无线传感器及元器件：网络、设计与应用PDF电子书下载

绪论 1

第1章 元器件及其应用 4

1.1 测量 5

1.2 元器件架构和元器件应用 5

1.2.1 信号和信号调理 6

1.2.2 元器件的种类 8

1.3 数字元器件的硬件和软件 10

1.3.1 数字元器件的组成单元 11

1.3.2 微处理器和微控制器 12

1.3.3 输入和输出 14

1.3.4 信号转换 15

1.3.5 数字信号处理 18

1.4 传感器技术和先进的传感器 19

1.4.1 传感材料 19

1.4.2 传感器的生产过程 21

1.4.3 传感器技术和IC传感器的发展趋势 23

1.4.4 传感器分布和多传感器系统 25

1.4.5 智能传感器 26

1.5 元器件及传感器通信和传感器网络 28

1.5.1 无线元器件通信 30

1.5.2 元器件信号的调制和编码 31

1.5.3 无线通信系统实例 33

1.5.4 无线传感器和元器件实例 34

1.6 工业元器件系统 34

1.6.1 工业通信系统 36

1.6.2 工业传感器网络的基本元素 36

1.6.3 工业网络协议 37

1.6.4 以太网和现场总线 38

1.6.5 现场总线的实现 39

1.6.6 现场总线设计和应用示例 40

1.6.7 遥测和SCADA系统 42

1.7 噪声和失真 45

1.7.1 电子系统中的内部噪声 45

1.7.2 干扰 47

1.7.3 通信系统中的噪声和失真 47

1.7.4 数字系统中的噪声 49

1.8 小结 49

第2章 无线通信 50

2.1 无线通信原理 50

2.2 电磁波传播 52

2.2.1 自由空间传播的功率和链路分析 53

2.2.2 天线特性 54

2.2.3 近场、远场和衰落 54

2.2.4 电场矢量叠加 55

2.2.5 自由空间路径损耗 55

2.2.6 额外路径损耗和大气衰减 55

2.2.7 电磁波的反射 56

2.2.8 大气折射 56

2.2.9 电磁波的衍射 56

2.2.10 电磁波的室内传输 57

2.2.11 频段分配 57

2.3 RF组成 58

2.3.1 放大器 60

2.3.2 衰减器 62

2.3.3 滤波器 62

2.3.4 振荡器 62

2.3.5 频率乘法器 63

2.3.6 混频器 64

2.3.7 调制器和检测器 65

2.3.8 解调器 67

2.3.9 复用器 68

2.3.10 天线 70

2.3.11 相位检测器和移相器 71

2.3.12 功率分配器和功率合成器 71

2.3.13 RF变压器 72

2.3.14 EMI和RFI滤波器 73

2.3.15 其他组件 73

2.3.16 RF收发机 74

2.3.17 无线调制解调器 74

2.4 模拟调制和复用 75

2.4.1 幅度调制 76

2.4.2 频率调制 77

2.4.3 相位调制 78

2.4.4 频分复用和时分复用 79

2.5 数字信号的调制和复用 80

2.5.1 振幅键控 80

2.5.2 移频键控 81

2.5.3 移相键控 81

2.5.4 二进制移相键控 82

2.5.5 差分移相键控 82

2.5.6 四进制移相键控 83

2.5.7 偏移QPSK 85

2.5.8 差分QPSK 85

2.5.9 八进制移相键控 86

2.5.10 数字复用 86

2.6 扩频和多路接入技术 86

2.6.1 直接序列扩频 87

2.6.2 跳频扩频 90

2.6.3 多路接入技术 92

2.6.4 频分多址 94

2.6.5 时分多址 94

2.6.6 扩频多址 96

2.6.7 码分多址 96

2.6.8 跳频多址 97

2.6.9 混合扩频技术 98

2.6.10 空分多址 99

2.6.11 载波监听多路接入 99

2.6.12 分组无线 100

2.7 小结 101

第3章 数据传输、网络、协议和标准 102

3.1 数据传输 102

3.1.1 串行和并行数字通信 103

3.1.2 同步和异步传输 103

3.1.3 单工、半双工、全双工数据传输 105

3.1.4 无线数据传输 106

3.1.5 无线电频段数据传输 106

3.1.6 红外数据传输 107

3.1.7 微波数据传输 108

3.2 数据流的安全性 108

3.2.1 信道编码 108

3.2.2 加密 110

3.3 网络的基本要素和拓扑结构 111

3.3.1 网络软件 112

3.3.2 网络拓扑结构 113

3.3.3 互联网 115

3.3.4 Internet和Intranet 117

3.4 协议 118

3.4.1 OSI模型 119

3.4.2 OSI模型的结构 119

3.4.3 IEEE802网络模型 122

3.5 标准 123

3.5.1 IEEE802标准 124

3.5.2 无线以太网概念 125

3.5.3 IEEE802.16无线城域网 127

3.5.4 基于码分多址的标准 127

3.5.5 基于时分多址的标准 127

3.5.6 GSM和GPRS标准 128

3.5.7 其他无线通信网络标准 129

3.5.8 支持智能传感器接口的IEEE1451标准 129

3.6 无线通信网络、PAN、LAN和WLAN 132

3.6.1 频谱分配的近来发展 133

3.6.2 无线通信网络的类型 134

3.6.3 无线通信网络的拓扑结构 134

3.6.4 无线扩展局域网技术 135

3.6.5 IEEE802.11无线局域网标准 135

3.6.6 HIPERLAN标准 137

3.6.7 蓝牙 137

3.6.8 工业传感器总线和网络 139

3.7 网络、数据和信息管理 142

3.8 小结 143

第4章 无线元器件和传感器网络 144

4.1 无线传感器架构和网络设计 145

4.1.1 无线传感器和转换器 145

4.1.2 无线传感器网络架构 151

4.1.3 IEEE1451标准对传感器网络的影响 152

4.2 无线元器件架构和网络设计 153

4.2.1 无线元器件的必要元件 155

4.2.2 无线网桥、路由器、网关和中继器 158

4.2.3 无线数据记录仪 159

4.2.4 无线元器件的功率考虑 160

4.2.5 无线元器件的其他问题 162

4.3 无线传感器和元器件网络设计 165

4.3.1 移动无线元器件和传感器网络 167

4.3.2 无线传感器网络的能量问题 169

4.3.3 蓝牙传感器网络 170

4.3.4 蓝牙网络的应用 172

4.3.5 IEEE802传感器和元器件网络 174

4.4 无线集成网络传感器 176

4.4.1 WINS功率需求 178

4.4.2 WINS的应用 179

4.5 即插即用传感器和网络 180

4.6 工业无线通信网络和自动控制 183

4.6.1 无线现场总线 183

4.6.2 工业无线Mesh网络 184

4.7 小结 187

第5章 无线传感器和设备的应用 188

5.1 特定应用场合的无线传感器和设备 188

5.1.1 特定应用场合的无线传感器和网络 189

5.1.2 特定应用场合的嵌入式无线通信设备和网络 190

5.1.3 特定应用的模块及附加无线通信设备和网络 193

5.2 商用无线传感器和元器件 196

5.3 研发中的无线元器件和传感器网络 198

5.3.1 应用层和物理层上的软硬件问题 198

5.3.2 物理层和网络层上的效率 200

5.3.3 通信协议和网络管理方面的问题 202

5.4 工业化无线传感器和元器件网络 203

5.4.1 无线通信系统和现场总线的集成 206

5.4.2 无线内置检测和基于条件的维护 211

5.5 无线人类健康监测和环境应用 212

5.5.1 无线人类健康系统 213

5.5.2 无线环境和生活环境监测系统 215

5.5.3 环境观察和预测系统 217

5.6 射频识别 218

5.7 用户产品和其他应用 221

5.7.1 无线用户产品 221

5.7.2 其他无线应用 222

5.8 小结 224

参考文献 225