基于單片機的無線電通信技術分析

焦嬌 姜浩軍

摘 要：無線電通信的發明是人類通信領域一個重要的里程碑事件。隨著計算機技術、通信技術和無線電技術的發展與完善，無線電通信日漸成熟，成為當前人類社會的主流通信技術和通信方式。和其它通信方式相比，無線電通信技術具有高效、快捷、方便、機動靈活、穩定可靠等優勢，因而廣泛應用于遠程遙控、汽車電子、門卡、環境監測和電氣自動化等多個領域。其中，單片機就是無線電通信的重要應用領域。在配套技術的推動下，目前單片機和上位機之間的聯系已經不在使用原來的有線傳輸方式，而是使用依賴于無線數據傳輸的有線串、并行總線、I2C和CAN總線。文章圍繞基于單片機的無線電技術相關問題進行探討，首先介紹了無線電通信基本概念和性能特點，其次簡要介紹了單片機的性能、參數，最后對無線電通信距離的影響因素加以分析。

關鍵詞：單片機；無線電通信技術；應用

引言

對電能的應用是人類社會進入現代文明的一個重要標志。由于電能的高效便捷和適用性廣的特點，在人類社會生產、生活各個領域都能夠看到電能的應用。在通信領域，使用電進行信息傳遞的方式稱之為電通信。根據實現的方式不同，電通信通常分作有線電通信和無線電通信兩大類。有線電通信以電線、電纜為載體進行信息傳遞。無線電通信則是將信息通過無線電波的方式向遠方傳遞。無線電通信可以傳輸的信息類型非常豐富，包括數據、文本、語音、圖像等各個類型。相較于有線電通信，無線電通信對基礎設施的要求相對較低，無須架設專用的通信線路，在通信距離上受限也少，通信機制靈活，便于構建。其缺點是受自然環境條件影響較大，條件惡劣時傳輸質量會大幅降低。保密性差，電信號容易被截獲、竊取。無線電通信適用范圍更廣，發展潛力巨大，是當前通信技術的主流發展方式。

1 無線電通信基本概念和特點分析

無線電通信將傳遞的信息按照一定規律轉為電磁脈沖，以電磁波為載體，向四面八方傳遞，然后通過專用設備接收并還原成相應信息。由于使用電磁波為傳輸載體，無線電通信具有傳播范圍極遠，通信效率高等諸多特點，是現代化信息傳遞的主流技術。

1.1 受時間、空間限制影響微弱

人類社會活動紛繁復雜，不確定因素很多。一般的通信方式往往會因為某些無法預估的因素受到干擾，通信質量下降，嚴重時甚至無法進行。相對而言，無線電通信由于是采用向四周發射電磁波的形式進行信息傳遞，受時間、空間影響微弱，從而可以更加方便靈活的傳遞各類信息。隨著科學技術的發展，特別是網絡技術的實現，更是進一步推動了無線電通信的發展，信息傳遞效率大幅提高。

1.2 機動性高，適用性廣

無線電通信技術是一門綜合性很強的實用工程學科。它綜合利用了數字技術、精密機械、智能控制等多種現代化先進技術。信息傳輸速度快、存儲量大、功能豐富、基礎設備構建靈活，智能化水平較高，能夠在很多環境下實現信息通信目標，特別是在軍事構建地域通信網方面的貢獻非常突出。

1.3 通信穩定可靠

無線電通信在基礎設施方面不需要連續建設長距離的通信電纜，使用無線電波作為信息傳遞介質的方式，在應對自然災害方面具有得天獨厚的優勢。除了極少數信號受到嚴重干擾的情況，無線電通信都能夠較為正常的進行，保持通訊聯絡通暢。無線電通信技術擺脫了通信線路建設的繁瑣環節和傳輸距離限制，傳輸距離更遠，方式更加靈活。

1.4 信息安全缺乏保障

無線電通信使用無線電作為信息載體。而電磁波在傳遞過程中容易受到外界的干擾，降低通信質量，同時，只要使用相應設備，無線電波就會受到竊取，其中所包含的信息也就難以保密。無線電通信安全問題是無線電通信領域最受關注的問題之一。隨著全球市場化趨勢的日漸明顯，企業競爭程度與日俱增。作為最廣泛使用的通信手段，無線電通信的安全問題愈加突出。提高通信安全保障水平，是無線電通信領域今后主要的發展方向。

2 單片機概述

單片機是目前工業生產中重要的集成控制設備，在工業自動化、智能化生產中發揮著至關重要的控制和信息運算作用。單片機自上個世紀七十年代出現以來，經歷了40多年的發展，實現了多次技術革新。當前的單片機和上位機之間的通信聯系，已經不再使用有線通信，而是使用有線串、并行總線、I2C和CAN總線技術，上述功能的實現，最終依賴于無線電通信。下面就對單片機的主要性能參數進行簡要介紹。

（1）電源范圍：單片機可以使用4伏到5.5伏的電源。

（2）工作頻率：51單片機是當前單片機性能較為先進的一種。相對于工作頻率最高只能達到24兆赫茲的89C51為代表的89C5*，89S5*系列產品，51單片機最高工作頻率可到33兆赫茲。

（3）兼容型：目前的單片機具有良好的兼容性，同一程序，在不同單片機上運行的結果是一致的。

（4）加密功能：經過多年的發展，單片機的保密性能大幅提高，相較于過去的單片機，目前新型單片機上應用的程序都有著很強的保密措施，可以有效防止知識產權遭受侵犯。

（5）抗干擾性：和采用外接看門狗計時器單元電路的89C51型不同，新型單片機將看門狗計時器集成在設備內部，不僅有效縮減了設備所占空間，更使得抗干擾性能得以大幅提高，設備運轉更加安全穩定。

3 無線電通信距離主要影響因素分析

在無線電工作頻率保持不變的情況下，無線電通信距離的影響因素主要有發射功率、發射天線增益、傳播損耗、接收天線增益、接收機靈敏度等因素。要增加通信距離，就必須提高上述因素中的增益因素，比如發生功率、發生天線增益、接收機靈敏度等，減少減益因素，比如傳播損耗等。上述無線電通信距離影響因素中，一部分因素能夠人為控制、影響，這些因素包括接收靈敏度、RX-天線增益、發射輸出功率等。還有一部分因素是無線電技術特點決定的，不能人為的改動，這些因素包括輸損耗、路徑損耗、多徑損耗、周圍環境的吸收等。為此，要提高無線電通信的距離，就必須從可以人為控制的幾個因素，比如接收靈敏度、天線增益、發射功率等因素著手。

4 結束語

隨著社會的發展，人類生產、工作和日常生活活動對于通信的需求越來越高。無線電通信技術機動靈活、可靠穩定，對于現代社會節奏快捷、情況復雜的工作生活方式具有極高的適用性。我們相信，在信息科學、材料科學、網絡技術和計算機技術等日臻完善的基礎上，無線電技術勢必獲得更快的發展，實現更高層次的應用，為人類社會現代化水平的提高做出更加積極的貢獻。

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作者簡介：焦嬌，牡丹江師范學院，研究生學院無線電物理專業。

姜浩軍，牡丹江師范學院，研究生學院無線電物理專業。