引論：我們?yōu)槟砹?3篇傳輸機(jī)理論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

藍(lán)牙系統(tǒng)采用分散式（Scatter）結(jié)構(gòu)，設(shè)備間以及從方式構(gòu)成微微網(wǎng)（Piconet），支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。它采用GFSK調(diào)制，抗干擾性能好，通過快速跳頻和短包技術(shù)來減少同頻干擾，保證傳輸的可靠性。使用的頻段為無需申請(qǐng)?jiān)S可的2.4GHz的ISM頻段。

藍(lán)牙協(xié)議從協(xié)議來源大致分為四部分：核心協(xié)議、電纜替代協(xié)議（RECOMM）、電路控制協(xié)議和選用協(xié)議。其中核心協(xié)議是藍(lán)牙專利協(xié)議，完全由藍(lán)牙SIG開發(fā)，包括基帶協(xié)議（BB）、連接管理協(xié)議（LMP）、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）以及服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）。藍(lán)牙協(xié)議從體系結(jié)構(gòu)又可分為底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高端應(yīng)用層三大部分，其中鏈路管理層（LM）、基帶(BB)和射頻層（RF）構(gòu)成藍(lán)牙的底層模塊。由此可見，基帶層是藍(lán)牙協(xié)議的重要組成部分。本文主要對(duì)藍(lán)牙技術(shù)中最重要的基帶數(shù)據(jù)傳輸機(jī)理進(jìn)行分析。

1基帶協(xié)議概述

圖1給出藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。在藍(lán)牙系統(tǒng)中，使用藍(lán)牙技術(shù)將設(shè)備連接起來的網(wǎng)絡(luò)稱作微微網(wǎng)（Piconet），它由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（MasterUnit）和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)(SlaveUnit)構(gòu)成。主節(jié)點(diǎn)是微微網(wǎng)中用來同步其他節(jié)點(diǎn)的藍(lán)牙設(shè)備，是連接過程的發(fā)起者，最多可與7個(gè)從節(jié)點(diǎn)同時(shí)維持連接。從節(jié)點(diǎn)是微微網(wǎng)中除主節(jié)點(diǎn)外的設(shè)備。兩個(gè)或多個(gè)微微網(wǎng)可以連接組成散射網(wǎng)（Scatternet）。

圖2給出藍(lán)牙協(xié)議結(jié)構(gòu)示意圖。基帶層位于藍(lán)牙協(xié)議棧的藍(lán)牙射頻之上，并與射頻層一起構(gòu)成藍(lán)牙的物理層。從本質(zhì)上說，它作為一個(gè)鏈接控制器，描述了基帶鏈路控制器的數(shù)字信號(hào)處理規(guī)范，并與鏈路管理器協(xié)同工作，負(fù)責(zé)執(zhí)行象連接建立和功率控制等鏈路層的，如圖3所示。基帶收發(fā)器在跳頻（頻分）的同時(shí)將時(shí)間劃分（時(shí)分），采用時(shí)分雙工（TDD）工作方式（交替發(fā)送和接收），基帶負(fù)責(zé)把數(shù)字信號(hào)寫入并從收發(fā)器中讀入數(shù)據(jù)。主要管理物理信道和鏈接，負(fù)責(zé)跳頻選擇和藍(lán)牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸、象誤碼糾錯(cuò)、數(shù)據(jù)白化、藍(lán)牙安全等。基帶也管理同步和異步鏈接，處理分組包，執(zhí)行尋呼、查詢來訪及獲取藍(lán)牙設(shè)備等。

在藍(lán)牙基帶協(xié)議中規(guī)定，藍(lán)牙設(shè)備可以使用4種類型的地址用于同場(chǎng)合和狀態(tài)。其中，48位的藍(lán)牙設(shè)備地址BD_ADDR（IEEE802標(biāo)準(zhǔn)），是藍(lán)牙設(shè)備連接過程的唯一標(biāo)準(zhǔn)；3位的微微網(wǎng)激活節(jié)點(diǎn)地址AM_ADDR，用以標(biāo)識(shí)微微網(wǎng)中激活成員，該地址3位全用作廣播信息；8位的微微網(wǎng)休眠節(jié)點(diǎn)地址PM_ADDR，用以標(biāo)識(shí)微微網(wǎng)中休眠的從節(jié)點(diǎn)。微微網(wǎng)接入地址AR_ADDR，分配給微微網(wǎng)中要啟動(dòng)喚醒過程的從節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)微微網(wǎng)主從節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，彼此必須保持同步。同步所采用的時(shí)鐘包括自身不調(diào)整也不關(guān)閉的本地設(shè)備時(shí)鐘CLKN，微微網(wǎng)中主節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)鐘CLK以及為主節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘對(duì)從節(jié)點(diǎn)本地設(shè)備時(shí)鐘進(jìn)行周期更新以保持主從同步的補(bǔ)償時(shí)鐘CLKE。

與其它無線技術(shù)一樣，藍(lán)牙技術(shù)中微微網(wǎng)通過使用各種信道來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。其中，物理信道表示在79個(gè)或者23個(gè)射頻信道上跳變的偽隨機(jī)跳頻序列，每個(gè)微微網(wǎng)的跳頻序列是唯一的，并且由主節(jié)點(diǎn)的藍(lán)牙設(shè)備地址決定；此外，藍(lán)牙有5種傳送不同類型信息的邏輯信道，它們分別為：

(1)LC信道：控制信道，用來傳送鏈路層控制信息；

(2)LMC信道：鏈接管理信道，用在鏈路層傳送鏈接管理信息；

(3)UA信道：用戶信道，用來傳送異步的用戶信息；

(4)UI信道：用戶信道，用來傳送等時(shí)的用戶信息；

(5)US信道：用戶信道，用來傳送同步的用戶信息。

在藍(lán)牙系統(tǒng)中，主從節(jié)點(diǎn)以時(shí)分雙工（TDD）機(jī)制輪流進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此，在信道上又可劃分為長(zhǎng)度為625μs的時(shí)隙（TimeSlot），并以微微網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘進(jìn)行編號(hào)(0-227-1)，主從節(jié)點(diǎn)分別在奇、偶時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。

2藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸

藍(lán)牙支持電路和分組交換，數(shù)據(jù)以分組形式在信道中傳輸，并使用流控制來避免分組丟失和擁塞。為確保分組包數(shù)據(jù)正確傳輸，還進(jìn)行數(shù)據(jù)的白化和糾錯(cuò)，下面分別對(duì)這些傳輸機(jī)制進(jìn)行分析。

2.1藍(lán)牙分組

分組包數(shù)據(jù)可以包含話音、數(shù)據(jù)或兩者兼有。分組包可以占用多個(gè)時(shí)隙（多時(shí)隙分組）并且可以在下一個(gè)時(shí)隙繼續(xù)發(fā)送，凈荷(Payload)也帶有16位的錯(cuò)誤校驗(yàn)識(shí)別和校驗(yàn)（CRC）。有5種普通的分組類型，4個(gè)SCO分組包和7個(gè)ACL分組包。一般分組包格式如圖4。

圖3基帶層抽象

其中，接入碼(Accesscode)用來定時(shí)同步、偏移補(bǔ)償、尋呼和查詢。藍(lán)牙中有三種不同類型的接入碼：

(1)信道接入碼（CAC）：用來標(biāo)識(shí)一個(gè)微微網(wǎng)；

(2)設(shè)備接入碼（DAC）：用作設(shè)備尋呼和它的響應(yīng)；

(3)查詢接入碼（IAC）：用作設(shè)備查詢目的。

分組頭（Header）包含6個(gè)字段，用于鏈路控制。其中AM_ADDR是激活成員地址，TYPE指明分組類型，F(xiàn)LOW用于ACL流量控制位，ARQN是分組包確認(rèn)標(biāo)識(shí)，SEQN用于分組重排的分組編號(hào)，HEC對(duì)分組頭進(jìn)行驗(yàn)。藍(lán)牙使用快速、不編號(hào)的分組包確認(rèn)方式，通過設(shè)置合適的ARQN值來區(qū)別確定是否接收到數(shù)據(jù)分組包。如果超時(shí)，則忽略這個(gè)分組包，繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)。

2.2鏈接及流控制

藍(lán)牙定義了兩種鏈路類型，即面向連接的同步鏈路（SCO）和面向無連接的異步鏈路（ACL）。SCO鏈接是一個(gè)對(duì)稱的主從節(jié)點(diǎn)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的同步鏈接，在預(yù)留的時(shí)間里發(fā)送SCO分組，屬于電路交換，主要攜帶話音信息。主節(jié)點(diǎn)可同時(shí)支持3個(gè)SCO鏈接，從節(jié)點(diǎn)可同時(shí)支持2～3個(gè)鏈接SCO，SCO分組包不支持重傳。SCO鏈路通過主節(jié)點(diǎn)LMP發(fā)送一個(gè)SCO建立消息來建立，該消息包含定時(shí)參數(shù)（Tsco和Dsco）。

ACL鏈接是為匹克網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)在沒有為SCO鏈接保留的時(shí)隙中，提供可以與任何從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行異步或同步數(shù)據(jù)交換的機(jī)制。一對(duì)主從節(jié)點(diǎn)只可以維持一個(gè)ACL鏈接。使用多個(gè)ACL分組時(shí)，藍(lán)牙采用分組包重發(fā)機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的完整性。ACL分組不指定確定從節(jié)點(diǎn)時(shí)，被認(rèn)為是廣播分組，每個(gè)從節(jié)點(diǎn)都接收這個(gè)分組。

藍(lán)牙建議使用FIFO（先進(jìn)先出）隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)ACL和SCO鏈接的發(fā)送和接收，鏈接管理器負(fù)責(zé)填充這些隊(duì)列，而鏈接控制器負(fù)責(zé)自動(dòng)清空隊(duì)列。接收FIFO隊(duì)列已滿時(shí)則使用流控制來避免分組丟失和擁塞。如果不能接收到數(shù)據(jù)，接收者的鏈接控制器發(fā)送一個(gè)STOP指令，并插入到返回的分組頭（Header）中，并且FLOW位置1。當(dāng)發(fā)送者接收到STOP指示，就凍結(jié)它的FIFO隊(duì)列停止發(fā)送。如果接收器已準(zhǔn)備好，發(fā)送一個(gè)GO分組給發(fā)送方重新恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸，F(xiàn)LOW位置0。

2.3數(shù)據(jù)同步、擾碼和糾錯(cuò)

由于藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送器采用時(shí)分雙工（TDD）工作機(jī)制，它必須以一種同步的方式來交替發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。微微網(wǎng)通過主節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)同步，并決定其跳頻序列中的相位。在微微網(wǎng)建立時(shí)，主節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘傳送給從節(jié)點(diǎn)，每個(gè)從點(diǎn)節(jié)給自己的本地時(shí)鐘加上一個(gè)偏移量，實(shí)現(xiàn)與主節(jié)點(diǎn)的同步。在微微同生存期內(nèi)，主節(jié)點(diǎn)不會(huì)調(diào)整自己的系統(tǒng)時(shí)鐘。為了與主節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘匹配，從節(jié)點(diǎn)會(huì)偏移量進(jìn)行周期的更新。藍(lán)牙時(shí)鐘應(yīng)該至少具有312μs的分首辨率。主節(jié)點(diǎn)分組發(fā)送的平均定時(shí)與理想的625ms時(shí)隙相比，偏移不不能超過20ppm，抖動(dòng)（Jitter）應(yīng)該少于1ms。

在分組數(shù)據(jù)送出去并且在FEC編碼之前，分組頭和凈荷要進(jìn)行擾碼，使分組包隨機(jī)化。接收數(shù)據(jù)分組包時(shí)，使用盯同的白化字進(jìn)行去擾處理。

為了提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性及系統(tǒng)抗干擾性，藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制采用三種糾錯(cuò)方式：1/3率FEC編碼方式（即每一數(shù)據(jù)位重復(fù)3次）、冗余2/3率FEC編碼方式（即用一個(gè)多項(xiàng)式發(fā)生器把10位碼編碼成15位碼）以及數(shù)據(jù)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式（即發(fā)送方在收到接收方確認(rèn)消息之前一直重發(fā)數(shù)據(jù)包，直到超時(shí)）。

圖4藍(lán)牙分組包格式

3藍(lán)牙設(shè)備連接

藍(lán)牙鏈接控制器工作在兩種主要狀態(tài)：待令（Standby）和連接（Connection）。在藍(lán)牙設(shè)備中，Standby是缺省的低功率狀態(tài)，只運(yùn)行本地時(shí)鐘且不與任何其他設(shè)備交互。在連接狀態(tài)，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)能交換分組包進(jìn)行通信，所以要實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備之間的互相，彼此必須先建立連接。由于藍(lán)牙使用的ISM頻帶是對(duì)所有無線電系統(tǒng)都開放的頻帶，會(huì)遇到各種各樣的干擾源，所以藍(lán)牙采用分組包快速確認(rèn)技術(shù)和跳頻方案來確保鏈路和信道的穩(wěn)定。在建立連接和通信過程中使用跳頻序列作為物理信道，跳頻選擇就是選擇通信的信道。

3.1跳頻選擇

跳頻技術(shù)把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道（HopChannel）。無線電收發(fā)器按一定的碼序列（以產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方式）不斷地從一個(gè)信道跳到另一個(gè)信道，并且收發(fā)雙方都按這個(gè)規(guī)律才能通信并同步。跳頻的瞬時(shí)帶寬很窄，通過擴(kuò)頻技術(shù)展成寬頻帶，使干擾的影響最小。當(dāng)一個(gè)設(shè)備被激活時(shí)，該設(shè)備被分配32個(gè)跳頻頻點(diǎn)，以后該設(shè)備就在這些跳頻點(diǎn)上接收和發(fā)送信息。通用跳頻選擇方案由兩部分組成，即選擇一個(gè)序列并在跳頻頻點(diǎn)上映射該序列。對(duì)于每一情況，都需要從-主和主-從兩種跳頻序列。藍(lán)牙系統(tǒng)中使用的跳頻序列有如下幾種：

(1)呼叫跳頻序列：在呼叫（Page）狀態(tài)使用；

(2)呼叫應(yīng)答序列：在呼叫應(yīng)答（PageResponse）狀態(tài)使用；

(3)查詢序列：在查詢（Inquiry）狀態(tài)使用；

(4)查詢應(yīng)答序列：在查詢應(yīng)答（InquiryResponse）狀態(tài)使用；

(5)信道跳頻序列：在連接（Connection）狀態(tài)使用。

3.2藍(lán)牙連接建立

從待令狀態(tài)到連接狀態(tài)的過程就是連接建立過程。通常來講，兩個(gè)設(shè)備的連接建立過程如下：

首先，主節(jié)點(diǎn)使用GIAC和DIAC來查詢范圍內(nèi)的藍(lán)牙設(shè)備（查詢狀態(tài)）。如果任何附近的藍(lán)牙設(shè)備正在監(jiān)聽這些查詢（查詢掃描狀態(tài)），就發(fā)送它的地址和時(shí)鐘信息后，從節(jié)點(diǎn)可以開始監(jiān)聽來自主節(jié)點(diǎn)的尋呼消息（尋呼掃描），主節(jié)點(diǎn)在發(fā)現(xiàn)附近的設(shè)備之間可以尋呼這些設(shè)備（尋呼狀態(tài)），建立鏈接。在尋呼掃描的從設(shè)備被這個(gè)主節(jié)點(diǎn)尋呼后，就會(huì)以DAC（設(shè)備訪問碼）來響應(yīng)（Slaveresponsesubstate）。主節(jié)點(diǎn)在接收到從節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)后，便可以以送主節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘、BD_ADDR、BCH奇偶位和設(shè)備類（FHS分組包），最后在從節(jié)點(diǎn)已經(jīng)接收到這個(gè)FHS分組之后，進(jìn)入連接狀態(tài)。具體過程如圖5。

由圖5可見，在藍(lán)牙連接建立的呼個(gè)不同階段，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)分別處于不同的狀態(tài)，這些狀態(tài)包括：

查詢（Inquiry）：查詢是主節(jié)點(diǎn)用來查找可監(jiān)視區(qū)域中的藍(lán)牙設(shè)備，以便通過收集來自從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)查詢消息中得到該節(jié)點(diǎn)的設(shè)備地址和時(shí)鐘，查詢過程使用IAC；

查詢掃描（InquiryScan）：藍(lán)牙設(shè)備周期地監(jiān)聽來自其他設(shè)備的查詢消息，以便自己能被發(fā)現(xiàn)。掃描過程中，設(shè)備可以監(jiān)聽普通查詢接入碼（GIAC）和特定查詢接入碼（DIAC）；

查詢響應(yīng)（Inquiryresponse）：從節(jié)點(diǎn)以FHS分組響應(yīng)查詢消息，它攜帶從節(jié)點(diǎn)的DAC、本地時(shí)鐘等信息；

尋呼（Page）：主節(jié)點(diǎn)通過在不同的跳頻序列發(fā)送消息，來激活一個(gè)從節(jié)點(diǎn)并建立連接，尋呼過程使用DAC；

尋呼掃描（PageScan）：從節(jié)點(diǎn)周期性地在掃描窗間隔時(shí)間內(nèi)喚醒自己，并監(jiān)聽自己的DAC，從節(jié)點(diǎn)每隔1.28s在這個(gè)掃描窗上根據(jù)尋呼跳頻序列選擇一個(gè)掃描頻率；

從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)（SlaveResponse）：從節(jié)點(diǎn)在尋呼掃描狀態(tài)收到主節(jié)點(diǎn)對(duì)自己的尋呼消息即進(jìn)入響應(yīng)狀態(tài)，響應(yīng)主設(shè)備的尋呼消息；

主節(jié)點(diǎn)響應(yīng)（MasterResponse）：主節(jié)點(diǎn)在接收到從節(jié)點(diǎn)對(duì)它的尋呼消息的響應(yīng)后，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)FHS分組給從節(jié)點(diǎn)，如果從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)回答，主節(jié)點(diǎn)就進(jìn)入連接狀態(tài)。

3.3連接狀態(tài)

連接（connection）狀態(tài)以主節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)POLL分組開始，表示連接已經(jīng)建立，此時(shí)分組包可以在主從節(jié)點(diǎn)之間來回發(fā)送。連接兩端即主從節(jié)點(diǎn)都使用主節(jié)點(diǎn)的接入碼和時(shí)鐘，并且使用的跳頻為信道跳頻序列。即在連接建立后，主節(jié)點(diǎn)的藍(lán)牙設(shè)備地址（BD_ADDR）決定跳頻序列和信道接入碼。在連接狀態(tài)的藍(lán)牙設(shè)備，可以有以下幾個(gè)子狀態(tài)：

Active:在這個(gè)模式下，主從節(jié)點(diǎn)都分別在信道通過監(jiān)聽，發(fā)送和接收分組包，并彼此保持同步；

Sniff:在這個(gè)模式下，從節(jié)點(diǎn)可以暫時(shí)不支持ACL分組，也就是ACL鏈路進(jìn)入低能源sleep模式，空出資源，使得象尋呼、掃描等活動(dòng)、信道仍可用；

Park：當(dāng)從節(jié)點(diǎn)不必介入微微網(wǎng)信道，但仍想與信道維持同步，它能進(jìn)入park（休眠）模式，此時(shí)具有很少的活動(dòng)而處于低耗模式，從節(jié)點(diǎn)放棄AM_ADDR，而使用PM_ADDR。

篇2

該模塊采用Chipcon公司的超低功耗FSK調(diào)制解調(diào)芯片CC1000和Microchip公司的低功耗單片機(jī)PIC16F73，從而保證了系統(tǒng)的超低功耗。同時(shí)，為了適應(yīng)電池供電系統(tǒng)的應(yīng)用，該模塊支持查詢方式的無線通信，可以使系統(tǒng)的平均工作電流低至10μA。該模塊具有8組信道，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的半雙工通信，并且提供標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)接口，支持TTL、RS232和RS485通信接口，可以方便地與其它控制器或計(jì)算機(jī)連接。

圖1

1模塊硬件設(shè)計(jì)

模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

作為工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的底層通信設(shè)備，該系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)、假數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)組合、解碼數(shù)據(jù)幀、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等功能。在接收過程中完成數(shù)據(jù)由電信號(hào)向位流、由位流數(shù)據(jù)向字節(jié)，由字節(jié)向數(shù)據(jù)幀的變換，而在發(fā)送過程中則完成接收到的逆向過程。數(shù)據(jù)發(fā)送過程中數(shù)據(jù)流的變化如圖2所示。

調(diào)制解調(diào)由CC1000完成。系統(tǒng)采用頻移鍵控調(diào)制（FSK），載波頻率為434MHz，帶寬為64kHz，數(shù)據(jù)采用差分曼徹斯特編碼發(fā)送，空中發(fā)送數(shù)據(jù)速率可以根據(jù)需要設(shè)置，最高FSK數(shù)據(jù)速率為76.8kpbs。CC1000采用三線命令接口和兩線數(shù)據(jù)接口，可編程配置載波頻率和數(shù)據(jù)速率等內(nèi)容。有關(guān)CC1000的詳細(xì)內(nèi)容見參考文獻(xiàn)。

模塊控制器在發(fā)送時(shí)從用戶接口接數(shù)據(jù)和命令，并將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀傳送給CC1000，控制CC1000進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。在接收時(shí)，控制器接收從CC1000傳送過來的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，過濾噪聲，將數(shù)據(jù)由位流轉(zhuǎn)換為字節(jié)，進(jìn)行校驗(yàn)并將用戶數(shù)據(jù)通過串行口傳送給用戶，使用戶可以實(shí)現(xiàn)所發(fā)即所收。

模塊是為低功耗系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，除了具有SLP引腳可以直接休眠模塊外，還有一些專門設(shè)計(jì)的命令來支持使用查詢方式的通信。PCMD、RX、TX三線組成模塊的三線接口，配置命令時(shí)PCMD必須為高電平。配置命令工作時(shí)序如圖3所示。

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)PCMD應(yīng)置為低電平，通過串行口發(fā)送數(shù)據(jù)即可。模塊使用時(shí)間間隔區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀，如果有傳輸半個(gè)字節(jié)的時(shí)間沒有接收到數(shù)據(jù)，則認(rèn)為此前接收到的為一幀數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將編碼該幀數(shù)據(jù)并通過CC1000進(jìn)行調(diào)制和發(fā)送。因此，如果用戶數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)幀的格式發(fā)送的，用戶應(yīng)當(dāng)連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免模塊將一幀數(shù)據(jù)分割為兩幀數(shù)據(jù)發(fā)送，從而降低發(fā)送效率。模塊只能進(jìn)行半雙工通信，沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)模塊處于接收狀態(tài)；有休眠信號(hào)時(shí)模塊進(jìn)入體眠狀態(tài)，此時(shí)模塊無法接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，只有將模塊喚醒后，才能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。READY信號(hào)是模塊工作狀態(tài)指示信號(hào)。當(dāng)READY長(zhǎng)時(shí)間處于低電平狀態(tài)時(shí)，可以使用RST將模塊復(fù)位，重新設(shè)置模塊的工作狀態(tài)，以避免模塊處于錯(cuò)誤工作狀態(tài)。

2軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用專門為PIC單片機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化，能夠?yàn)镻IC系列單片機(jī)產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)高效的代碼，具體內(nèi)容參考文獻(xiàn)。系統(tǒng)控制器軟件設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容，由于控制器要完成與用戶和CC1000雙方的通信及數(shù)據(jù)封裝，因此系統(tǒng)軟件借用Windows系統(tǒng)的消息循環(huán)機(jī)制設(shè)計(jì)，采用消息循環(huán)的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得程序結(jié)構(gòu)清晰、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可移植性強(qiáng)。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的初中，證明這種結(jié)構(gòu)非常適合單片機(jī)系統(tǒng)軟件的開發(fā)。

圖4為程序初始化和主函數(shù)部分的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)程序總線結(jié)構(gòu)采用消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制。在系統(tǒng)內(nèi)部寄存器和變量初始化完成后便可以進(jìn)入消息循環(huán)程序查詢系統(tǒng)消息。系統(tǒng)消息一般是CPU外部或內(nèi)部的事件通過CPU中斷系統(tǒng)激勵(lì)CPU運(yùn)行的。為了能夠使系統(tǒng)產(chǎn)生和響應(yīng)消息，必須啟動(dòng)CPU的中斷系統(tǒng)，因而在進(jìn)入消息循環(huán)前啟動(dòng)CPU定時(shí)中斷、串行通信中斷、外部觸發(fā)中斷。程序初始化部分在CPU上電或復(fù)位后只執(zhí)行一次，CPU在正常工作時(shí)即將終都在消息循環(huán)中反復(fù)檢測(cè)消息是否存在，并根據(jù)消息的種類做不同的操作，最后清除相應(yīng)的消息標(biāo)志，再進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)消息。本系統(tǒng)中消息共有三種，分別是程序節(jié)拍控制信號(hào)、與CC1000通信的信號(hào)以及與用戶通信的信號(hào)。程序節(jié)拍控制信號(hào)控制程序的運(yùn)行過程，包括時(shí)間信號(hào)、外部中斷信號(hào)（休眠、喚醒）以及其它定時(shí)動(dòng)作信號(hào)；與CC1000通信的信號(hào)包括CC1000狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)、接收完成信號(hào)、發(fā)送開始信號(hào)以及發(fā)送完畢信號(hào)等，負(fù)責(zé)管理與CC1000的通信和控制工作；與用戶通信的信號(hào)包括接收用戶數(shù)據(jù)完畢信號(hào)、用戶數(shù)據(jù)發(fā)送完畢信號(hào)以及向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)開始信號(hào)等，負(fù)責(zé)與用戶的通信管理。程序的消息循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

3模塊性能

3．1模塊功能

作為一款專門為低功耗系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的無線數(shù)字傳輸模塊，該模塊具有低電平供電、低功耗的特點(diǎn)。供電電壓范圍為3V～12V。當(dāng)供電電壓為3V時(shí)，在接收狀態(tài)下，模塊電流為9.6mA；在發(fā)送狀態(tài)下，模塊電流為25.6mA；在休眠狀態(tài)下，模塊電流為2μA。通信系統(tǒng)使用查詢方式工作時(shí)，處于接收的工作電流計(jì)算公式如下，即若休眠時(shí)間為dsl，檢測(cè)信號(hào)時(shí)間為tdt，那么平均工作電流為（單位為μA

）：

Ip=(tsl×2+tdt×9600)/(tsl+tdt)

因此，如果一個(gè)系統(tǒng)的休眠時(shí)間為8s,檢測(cè)時(shí)間為13μA。這樣，5400mAh的鋰電流可以使用47年！當(dāng)然，實(shí)際使用中應(yīng)該計(jì)算模塊處于接收狀態(tài)時(shí)的電流，此時(shí)模塊的功耗就取決于模塊工作的情況和傳輸數(shù)據(jù)量的大小，但是其極低的待機(jī)功耗對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來說是十分重要的。

3．2通信可靠性

通信誤碼率可以使用如下近似公式計(jì)算：

Pe≈Ne/N

式中，N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總線；Ne為被傳輸錯(cuò)的碼元數(shù)，理論上應(yīng)有N∞。

在實(shí)際使用中，N足夠大時(shí)，才能夠把Pe近似為誤碼率。經(jīng)過對(duì)模塊的測(cè)試，在數(shù)據(jù)速率為2400bps、通信距離為100m(平原條件)時(shí)，通信誤碼率為10-3～10-5。在數(shù)據(jù)速率提高時(shí)，通信誤碼率會(huì)增加，但是通信模塊可采用多項(xiàng)技術(shù)來提高通信可靠性。在物理層，模塊采用差分曼徹斯特編碼技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，從而保證通信中的同步問題；而在數(shù)據(jù)鏈路層，使用CRC（循環(huán)冗余編碼）進(jìn)行數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)，用以保證數(shù)據(jù)到達(dá)用戶應(yīng)用層以后的可靠性。當(dāng)然，用戶在應(yīng)用層還可以采取多種通信協(xié)議來進(jìn)一步提高通信的可靠性。

3.3通信距離

在無線通信中，通信距離與發(fā)射機(jī)發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度和接收機(jī)接收靈敏度有著直接關(guān)系。本模塊的發(fā)送功率為10dBm，而在數(shù)據(jù)速率為2400bps、帶寬為64kHz、通信二進(jìn)制誤碼率為10-3條件下，模塊的接收靈敏度為-110dBm。在天線高于地面3m的可視條件下，可告通信距離（誤碼率小于10-3）大于300m。在市區(qū)環(huán)境中，可靠通信距離在10m左右。

圖5

4模塊應(yīng)用

篇3

傳統(tǒng)的金剛石合成機(jī)控制系統(tǒng)是由一個(gè)PLC和一個(gè)可顯示終端構(gòu)成。這種傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)一般具有如下缺點(diǎn)：

(1)系統(tǒng)所有的工作都由PLC完成，其控制精度較差，致使合成的金剛石質(zhì)量較差；

(2)顯示終端的平面尺寸過小，這一方面使得操作人員觀察系統(tǒng)的狀態(tài)很不方便，另一方面也常常會(huì)引起誤操作；

(3)金剛石合成工藝復(fù)雜，需控制的參數(shù)很多，但原控制系統(tǒng)不能對(duì)參數(shù)進(jìn)行保存，這樣在根據(jù)不同產(chǎn)品和工藝要求對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，每次都必須重新設(shè)置所有的參數(shù)，操作非常麻煩；

（4）界面不友好；

（5）不能通過控制系統(tǒng)自動(dòng)考核操作人員的工作質(zhì)量。

為了提高控制精度、方便操作，開發(fā)新的控制系統(tǒng)迫在眉睫。筆者針對(duì)以上問題，將IPC與PLC有機(jī)結(jié)合在一起，開發(fā)了一套新的控制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可在上位機(jī)（IPC）和PLC之間通過RS－232與RS－485進(jìn)行大量串口通信。

2VC串口通信分析

在32位Windows系統(tǒng)下使用VC開發(fā)串口通信程序通常有如下4種方法：

（1）使用Microsoft公司提供的名為MSCOMM的通信控件；

（2）直接使用Windows應(yīng)用程序接口（API）；

（3）自行設(shè)計(jì)一個(gè)串口通信類；

（4）通過開發(fā)一個(gè)ActiveX控件來實(shí)現(xiàn)串口通信功能。

在上述幾種方法中，實(shí)際上還是使用WindowsAPI函數(shù)，然后把串口通信的細(xì)節(jié)給封裝起來，同時(shí)提供給用戶幾個(gè)簡(jiǎn)單的接口函數(shù)。上述幾種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但在實(shí)際情況下，大多數(shù)編程人員喜歡使用API函數(shù)自行設(shè)計(jì)串口通信類。

用WindowsAPI函數(shù)進(jìn)行串口通信的編程流程如圖1所示。其中打開串口是確定串口號(hào)與串口的打開方式；初始化串口用于配置通訊的波特率、每字節(jié)位數(shù)、校驗(yàn)位、停止位和讀寫超時(shí)等；讀寫串口用于向串口進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)和從串口接收數(shù)據(jù)；關(guān)閉串口用于將串口關(guān)閉并釋放串口資源（Windows系統(tǒng)下串口是系統(tǒng)資源）。

由于絕大多數(shù)控制系統(tǒng)中串口通信是比較費(fèi)時(shí)的，而且監(jiān)控系統(tǒng)還要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示等，所以一般采用多線程技術(shù)，并用AfxBeginThread（）函數(shù)創(chuàng)建輔助線程來管理串口通信，這樣，主進(jìn)程就能在進(jìn)行串口讀寫的同時(shí)，處理數(shù)據(jù)并完成用戶指令的響應(yīng)，但是設(shè)計(jì)時(shí)一定要處理好數(shù)據(jù)的共享問題。

串口讀寫既可以選擇同步、異步方式，也可以選擇查詢、定時(shí)讀寫和事件驅(qū)動(dòng)方式。由于同步方式容易造成線程阻塞，所以一般采用異步方式；而查詢方式要占用大量的CPU時(shí)間，所以一般采用定時(shí)讀寫或者事件驅(qū)動(dòng)方式，事件驅(qū)動(dòng)方式相關(guān)文獻(xiàn)較多，故此重點(diǎn)討論定時(shí)讀寫方式。定時(shí)讀寫方式就是上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送固定格式的數(shù)據(jù)，在下位機(jī)收到后向上位機(jī)返回狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)的傳輸需要時(shí)間，所有上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后就調(diào)用＿sleep（）函數(shù)進(jìn)行休眠，休眠的時(shí)間可根據(jù)需要進(jìn)行不同的設(shè)置。這樣，可以節(jié)省CPU時(shí)間，以使系統(tǒng)能夠很好地進(jìn)行監(jiān)控工作和處理其它事務(wù)。

3VC串口通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

筆者在Windows系統(tǒng)下，采用面向?qū)ο蟮姆椒ê投嗑€程技術(shù)，并使用VisualC6．0作為編程工具開發(fā)了一個(gè)通用串口通信類CSerialPort，該CSerialPort類封裝了串口通信的基本數(shù)據(jù)和方法，下面給出CSerialPort類的簡(jiǎn)單介紹。

CSerialPort類頭文件中的主要成員變量和成員函數(shù)如下：

ClassCSerialPort

{

private:

HANDELm_hPort;

DCBm_Dcb;

COMMTIMEOUTSm_TimeOuts;

DWORDm_Error;

Public:

CSerialPort();／／構(gòu)造函數(shù)

virtual～CSerialPort();／／析構(gòu)函數(shù)

／／InitPort()函數(shù)實(shí)現(xiàn)初始化串口

BOOLInitPort(

char＊str＝“com1”,

UINTBaudRate＝9600,

UINTParity＝0,

UINTByteSize＝8,

UINTStopBits＝1,

UINTReadMultiplier＝0,

UINTReadConstant＝0,

UINTWriteMultiplier＝10,

UINTWriteConstant＝1000);

DCBGetDCB();／／獲得DCB參數(shù)

／／SetDCB()函數(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)置DCB參數(shù)

BOOLSetDCB(

UINTBaudRate＝9600,

UINTParity＝0,

UNITByteSize＝8,

UINTStopBits＝1);

／／GetTimeOuts()函數(shù)獲得超時(shí)參數(shù)

COMMTIMEOUTSGetTimeOuts();

／／SetTimeOuts()函數(shù)設(shè)置超時(shí)參數(shù)

BOOLSetTimeOuts(

UINTReadMultiplier＝0,

UINTReadConstant＝0,

UINTWriteMultiplier＝10,

UINTWriteConstant＝1000);

／／WritePort()函數(shù)實(shí)現(xiàn)寫串口操作

voidWritePort(HANDLEport,CString);

CStringReadPort(HANDLEport);／／讀串口操作

BOOLClosePort();／／關(guān)閉串口

};

下面對(duì)該類的重要函數(shù)作以說明：

(1）在構(gòu)造函數(shù)CSerialPort（）中已對(duì)該類的數(shù)據(jù)成員進(jìn)行了初始化操作。

（2）初始化串口函數(shù)InitPort（）函數(shù)用于完成串口的初始化工作，包括打開串口、設(shè)置DCB參數(shù)、設(shè)置通信的超時(shí)時(shí)間等。

打開串口使用CreateFile（）函數(shù)，其中InitPort（）函數(shù)中的第一個(gè)參數(shù)為要打開的串口，通常將該參數(shù)賦給CreateFile（）函數(shù)中的第一個(gè)參數(shù)；設(shè)置DCB參數(shù)應(yīng)調(diào)用該類中的SetDCB（）函數(shù)，并將InitPort（）函數(shù)中的第2至第5參數(shù)賦給SetDCB（）函數(shù)；設(shè)置通信的超時(shí)時(shí)間應(yīng)調(diào)用該類中的SetTimeOuts（）函數(shù)，并將InitPort（）函數(shù)中的第6至第9參數(shù)賦給SetTimeOuts（）函數(shù)。另外，該串口是系統(tǒng)資源，應(yīng)該根據(jù)不同要求對(duì)其安全屬性進(jìn)行設(shè)置。

（3）SetDCB（）函數(shù)用于設(shè)置DCB參數(shù)，包括傳輸?shù)牟ㄌ芈省⑹欠襁M(jìn)行奇偶校驗(yàn)、每字節(jié)長(zhǎng)度以及停止位等。

（4）SetTimeOuts（）函數(shù)用于設(shè)定訪問的超時(shí)值，根據(jù)設(shè)置的值可以計(jì)算出總的超時(shí)間隔。前面兩個(gè)參數(shù)用來設(shè)置讀操作總的超時(shí)值，后面兩個(gè)參數(shù)用來設(shè)置寫操作總的超時(shí)值。

（5）WritePort（）函數(shù)用來完成向串口寫數(shù)據(jù)。由于該系統(tǒng)需要對(duì)多個(gè)串口進(jìn)行通信，所以首先應(yīng)把串口號(hào)作為參數(shù)傳遞給該函數(shù)；接著該函數(shù)把按參數(shù)傳遞過來的、要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼（也就是加入校驗(yàn)，這樣能減少誤碼率），然后再調(diào)用WindowsAPI函數(shù)WriteFile（）并把數(shù)據(jù)發(fā)送到串口。

（6）ReadPort（）函數(shù)用來完成從串口讀數(shù)據(jù)，由于有多個(gè)串口，所以應(yīng)把串口作為參數(shù)傳遞進(jìn)來，然后調(diào)用API函數(shù)ReadFile（），并把下位機(jī)發(fā)送到串口，數(shù)據(jù)讀出來放到緩存里面，接著對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以將其變換成字符串（CString）類型并返回。

（7）GetDCB（）函數(shù)主要用于獲得串口的當(dāng)前配置，可通過調(diào)用API函數(shù)GetCommState（）來實(shí)現(xiàn)，然后再進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（8）GetTimeOuts（）函數(shù)用于獲得訪問超時(shí)值。

（9）ClosePort（）函數(shù)可用來關(guān)閉串口。因?yàn)樵赪indows系統(tǒng)中串口是系統(tǒng)資源，因而在不用時(shí)，應(yīng)將其釋放掉，以便于其它進(jìn)程對(duì)該資源的使用。

4基于串口通信的金剛石合成控制

金剛石合成控制系統(tǒng)采用主從式控制方式，上位機(jī)為微機(jī)、下位機(jī)為PLC。上位機(jī)的主要功能是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，下位機(jī)的主要功能是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。上位機(jī)采用Windows98操作系統(tǒng)，其監(jiān)控程序可用VC開發(fā)，上、下位機(jī)之間通過RS－232與RS－485串口進(jìn)行通信，它們之間采用的通信波特率為9600bps，無奇偶校驗(yàn)，每字節(jié)8位，并有1位停止位。上、下位機(jī)之間傳送的數(shù)據(jù)格式可自己定義。由于傳輸數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì)引起錯(cuò)誤，所以加入了校驗(yàn)算法。該系統(tǒng)通過上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，下位機(jī)收到后就把當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)返回給上位機(jī)。由于該系統(tǒng)中所控制的參數(shù)具有遲滯性，所以應(yīng)采用定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的方法來采集現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息。

上位機(jī)編程時(shí)，可用VC6．0生成一個(gè)對(duì)話框類型的程序框架，然后將自己編寫的CSerialPort類加入到該工程中，并在主界面類CCrystal中添加一個(gè)CSerialPort類的成員變量serial。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)開始工作時(shí)，可用AfxBeginThread函數(shù)創(chuàng)建輔助線程來管理串口通信，當(dāng)調(diào)用CSerialPort類中的WritePort函數(shù)向串口發(fā)送數(shù)據(jù)后，可調(diào)用＿sleep函數(shù)使輔助線程休眠一段時(shí)間，以便使PLC有充分的時(shí)間返回?cái)?shù)據(jù)；接著再調(diào)用CSerialPort類中的ReadPort（）函數(shù)并從串口讀數(shù)據(jù)，然后再調(diào)用＿sleep（）函數(shù)使輔助線程再休眠一定的時(shí)間。這樣設(shè)計(jì)后，當(dāng)進(jìn)行串口通信時(shí)，主線程就能繼續(xù)完成監(jiān)控功能和處理其他事務(wù)。輔助線程函數(shù)的主要代碼如下：

UINTSerialPro（void＊param）

{

Ccrystal＊mdlg＝（Ccrystal＊）param

CStringstr；

intflag＝1；

／／如果初始化串口失敗返回

if（！InitPort（“com2”））

{AfxMessageBox（“打開串口2失敗”）；

return0；

}

／／循環(huán)讀寫串口，直到結(jié)束

while（flag）

{

／／這里把要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送給變量str

……

／／向串口寫數(shù)據(jù)

mdlg－＞serial．WritePort(hport，str);

／／讓輔助線程休眠100ms

＿sleep(100);

／／從串口讀數(shù)據(jù)并賦給變量str

str＝mdlg－＞serial．ReadPort(hport);

／／這里把從串口得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

篇4

1.2圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)減速器

YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)減速器適用的工作條件：環(huán)境溫度為-40～40度；輸入軸轉(zhuǎn)速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為減速器額定轉(zhuǎn)矩的兩倍。YK系列的特點(diǎn)：采用一級(jí)圓弧錐齒輪和一、二、三級(jí)圓柱齒輪組合，把錐齒輪作為高速級(jí)（四級(jí)減速器時(shí)作為第二級(jí)），以減小錐齒輪的尺寸；齒輪均采用優(yōu)質(zhì)合金鋼滲碳淬火、精加工而成，圓柱齒輪精度達(dá)到GB/T10095中的6級(jí)，圓錐齒輪精度達(dá)到GB/T11365中的7級(jí)；

減速器的選用原則：（1）按機(jī)械強(qiáng)度確定減速器的規(guī)格。減速器的額定功率P1N是按載荷平穩(wěn)、每天工作小于等于10h、每小時(shí)啟動(dòng)5次、允許啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的兩倍、單向運(yùn)轉(zhuǎn)、單對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當(dāng)載荷性質(zhì)不同，每天工作小時(shí)數(shù)不同時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作機(jī)載荷分類按各種系數(shù)進(jìn)行修正.減速器雙向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需視情況將P1N乘上0.7～1.0的系數(shù)，當(dāng)反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時(shí)取小值，反之取大值。功率按下式計(jì)算：P2m=P2*KA*KS*KR，其中P2為工作功率；KA為使用系數(shù)；KS為啟動(dòng)系數(shù)；KR為可靠系數(shù)。（2）熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環(huán)境溫度20℃，每小時(shí)100%連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和功率利用律（指P2/P1N×100%）為100%的情況，不符合上述情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。（3）校核軸伸部位承受的徑向載荷。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1V帶傳動(dòng)

帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)檢查帶輪的尺寸與其相關(guān)零部件尺寸是否協(xié)調(diào)。例如對(duì)于安裝在減速器或電動(dòng)機(jī)軸上的帶輪外徑應(yīng)與減速器、電動(dòng)機(jī)中心高相協(xié)調(diào)，避免與機(jī)座或其它零、部件發(fā)生碰撞。

2.2減速器內(nèi)部的傳動(dòng)零件

減速器外部傳動(dòng)件設(shè)計(jì)完成后，可進(jìn)行減速器內(nèi)部傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。

1）齒輪材料的選擇應(yīng)與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協(xié)調(diào)。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時(shí)，應(yīng)選鑄剛或鑄鐵材料。各級(jí)大、小齒輪應(yīng)該可能減少材料品種。

2）蝸輪材料的選者與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)可按初估的滑速度選擇材料。在傳動(dòng)尺寸確定后，校核起滑動(dòng)速度是否在初估值的范圍內(nèi)，檢查所選材料是否合適。

3）傳動(dòng)件的尺寸和參數(shù)取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數(shù)必須符合標(biāo)準(zhǔn)。圓柱齒輪和蝸桿傳動(dòng)的中心距應(yīng)盡量圓整。對(duì)斜齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)還可通過改變螺旋角的大小來進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，將傳動(dòng)零件的有關(guān)數(shù)據(jù)和尺寸整理列表，并畫出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，以備在裝配圖設(shè)計(jì)和軸、軸承、鍵聯(lián)結(jié)等校核計(jì)算時(shí)應(yīng)用。

聯(lián)軸器的選擇

減速器的類型應(yīng)該根據(jù)工作要求選定。聯(lián)接電動(dòng)機(jī)軸與減速器，由于軸的轉(zhuǎn)速高，一般應(yīng)選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯(lián)軸器，例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸（輸出軸）與工作機(jī)軸聯(lián)接用的連周期，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)距較大，又因?yàn)闇p速器軸與工作機(jī)軸之間往往有較大的軸線偏移，因此常選用剛性可以移動(dòng)聯(lián)軸器，例如滾子鏈聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器。

聯(lián)軸器型號(hào)按計(jì)算轉(zhuǎn)距進(jìn)行選擇。所選定的聯(lián)軸器，起軸孔直徑的范圍應(yīng)與被聯(lián)接兩軸的直徑相適應(yīng)。應(yīng)注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動(dòng)機(jī)的軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器。

目錄

一緒論………………………………………………………………………1

二結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三設(shè)計(jì)計(jì)算過程及說明……………………………………………………….3

1選擇電動(dòng)機(jī)..............................................................................................….3

2傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配.......................................….............................3

3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力裝置參數(shù)..................................…........................3

4帶傳動(dòng)設(shè)計(jì).......................................................…..........................................4

5齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì).....................................................…........................................5

6軸的設(shè)計(jì)........................................................................................…...........11

7軸承的選擇..............................................................................................…22

8鍵的選擇.....................................................….........................................…22

9減速機(jī)箱體的設(shè)計(jì)...............................................…......................................23

篇5

電力線高速數(shù)據(jù)傳輸使電力線做為通信媒介已成為可能。鋪設(shè)有電力線的地方，通過電力線路傳輸各種互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，連成局域網(wǎng)或接入互聯(lián)網(wǎng)。通過電源線路傳輸各種互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以大大推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)的普及。此項(xiàng)技術(shù)還可以使家用電腦及電器結(jié)合為可以互相溝通的網(wǎng)絡(luò)，形成新型的智能化家電網(wǎng)，用戶在任何地方通過Internet實(shí)現(xiàn)家用電器的監(jiān)控和管理；可以直接實(shí)現(xiàn)電力抄表及電網(wǎng)自動(dòng)化中遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)的各項(xiàng)功能，而不必另外鋪設(shè)通信信道。因此，研究電力

線通信是十分必要的。

1OFDM基本原理

正交頻分復(fù)用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一種正交多載波調(diào)制MCM方式。在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，符號(hào)序列調(diào)制在一個(gè)載波上進(jìn)行串行傳輸，每個(gè)符號(hào)的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM是一種并行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用頻率上等間隔的N個(gè)子載波構(gòu)成。它們分別調(diào)制一路獨(dú)立的數(shù)據(jù)信息，調(diào)制之后N個(gè)子載波的信號(hào)相加同時(shí)發(fā)送。因此，每個(gè)符號(hào)的頻譜只占用信道全部帶寬的一部分。在OFDM系統(tǒng)中，通過選擇載波間隔，使這些子載波在整個(gè)符號(hào)周期上保持頻譜的正交特性，各子載波上的信號(hào)在頻譜上互相重疊，而接收端利用載波之間的正交特性，可以無失真地恢復(fù)發(fā)送信息，從而提高系統(tǒng)的頻譜利用率。圖1給出了正交頻分復(fù)用OFDM的基本原理。考慮一個(gè)周期內(nèi)傳送的符號(hào)序列(do，d1，…，dn-1)每個(gè)符號(hào)di是經(jīng)過基帶調(diào)制后復(fù)信號(hào)di=ai+jbi，串行符號(hào)序列的間隔為t=l／fs，其中fs是系統(tǒng)的符號(hào)傳輸速率。串并轉(zhuǎn)換之后，它們分別調(diào)制N個(gè)子載波(fo，f1，…，fn-1)，這N個(gè)子載波頻分復(fù)用整個(gè)信道帶寬，相鄰子載波之間的頻率間隔為1／T，符號(hào)周期T從t增加到Nt。合成的傳輸信號(hào)D(t)可以用其低通復(fù)包絡(luò)D(t)表示。

其中ωi=-2π·f·i，f=1／T=1／Nt。在符號(hào)周期[O，T]內(nèi)，傳輸?shù)男盘?hào)為D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。

若以符號(hào)傳輸速率fs為采樣速率對(duì)D(t)進(jìn)行采樣，在一個(gè)周期之內(nèi)，共有N個(gè)采樣值。令t=mt，采樣序列D(m)可以用符號(hào)序列(do，d1，…，dn-1)的離散付氏逆變換表示。即

因此，OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程等效于離散付氏逆變換和離散付氏變換處理。其核心技術(shù)是離散付氏變換，若采用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)和FFT快速算法，無需束狀濾波器組，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。

2電力線數(shù)傳設(shè)備硬件構(gòu)成

電力線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的硬件框圖如圖2所示。

2.1數(shù)字信號(hào)處理單元TMS320VC5402

用數(shù)字信號(hào)處理的手段實(shí)現(xiàn)MODEM需要極高的運(yùn)算能力和極高的運(yùn)算速度，在高速DSP出現(xiàn)之前，數(shù)字信號(hào)處理只能采用普通的微處理器。由于速度的限制，所實(shí)現(xiàn)的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世紀(jì)70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以來，近20年來涌現(xiàn)出一大批高速DSP芯片，從而使話帶高速DSPMCODEM的實(shí)現(xiàn)成為可能。

TMS320系列性價(jià)比高，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有開發(fā)手段齊全，自TI公司20世紀(jì)80年代初第一代產(chǎn)品TMS32010問世以來，正以每2年更新一代的速度，相繼推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代產(chǎn)品TMS320C54X。

根據(jù)OFDM調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)所需要的信號(hào)處理能力，本文選擇以TMS320VC5402作為數(shù)據(jù)泵完成FFT等各種算法，充分利用其軟件、硬件資源，實(shí)現(xiàn)具有高性價(jià)比的OFDM高速電力線數(shù)傳設(shè)備。

TMS320C54X是TI公司針對(duì)通信應(yīng)用推出的中高檔16位定點(diǎn)DSP系列器件。該系列器件功能強(qiáng)大、靈活，較之前幾代DSP，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

速度更快(40～100MIPS)；

指令集更為豐富；

更多的尋址方式選擇；

2個(gè)40位的累加器；

硬件堆棧指針；

支持塊重復(fù)和環(huán)型緩沖區(qū)管理。

2.2高頻信號(hào)處理單元

主要實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)的放大、高頻開關(guān)和線路濾波等功能，并最終經(jīng)小型加工結(jié)合設(shè)備送往配電線路。信號(hào)的放大包括發(fā)送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪聲放大部分。其中高頻開關(guān)完成收發(fā)高頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)雙工通信。同時(shí)使收發(fā)共用一個(gè)線路濾波器，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)成本。2．3RS一232接口單元

用戶數(shù)據(jù)接口采用RS一232標(biāo)準(zhǔn)串行口。串口的數(shù)據(jù)中斷采用邊沿觸發(fā)中斷，串口中斷程序完成用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。將接收到的用戶數(shù)據(jù)暫存到CPU的發(fā)送緩沖區(qū)中，等到滿一個(gè)突發(fā)包時(shí)就發(fā)送到DSP進(jìn)行處理。

3參數(shù)設(shè)計(jì)

3．1保護(hù)時(shí)間的選擇

根據(jù)OFDM信號(hào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，首先選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)時(shí)間，=20μs，這能夠充分滿足在電力系統(tǒng)環(huán)境下，OFDM信號(hào)消除多徑時(shí)延擴(kuò)展的目的。

3．2符號(hào)周期的選擇

T>200μs，相應(yīng)子信道間隔，f<5kHz，這樣在25kHz帶寬內(nèi)至少要?jiǎng)澐殖?個(gè)子信道。另外子信道數(shù)不能太多，增加子信道數(shù)雖然可以提高頻譜傳輸效率，但是DSP器件的復(fù)雜度也將增加，成本上升，同時(shí)還將受到信道時(shí)間選擇性衰落的嚴(yán)重影響。因此，考慮在25kHz的帶寬內(nèi)采用7個(gè)子信道。

3.3子信道數(shù)的計(jì)算

子信道間隔：

各子信道的符號(hào)周期：T=250μs

考慮保護(hù)時(shí)間：=20μs，則有Ts=T+=270μs

各子信道實(shí)際的符號(hào)率：

總的比特率：3.71kbps×25子信道×2b／symbol=185.5kb／s

系統(tǒng)的頻譜效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz

可以看出，這時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)具有較高的頻譜效率。25路話音信號(hào)總的速率與經(jīng)串并變換和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符號(hào)率相比，每個(gè)子信道還可以插入冗余信息用于同步、載波參數(shù)、幀保護(hù)和用戶信息等。需要指出的是：

①由于OFDM信號(hào)時(shí)頻正交性的限制條件，在此設(shè)計(jì)中盡管采用了25個(gè)子載波并行傳輸也只能傳25路語音。如果要傳8路語音，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換和16QAM映射后，各個(gè)子信道上有用信息的符號(hào)率為1.855bps／Hz，最多還可以插入的冗余信息為O.145bps／Hz，在實(shí)際傳輸中這是很難保證的傳輸質(zhì)量的，因此該設(shè)計(jì)相對(duì)于M-16QAM采用4個(gè)子載波傳輸6路話音并不矛盾。

②在此設(shè)計(jì)中，為冗余信息預(yù)留了較多的位，其冗余信息與有用信息的比值為0.59，大于iDEN系統(tǒng)的0.44。這是考慮到OFDM信號(hào)對(duì)于載波相位偏差和定時(shí)偏差都較為敏感，這樣就可以插入較多的參考信號(hào)以快速實(shí)現(xiàn)載波相位的鎖定、跟蹤及位同步；另一方面對(duì)引導(dǎo)符號(hào)間隔的選擇也較為靈活，在設(shè)計(jì)中選擇引導(dǎo)符號(hào)間隔L=10。

③OFDM信號(hào)調(diào)制解調(diào)的核心是DFT／IDFT算法。目前，普遍采用DSP芯片完成DFT／IDFT，因此有必要對(duì)設(shè)計(jì)所需的DSP性能進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，至少要能在250μs內(nèi)完成32個(gè)復(fù)數(shù)點(diǎn)的FFT運(yùn)算。我們知道，N個(gè)復(fù)數(shù)點(diǎn)的FFT共需要2Nlog2N次實(shí)數(shù)乘法和3Nl0g2N次實(shí)數(shù)加法。假設(shè)實(shí)數(shù)乘法和實(shí)數(shù)加法都是單周期指令，以32個(gè)復(fù)數(shù)點(diǎn)為例，這樣共需要800個(gè)指令周期，即20μs，因此采用TMS320VC5402能夠滿足設(shè)計(jì)要求(TMS320VC5402的單指令周期為10ns)。

4.1調(diào)制部分的軟件設(shè)計(jì)

此程序作為子程序被調(diào)用之前，要發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)被裝入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并將數(shù)據(jù)區(qū)的首地址及長(zhǎng)度作為入口參數(shù)傳遞給子程序。程序執(zhí)行時(shí)，首先清發(fā)送存儲(chǔ)器，然后配置AD9708的采樣速率，之后允許串行口發(fā)送中斷產(chǎn)生，使中斷服務(wù)程序自動(dòng)依次讀取發(fā)送存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，送入AD9708變換成模擬信號(hào)。之后程序從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取一幀數(shù)據(jù)，經(jīng)編碼，并行放入IFFT工作區(qū)的相應(yīng)位置，插入導(dǎo)頻符號(hào)并將不用的點(diǎn)補(bǔ)零。隨后進(jìn)行IFFT，IFFT算法采用常用的時(shí)域抽點(diǎn)算法DIT，蝶形運(yùn)算所需的WN可查N=512字的定點(diǎn)三角函數(shù)表得到。由于TMS320VC5402的數(shù)值計(jì)算為16位字長(zhǎng)定點(diǎn)運(yùn)算方式，所以IFFT采用成組定點(diǎn)法，既提高了運(yùn)算精度又保證了運(yùn)算速度。然后對(duì)IFFT變換后的結(jié)果擴(kuò)展加窗，并將本幀信號(hào)的前擴(kuò)展部分同上幀信號(hào)的后擴(kuò)展部分相加，加窗所需窗函數(shù)可查表得到。窗函數(shù)存放在窗函數(shù)表中，是事先利用C語言浮點(diǎn)運(yùn)算并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù)存放在表中的。

經(jīng)實(shí)測(cè)，從讀取串行數(shù)據(jù)到加窗工作完成最多占用75個(gè)抽樣周期(75×125μs)的時(shí)間，而發(fā)送一幀信號(hào)需512+32=544個(gè)抽樣周期(544×125μs)。這說明C5402的運(yùn)算速度足夠滿足需要。

當(dāng)上一幀信號(hào)發(fā)送完畢，程序立即將以處理好的本幀信號(hào)送入發(fā)送存儲(chǔ)器繼續(xù)發(fā)送，并通過入口參數(shù)判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢。

4.2解調(diào)部分的軟件設(shè)計(jì)

用TMS320VC5402實(shí)現(xiàn)的流程分同步捕捉及解調(diào)兩個(gè)階段。同步捕捉階段執(zhí)行時(shí)，首先清接收存儲(chǔ)器，配置AD9057的采樣速率，然后開串行口接收中斷，使接收中斷服務(wù)程序接收來自AD9057的采樣數(shù)據(jù)并依次自動(dòng)存入接收存儲(chǔ)器。

每得到一個(gè)新的樣點(diǎn)，程序先用DFT的遞推算法解調(diào)出25路導(dǎo)頻符號(hào)，并對(duì)導(dǎo)頻均衡。之后分別同參考導(dǎo)頻符號(hào)矢量600h+j600h進(jìn)行點(diǎn)積，這里用導(dǎo)頻符號(hào)矢量的實(shí)部與虛部的和代替點(diǎn)積，即可反映相關(guān)函數(shù)的規(guī)律，以簡(jiǎn)化運(yùn)算。求得25路導(dǎo)頻與參考導(dǎo)頻的相關(guān)值后暫時(shí)保存，并分別與前一個(gè)樣點(diǎn)所保存的各導(dǎo)頻相關(guān)值比較(相減)，用一個(gè)字節(jié)保存比較結(jié)果的正負(fù)號(hào)(每路導(dǎo)頻占1bit)。在處理前一個(gè)樣點(diǎn)的過程中，也用一個(gè)字節(jié)保存它同其前一樣點(diǎn)的導(dǎo)頻相關(guān)值比較的正負(fù)號(hào)。對(duì)這兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，即可判斷出各導(dǎo)頻是否在前一個(gè)樣點(diǎn)處出現(xiàn)峰值。倘若25路導(dǎo)頻中有20個(gè)以上的導(dǎo)頻同時(shí)出現(xiàn)峰值，則認(rèn)為該樣點(diǎn)以前的N=512個(gè)樣點(diǎn)即為捕捉到的一幀信號(hào)，程序進(jìn)入解調(diào)階段；否則等待接收新的采樣點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行同步捕捉。

解調(diào)階段首先對(duì)捕捉到的幀信號(hào)進(jìn)行實(shí)信號(hào)的FFT變換，仍然采用成組定點(diǎn)法，之后進(jìn)行均衡。然后利用導(dǎo)頻算出本地抽樣時(shí)鐘的延遲τ，在計(jì)算中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)除法，可將常數(shù)分母取倒數(shù)后提前算出，作為乘法的系數(shù)。為了保證其后二維AGC的精度，計(jì)算中τ精確到O.1μs。接下來根據(jù)τ調(diào)整抽樣時(shí)鐘，程序?qū)⒄{(diào)整量通知串行口發(fā)送中斷服務(wù)程序后，繼續(xù)執(zhí)行二維AGC，而由中斷服務(wù)程序在每次中斷響應(yīng)時(shí)間命令，每次可以調(diào)整下一采樣時(shí)刻提前(或落后)1μs。

二維AGC分兩步進(jìn)行。首先根據(jù)τ對(duì)均衡后的調(diào)制矢量進(jìn)行相位校正，這里需要利用FFT變換所使用的512字的三角函數(shù)表，用一個(gè)指針指向三角函數(shù)表的表頭，根據(jù)τ及三角函數(shù)表角度間隔算出多少路子信道才需要將指針下移一格，通過這種查表的方法可以簡(jiǎn)潔地確定各子信道的校正量。經(jīng)相位校正后，即可利用導(dǎo)頻進(jìn)行幅度校正。

篇6

1．2．1分析學(xué)習(xí)的內(nèi)容統(tǒng)計(jì)每位護(hù)理人員的穿刺成功率，分析不成功的原因，如血管選擇錯(cuò)誤、膠布固定不牢等前十位原因，制作柏拉圖進(jìn)行分析。

1．2．2培訓(xùn)指導(dǎo)老師根據(jù)小兒頭皮靜脈穿刺統(tǒng)計(jì)結(jié)果，選擇靜脈穿刺成功率高的5名護(hù)理人員為培訓(xùn)教師，護(hù)理部予以發(fā)放小兒頭皮靜脈培訓(xùn)教師證書的同時(shí)召開培訓(xùn)教師會(huì)議，針對(duì)柏拉圖分析制定改進(jìn)措施，由培訓(xùn)老師實(shí)施。1周后培訓(xùn)教師對(duì)小兒頭皮靜脈的1次穿刺成功率均達(dá)到98％。

1．2．3制作S－OJT模塊模塊是指導(dǎo)S－OJT的實(shí)施的一組材料，主要包括培訓(xùn)目標(biāo)、學(xué)員條件、培訓(xùn)資源等內(nèi)容。召開4次培訓(xùn)教師會(huì)議，確定小兒靜脈穿刺培訓(xùn)資源及流程。利用HS6E型高級(jí)嬰兒頭皮靜脈穿刺訓(xùn)練模型進(jìn)行訓(xùn)練。①對(duì)小兒穿刺部位進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)行物品、光線、心理以及與患兒及家屬語言溝通的準(zhǔn)備。②預(yù)先判斷選擇的穿刺部位，如能一針穿刺成功，點(diǎn)頭表示“是”，并進(jìn)行下一步操作；如不能，搖頭表示“否”，并放棄穿刺，重新準(zhǔn)備，或者更換護(hù)理人員。③借助沒有打開的靜脈留置針或者棉簽測(cè)量針尖的位置。判斷輸液過程中是否會(huì)給患兒活動(dòng)帶來不便或引起患兒疼痛、輸液不暢等。如“是”則重新準(zhǔn)備或者要求培訓(xùn)教師幫助。如“否”，則繼續(xù)下一步。④如與判斷、測(cè)量結(jié)果一致，靜脈穿刺完成，正確指導(dǎo)家長(zhǎng)抱起患兒。如與判斷、測(cè)量結(jié)果不一致，分析原因。⑤反饋矯正。根據(jù)分析結(jié)果，進(jìn)行信息反饋，找出殘缺知識(shí)點(diǎn)，對(duì)殘缺知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效的矯正和補(bǔ)救或在培訓(xùn)教師的協(xié)助下糾正。

1．2．4實(shí)施S－OJT按照流程設(shè)計(jì)，實(shí)施S－OJT，培訓(xùn)合格者允許獨(dú)立進(jìn)行臨床實(shí)踐操作。

1．2．5評(píng)價(jià)S－OJT對(duì)S－OJT的評(píng)價(jià)包括組織背景評(píng)價(jià)、培訓(xùn)投入評(píng)價(jià)以及對(duì)培訓(xùn)效果和培訓(xùn)流程的評(píng)價(jià)。

1．3評(píng)價(jià)方法在每次頭皮靜脈穿刺結(jié)束后，記錄2組護(hù)理人員一次穿刺成功情況。

1．4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法所有數(shù)據(jù)錄入SPSS15．0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，采用χ2檢驗(yàn)和秩和檢驗(yàn)。

2結(jié)果

2013年12月－2014年2月，實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行小兒頭皮靜脈穿刺160例，一次穿刺成功149例，一次穿刺成功率93．13％；對(duì)照組穿刺136例，一次穿刺成功106例，一次穿刺成功率77．94％。實(shí)驗(yàn)組護(hù)理人員頭皮靜脈一次穿刺成功率明顯高于對(duì)照組（χ2＝14．203，P＜0．01）。

篇7

1 傳輸資源管理范圍及組成

傳輸網(wǎng)管管理的資源數(shù)據(jù)按來源分為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括：網(wǎng)元、拓?fù)洹⑼屑堋C(jī)盤、端口、CTP、交叉連接及子網(wǎng)連接。靜態(tài)數(shù)據(jù)包括：省、地市、區(qū)域、站點(diǎn)、機(jī)房、ODF、DDF、綜合柜、光交接箱、接頭盒、管道、管道段、管孔、子管、人手井、桿路、桿路段、吊線、電桿、直埋、直埋段、標(biāo)石、光纜及電路。

2 動(dòng)態(tài)更新功能

動(dòng)態(tài)更新功能的目前主要針對(duì)于能與傳輸網(wǎng)管相連的直真系統(tǒng)，就是電路資源管理系統(tǒng)。相作為作為傳輸專業(yè)的資源維護(hù)人員，面對(duì)隨時(shí)都會(huì)進(jìn)行的新增設(shè)備、傳輸環(huán)網(wǎng)調(diào)整、配合BSC、交換、支撐等部門的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整及電路申請(qǐng)都需要花費(fèi)大量時(shí)間創(chuàng)建新數(shù)據(jù)并更新大量傳輸資源資料，資源管理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更新能極大的減少工作量來提高工作效率。目前直真資源管理系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)資源準(zhǔn)確性從兩方面得到了保障，一是技術(shù)上保證其準(zhǔn)確，首先一次性采集入庫(kù)所有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過分析EMS上報(bào)的對(duì)象改變類型通知，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)增刪；二是從管理流程上建立一項(xiàng)機(jī)制，對(duì)于各廠家EMS作出的任何可能影響其北向接口的操作均需要事前通知綜合網(wǎng)管 。直真?zhèn)鬏斮Y源管理系統(tǒng)通過與設(shè)備廠家網(wǎng)管（例華為T2000網(wǎng)管）接口對(duì)接實(shí)現(xiàn)設(shè)備、通道資源等數(shù)據(jù)同步，來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備及電路等資源信息的動(dòng)態(tài)維護(hù)和管理。傳輸網(wǎng)靜態(tài)資源管理，主要是通過數(shù)據(jù)庫(kù)的形式，再現(xiàn)全網(wǎng)資源情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸資源的有效管理，同時(shí)提供把資源能力迅速轉(zhuǎn)化為電信業(yè)務(wù)能力的有效手段，通過對(duì)資源利用的描述和統(tǒng)計(jì)，為運(yùn)行維護(hù)和工程建設(shè)提供有效的支撐。靜態(tài)資源的準(zhǔn)確性作為與動(dòng)態(tài)資源相輔相成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也在一定程度上保障了動(dòng)態(tài)資源數(shù)據(jù)的可靠性。靜態(tài)資源的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性從兩方面得到了保障，一是從技術(shù)上保證數(shù)據(jù)整理時(shí)統(tǒng)一模板中的數(shù)據(jù)可以由系統(tǒng)逐條錄入，也可以通過導(dǎo)入程序批量入庫(kù)。在逐條錄入的時(shí)候通過使用枚舉、非空、數(shù)據(jù)類型等限制提高錄入的準(zhǔn)確性。二是傳輸網(wǎng)絡(luò)工程新增設(shè)備、線路等靜態(tài)資源后，由數(shù)據(jù)維護(hù)人員采用數(shù)據(jù)整理時(shí)的統(tǒng)一模板整理，由傳輸網(wǎng)管維護(hù)人員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的檢查與導(dǎo)入。直真系統(tǒng)通過建立采集任務(wù)來對(duì)新設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集完畢后維護(hù)人員將設(shè)備的站點(diǎn)、機(jī)房、網(wǎng)元?dú)w屬、端子端口信息、ODF、DDF等靜態(tài)信息以EXCEL表格形式導(dǎo)入直真系統(tǒng)來進(jìn)行網(wǎng)元信息補(bǔ)充。對(duì)電路通道更新直真系統(tǒng)也是通過與設(shè)備廠家接口對(duì)各EMS上電路路徑更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集來實(shí)現(xiàn)電路通道動(dòng)態(tài)更新管理。當(dāng)前直真資源管理系統(tǒng)主要是綜合網(wǎng)管和中興、烽火、華為三個(gè)廠家的corba接口不穩(wěn)定。綜上所述，傳輸資源管理系統(tǒng)應(yīng)以動(dòng)態(tài)更新為根本朝綜合資源管理系統(tǒng)邁進(jìn)，傳輸作為連接的紐帶將無線和交換專業(yè)相結(jié)合，以電路調(diào)單為基礎(chǔ)，把電路的全程資料統(tǒng)一管理，最大限度的為各專業(yè)提供一個(gè)更新快速、完整、準(zhǔn)確的資料庫(kù)。

3 報(bào)表功能

2013年，集團(tuán)公司對(duì)各項(xiàng)報(bào)表的要求日益嚴(yán)格，為了更好的完成各項(xiàng)傳輸報(bào)表，提高報(bào)表質(zhì)量，各分公司都要花費(fèi)一定時(shí)間來整理上報(bào)各項(xiàng)數(shù)據(jù)。傳輸報(bào)表包括：傳輸網(wǎng)絡(luò)月報(bào)、網(wǎng)絡(luò)季報(bào)、財(cái)務(wù)月報(bào)、財(cái)務(wù)季報(bào)、單節(jié)點(diǎn)單鏈統(tǒng)計(jì)、各交換局互開電路表等傳輸資源報(bào)表。各報(bào)表包含的內(nèi)容涵蓋了傳輸自建及租用資源線路、設(shè)備、電路、網(wǎng)絡(luò)資源占用情況及規(guī)模。傳輸資源系統(tǒng)應(yīng)具備統(tǒng)計(jì)查詢、分析功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有傳輸資源的各種信息統(tǒng)計(jì)查詢、統(tǒng)計(jì)分析功能，并提供靈活報(bào)表生成、定制等功能；實(shí)現(xiàn)對(duì)各種資源數(shù)據(jù)的多種查詢方式的綜合查詢功能，包括：基本屬性信息、資源占用情況、關(guān)聯(lián)信息等查詢、分析功能。

4 總結(jié)

傳輸網(wǎng)絡(luò)資源管理作為傳輸網(wǎng)的重要組成部分，日益成為運(yùn)營(yíng)商所關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，通過對(duì)既有資源的有效利用和調(diào)配，能夠快速的轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)能力，為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供有力的支撐。目前的電信行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)從網(wǎng)絡(luò)資源的規(guī)模競(jìng)爭(zhēng)，逐步發(fā)展到以客戶為中心的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量保障、運(yùn)行成本控制、服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)階段。因此，河北移動(dòng)關(guān)注的問題也逐漸變?yōu)槿绾翁峁└玫耐ㄐ欧?wù)，提高通信服務(wù)價(jià)值，繼續(xù)保持并增加利潤(rùn)。資源管理系統(tǒng)可以通過對(duì)資源進(jìn)行有效的管理和經(jīng)營(yíng)，充分發(fā)揮出資源的潛力，是解決這一問題的重要手段和前提。

篇8

and Microsystems

2008, 563pp.

Hardcover

ISBN 9789812833587

G Di Francia等著

本書為第12屆意大利傳感器與微系統(tǒng)會(huì)議論文集。這次會(huì)議由意大利傳感器與微系統(tǒng)協(xié)會(huì)于2007年2月12-14日在Napoli城鎮(zhèn)舉行。本書收錄了本次會(huì)議上的近80篇論文,為傳感器與微系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供了一個(gè)獨(dú)特的視角。

傳感器與微系統(tǒng)是一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科,它涉及材料科學(xué)、化學(xué)、應(yīng)用物理、電子工程、生物技術(shù)等許多領(lǐng)域。本書將收錄的79篇論文依據(jù)其所屬的不同領(lǐng)域共分為9個(gè)部分:1.生物傳感器,包含用于血糖生物傳感器的敏感元件的制備與特性等10篇文章;2.生理參數(shù)監(jiān)測(cè),包含了對(duì)一種用于糖尿病人呼吸標(biāo)志物檢測(cè)的氧化銦傳感器的研究等4篇文章;3.氣體傳感器,包含用多孔硅推動(dòng)硅技術(shù)的極限:一種CMOS氣體敏感芯片、用基于碳納米管的納米復(fù)合層涂覆的薄膜體聲波諧振器制成的蒸汽傳感器、飲水機(jī)中水和酒精蒸發(fā)速率的檢測(cè)等15篇文章;4.液相傳感器,包括用于水和空氣環(huán)境化學(xué)檢測(cè)的基于二氧化錫顆粒層的光纖傳感器等4篇文章;5.化學(xué)傳感器陣列和網(wǎng)絡(luò),包含了一個(gè)用于易揮發(fā)性有機(jī)化合物分析的多通道的石英晶體微天平、一種用于酒質(zhì)量分析的新型便攜式微系統(tǒng)的發(fā)展等9篇文章;6.微制造與微系統(tǒng),包括通過實(shí)驗(yàn)研究濕多孔硅的拉曼散射現(xiàn)象、多孔硅上高流速滲透膜在氫過濾裝置中的應(yīng)用等13篇文章;7.光學(xué)傳感器與微系統(tǒng),包括金屬包層的漏波導(dǎo)化學(xué)和生化傳感應(yīng)用、結(jié)構(gòu)光纖布拉格柵傳感器:前景與挑戰(zhàn)等14篇文章;8.物理傳感器,包括通過多像素的光子計(jì)數(shù)快速閃爍讀出等6篇文章;9.系統(tǒng)和電子接口,包括能夠估計(jì)并聯(lián)電容值的非校準(zhǔn)的高動(dòng)態(tài)范圍電阻傳感器前端等4篇文章。

本書介紹了傳感器與微系統(tǒng)在意大利的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì),對(duì)于從事傳感器與微系統(tǒng)方面的研究人員及工程師們,它是一本十分有價(jià)值的參考讀物。

孫方敏,

博士生

篇9

前言

切削力的測(cè)量不僅可以研究切削機(jī)理、計(jì)算功率消耗、優(yōu)化切削用量和刀具幾何參數(shù)、校核切削力和切削溫度理論計(jì)算的準(zhǔn)確性，更重要的是，可以通過切削力的變化來監(jiān)控切削過程，反映刀具磨損或破損、切削用量合理性、機(jī)床故障、顫振等切削狀態(tài)。

1 計(jì)算機(jī)向單片機(jī)傳輸命令和數(shù)據(jù)

通過對(duì)單片機(jī)的編程來控制USB接口芯片，接收和響應(yīng)主機(jī)對(duì)設(shè)備發(fā)出的命令。在測(cè)力系統(tǒng)中，單片機(jī)的編程設(shè)計(jì)程序通常由三部分組成：

第一、初始化單片機(jī)和所有的外圍電路。

第二、主循環(huán)部分，其任務(wù)是可以中斷的。

第三、中斷服務(wù)程序，其任務(wù)是對(duì)時(shí)間敏感的，必須馬上執(zhí)行。

當(dāng)應(yīng)用程序中的“數(shù)據(jù)采集”按鈕按下后，USB進(jìn)入主循環(huán)函數(shù)，將從端點(diǎn)緩沖區(qū)中提取命令，并按照命令的要求，調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，如采集數(shù)據(jù)，橋路調(diào)零，設(shè)置頻率等。關(guān)鍵的幾個(gè)函數(shù)如下：

(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite)；//啟動(dòng)一個(gè)線程，調(diào)用傳輸命令函數(shù)

(2) open_ file(threadParam->pipe-name)；//創(chuàng)建文件句柄

(3) open_dev()；//創(chuàng)建設(shè)備句柄

(4) DeviceIoControl(hDevice，IOCTL_ WRITE_REGISTERS,

(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL);

//DeviceIoControl函數(shù)發(fā)送控制代碼到指定的設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，使得相應(yīng)的設(shè)備完成數(shù)據(jù)輸出的功能。論文格式。

(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer，threadParam->uiLength,&nBytes，NULL)；

//寫文件函數(shù)將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)的緩沖區(qū)中。論文格式。

2 單片機(jī)向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)其流程

單片機(jī)向計(jì)算機(jī)傳輸流程

經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)首先保存在單片機(jī)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，當(dāng)單片機(jī)接收到主機(jī)發(fā)來的IN命令時(shí)，調(diào)用如下函數(shù)將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。論文格式。

1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead)；//啟動(dòng)一個(gè)線程，調(diào)用讀取數(shù)據(jù)函數(shù)

2) open_ file(threadParm一>pipe name);； //創(chuàng)建文件句柄，準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)

3) open dev ()；//創(chuàng)建設(shè)備句柄

4) DeviceIoControl (hDevice，IOCTLesWRITE REGISTERS,

(PVOID)&ioBlock，sizeof(IO_BLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL)；

//DeviceIoControl函數(shù)發(fā)送控制代碼到指定的設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，使得相應(yīng)的設(shè)備完成數(shù)據(jù)輸入的功能。

5) ReadFile(hFile，threadParam->pcIoBuffer， threadParam->uiLength,&nBytes, NULL)；

//讀文件函數(shù)將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的緩沖區(qū)讀入到threadParam->pcIoBuffer內(nèi)存中。

3結(jié)論

利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)切削力測(cè)量中USB數(shù)據(jù)傳輸功能，以達(dá)到對(duì)切削力的測(cè)量的監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中連續(xù)自動(dòng)采樣、實(shí)時(shí)顯示、過載報(bào)警。

參考文獻(xiàn)：

[1]師漢民.金屬切削過程中的分叉與突變現(xiàn)象兼論切削過程的可控性問題[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào),1999,16(1):15～20.

[2]叢力,叢貴梁等.功率監(jiān)控在機(jī)床中的應(yīng)用[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),10:29～31,1999.

[3]李熙亞，王衛(wèi)平.車削切削力不確定性的模糊-灰色預(yù)測(cè)[J].工具技術(shù)，2002,36(8):26-29.

[4]陶永蘭，等.切削力數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)[J].試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，1997,37(2):49-50.

篇10

2計(jì)算機(jī)技術(shù)論文產(chǎn)出結(jié)構(gòu)分析

2.1計(jì)算機(jī)技術(shù)各領(lǐng)域論文產(chǎn)出權(quán)重的年度變化

從2000~2005年，計(jì)算機(jī)技術(shù)各領(lǐng)域數(shù)量占整個(gè)計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的比重每年雖然都有變化，但總的分布格局未被打破。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用所占比重一直居于每年的主導(dǎo)地位，除2003年占39.19%外，其它幾年均在40%以上；計(jì)算機(jī)軟件年所占比重在27%左右，居第二位；計(jì)算機(jī)硬件年所占比重在22%左右，略低于計(jì)算機(jī)軟件，居第三位；計(jì)算機(jī)技術(shù)理論在整個(gè)計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域所占比重最小，年所占比重在7%左右，居四個(gè)領(lǐng)域的最后一位。從各領(lǐng)域的權(quán)重發(fā)展變化狀況分析，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用呈上下波動(dòng)，總體下降的局面；計(jì)算機(jī)軟件總體發(fā)展平衡，略有降低；計(jì)算機(jī)硬件呈緩步上升的勢(shì)頭；計(jì)算機(jī)技術(shù)理論作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)，呈現(xiàn)不斷上升的態(tài)勢(shì)。計(jì)算機(jī)技術(shù)各領(lǐng)域論文產(chǎn)出權(quán)重的年度變化見表2。

2.2計(jì)算機(jī)技術(shù)論文各領(lǐng)域產(chǎn)出數(shù)量的年度變化

2000~2005年，從計(jì)算機(jī)各領(lǐng)域的數(shù)量及增長(zhǎng)率來年看，計(jì)算機(jī)技術(shù)理論呈現(xiàn)正負(fù)相間的增長(zhǎng)格局，年增長(zhǎng)率于2002年達(dá)到高峰，為76.18%，2005年比2004年下降了27.64%，為6年間的降幅最大值，但總體來說，2000~2005年發(fā)表的論文數(shù)量從2818篇增加到6407篇，增加了3589篇，增長(zhǎng)率達(dá)到127.36%；計(jì)算機(jī)軟件從2001~2004年一直呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2002~2003年增長(zhǎng)速度較快，年增長(zhǎng)率為38.00%、34.38%，而2005年則出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，降幅達(dá)到27.9%；計(jì)算機(jī)硬件論文的發(fā)表從2001年至2004年呈現(xiàn)持續(xù)的大幅增長(zhǎng)，其中2001～2003年連續(xù)3年增長(zhǎng)率均在45%左右，但2005年數(shù)量大幅下降，較2004年減少了10640篇，降幅達(dá)到計(jì)算機(jī)技術(shù)各領(lǐng)域年下降幅度的最大值39.85%；計(jì)算機(jī)的應(yīng)用年度情況與計(jì)算機(jī)軟件論文年度變化情況相類似，于2001年始增長(zhǎng)，2003-2004年出現(xiàn)較快的增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率為30%左右，2005年也同樣地出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，下降幅度為29.83%。計(jì)算機(jī)技術(shù)論文各領(lǐng)域產(chǎn)出的年度變化情況見表3。

3結(jié)語

3.1計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域總體發(fā)展速度較快，而且正在步入轉(zhuǎn)型期

2005年是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)明60周年，也是個(gè)人電腦發(fā)明30周年。可以不夸張地講，建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)了整個(gè)世界的高速發(fā)展；創(chuàng)造了今天世界的繁榮。計(jì)算機(jī)是新技術(shù)革命的一支主力，也是推動(dòng)社會(huì)向現(xiàn)代化邁進(jìn)的活躍因素。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)以來發(fā)展最快、影響最為深遠(yuǎn)的新興學(xué)科之一。但是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展正進(jìn)入一個(gè)從技術(shù)到設(shè)備的轉(zhuǎn)型期，發(fā)展速度有所減緩，但這并不妨礙計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)已在世界范圍內(nèi)發(fā)展成為一種極富生命力的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。

根據(jù)對(duì)同時(shí)段數(shù)量統(tǒng)計(jì)，2000~2005年間，中國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域數(shù)量的年平均增長(zhǎng)率為15.5%，低于中國(guó)工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域22.0%的增長(zhǎng)率。但2000~2004年間，計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域數(shù)量的年平均增長(zhǎng)率為27.3%，高于工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域22.0%的增長(zhǎng)率。2005年，計(jì)算機(jī)技術(shù)論文的發(fā)表出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，但仍占工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的11.34%，表明計(jì)算機(jī)技術(shù)已在2000~2004年間處于快速的發(fā)展時(shí)期，2005年，與全球計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展一樣出現(xiàn)拐點(diǎn)和發(fā)展頸瓶（見表4）。

3.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)技術(shù)研究的重點(diǎn)

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是近年來重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，涉及廣泛，包括科學(xué)計(jì)算（或稱為數(shù)值計(jì)算）、過程檢測(cè)與控制、信息管理（數(shù)據(jù)處理）、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)人工智能、信息高速公路及電子商務(wù)等。目前，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已從工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域深入到社會(huì)及人們的日常生活之中，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)Internet和多媒體技術(shù)的發(fā)展已使人們能夠以光的速度在全球范圍相互傳輸信息，遨游廣闊的世界，它極大地推動(dòng)全球范圍科技、文化的交流，推動(dòng)金融、電子商務(wù)的發(fā)展，促使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生巨大的變化，人們生存在一個(gè)無所不在的數(shù)字化世界中。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已從少數(shù)專家掌握的技術(shù)變成了普通人可以參與的活動(dòng)，從而極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

2000~2005年，我國(guó)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用數(shù)量從19441增加到30118篇，6年間增長(zhǎng)了144.3%，論文數(shù)量在計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中所占比重最大，為41.23%，遠(yuǎn)高于計(jì)算機(jī)技術(shù)其他領(lǐng)域的比重（計(jì)算機(jī)理論所占比重為7.78%、計(jì)算機(jī)軟件占27.45%、計(jì)算機(jī)硬件占23.54%）。從以上數(shù)據(jù)可知，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)技術(shù)中最受重視的領(lǐng)域，已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)中最具開拓價(jià)值及產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域（見表5）。

3.3計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展迅速

計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)技術(shù)的物質(zhì)體現(xiàn)形式，主要包括個(gè)人電腦（PC機(jī)）、外部設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中PC機(jī)包括臺(tái)式PC機(jī)、筆記本電腦、PC服務(wù)器和工作站等。我國(guó)整個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)在硬件制造業(yè)上，約占計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出70%左右。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，幾大信息工程相繼實(shí)施，對(duì)我國(guó)計(jì)算機(jī)硬件工業(yè)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，我國(guó)已涌現(xiàn)出一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的知名品牌，如聯(lián)想、方正等。我國(guó)的計(jì)算機(jī)硬件研究也在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

2000年至2005年，我國(guó)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)量從7212增加到16060篇，6年間增長(zhǎng)了122.7%，年平均增長(zhǎng)率在計(jì)算機(jī)技術(shù)所有領(lǐng)域中最快，為23.32%，高于計(jì)算機(jī)技術(shù)其他領(lǐng)域的比重（計(jì)算機(jī)理論年平均增長(zhǎng)率為23.24%、計(jì)算機(jī)軟件為14.64%、計(jì)算機(jī)硬件為11.98%，見表6）。從以上數(shù)據(jù)可知，計(jì)算機(jī)硬件研究在計(jì)算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最快，也是產(chǎn)業(yè)化最迅速發(fā)展的領(lǐng)域。

篇11

在水聲數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于聲波傳播的多途效應(yīng)造成的碼間干擾是獲得高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕系K，有效的解決方法是在接收機(jī)中使用均衡器。采用傳統(tǒng)的自適應(yīng)均衡技術(shù)抑制多途效應(yīng)的影響，需要周期地發(fā)送訓(xùn)練序列，降低了水聲信道的帶寬利用率。而盲均衡技術(shù)不需要訓(xùn)練序列，可有效地提高信息的傳輸速率[3]，因此，研究相應(yīng)的盲均衡算法在水聲信道中的性能是非常必要的。

時(shí)變衰落信道水聲信道的多途效應(yīng)和多普勒效應(yīng)都很嚴(yán)重，在某些情況下，接收端和發(fā)射端之間的漂移以及傳輸介質(zhì)的改變，都會(huì)引起嚴(yán)重的相位起伏，相位在0°～360°之間隨機(jī)分布，給相干接收帶來很大的困難，必須進(jìn)行信道均衡和相位跟蹤，否則無法進(jìn)行正確的解碼。因此相干水聲通信中的載波同步與恢復(fù)對(duì)數(shù)據(jù)解調(diào)至關(guān)重要。過去人們研究一個(gè)衰落信道的均衡問題時(shí)，都是以信號(hào)載波已經(jīng)得到恢復(fù)為前提的，而且接收機(jī)的載波恢復(fù)和信道均衡分開進(jìn)行，然而這種做法對(duì)時(shí)變性很強(qiáng)的水聲信道來說是不合適的[4]。

傳統(tǒng)的cma算法性能穩(wěn)定且容易實(shí)現(xiàn)，但由于cma的代價(jià)函數(shù)中只利用了信號(hào)的幅度信息，而沒有相位信息，因此對(duì)相位而言是“盲”的[5]，難以完成載波恢復(fù)。為了克服相位誤差引起的性能下降，均衡后必須使用載波跟蹤環(huán)路來恢復(fù)載波相位。

綜上所述，載波恢復(fù)盲均衡算法的研究對(duì)提高水聲通信質(zhì)量是非常必要和有實(shí)際意義的。

二、研究現(xiàn)狀

最初解決這類問題的方案是由均衡器和一個(gè)單獨(dú)的載波跟蹤環(huán)組成[4]，如一階鎖相環(huán)(pll)。盲均衡算法與載波相位無關(guān)，因此能夠在載波恢復(fù)環(huán)路鎖定之前進(jìn)行快速的初步收斂，使信號(hào)星座較為正常，有利于進(jìn)行載波恢復(fù)和相位信號(hào)檢測(cè)[12]。

后來，由falconer提出將載波恢復(fù)系統(tǒng)和自適應(yīng)均衡器的參數(shù)調(diào)整相聯(lián)合，使二者的功能相互補(bǔ)充，從而提高相干水聲通信系統(tǒng)的性能[6]。隨后又陸續(xù)提出了一些常數(shù)模與載波恢復(fù)聯(lián)合的算法[8-10]，如文獻(xiàn)[8]中提出的修正的常數(shù)模算法(mcma)、文獻(xiàn)[11]中提出的改進(jìn)的載波恢復(fù)cma算法、他和amin提出的利用信號(hào)星座圖匹配誤差的算法[7]等。

文獻(xiàn)[13]根據(jù)16qam信號(hào)星座圖的特點(diǎn)，通過對(duì)修正的常數(shù)模算法(mcma)的性能進(jìn)行分析，在cma代價(jià)函數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，得到了一種具有相位糾正能力的誤差函數(shù)。使用該誤差函數(shù)進(jìn)行冷啟動(dòng)，算法收斂能力較強(qiáng)，收斂速度與cma接近。進(jìn)一步地，當(dāng)判決錯(cuò)誤率達(dá)到足夠低的水平時(shí)，再切換到判決導(dǎo)引算法模式，并采用判決域的方式進(jìn)行切換，降低了算法的穩(wěn)態(tài)誤差。

文獻(xiàn)[14]提出了一種用于qpsk信號(hào)的快速載波恢復(fù)常數(shù)模盲均衡算法fcrcma(fastcarrierrecoveryconstantmodulusalgorithm)。首先根據(jù)qpsk信號(hào)的特點(diǎn)和“歸一化lms算法”的思想，提出了一種能夠快速收斂的誤差函數(shù)，用所構(gòu)造的新的誤差函數(shù)代替mcma算法的誤差函數(shù)，得到了一種新的載波恢復(fù)盲均衡算法。

文獻(xiàn)[15]利用極性算法能將乘法運(yùn)算變?yōu)楸容^運(yùn)算，將多位運(yùn)算變?yōu)橐晃贿\(yùn)算的特點(diǎn)，將極性算法引入到一種基于統(tǒng)計(jì)特性均衡準(zhǔn)則的線性均衡器與判決引導(dǎo)均衡器中，并與鎖相環(huán)(phase-locked loop，pll)技術(shù)相結(jié)合，提出一種基于聯(lián)合極性迭代的載波相位恢復(fù)盲均衡算法。 該算法利用極性算法來減小計(jì)算量， 利用判決引導(dǎo)算法來減小均方誤差， 利用鎖相環(huán)技術(shù)來克服多徑衰落信道引起的載波相位旋轉(zhuǎn)，兼具了線性均衡器、判決引導(dǎo)算法、極性算法及鎖相環(huán)的優(yōu)良性能。

三、研究?jī)?nèi)容

(1)研究水聲信道的物理特性，如傳播損失、多徑擴(kuò)展和多普勒擴(kuò)展等以及水聲信道的數(shù)學(xué)模型。

(2)研究抗多徑盲均衡理論的置零準(zhǔn)則和最小均方誤差準(zhǔn)則，分析兩種準(zhǔn)則下均衡器的性能。

(3)研究載波相位恢復(fù)盲均衡的原理。

(4)對(duì)經(jīng)典的載波恢復(fù)算法進(jìn)行分析研究和性能對(duì)比。

(5)針對(duì)所研究的載波恢復(fù)算法的性能缺陷進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的性能改進(jìn)(降低均方誤差、降低誤碼率、加快收斂速度或降低運(yùn)算量等)方法。

四、研究方案與路線

(1)研究幾種深海信道和淺海信道模型，分析每種信道的多途特征，確定相應(yīng)的抗碼間干擾的方法。進(jìn)一步地，分析信道引起的相位旋轉(zhuǎn)問題。

(2)研究修正的常數(shù)模算法mcma、正方形等高線算法sca、多模算法mma等代價(jià)函數(shù)，從理論上說明其完成載波相位恢復(fù)的機(jī)理。

(3)研究載波恢復(fù)盲均衡算法代價(jià)函數(shù)的凹性，了解算法是否收斂到局部最小值、能否收斂到全局最優(yōu)等。

(4)分析基于小波變換的盲均衡、基于支持向量機(jī)的盲均衡等方法的特點(diǎn)。

(5)在前面分析研究的基礎(chǔ)上，分析以上各載波恢復(fù)盲均衡算法的性能，找出其不足并提出相應(yīng)的改進(jìn)算法。

(6)通過計(jì)算機(jī)仿真檢驗(yàn)所有算法的性能。

五、主要參考文獻(xiàn)

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[14] yanping zhang.a fast blind equalization　algorithm　for carrier recovery of underwater acoustic channel，2004

[15] yecai guo. mixed sign iteration based blind equalization algorithm

for carrier phase recovery of qam signals

二、論文工作實(shí)施計(jì)劃

(一) 論文的理論、硬件要求、應(yīng)達(dá)到的程度和結(jié)果

水聲信道的物理特性，如傳播損失、多徑擴(kuò)展和多普勒擴(kuò)展等以及水聲信道的數(shù)學(xué)模型。抗多徑盲均衡理論的置零準(zhǔn)則和最小均方誤差準(zhǔn)則，載波相位恢復(fù)盲均衡的原理。對(duì)經(jīng)典的載波恢復(fù)算法進(jìn)行分析研究和性能對(duì)比。針對(duì)所研究的載波恢復(fù)算法的性能缺陷進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的性能改進(jìn)(降低均方誤差、降低誤碼率、加快收斂速度或降低運(yùn)算量等)方法，通過計(jì)算機(jī)仿真檢驗(yàn)所有算法的性能。在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

(二)論文工作的具體進(jìn)度與安排

起訖日期 工作內(nèi)容和要求 備注

2010.4-7 翻閱資料，了解水聲通信的原理及特點(diǎn)

2010.7-10 翻閱資料，了解載波相位恢復(fù)和盲均衡的原理和特點(diǎn)。

2010.11-12 翻閱論文，完成開題報(bào)告。

2011.1-3研究幾種深海信道和淺海信道模型，分析每種信道的多途特征，確定相應(yīng)的抗碼間干擾的方法。進(jìn)一步地，分析信道引起的相位旋轉(zhuǎn)問題。

2011.4-6 研究修正的常數(shù)模算法mcma、正方形等高線算法sca、多模算法mma等代價(jià)函數(shù)，了解其完成載波相位恢復(fù)的機(jī)理。

篇12

所謂無線充電技術(shù)通常指的是電能的無線傳輸技術(shù)，通俗的說，就是不借助實(shí)物連線實(shí)現(xiàn)電能的無線傳達(dá)。這樣做的好處是方便、快捷，減少在苛刻條件下使用電纜帶來的危險(xiǎn)性等。關(guān)于無線充電技術(shù)的研究開始較早，早在1900年，尼古拉?特拉斯就開始無線電能傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，關(guān)于無線傳電的方法多種多樣，但是基本原理大概可以分為以下三種：電磁感應(yīng)式、無線電波式、諧振耦合式，通過非輻射磁場(chǎng)內(nèi)兩線圈的共振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)中距離的無線供電。

從表1對(duì)比可知， 諧振耦合式無線充電技術(shù)的非輻射性、高效率等優(yōu)點(diǎn)是其它無線充電技術(shù)無法相比的。所謂諧振耦合式就是利用接收線圈的電感和并聯(lián)的電容形成共振回路，在接收端也組成同樣共振頻率的接收回路，利用諧振形成的強(qiáng)磁耦合來實(shí)現(xiàn)高效率的無線電能傳輸。該技術(shù)的出現(xiàn)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的巨大興趣，被公認(rèn)為目前最具發(fā)展前景的一種無線能量傳輸技術(shù)方案。

但是目前基于諧振耦合式的無線充電技術(shù)的研究偏向理論化，缺乏對(duì)實(shí)際應(yīng)用有定量指導(dǎo)意義的研究成果，同時(shí)此技術(shù)傳輸功率較小遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完成大功率能量傳輸，也存在著能量損失較高等缺陷。但毋庸置疑，諧振耦合式無線充電技術(shù)對(duì)充電設(shè)備位置的靈活性以及充電設(shè)備的高效匹配性具有重要的實(shí)用價(jià)值。

二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

無線能量傳輸?shù)臉?gòu)想最早可以追溯到19世紀(jì)80年代，由著名電氣工程師（物理學(xué)家）尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla）提出。為證實(shí)這一構(gòu)想，特斯拉建造了巨大的線圈用于實(shí)驗(yàn)使用。由于實(shí)驗(yàn)耗資巨大，最終因財(cái)力不足沒有得到實(shí)現(xiàn)，隨后也一直被技術(shù)發(fā)展水平所限制。

國(guó)外對(duì)無線充電技術(shù)的研究開展的比較早。1968 年，美國(guó)著名電氣工程師P. E. Glaser在W. C. Brown提出的微波無線能量傳輸（WPT）概念的基礎(chǔ)上提出了衛(wèi)星太陽能電站（SSPS）的概念。隨后美國(guó)，日本和歐洲等國(guó)都試圖把這項(xiàng)技術(shù)作為獲取新能源的手段，但由于該方案在技術(shù)上要求很高，故在實(shí)際使用上存在一定的局限性。隨后，一家名為 Powercast 的公司推出了一款利用無線電波充電的充電裝置，實(shí)現(xiàn)了距離為1米左右的低功率無線充電。

另一方面，在20世紀(jì)70年代，美國(guó)出現(xiàn)了電磁感應(yīng)能量傳輸原理的無線電動(dòng)牙刷。這項(xiàng)應(yīng)用的傳輸功率和傳輸距離都不是很理想，但其無線的特征卻恰好滿足了其特殊條件下的應(yīng)用要求。近年來，美國(guó)、日本、新西蘭、德國(guó)等國(guó)家相繼在這項(xiàng)技術(shù)上繼續(xù)深入研究，目前已經(jīng)研發(fā)了很多實(shí)用的產(chǎn)品：美國(guó)通用汽車公司研制出的 EV1 型電車；日本大阪幅庫(kù)公司研制出的單軌型車和無電瓶自動(dòng)貨車；2013年10月，瑞典汽車制造商沃爾沃聲稱成功地研制出電磁感應(yīng)式無線充電汽車。

國(guó)內(nèi)對(duì)無線充電技術(shù)的研究相對(duì)較晚。目前在無線電波和電磁感應(yīng)無線能量傳輸方面取得的主要成果有：2005年8月，香港城市大學(xué)電子工程學(xué)系教授許樹源教授宣布成功研制出“無線電池充電平臺(tái)”；中科院嚴(yán)陸光院士帶領(lǐng)的研究小組從高速軌道交通的角度對(duì)運(yùn)動(dòng)型應(yīng)用進(jìn)行了性能分析；2007年2月，重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院非接觸電能傳輸技術(shù)研發(fā)課題組突破技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)的無線電能傳輸裝置實(shí)現(xiàn)了600至1000W的電能輸出，傳輸效率達(dá)到 70%。

諧振耦合式方案是2006年由美國(guó)麻省理工學(xué)院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)提出來的。并于 2007 年 7 月 6 日在科學(xué)雜志《Science》上發(fā)表成果文獻(xiàn)。團(tuán)隊(duì)利用該方案，成功的點(diǎn)亮了距離為2米外的一個(gè)60 瓦的燈泡，傳輸效率為40%左右。此項(xiàng)稱為“Witricity”技術(shù)，該技術(shù)樹立了無線充電技術(shù)發(fā)展史的里程碑。一年后，Marin Soljacic團(tuán)隊(duì)聲稱已將傳輸效率提高至90%。

由于該技術(shù)極具前景和市場(chǎng)，世界各國(guó)的相關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也不約而同的進(jìn)行深入研究。2010 年 1 月，海爾在美國(guó)拉斯維加斯舉行的國(guó)際消費(fèi)電子展（CES）上展出了最新概念產(chǎn)品無尾電視。一方面，產(chǎn)品運(yùn)用無線通信技術(shù)傳輸視頻信號(hào)；另一方面，又使用諧振耦合式充電技術(shù)供電，真正實(shí)現(xiàn)了無線化。

三、發(fā)展疑難點(diǎn)及解決方案

3.1 如何克服干擾源的影響

無線能量傳輸系統(tǒng)工作在包含各種用電設(shè)備的電磁環(huán)境中，易受到外界電磁源的干擾。一方面，磁耦合諧振無線能量傳輸系統(tǒng)以磁場(chǎng)為能量傳輸介質(zhì)，任何能感應(yīng)到磁場(chǎng)的元件都可能成為負(fù)載，這種情況為無源干擾源，稱為負(fù)載類干擾，干擾源稱為負(fù)載類干擾體；另一方面，外磁場(chǎng)也會(huì)影響能量傳輸系統(tǒng)的磁場(chǎng)，這種情況為有源干擾，其干擾源為干擾場(chǎng)源。這些干擾都會(huì)降低系統(tǒng)的傳輸效率。根據(jù)無線輸電原理，本文提出以下兩個(gè)解決方案：（1）選擇隔磁的充電空間。為了避免干擾源對(duì)能量傳輸系統(tǒng)的影響，可以把能力傳輸系統(tǒng)與干擾源隔離，故可以利用電磁屏蔽技術(shù)，使系統(tǒng)不受外界干擾源影響。電磁屏蔽的工作原理是利用反射和衰減來隔離電磁場(chǎng)的耦合，所以可以制作屏蔽體，來保護(hù)系統(tǒng)免受外界電磁波干擾。如屏蔽導(dǎo)電漆就是能用于噴涂的一種油漆，干燥形成漆膜后能起到導(dǎo)電的作用，從而屏蔽電磁波干擾。（2）控制能量傳輸系統(tǒng)的諧振頻率。由磁耦合諧振式無線能量傳輸機(jī)理的研究知，能量傳輸系統(tǒng)對(duì)干擾源的頻率十分敏感。在實(shí)際應(yīng)用中，0.5～25MHz 尚屬于空白應(yīng)用頻率段，因此可以在設(shè)計(jì)能量傳輸系統(tǒng)的時(shí)候，使系統(tǒng)的諧振頻率滿足電磁耦合的同時(shí)盡量處于0.5～25MHz之間，這樣有可能降低實(shí)際應(yīng)用中的電子設(shè)備對(duì)無線能量傳輸系統(tǒng)的影響。

3.2 如何提高傳輸距離

美國(guó)麻省理工學(xué)院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)成功地點(diǎn)亮了距離為 2 米外的一個(gè) 60 瓦的燈泡。但目前這種技術(shù)的最遠(yuǎn)充電距離只能達(dá)到2.7m，傳輸距離較近嚴(yán)重限制了它的應(yīng)用。由于傳輸距離的遠(yuǎn)近與能量傳輸系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，現(xiàn)提出如下解決思路：改變電路參數(shù)角度來提高傳輸距離。研究表明，傳輸距離受到頻率、線圈參數(shù)等的影響。線圈的諧振頻率越高，傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)；線圈的線徑越大，傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)；線圈的直徑越大，傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)；線圈的匝數(shù)越多，近距離傳輸效果強(qiáng)于遠(yuǎn)距離傳輸效果。因而可以綜合頻率、線圈參數(shù)等因素，選定合適的電路器件，使系統(tǒng)傳輸距離較遠(yuǎn)。

3.3 是否存在有害電磁輻射

磁耦合諧振式無線充電技術(shù)的原理告訴我們，由于電感線圈的存在，必然會(huì)產(chǎn)生磁力線輻射，那么這樣的磁場(chǎng)會(huì)不會(huì)造成電磁輻射危害人們的身心健康呢？在電流的輻射方面，目前無線充電器基本上將交流電整流后轉(zhuǎn)換為直流電，且功率極小，業(yè)內(nèi)人士也一直在強(qiáng)調(diào)理論上對(duì)人的健康不構(gòu)成威脅。但是輻射的問題，現(xiàn)在也只是停留在理論分析上，到底會(huì)不會(huì)，依舊是需要更進(jìn)一步的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，只能讓時(shí)間來證明。

四、發(fā)展前景及創(chuàng)新

4.1 RFID與無線充電技術(shù)的融合

射頻識(shí)別技術(shù)是利用射頻信號(hào)通過空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）傳播來實(shí)現(xiàn)無接觸式信息傳遞并通過所傳遞信息達(dá)到自動(dòng)識(shí)別自標(biāo)的一種技術(shù)，將RFID技術(shù)與無線充電技術(shù)相結(jié)合，對(duì)每個(gè)無線充電設(shè)備嵌入RFID電子標(biāo)簽，讀寫器通過射頻信號(hào)同電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，保證被充電設(shè)備與充電系統(tǒng)的完全分離，實(shí)現(xiàn)能量的高效率無線傳輸。

4.2 智能家居與無線充電技術(shù)融合

智能家居是物聯(lián)化的一個(gè)體現(xiàn)，最終發(fā)展方向之一是終端無線化。應(yīng)用無線充電技術(shù)，可以使各家電系統(tǒng)自動(dòng)獲取電能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能家居的自動(dòng)控制化。但在無線輸電過程中產(chǎn)生的磁場(chǎng)是否會(huì)影響到各級(jí)系統(tǒng)裝置的正常工作有待進(jìn)一步考證。如果相互影響問題得到有效的解決，無線充電設(shè)備與常規(guī)家電設(shè)備能有效共存，則是智能家居與無線充電兩大領(lǐng)域的完美結(jié)合，勢(shì)必進(jìn)一步改變?nèi)祟惿睢?/p>

4.3 電動(dòng)汽車與無線充電技術(shù)融合

無線充電技術(shù)對(duì)手機(jī)等小型電子產(chǎn)品而言，是個(gè)錦上添花的新功能，對(duì)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)而言，則可能是啟動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)的關(guān)鍵。對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行無線充電，沒有外露的連接器，可以徹底避免漏電、跑電等安全隱患。同時(shí)采用電磁共振式無線充電技術(shù)，可以將電源和變壓器等設(shè)備隱蔽在地下，讓汽車在停車處或街邊特殊的充電點(diǎn)充電。若能將無線充電技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)，將是電動(dòng)車行業(yè)的一大改革。

五、結(jié)束語

諧振耦合式無線充電技術(shù)是目前最被看好的無線充電技術(shù)之一，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看具有廣泛發(fā)展空間及應(yīng)用前景。但是每一種無線輸電方式都有一系列的關(guān)鍵問題需要解決，如何實(shí)現(xiàn)電磁共振式無線充電技術(shù)應(yīng)用的大型化、高效化與距離化，是各國(guó)科學(xué)家探索研究的重點(diǎn)。隨著技術(shù)水平的提升，無線充電技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用逐漸成熟，技術(shù)普及逐步實(shí)現(xiàn)，在未來的各種場(chǎng)合，無線充電技術(shù)無疑將扮演重要角色，服務(wù)全人類。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 曲立楠，磁耦合諧振式無線能量傳輸機(jī)理的研究，哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文，2010

篇13

近年來，隨著通信系統(tǒng)及其用戶數(shù)量大幅增加，移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無源互調(diào)產(chǎn)物，已成為影響系統(tǒng)通信質(zhì)量的重要寄生干擾之一。因此科學(xué)有效的分析無源互調(diào)機(jī)理及測(cè)量其產(chǎn)物對(duì)提高整個(gè)通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量將具有重要的意義。為了比較全面地理解無源互調(diào)干擾問題，我們有必要首先了解無源互調(diào)的產(chǎn)生機(jī)理。在大功率衛(wèi)星通信系統(tǒng)和移動(dòng)通信系統(tǒng)中，微波器件的PIM干擾主要來自兩種無源非線性：接觸非線性和材料非線性。前者指的是具有非線性電流電壓特性的任何金屬接觸； 后者指的是具有固有非線性導(dǎo)電特性的鐵磁材料、碳纖維和鐵鎳鈷合金。需要特別指出的是，除了上述兩種無源非線性機(jī)理外，還可能存在一些其他的非線性效應(yīng)，這對(duì)無源互調(diào)的產(chǎn)生也有一定的貢獻(xiàn)。

二、無源互調(diào)的幾種重要的機(jī)理分析

（一）接觸非線性機(jī)理

接觸非線性主要包括由材料結(jié)構(gòu)和時(shí)間相關(guān)現(xiàn)象引起的非線性效應(yīng)。由材料結(jié)構(gòu)引起的非線性產(chǎn)生機(jī)理主要包括：由接合面上的點(diǎn)接觸引起的機(jī)械效應(yīng)；由點(diǎn)電子接觸引起的電子效應(yīng)；由點(diǎn)電子接觸和局部大電流引起的熱效應(yīng)。由時(shí)間相關(guān)現(xiàn)象引起的非線性主要包括：斑點(diǎn)尺寸隨著電流的通過而增大；由強(qiáng)直流電流引起的金屬導(dǎo)體中離子的電遷移；引起接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的熱循環(huán)；引起接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)和磨損；不同熱膨脹系數(shù)的器件接觸引起的熱循環(huán)；金屬接觸的松動(dòng)和滑動(dòng)以及氧化層或污染物的增加。

1.量子隧穿與熱電子發(fā)射效應(yīng)

根據(jù)經(jīng)典的理論，“金屬-絕緣體-金屬”（MIM）式的結(jié)構(gòu)是無法實(shí)現(xiàn)電流傳導(dǎo)的。但是，量子理論表明，對(duì)于表面氧化層很薄的情形，金屬中的電子可以通過隧道效應(yīng)穿過勢(shì)壘，從一個(gè)金屬到達(dá)另一個(gè)金屬。從上個(gè)世紀(jì)五六十年代以來，人們對(duì)于MIM結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電機(jī)理做了大量的研究，研究結(jié)果表明：量子隧穿和熱電子發(fā)射效應(yīng)是金屬-金屬接觸中產(chǎn)生PIM的兩個(gè)重要因素。如果金屬中的電子具有足夠的能量越過介質(zhì)形成的勢(shì)壘從而形成金屬之間的電流傳導(dǎo)，則稱這種現(xiàn)象為熱電子發(fā)射電流；反之，當(dāng)金屬中的電子能量不太高且介質(zhì)形成的勢(shì)壘厚度較薄時(shí)，電子將通過量子隧穿效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電流傳導(dǎo)。圖1顯示了薄勢(shì)壘MIM結(jié)構(gòu)的能帶圖及其相應(yīng)的導(dǎo)電機(jī)理。

圖1 薄勢(shì)壘MIM結(jié)構(gòu)的能帶圖及其導(dǎo)電機(jī)理

量子隧穿電流通常對(duì)勢(shì)壘高度、外加偏壓和介質(zhì)層厚度等參數(shù)非常敏感，且具有很強(qiáng)的非線性特性。依據(jù)Simmons的研究成果，可由下式計(jì)算：

（1-1）

式中，

式中為勢(shì)壘高度，單位為eV；為介質(zhì)層厚度，單位為?；為MIM結(jié)構(gòu)的偏壓，單位為V；為電流密度，單位為A/cm2；為介質(zhì)層的相對(duì)介電常數(shù)。

而熱電子發(fā)射電流計(jì)算公式為：

（1-2）

式中T為溫度，單位為K；k為波爾茲曼常數(shù)。

利用式（1-1）和式（1-2），在不同的參數(shù)條件下，可以對(duì)MIM結(jié)構(gòu)的量子隧穿電流和熱電子發(fā)射電流進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明：勢(shì)壘高度、外加偏壓、介質(zhì)層厚度及相對(duì)介電常數(shù)這四個(gè)參數(shù)對(duì)量子隧穿電流和熱電子發(fā)射電流的影響趨勢(shì)是一致的，而且熱電子發(fā)射電流還強(qiáng)烈地依賴于溫度。這樣，當(dāng)MIM結(jié)構(gòu)本身的參數(shù)相同時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)溫度的大小來控制MIM結(jié)構(gòu)的主要導(dǎo)電過程。

2.微放電機(jī)理

微放電是在真空條件下大功率強(qiáng)微波電場(chǎng)作用下發(fā)生的一種射頻擊穿放電現(xiàn)象。為了簡(jiǎn)要描述微放電機(jī)理，我們以真空中的平行板為例。假設(shè)電子數(shù)為N的很多電子在時(shí)從一個(gè)極板（）發(fā)射（如圖2），在RF電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下到達(dá)另一極板（）。通過撞擊，發(fā)射許多電子（數(shù)目為），為這次特別撞擊的二次電子倍增系數(shù)，它是撞擊能量和表面材料的函數(shù)。如果在狹縫中的飛行時(shí)間約等于RF周期的，或者等于RF周期的奇數(shù)倍，那么新發(fā)射的二次電子就可能被加速，直到再次撞擊的極板，引發(fā)個(gè)二次電子的發(fā)射，式中是第二次撞擊的二次電子發(fā)射系數(shù)。經(jīng)過n次撞擊后，放電后的電子數(shù)為。圖2是時(shí)的微放電示意圖。

圖2 微放電示意圖材料非線性機(jī)理

（二）材料非線性機(jī)理

1. 鐵磁效應(yīng)

鐵磁材料具有很大的磁導(dǎo)率，在強(qiáng)磁場(chǎng)下會(huì)產(chǎn)生飽和，并隨磁場(chǎng)非線性變化，顯示出磁滯特性。鐵、鎳、鈷及其合金、鑭系元素（如稀土）等都是鐵磁材料，它們能引起很強(qiáng)的PIM產(chǎn)物。鐵磁非線性是由含有鐵磁材料的金屬器件在導(dǎo)電時(shí)因隨電流流動(dòng)使導(dǎo)體電路磁導(dǎo)率產(chǎn)生變化引起的，這和一個(gè)電路電感的非線性變化非常相似，它導(dǎo)致兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)產(chǎn)生非常強(qiáng)的PIM產(chǎn)物。這種非線性是一種磁飽和畸變的形式，且不隨時(shí)間而變化，通常情況下比普通的接觸非線性好得多（如圖3所示）。

圖3 鐵磁非線性

2. 電熱效應(yīng)

近期的一些研究報(bào)導(dǎo)了微帶傳輸線上電熱引起的PIM產(chǎn)物。電熱引起電導(dǎo)率的調(diào)制是傳輸線上PIM的支配性的物理機(jī)理，PIM的產(chǎn)生是由電流相關(guān)的非線性引起的。電熱效應(yīng)的基本過程是：導(dǎo)體中電流產(chǎn)生焦耳熱，產(chǎn)生的熱將跟蹤電信號(hào)的包絡(luò)，熱的變化引起溫度的變化，進(jìn)而引起電導(dǎo)率變化，而電導(dǎo)率的變化反過來會(huì)影響導(dǎo)體中的電流，電流的變化必然導(dǎo)致焦耳熱的變化，并進(jìn)一步影響到電導(dǎo)率。這是一個(gè)不斷反饋的過程，這種變化會(huì)在集總微波終端和衰減器上產(chǎn)生PIM失真。

（三）其他非線性效應(yīng)

1. 表面效應(yīng)

金屬表面的磨損或污染可能會(huì)引起PIM失真，這種現(xiàn)象叫做表面效應(yīng)。雖然人們普遍接受銅越粗糙產(chǎn)生的PIM電平越高的觀點(diǎn)，但相關(guān)聯(lián)的物理機(jī)理仍很模糊。表面焊接層對(duì)PIM的影響如圖4所示。由圖可知，缺少焊接層會(huì)引起更高的PIM產(chǎn)物，這是由于銅輕微地粘在基板上，降低了接口質(zhì)量。

圖4 三氟甲基焊接對(duì)PIM的影響

金屬表面的磨損也會(huì)影響PIM的產(chǎn)生。在表面粗糙度的測(cè)試中，相對(duì)于電流方向做橫向和縱向的擦磨處理。當(dāng)殘余PIM電平為-144dBm時(shí)，橫向擦磨可使PIM電平增加13-22dB，而縱向擦磨使PIM電平增大1-4dB。綜上所述，表面效應(yīng)對(duì)PIM的產(chǎn)生是有貢獻(xiàn)的。

三、無源互調(diào)的抑制措施

研究了無源非線性的類型和機(jī)理以后，為了盡量避免PIM產(chǎn)物帶來的影響，我們可以采取若干措施使通信系統(tǒng)中的無源互調(diào)產(chǎn)物降到最低。其抑制措施主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）在通信系統(tǒng)中輻射信號(hào)能夠到達(dá)的地方或者附近，盡量不要使用鐵氧體、鈷、鎳、不銹鋼等鐵磁材料。如果必須使用，那么必須涂上一定厚度的銀板或銅板。

（2）將金屬接觸減至最少，特別是松動(dòng)接觸和轉(zhuǎn)動(dòng)連接。如果確實(shí)不可避免，那么在這些接觸或連接上應(yīng)提供絕緣或可能的替代電流路徑。

（3）在電流路徑中要避免使用調(diào)諧螺釘或金屬-金屬接觸的活動(dòng)器件，如果非用不可，應(yīng)將它們放在低電流密度區(qū)域。

（4）保持熱循環(huán)盡可能小，因?yàn)椴牧虾徒饘俳Y(jié)的膨脹和收縮能夠引起較大的PIM干擾。

（5）提高線性材料的連接工藝。若有可能就用捆綁連接，但要確保這些連接是可靠的，無非線性材料、無裂縫、無污染或無腐蝕。

（6）在傳導(dǎo)路徑中應(yīng)使用較大的導(dǎo)體或金屬之間有更大的接觸面積來保持低的電流密度。盡量減少粗糙表面和尖銳邊緣暴露在輻射信號(hào)區(qū)域。

（7）使用同軸電纜時(shí)，最好選用剛性屏蔽電纜。當(dāng)使用編織電纜時(shí)，應(yīng)選用最高填充因子的編織物。編織物不能用鐵磁材料制造，銅鍍銀是最好的編織材料。電纜長(zhǎng)度應(yīng)盡量減至最短，特別是使用軟波導(dǎo)或軟電纜時(shí)。

（8）非線性元件，如集總虛擬負(fù)載、環(huán)形器、隔離器和某些半導(dǎo)體器件的使用應(yīng)減至最少。

（9）高功率發(fā)射信號(hào)和低電平接收信號(hào)之間應(yīng)由濾波器和物理分離法達(dá)到良好的隔離。如果將這兩路信號(hào)設(shè)計(jì)成各自獨(dú)立的信道，獨(dú)立的發(fā)射、接收天線，則PIM產(chǎn)物可以得到很好的控制。

（10）頻率計(jì)劃應(yīng)考慮高階PIM產(chǎn)物，因?yàn)樗鼈冊(cè)谀承┩ㄐ畔到y(tǒng)中可能是潛在干擾信號(hào)。

（11）如果高低功率信號(hào)不可避免地要使用一個(gè)公共信道，那么降低PIM的出發(fā)點(diǎn)是合理地選擇發(fā)射頻率和接收頻率。在多通道通信系統(tǒng)中，完全分離收發(fā)頻率是不可能的。因此減小PIM干擾的最佳途徑是把收發(fā)頻率盡可能離得遠(yuǎn)些。

（12）采用合理的焊接，且盡量保證焊接面光滑，如果焊接面不光滑或有毛刺時(shí)也會(huì)導(dǎo)致PIM的產(chǎn)生。

（13）防止通信系統(tǒng)各種器件的銹蝕，盡量不要用手觸摸元器件。在使用同軸電纜之前應(yīng)從端器件開始逐一清理干凈，接插件接頭在每次使用后均應(yīng)清洗。切記不要將接插件浸入液體清洗劑中，因?yàn)檫@樣會(huì)使污染物進(jìn)入其內(nèi)死角。

除了上述措施外，良好的工藝、仔細(xì)的計(jì)劃、嚴(yán)格的質(zhì)量控制和高標(biāo)準(zhǔn)的操作維護(hù)措施同樣非常重要。應(yīng)注意的是，雖然在設(shè)計(jì)和制作階段適當(dāng)注意細(xì)節(jié)可以大大降低PIM電平，但是一個(gè)完全沒有PIM干擾的通信系統(tǒng)是不可能存在的。

四、結(jié)論

通過對(duì)無源互調(diào)干擾的產(chǎn)生機(jī)理及其抑制措施的研究，我們明白了微波器件的PIM干擾主要來自兩種無源非線性：接觸非線性和材料非線性。接觸非線性指的是任何具有非線性電流電壓行為的接觸引起的非線性；材料非線性指的是具有固有非線性導(dǎo)電特性的材料引起的非線性。從接觸非線性機(jī)理、材料非線性機(jī)理和其他非線性效應(yīng)三個(gè)方面，對(duì)無源互調(diào)的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析和討論。最后給出了通信系統(tǒng)中無源互調(diào)干擾的主要抑制措施。這將為下一步無源互調(diào)的分析與測(cè)量研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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