基于2.4 GHz无线技术的RTK定位系统

利用2.4 GHz无线技术,设计RTK(real time kinematic)定位系统.在两种实验场景下,进行对比实验,比较RTK定位系统和传统PVT(position velocity time)定位系统的定位误差.实验结果表明:两种实验场景下,相对于传统PVT定位系统,该文设计的RTK定位系统均有更小的定位误差.该文定位系统可应用于无人机、精准农业等领域.

2.4 GHz无线技术的干扰和共存研究

蓬勃发展的物联网应用需求中孕育了多种2.4 GHz无线通信协议,众多共存的无线协议既是物联网设备、平台互联互通的基础,也是通信系统干扰来源,导致通信效率降低。因此,2.4 GHz频段的干扰与共存技术成为行业内一个研究热点。本文介绍了Zigbee、蓝牙和Wi-Fi等无线通信技术及其抗干扰特性,通过分析共存环境的复杂性和关键性,简化仿真模型,提出了2.4 GHz频率共存的关键性能指标,讨论了如何保证2.4 GHz无线技术的共存性能,对物联网更广泛互联互通发展具有重要意义。

一种应用于2.4 GHz的宽带差分微带滤波天线

设计了一款能够覆盖WLAN-2.4 GHz(2.412~2.484 GHz)的宽带差分微带滤波天线。该天线由位于顶层的矩形辐射贴片、位于中间层的地板以及位于底层的滤波网络构成。相较于传统的微带天线,在辐射贴片的两侧加载了矩形寄生单元,使得天线在保持剖面高度不变的前提下拓展了工作带宽。将地板放置在天线的辐射体与馈电网络中间可以有效降低辐射贴片对馈电网络的影响。天线的滤波特性通过在底层加载一个三阶平行耦合型微带带通滤波器来获得。仿真结果表明,该天线在工作频带内具有良好的辐射和滤波特性,其阻抗带宽为2.39~2.53 GHz,天线整体高度仅为0.027个中心频率波长,天线的峰值增益约为8.9 dBi。

基于2.4 GHz载频的“翼支付”安全认证研究

本文结合上海电信近期推出的2.4GHz"翼支付"手机刷卡试点业务,在研究中国电信现有通信网络、终端通信机制和安全认证协议的基础上,提出在现有通信系统上构建高安全、可管控、强认证的应用系统架构,以达到支付安全级别要求的体系结构,从而更好地支持上海电信手机刷卡应用系统的后续加载,并可作为目前复杂、多变的网络环境的支付安全模型,以期对2.4GHz手机刷卡支付应用的发展方向提供借鉴。

2.4 GHz无线信号在丘陵地区铁路沿线中的衰减模型

为解决在丘陵地区路堤式铁路沿线环境中无线传感器网络的规划和部署问题,研究了2.4 GHz无线信道在丘陵地区路堤式铁路沿线的传播特性。实地测量表明:在不同高度层,信号衰减特性基本符合对数路径损耗模型。随着收发节点间距离的增加,接收信号强度值呈递减趋势,丢包率呈递增趋势。由于铁路的特殊环境,地面的信号机等轨旁设备会使接收信号强度值产生小幅度波动,接触网周围的强电磁场会严重干扰节点的接收信号强度与丢包率。通过以收发节点的距离、收发节点天线高度和接收信号强度之间的关系拟合建立预测信号衰减模型。结果表明:该模型能较好地预测在丘陵地区路堤式铁路沿线环境下的无线信号传播特性,为丘陵地区路堤式铁路布置无线传感器网络提供技术支持。

风电场2.4 GHz无线信道传播特性试验方法与分析

为解决风电场无线传感器网络节点的部署问题,研究了2.4 GHz频率无线信道传播特性。在设定的6个高度层上,风电场无线信道传播特性基本符合对数路径损耗模型;随着收发节点距离的增加,接收信号强度呈现出递减的趋势,丢包率总体呈现递增的趋势,由于风电场复杂的环境以及强电磁干扰,丢包率在一些时段会出现较大的波动;通过风电场中布置的发送接收节点间的距离、天线架设的高度以及接收到的信号的强度之间的关系拟合建立衰减模型,衰减系数和信号强度与天线高度之间均符合二次多项式关系模型。试验结果表明:该二次多项式关系模型能够为风电场中布置无线传感网络提供依据。

2.4 GHz无线附件在听障儿童康复中的应用

目的探讨2.4GHz无线附件的使用对于听障儿童噪声下言语识别能力的改善,分析该技术在听障儿童康复中的应用场景。方法选取15名3~6岁听障儿童,助听方式中双侧助听器7名,双耳双模式8名,在5 dB和-5 dB两种信噪比环境下,比较被试使用2.4GHz无线附件的言语识别率差异。结果麦克风模式的主效应显著F(1,14)=60.59,P<0.001,η~2=0.812;环境信噪比主效应显著F(1,14)=73,01,P<0.001,η~2=0.839;交互作用显著F(1,14)=48.87,P<0.001,η2=0.781,在信噪比越低的环境中,2.4 GHz无线附件对言语识别率的改善越明显;双侧助听器儿童更多地获益于2.4 GHz无线附件;个体获益的比例较高,结果具有普遍性。结论 2.4GHz无线技术能够有效改善信噪比,显著提高听障儿童在噪声下的言语识别能力,该技术在听障儿童康复训练课堂,尤其集体课堂上具有广泛的应用前景。

2.4 GHz高增益极低噪声放大器设计

基于ADS仿真技术,提出了微带线代替电感的负反馈方式,保证电路稳定性的同时,采用微带线代替电感、电容实现放大器的匹配,方便调试并节省了成本。经过优化与调试,最终设计了一种2.4 GHz频段极低噪声高增益的低噪声放大器。实测结果与仿真结果保持一致,在2.4 GHz^2.5 GHz范围内,驻波比VSWR≤1.45,增益GAIN≥12 d B,噪声系数NF≤0.63。高增益极低噪声放大器用于WLAN系统,能提高通信距离和通信容量,改善通信质量。

2.4 GHz无线局域网设备传导杂散的影响因素分析

本文介绍了2.4 GHz无线局域网设备在射频性能方面的测试,阐述了传导杂散发射项目的定义及原理,说明了传导法中的直接测量方法,并通过分析杂散发射在测试过程中影响因素的原理及试验结果,来判断这些因素对杂散发射项目测试结果的影响程度。此研究主要为杂散区域无用信号功率值的测试影响提供参考。

废墟环境2.4 GHz无线信道测量与时延扩展研究

利用手机WiFi信号对震后被困人员进行定位是灾后搜救的重要手段之一,但定位精度依赖废墟环境无线信道模型的精确性,目前国内尚缺乏废墟环境下WiFi信号传播的信道模型。相对于典型通信环境,震后废墟中信号传播环境更为复杂,多径效应更为明显,将会严重影响信道的时延扩展。在对北川灾后废墟环境下2.4 GHz WiFi通信频段信道进行频域测量的基础上,对数据进行预处理,并计算平均附加时延和RMS时延扩展参数。基于概率密度函数分析了均方根(root mean square,RMS)时延扩展的分布规律,并根据Kolmogorov-Smirnov,Chi-square和Anderson-Darling 3种法则进行拟合优度检验,得出RMS时延扩展服从正态分布。进一步分析得出平均附加时延和RMS时延扩展呈线性关系,实测得到的信道时延扩展参数可为基于手机WiFi定位的灾后人员搜救系统的设计提供有效参考。

2.4 GHz频段家庭电磁环境的分析和测量

对2.4～2.5GHz频段范围内家庭的电磁环境进行了分析,给出了单个家庭住宅和多个家庭住宅的典型应用场景图。利用频谱分析仪和喇叭天线对这一频段的电磁环境进行了测量,给出了测量数据和波形,并对测量结果进行了分析和比较。还通过用户调研和电磁环境测量,对这一环境内设备间的相互干扰,尤其是无绳电话与WLAN设备间的电磁干扰情况进行了分析,并给出了初步的解决建议。

2.4 GHz穿戴式医疗监测器对起搏器的EMI风险评估

分析了穿戴式无线医疗监护设备和心脏起搏器相关标准的发射要求和抗扰度要求;通过对比可知,符合EN 300 328和EN 301 489-1发射要求的2.4 GHz穿戴式无线医疗监护设备,不会对符合ISO/FDIS 14708-1抗扰度要求的心脏起搏器产生不能承受的干扰;从标贴和产品说明书两个方面给出了穿戴式无线医疗监护设备降低电磁干扰风险的相关措施。

基于ADF4360-0的2.4 GHz射频信号源设计

在现代无线通信系统中,对数据的高速无线传输需求日益增加,而且无线路由器、蓝牙等技术也在生活中有着广泛的应用,故而对于2.4GHz频段的信号源的需求越来越多。但是,除了一些在2.4 GHz频带产生信号的高端信号发生器外,平常使用的信号源很少会涉及2.4GHz这一频段,因此,为满足科学和教育的需要,设计和研发了一款便宜可靠的2.4GHz射频信号发生器,并对其实现与仿真进行了介绍。

苹果园中2.4GHz无线信道在不同高度的传播特性

为解决苹果园中无线传感器网络的规划和部署问题,该文研究了苹果成熟时苹果园中2.4GHz无线信道在不同高度的信号衰减和丢包率情况。通过实地试验测量了沿着一列果树由距离地面高度0.50m主干处至3.00m处冠层顶部9个高度下各10个距离点的接收信号强度和丢包率,并对试验数据进行回归分析。研究表明:在不同高度层,2.4GHz信号衰减均符合对数路径损耗模型,模拟的相关系数在0.915～0.983之间;高度1.00～2.25m之间信号衰减均较快。高度大于2.25m时,衰减速度随着高度的增加递减,在冠层顶部高3m处达到最小值。因此,苹果园中天线最宜部署在高约3.00m处的冠层顶部或略高于此,其次为高度大于2.25m的冠层上部且较高的位置。同时,建立了用于预测2.4GHz信号在成熟期果园中的信号衰减模型并用额外的数据进行了验证。结果表明:该模型能较好地预测不同高度处不同传输距离点的接收信号强度,为苹果园中无线传感器网络的应用提供了技术支持。

一种新型2.4GHz频段加载贴片天线的设计

采用在贴片上开槽和加载的方法 ,设计了一种用于 2 .4GHz频段无线通信设备、内缩渐变线馈电的新型结构贴片天线。给出仿真设计的性能和多个天线样品的实测输入驻波比曲线和远区辐射特性图 ,详细研究分析了不同加载条件、不同辐射边尺寸对输入驻波比的影响。实测结果表明 ,该天线在 2 .4GHz频段上获得超过15 %的相对带宽 (VSWR <2 ) ,而且尺寸比相应频段的微带贴片天线更加微型化。

西红柿温室内无线传感器网络2.4GHz信道传播特性

针对西红柿温室环境中无线传感器网络节点部署的要求及其应用环境的特性,以2.4 GHz为载波频率,研究了无线射频信号传播特性和通信距离、天线高度、传输路径等影响因素间的关系。结果表明,无线传感器网络信号在西红柿温室中的衰减符合对数模型;当天线高度固定时,接收信号强度随通信距离的增加总体呈递减趋势,丢包率随通信距离的增加总体呈递增趋势;西红柿温室中天线最宜部署在日光温室中央一列的位置,且西红柿顶部略高于它的位置为放置天线高度的首选,其次为西红柿顶部距地面1.5 m以上的部分,越接近西红柿顶部越好;在上述试验研究的基础上,建立了天线高度、通信距离和接收信号强度之间的关系模型,模型参数A与天线高度、衰减系数n与天线高度之间均呈二次多项式关系。验证试验结果表明:该模型可以较好地预测不同天线高度不同通信距离的接收信号强度,为西红柿温室无线传感器网络的部署提供技术支持。

2.4GHzISM频段平面印刷T型单极子天线的研究与设计

研究用于2.4GHzISM频段共面波导馈电的T型单极子天线。在T型天线水平臂和垂直臂的长度和宽度的四种组合情况下,给出了输入驻波比带宽的变化曲线图,并分别设计了两个(1#和2#)天线,其结构简单紧凑,且不带底板,易于集成和平面印刷。实测结果表明:在2.4GHz频段上,1#和2#天线分别获得了12.24%和16.33%的相对带宽(VSWR≤2)。

麦田环境2.4GHz无线信道路径损耗建模方法分析

针对麦田环境无线传感器网络(WSN)应用需求,开展了4种无线信道路径损耗建模方法研究及适用性分析。首先利用WSN节点进行2.4 GHz无线信号的麦田实地测试,得到不同传播距离上的路径损耗变化趋势;然后分析了自由空间模型、双射线模型理论计算路径损耗与实测路径损耗差异,同时提出改进的双折线对数距离模型,并采用单折线和改进后的双折线对数距离模型对实测路径损耗运用最小二乘法进行回归分析建模。结果表明:自由空间模型和双射线模型所计算路径损耗与实测路径损耗存在较大差异,无法直接用于麦田环境路径损耗建模;单折线和改进后的双折线对数距离模型的回归分析拟合度分别为0.879和0.943,回归剩余标准差分别为3.242和2.229,均适用于麦田无线信道路径损耗建模,且改进后的双折线对数距离模型较单折线对数距离模型建模精度更高。

2.4GHz无线USB技术的开发与应用

分析USB协议和无线通信协议,针对2.4GHz无线USB设备的应用,在应用层上提出一种协议模型,使一个从属设备可以同时与多个主控设备进行通信。改进直接序列扩频机制和独立通信信道机制,减少通信过程中的干扰和冲突。利用Cypress CYRF6936和Freescale MC68HC908JW32芯片实现一个应用实例。

一种适用于2.4GHz无线语音的IFA天线设计

设计了一种用于2.4 GHz无线语音的IFA(Inverted-F Antenna)天线,该天线能够满足2.4 GHz频段无线语音传输对天线尺寸、价格和性能的要求。使用有限元法进行数值仿真和设计,该天线可达到较好的效果。该天线的仿真和实测结果表明,在2.46 GHz的中心工作频率下,回波损耗为19.9 dB,带宽约为500 MHz,满足了IEEE 802.15.4协议的要求。