第8課無(wú)線(xiàn)技術(shù)地面微波地面微波利用地球表面?zhèn)魉秃徒邮諗?shù)據(jù)，如圖8-1、圖8-2所示。該裝置類(lèi)似于衛(wèi)星裝置。地面微波利用低于千兆赫范圍，將所有的通信限制在視線(xiàn)范圍內(nèi)。每個(gè)轉(zhuǎn)播站距離大約30英里。微波天線(xiàn)往往安裝在建筑物頂端、塔頂、山頂、山峰等地方。下一頁(yè)返回第8課無(wú)線(xiàn)技術(shù)通信衛(wèi)星衛(wèi)星利用在大氣中不會(huì)偏離的微波輻射作為它們的電信傳播介質(zhì)。衛(wèi)星安放在空中，一般是赤道上方22000英里高處的地球同步衛(wèi)星。這種環(huán)繞地球的系統(tǒng)可以用來(lái)接收以及轉(zhuǎn)播聲音、數(shù)據(jù)和TV信號(hào)，如圖8-3所示。衛(wèi)星通信系統(tǒng)、dicty-net、stellate-net如圖8-4、圖8-5、圖8-6所示。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第8課無(wú)線(xiàn)技術(shù)個(gè)人通信系統(tǒng)利用無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)，個(gè)人通信系統(tǒng)可以分為不同的地理區(qū)域。每個(gè)區(qū)域都有低功耗的發(fā)射器或者無(wú)線(xiàn)電轉(zhuǎn)播天線(xiàn)設(shè)備，將一個(gè)區(qū)域的信號(hào)轉(zhuǎn)播到下一個(gè)區(qū)域。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)如圖8-7所示，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)采用高頻無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，類(lèi)似于數(shù)字蜂窩和低頻無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)利用展布頻譜技術(shù)以確保有限的區(qū)域內(nèi)多個(gè)設(shè)備之間的通信。IEEE802.11b就是開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)中的一個(gè)例子。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第8課無(wú)線(xiàn)技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙的應(yīng)用如圖8-8所示。它是一種近距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)。它以每秒一兆的速度，在10～100米的近距離之間傳輸。藍(lán)牙是一種用于短距離之間數(shù)據(jù)交換的開(kāi)放式的無(wú)線(xiàn)協(xié)議。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)是指通過(guò)移動(dòng)終端（手機(jī)、尋呼機(jī)、掌上電腦，以及其他移動(dòng)通信設(shè)備等）訪(fǎng)問(wèn)萬(wàn)維網(wǎng)的使用。它可以隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)，如圖8-9所示。上一頁(yè)返回第9課手機(jī)通信如何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)手機(jī)之間的通信呢?兩個(gè)在不同城市的手機(jī)如何完成通信？如圖9-1所示。天線(xiàn)是實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信的必需器件。在移動(dòng)電話(huà)中，天線(xiàn)總是很小，如圖9-2所示。從圖9-1中我們可以看出這個(gè)天線(xiàn)的尺寸很小。眾所周知，音頻信號(hào)的頻率為20~200kHz。同時(shí)，為了更好地發(fā)射信號(hào)，天線(xiàn)的長(zhǎng)度必須大于所傳信號(hào)波長(zhǎng)的10%。所以如果直接發(fā)射音頻信號(hào)，天線(xiàn)的尺寸對(duì)于普通手機(jī)是難以想象的。怎么解決這個(gè)問(wèn)題？辦法：調(diào)制。調(diào)制實(shí)際上就是頻譜的搬移。也就是說(shuō)，調(diào)制是把中心頻率從一個(gè)點(diǎn)搬移到另一個(gè)點(diǎn)的過(guò)程。頻譜搬移如圖9-3所示。下一頁(yè)返回第9課手機(jī)通信調(diào)制就是把信息加載到電或光載波上。普通的調(diào)制方法包括：幅度調(diào)制，載波的幅度隨調(diào)制信號(hào)變化而變化。頻率調(diào)制，載波的頻率隨調(diào)制信號(hào)變化而變化。相位調(diào)制，載波的相位隨調(diào)制信號(hào)變化而變化。天線(xiàn)將信號(hào)發(fā)射出來(lái)后，已調(diào)信號(hào)在空氣中傳輸。一般來(lái)說(shuō)，有3種傳播方式；天波傳播、地波傳播和視距傳播，如圖9-4、圖9-5、圖9-6所示。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第9課手機(jī)通信地波傳播是沿地表傳播的，它可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳播。在天波傳播中，信號(hào)經(jīng)過(guò)大氣的電離層反射回地面；信號(hào)可以多次在電離層和地面之間反射。在視距傳播中，發(fā)射和接收天線(xiàn)必須是直線(xiàn)可見(jiàn)的。當(dāng)信號(hào)在空氣中傳輸時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮衰減。衰減是信號(hào)能量隨傳輸媒介距離的增加而下降的現(xiàn)象。非導(dǎo)向性媒體的衰減因素：接收信號(hào)必須有足夠的能量以便接收電路能夠領(lǐng)會(huì)；如果要實(shí)現(xiàn)無(wú)錯(cuò)接收，就必須保持信號(hào)電平高于噪聲電平；頻率越高衰減越大，同時(shí)導(dǎo)致失真。考慮到衰減和噪聲，為了使接收天線(xiàn)更好的接收信號(hào)，應(yīng)適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)發(fā)送功率。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第9課手機(jī)通信在無(wú)線(xiàn)鏈路中誤碼率會(huì)很高，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可靠傳輸，信道編碼是必需的。為此，經(jīng)常使用前向糾錯(cuò)技術(shù)在電信和信息理論中，F(xiàn)EC是用來(lái)做系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸中的差錯(cuò)控制的，它就是在發(fā)送端增加一些（謹(jǐn)慎選擇的）冗余信息，同時(shí)也稱(chēng)為糾錯(cuò)編碼。它允許接收端去檢測(cè)和校正錯(cuò)誤（在一定的范圍內(nèi)）而不需要發(fā)送端增加額外的數(shù)據(jù)。前向糾錯(cuò)的好處是不需回傳信道（代價(jià)是平均帶寬要求高）并且同時(shí)可以避免數(shù)據(jù)重傳。所以FEC用于那些重傳相對(duì)昂貴或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)的地方。特別地，F(xiàn)EC信息通常被加在大容量器件中來(lái)保護(hù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以免受到損害。由于接收手機(jī)天線(xiàn)接收到的信號(hào)比較弱，所以應(yīng)當(dāng)放大信號(hào)，然后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。之后，解調(diào)信號(hào)。解調(diào)就是從已調(diào)載波中提取原始信號(hào)的過(guò)程,如圖9-7所示。以調(diào)幅解調(diào)器為例：下一頁(yè)上一頁(yè)返回第9課手機(jī)通信解調(diào)器是從載波信號(hào)中恢復(fù)信號(hào)內(nèi)容的電子電路。以前他們與無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)相聯(lián)系，但是其他系統(tǒng)用不同種類(lèi)的解調(diào)器。另外一個(gè)常用的是調(diào)制解調(diào)器，它包含一個(gè)調(diào)制器和一個(gè)解調(diào)器。進(jìn)而經(jīng)解調(diào)的信號(hào)經(jīng)過(guò)解碼從輸出碼中恢復(fù)輸入信號(hào)比特。這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)DAC變?yōu)槟M信號(hào)，如圖9-8所示。這樣兩個(gè)手機(jī)實(shí)現(xiàn)了通信。我們可以總結(jié)整個(gè)過(guò)程如下，如圖9-9所示。上一頁(yè)返回第10課圖像傳感器引言數(shù)碼相機(jī)，如圖10-1所示，它的起源應(yīng)該追溯到200年前。最開(kāi)始的每一部相機(jī)都有一個(gè)黑盒子，里面有一個(gè)用來(lái)聚焦圖像的鏡頭，一個(gè)決定光線(xiàn)亮度的光圈，以及控制曝光時(shí)間的快門(mén)。數(shù)碼相機(jī)和傳統(tǒng)膠卷相機(jī)的最大差別就是捕捉圖像的方法不一樣。數(shù)碼相機(jī)用一種叫做圖像傳感器的固態(tài)設(shè)備，而非膠卷來(lái)捕捉圖像。在一些數(shù)碼相機(jī)中圖像傳感器是一個(gè)電耦合器件，如圖10-2所示，另一些里面是半導(dǎo)體傳感器。在這些只有手指頭大的硅芯片表面分布了數(shù)百萬(wàn)個(gè)光敏二極管，稱(chēng)作像點(diǎn)，每一個(gè)像點(diǎn)都捕捉照片中的單個(gè)像素。下一頁(yè)返回第10課圖像傳感器圖像傳感器類(lèi)型圖像傳感器如圖10-3所示。如圖10-4所示，一個(gè)CCD就像一個(gè)三層的三明治。底層包含了很多像點(diǎn)。中間一層是色彩濾波器，用來(lái)確定每一個(gè)像點(diǎn)的顏色。頂層是許多用來(lái)聚光的顯微透鏡。CCD是由于曝光之后讀取像素點(diǎn)上的電荷量而得名的。開(kāi)始是第一行上的電荷被傳送到傳感器上的讀出寄存器，并由此被輸入到一個(gè)放大器，然后傳到一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。一行被讀取之后，讀出寄存器里該行的電荷就被刪除了，緊接著輸入下一行，并且所有上面的行都和下面的相銜接。每一行都通過(guò)這樣的方式和上面的行相耦合，一次只讀一行像素點(diǎn)。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第10課圖像傳感器CCD通過(guò)在天文望遠(yuǎn)鏡、掃描儀和視頻攝錄機(jī)中的應(yīng)用，已經(jīng)得到了很好的發(fā)展。然而，現(xiàn)在卻有一個(gè)更好的選擇——CMOS圖像傳感器，如圖10-5所示。CCD和CMOS都采用表面的網(wǎng)格小像點(diǎn)捕捉光線(xiàn)。它們的不同之處在于處理圖像的方式以及它們的制造方法。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第10課圖像傳感器像素像素如圖10-7所示，方形像素按照一定的模式排列以便形成一張照片彎曲的線(xiàn)條和邊緣。像素使用得越多，曲線(xiàn)就越光滑。如圖，相同的紅色球用4、12、24個(gè)方形像素來(lái)表示。隨著像素的增加，邊緣變得越平滑而且形狀也越來(lái)越和原來(lái)的相像。圖像尺寸用像素維度尺寸表示（4368×2912）或者總共的像素值（12，719，616）,如圖10-8所示。如果一張數(shù)字圖像用它包含的像素以正確的尺寸顯示或打印時(shí)（左），看起來(lái)就是一張正常的圖片，但如果放大太多（右），方形像素點(diǎn)就顯現(xiàn)出來(lái)了，如圖10-9所示。上一頁(yè)返回圖8-1地面微波返回圖8-2地面微波返回圖8-3通信衛(wèi)星返回圖8-4衛(wèi)星通信系統(tǒng)返回圖8-5dicty-net網(wǎng)絡(luò)返回圖8-6星狀網(wǎng)返回圖8-7無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)返回圖8-8藍(lán)牙手套、藍(lán)牙枕頭返回圖8-9無(wú)線(xiàn)網(wǎng)站返回圖9-1手機(jī)間的通信返回圖9-2天線(xiàn)返回圖9-3頻譜搬遷返回圖9-4天波傳播返回圖9-5地波傳播返回圖9-6視距傳播返回圖9-7信號(hào)解調(diào)返回圖9-8DAC返回圖9-9