shù)，它也取決于所使用的具體調(diào)制方法。 14圖4.29 幾種常用調(diào)制方法的誤比特率BER154.5.3.1 誤比特率無線傳輸中，數(shù)據(jù)解碼受噪聲干擾容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果每個(gè)比特為發(fā)生錯(cuò)誤的概率為0.01，則大小為100比特的數(shù)據(jù)包發(fā)生錯(cuò)誤的概率為？發(fā)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包需要重傳，如果每個(gè)

6、數(shù)據(jù)包需要重傳的概率為0.1，則100個(gè)數(shù)據(jù)包成功發(fā)送所需要的平均發(fā)送次數(shù)最少為？如果共發(fā)送100個(gè)數(shù)據(jù)包，其中2個(gè)數(shù)據(jù)包出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率為？答：100個(gè)比特的數(shù)據(jù)包發(fā)生錯(cuò)誤的概率為： 1-(1-0.01)100=0.634 假設(shè)平均需要發(fā)送y次，則yx（1-0.1）= 100y=112次 每個(gè)數(shù)據(jù)包的錯(cuò)誤概率為0.1， 2個(gè)包出錯(cuò)的概率為 C（100，2）x0.12x0.998=0.001623，其中C(100,2)=100 x99/2=4950164.5.3.2 接收機(jī)噪聲基底 接收機(jī)噪聲基底（Receiver Noise Floor, RNF)=熱噪聲系數(shù)N0+理論熱噪聲基底NF例：IEE

7、E802.11b接收機(jī)，解擴(kuò)帶寬是2MHz，工作在20度（290k），噪聲系數(shù)為10dBm，有：N0=1.38*10-23*290*2*106=8.8 *10-12mW=-110.6dBmRNF =-110.6dBm+10dBm=-100.6dBm174.5.3.3 接收機(jī)靈敏度 接收機(jī)靈敏度PRX=接收機(jī)噪聲基底(RNF)+達(dá)到要求誤比特率所需要的信噪比SNR 。 2 Mbps數(shù)據(jù)速率增加到IEEE 802.11b的11 Mbps，需要使用不同的調(diào)制方法，以獲得較高的頻譜效率。若達(dá)到同樣的誤比特率要求，則需要更高的信噪比。 因此，高數(shù)據(jù)速率時(shí)接收機(jī)的靈敏度會(huì)提升。 18數(shù)據(jù)速率(Mbps)調(diào)

8、制技術(shù)PRX(dBm)11256CCK + DQPSK-855.516CCK + DQPSK-882Barker + DQPSK-891Barker + DBPSK-92表4.17 IEEE 802.11b接收機(jī)的PRX與數(shù)據(jù)速率194.5.3.3 接收機(jī)靈敏度4.5.4 RF信號(hào)的傳播和損耗 4.5.4.1自由空間損耗 4.5.4.2 菲涅耳區(qū)理論 4.5.4.3 多徑衰落 4.5.4.4 室內(nèi)信號(hào)衰減204.5.4.1自由空間損耗 自由空間損耗：信號(hào)從天線輻射以后，信號(hào)功率由于無線電波的擴(kuò)散而不斷隨著距離而下降，是影響接收信號(hào)強(qiáng)度最重要的因素。 IEEE 802.11b 2.4GHz頻段：

9、 距離為10m時(shí)L是60dB 距離為100m時(shí)L是80dB21圖4.30 2.4 GHz和5.8 GHz的自由空間損耗5.8GHz的路徑損耗2.4GHz的路徑損耗自由空間損耗（dB）224.5.4.1自由空間損耗4.5.4.2 菲涅耳區(qū)理論 用來計(jì)算障礙物影響的理論稱為菲涅耳區(qū)理論。菲涅耳區(qū)是在兩個(gè)天線之間橄欖球形狀的區(qū)域。23第一菲涅耳區(qū)第二菲涅耳區(qū)圖4.31 傳播路徑周圍的菲涅耳區(qū)域4.5.4.3 多徑衰落 當(dāng)反射、散射和衍射的信號(hào)經(jīng)過不同的路徑到達(dá)接收機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生多徑衰落，不同到達(dá)時(shí)間差稱為多徑延時(shí)。 經(jīng)過不同路徑到達(dá)的信號(hào)會(huì)有相位偏移，影響經(jīng)過直接路徑到達(dá)的信號(hào)，如圖4.32所示，在接收

10、端天線引起一定程度的破壞性干擾。24簡(jiǎn)單起見，省略了其他路徑兩個(gè)信號(hào)不同相到達(dá)圖4.32 室內(nèi)環(huán)境的多徑衰落254.5.4.4 室內(nèi)信號(hào)衰減 典型的家用或小型辦公室無線網(wǎng)絡(luò)，很多如墻、地板、家具和其他物體的障礙物會(huì)阻礙接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的傳播路徑，使接受信號(hào)變化很大。 根據(jù)建筑材料的不同，傳輸經(jīng)過一面墻大約會(huì)產(chǎn)生36 dB甚至更多的損耗，如表4.18所示，在鏈路預(yù)算時(shí)需要額外考慮對(duì)這些損耗的補(bǔ)償。264.5.4.4 室內(nèi)信號(hào)衰減 下列哪種材料對(duì)2.4GHz的RF信號(hào)的阻礙作用最小？ A、混凝土 B、金屬 C、鋼 D、干墻 （D ）27衰減范圍材料損耗(dB)低無色玻璃、木門、空心磚墻、塑料24

11、中等磚墻、大理石、金屬絲網(wǎng)、金屬著色玻璃58高混凝土墻、紙、陶瓷防彈玻璃1015很高金屬、鍍銀（鏡子）15表4.18 2.4 GHz不同建筑材料的典型衰減284.5.4.4 室內(nèi)信號(hào)衰減4.5.5 鏈路預(yù)算 發(fā)射功率(PTX) 發(fā)射機(jī)的天線增益(GTX) 接收機(jī)的天線增益(GRX) 接收機(jī)靈敏度(PRX) 自由空間損耗(LFS) 其他損耗組合成的衰落余量(LFM) 發(fā)射功率預(yù)算：PTX= PRX-GTX- GRX+ LFs+LFM dBm294.5.5 鏈路預(yù)算 例：某系統(tǒng)定向發(fā)射天線增益為14dBi，貼片式接收天線增益為6dBi，接收機(jī)靈敏度為-90dBm，在2.4GHz的頻段上相隔100m

12、，衰落余量為36dB，所需的發(fā)射功率為多少？ PTX= PRX-GTX- GRX+ LFs+LFM =-90-14-6+80+36 =6dBm30減少所需的PTX增加所需的PTX降低接收機(jī)靈敏度（增加負(fù)的）PRX提高自由空間損耗LFS提高發(fā)射機(jī)天線增益GTX提高衰落余量LFM提高接收機(jī)天線增益GRX表4.19 鏈路預(yù)算的平衡因素314.5.5 鏈路預(yù)算功率級(jí)（dBm）自由空間損耗所需PTX衰落容差天線增益Rx天線增益Tx接收機(jī)靈敏度圖4.33 用所需發(fā)射功率表示的鏈路預(yù)算324.5.5 鏈路預(yù)算4.5.6 環(huán)境噪聲同接收機(jī)噪聲基底（定義了接收機(jī)靈敏度限）一樣，其他的外部RF噪聲源也會(huì)影響RF信

13、號(hào)檢測(cè)和解碼的可靠性。進(jìn)入無線天線的所有RF噪聲，不管位于什么位置，都稱為環(huán)境噪聲，由兩部分組成： 環(huán)境噪聲基底：遠(yuǎn)距離噪聲源所產(chǎn)生的背景噪聲的總和，例如，汽車點(diǎn)火器、配電系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備、消費(fèi)產(chǎn)品以及來自宇宙的電磁風(fēng)暴等。 隨機(jī)噪聲：本地人為的背景噪聲總和。33 鏈路預(yù)算需要考慮各種因素，包括發(fā)射功率PTX，發(fā)射機(jī)的天線增益GTX，接收機(jī)的天線增益GRX，接收機(jī)靈敏度PRX，自由空間損耗LPS及其它損耗組成的衰落余量LFM。 其中，自由空間損耗與信號(hào)頻率和傳輸距離有關(guān)，如果傳輸距離增加5倍而信號(hào)頻率減小為原來的1/5，則自由空間損耗的變化為？ 以PTX 為發(fā)射功率，則接收機(jī)靈敏度極限計(jì)算公式為

14、？ 已知發(fā)射天線增益為12dBi，接收增益為7dBi，自由空間損耗為90dB，衰落余量為40dB，發(fā)射機(jī)功率為8dBm，則接收機(jī)靈敏度的最低要求？34 答： 1. 自用空間損耗的變化為0 2. PRX = PTX + GTX + GRX - LPS - LFM 3. PRX = 8dBm +12dBi+7dBi-90dB-36dB = -99dBi354.6 超寬帶無線電 4.6.1 簡(jiǎn)介 4.6.2 跳時(shí)PPM UWB（脈沖無線電） 4.6.3 直接序列UWB(DS-UWB) 4.6.4 多頻帶UWB364.6.1 簡(jiǎn)介37信號(hào)帶寬/中心頻率窄帶1%寬帶1%25%超寬帶（UWB）25%或帶寬

15、500Mbps4.6.1 簡(jiǎn)介38應(yīng)用到民用領(lǐng)域FCC開放頻帶第一個(gè)專利被授予最早美國(guó)提出至今2002年1973年1960年提出4.6.1 簡(jiǎn)介 超寬帶無線通信系統(tǒng)基于20世紀(jì)60年代美國(guó)和蘇聯(lián)發(fā)展的軍用脈沖雷達(dá)技術(shù)。脈沖雷達(dá)或脈沖無線電發(fā)射非常短的電磁脈沖，典型情況是長(zhǎng)度小于1 ns（納秒），不需要載波信號(hào)，這么短的脈沖會(huì)使傳輸?shù)挠行拸?00 MHz到幾個(gè)GHz。394.6.1 簡(jiǎn)介 2002年，美國(guó)FCC開放7.5 GHz無線頻譜用做UWB應(yīng)用，從3.1到10.6 GHz，并且采納UWB的定義為：-3 dB點(diǎn)帶寬與中心頻率相比最少為20%，最小帶寬為500 MHz。 既然UWB占用了很

16、寬的無線電頻譜，那么就要求它在現(xiàn)在或?qū)聿粫?huì)對(duì)其他射頻傳輸設(shè)備產(chǎn)生干擾。為了達(dá)到這種共存，F(xiàn)CC規(guī)定了嚴(yán)格的UWB發(fā)射EIRP限，如圖4.34所示。 40EIRP頻譜密度（dBm/MHz）FCC15部分限制室內(nèi)室外WSB通帶3.110.6GHz頻率（GHz）圖4.34 FCC UWB通帶規(guī)范414.6.1 簡(jiǎn)介42UWBIEEE802.11a藍(lán)牙HomeRF速率（bps）=1G1M54M1-2M功率（mW）=1=1距離（m）101010-10050應(yīng)用范圍探測(cè)距離多媒體電腦和Internet網(wǎng)關(guān)家庭辦公電腦電話及移動(dòng)設(shè)備4.6.1 簡(jiǎn)介43 日益缺乏的頻譜 日益受限的功率 日益敏感的價(jià)格1M1

17、0M100M速率功率1W10W100W1mW10mW100mW1W藍(lán)牙IEEE 802.11bIEEE 802.11aUWB速率更高功耗更低4.6.1 簡(jiǎn)介UWB有如下三種數(shù)據(jù)通信應(yīng)用： 跳時(shí)脈沖位置調(diào)制（或脈沖無線電） 直接序列擴(kuò)頻UWB(DS-UWB) 多帶UWB(Multiband-UWB, MB-UWB)（例如多帶OFDM）444.6.2 跳時(shí)PPM UWB（脈沖無線電） 脈沖無線電(IR)用來指基于跳時(shí)和脈沖位置調(diào)制的UWB無線電。數(shù)據(jù)以非連續(xù)的短脈沖序列傳輸，每個(gè)用戶的一個(gè)脈沖在每個(gè)跳時(shí)的幀長(zhǎng)為Tf。在一個(gè)給定幀中，脈沖的額定傳輸時(shí)間由PN碼決定，通信信道中的每個(gè)用戶都有一個(gè)特定的

18、PN碼。 一個(gè)脈沖表示1還是0是由實(shí)際傳輸時(shí)間和額定傳輸時(shí)間（脈沖位置調(diào)制）的關(guān)系決定。例如，在一個(gè)超前/滯后PPM系統(tǒng)中，如果脈沖相對(duì)于額定傳輸時(shí)間向前偏移表示1，則向后偏移表示0。45用戶nTH碼=2767用戶n比特流=1101每比特傳4個(gè)脈沖額定脈沖傳輸時(shí)間提前脈沖表示滯后脈沖表示圖4.35 TH-PPM脈沖無線電傳輸中的脈沖序列464.6.3 直接序列UWB(DS-UWB) 直接序列，在4.2.5節(jié)中討論的IEEE 802.11b和IEEE 802.11g物理層協(xié)議擴(kuò)頻技術(shù)時(shí)曾做過介紹，也可以應(yīng)用在UWB中。與用片碼提高符號(hào)傳輸速率來擴(kuò)展載波頻譜不同，UWB的頻譜擴(kuò)展是因?yàn)椴捎煤苷拿}

19、沖傳輸符號(hào)。 片碼承擔(dān)多址接入任務(wù)，根據(jù)用戶碼字決定每個(gè)用戶發(fā)送或接收脈沖的準(zhǔn)確時(shí)間。很多調(diào)制方法（如PAM和PSM）可將數(shù)據(jù)流編碼成脈沖流，但是，DS-UWB還沒有成為哪種無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的目標(biāo)技術(shù)。 474.6.4 多頻帶UWB 在多頻帶UWB中，把頻帶分成多個(gè)重疊或相鄰頻帶來實(shí)現(xiàn)超寬帶，可以在所有可用頻帶上同時(shí)工作。目前，這項(xiàng)技術(shù)的主要應(yīng)用實(shí)例是多帶(MB)OFDM，正在被MB-OFDM聯(lián)盟(MB-OFDM Alliance, MBOA)大力推廣，并被認(rèn)為是無線USB和無線火線接口(1394)的基礎(chǔ)。 MBOA提出的MB-OFDM，使用3.16810.560 GHz頻段，將該頻段分成14個(gè)波

20、段，每個(gè)波段528 MHz，滿足FCC 500 MHz最小帶寬規(guī)定。484.6.4 多頻帶UWB 在一個(gè)波段組內(nèi)，波段間的跳頻可形成重疊式的微微網(wǎng)。與藍(lán)牙每秒1600跳、跨越79個(gè)載頻不同，無線USB專用的MBOA無線通信每秒跳頻3106次，每傳輸一個(gè)符號(hào)跳一次，只跨越3個(gè)頻率。 MBOA指定了兩種時(shí)-頻編碼(Time-frequency Code, TFC)方式，如表4.21所示。時(shí)-頻交錯(cuò)編碼(Time-frequency Interleaving, TFI)定義了跳頻模式，而固定頻率交錯(cuò)編碼(Fixed Frequency Interleaving, FFI)定義了在單個(gè)OFDM頻段上的

21、連續(xù)傳輸。給每個(gè)微微網(wǎng)分配一個(gè)頻段，F(xiàn)FI能夠改善兩個(gè)或兩個(gè)以上同時(shí)運(yùn)行的微微網(wǎng)的性能。49編碼號(hào)編碼類型波段號(hào)（波段組1）1TFI1231232TFI1321323TFI1122334TFI1133225FFI1111116FFI2222227FFI333333表4.21 MBOA時(shí)-頻編碼504.7 MIMO無線電 發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間射頻信號(hào)的多徑傳播，會(huì)因?yàn)槎鄰剿ヂ涠鴮?dǎo)致射頻信號(hào)強(qiáng)度的惡化。 多輸入多輸出(MIMO)無線通信利用RF傳播的多徑特點(diǎn)，利用發(fā)射機(jī)到接收機(jī)之間的多個(gè)路徑，傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流來達(dá)到較高的數(shù)據(jù)容量，如圖4.37所示。 51TxTxTxTxRxRxRxRxSISO單輸入單

22、輸出MIMO多輸入多輸出MISO多輸入單輸出SIMO單輸入多輸出圖4.37 MIMO無線電的定義524.8 近場(chǎng)通信 4.8.1 簡(jiǎn)介 4.8.2 近場(chǎng)通信和遠(yuǎn)場(chǎng)通信 4.8.3 感應(yīng)耦合 4.8.4 負(fù)載調(diào)制534.8.1 簡(jiǎn)介 近場(chǎng)通信(NFC)是一種非常小范圍的無線通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用在RF識(shí)別(RF Identification, RFID)標(biāo)簽和其他智能標(biāo)簽中。這些應(yīng)用都利用13.56 MHz RF載波頻率，該頻率是國(guó)際上非授權(quán)的ISM頻段。 NFC和所謂遠(yuǎn)場(chǎng)RF通信不同，后者用于個(gè)域網(wǎng)和范圍更大的無線網(wǎng)絡(luò)中，NFC則依賴于發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備之間的直接磁場(chǎng)耦合。544.8.1 簡(jiǎn)介 N

23、FC設(shè)備有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種類型，操作有很大的不同： 被動(dòng)設(shè)備不需要內(nèi)部電源，它的能量來自主動(dòng)發(fā)起者的感應(yīng)耦合。 被動(dòng)設(shè)備也不像主動(dòng)設(shè)備那樣通過產(chǎn)生磁場(chǎng)來傳輸數(shù)據(jù)，而是通過負(fù)載調(diào)制過程回傳數(shù)據(jù)給主動(dòng)設(shè)備。554.8.2 近場(chǎng)通信和遠(yuǎn)場(chǎng)通信 根據(jù)天線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的特性不同，可以把天線周圍的空間分為兩個(gè)區(qū)域。區(qū)域界線是以/2為半徑的弧度球，是傳播的電磁波波長(zhǎng)。 區(qū)域內(nèi)的天線和振蕩器產(chǎn)生最初的磁場(chǎng)，并在周圍區(qū)域生成電場(chǎng)。在弧度球內(nèi)的區(qū)域處于主磁場(chǎng)的影響范圍內(nèi)，稱為天線的近場(chǎng)。近場(chǎng)中電磁場(chǎng)公式反映磁場(chǎng)的能量存儲(chǔ)，由近場(chǎng)耦合體積定理描述。 弧度球外的區(qū)域被稱為天線遠(yuǎn)場(chǎng)，在這里電磁場(chǎng)與天線分離并以電磁波的

24、形式向空間傳播。 564.8.3 感應(yīng)耦合 近場(chǎng)感應(yīng)耦合利用振蕩電磁場(chǎng)在設(shè)備間傳輸RF能量，每個(gè)設(shè)備包含一個(gè)調(diào)諧到RF載波頻率的諧振電路，這樣當(dāng)兩個(gè)設(shè)備的線圈或天線環(huán)路進(jìn)入一定范圍時(shí)就形成了松耦合的“空間轉(zhuǎn)換器”，如圖4.38所示，有效范圍取決于傳輸天線環(huán)路的物理尺寸。57解調(diào)器濾波器震蕩器磁場(chǎng)負(fù)載調(diào)制器電源芯片被動(dòng)式NFC發(fā)射機(jī)感應(yīng)耦合與NFC天線環(huán)路58主動(dòng)式NFC發(fā)射機(jī)4.8.3 感應(yīng)耦合4.8.4 負(fù)載調(diào)制 當(dāng)被動(dòng)式NFC目標(biāo)設(shè)備在主動(dòng)式NFC發(fā)射機(jī)（發(fā)起者）的范圍內(nèi)時(shí)，它的諧振電路可以從發(fā)起者建立的磁場(chǎng)中獲得能量。這種附加的能量消耗會(huì)引起電壓變化，該變化可以被發(fā)起者的諧振電路測(cè)量。如

25、果目標(biāo)設(shè)備上的附加負(fù)載阻抗周期性地接通和斷開，則會(huì)引起發(fā)起者載波電壓的振幅調(diào)制。 負(fù)載調(diào)制：使用從目標(biāo)設(shè)備發(fā)射的數(shù)據(jù)流控制負(fù)載開關(guān)，數(shù)據(jù)流可以從目標(biāo)設(shè)備回傳到發(fā)起者。 負(fù)載調(diào)制在13.56 MHz載波頻率上產(chǎn)生振幅調(diào)制邊帶，在發(fā)起設(shè)備的RF信號(hào)處理電路中通過解調(diào)這些邊帶來恢復(fù)數(shù)據(jù)流。59第5章 紅外通信基礎(chǔ) 5.1 紅外光譜 5.2 紅外傳播與接收 5.3 第二部分總結(jié)60615.1 紅外光譜 電磁頻譜中，紅外(Infrared, Ir)部分的波長(zhǎng)介于0.78 m與1000 m之間。紅外輻射的范圍從300 GHz極高頻(EHF)至低于可見光紅光頻譜（波長(zhǎng)約為0.76m）。 紅外輻射的產(chǎn)生與射頻

26、輻射不同，當(dāng)天線被振蕩電信號(hào)激勵(lì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生射頻輻射；而紅外輻射的產(chǎn)生是由于分子的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)產(chǎn)生的振蕩。62紅外區(qū)域波長(zhǎng)(m)波數(shù)(/cm)近紅外0.782.512 8004000中紅外2.5504000200遠(yuǎn)紅外501 00020010表5.1 紅外光譜的劃分635.1 紅外光譜紅外光譜通常分為三個(gè)區(qū)域：近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外。 5.2 紅外傳播與接收 5.2.1發(fā)射功率譜密度（輻射強(qiáng)度） 5.2.2 發(fā)射機(jī)波束模型 5.2.3 反平方衰減 5.2.4 Ir探測(cè)器靈敏度 5.2.5 Ir鏈路距離645.2.1 發(fā)射功率譜密度（輻射強(qiáng)度） 紅外功率譜密度，或稱輻射強(qiáng)度，其單位為mW/sr。 其

27、中，sr是球面度的縮寫，球面度是立體角度量的單位，也是理解Ir通信中鏈路預(yù)算的關(guān)鍵概念。 對(duì)于LED，若給定其發(fā)射功率譜密度Ie，則其等效功率譜密度可近似表示（單位為mW/m2）：P = Ie/R2 mW/m2 65球體半徑=R面積=A立體角=A/R圖5.1 立體角與球表面積665.2.1 發(fā)射功率譜密度（輻射強(qiáng)度）立體角S = A/R2 sr 球表面積A = 2R2(1-cos(a)S = 2(1-cos(a) 5.2.2 發(fā)射機(jī)波束模型 與RF天線類似，LED也有波束模型，其輻射功率隨偏移軸向角度的增大而衰減。在圖5.2所示的例子中，功率譜密度在偏移軸向角度為15o時(shí)衰減至同軸時(shí)的85%。偏移角度相對(duì)輻射強(qiáng)度（Ie）圖5.2 典型的LED發(fā)射功率極坐標(biāo)圖675.2.3 反平方衰減