緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇信號與通信論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！

篇1

數(shù)字信號處理涉及到用數(shù)的序列表示的信號的處理，而多維數(shù)字信號處理則涉罰用多維陣列表示的信號的處理，例如對同時從幾個傳感器所接收的抽樣圖像和抽樣的時間波形的處理。由于信號是因而它可以用數(shù)字硬件處理，同時可以將信號處理的運(yùn)算規(guī)定為算法。

促使人們采用數(shù)字方法的是不言而喻的。數(shù)字方法既有效靈活。我們可以用數(shù)字系統(tǒng)使其有自適應(yīng)性并易于重新組合?？梢院芊奖愕匕褦?shù)字算法由一個廠商的設(shè)備上轉(zhuǎn)換到另一個廠商的設(shè)備上去，或者把專用數(shù)字硬件來實現(xiàn)。同樣，數(shù)字算法也可用來處理作為時間函數(shù)或空間信號，數(shù)字算法自然地和邏輯算符如模式分類相聯(lián)系。數(shù)字信號能夠長時間無差錯地存儲。對很多種應(yīng)用而言，數(shù)字方法Ⅸ其它方法更為簡單，對另外一些應(yīng)用，則可能根本不存在其他方法。多維信號處理是不同于一維信號處理，想在多維序列上實現(xiàn)的多運(yùn)算，例如抽樣、濾波和交換等，用于一維序列，然而，嚴(yán)格芯說，我們不得不說多終信號處理與一維信弓有很大差別的。

信號處理與一維信號處理還是有很大差別的，這是由三個因素造成的;(l)二維通常比一維問題包含的數(shù)據(jù)量大得多;(2)處理多維系統(tǒng)在數(shù)些上不如處理一維系統(tǒng)那樣完備；(3)多維信號處理有更多的自由度，這給系統(tǒng)設(shè)計音以一維情況中無法比擬的靈活性。雖然所有遞歸數(shù)字濾波器都是用差分方程實現(xiàn)的，一維情況下差分方程是全有序的，而在多維情況下差分方程僅是部分有序的，岡而就存在著靈活性，在一維情況小，離散傳里旰變換CDET)可以用快速傅里葉變換CEPT)算法來計算，而在多維情況下，有多且每一個OFT又可用多種AFT算法來計算。在一維情況下，我們可以調(diào)整速率。而且也可以調(diào)整抽排列。從另一方面來說，多維多項式不能進(jìn)行因式分解，而一維多項式是可以進(jìn)行因式分解的。因而在多維情況下，我們不能論及孤立的極，氣、孤立的零點及孤立的根。所以，多維信號處理與一維信號處理有相當(dāng)大的差別。在20世紀(jì)60年代初期，用數(shù)字系統(tǒng)來模仿模擬系統(tǒng)的想法，使得一維數(shù)字信號處毫的各種方法得到了發(fā)展。這樣，仿照模擬系統(tǒng)理論，創(chuàng)立了許多離散系統(tǒng)理論.隨后，當(dāng)數(shù)字系統(tǒng)可以很好地模仿模擬系統(tǒng)時，人們認(rèn)識到數(shù)字系統(tǒng)同時也可以完成更多的功能。由丁這種認(rèn)識及數(shù)字硬件工藝的有力推動，數(shù)字信號處理得到了發(fā)展，而且現(xiàn)今很多通用的方法，已成為數(shù)字方法所特有的，沒有與其等效的模擬方法，在發(fā)展多維數(shù)字信號處理時，可觀察到同一發(fā)展趨向。因為沒有連續(xù)時間的(或模擬的)二維系統(tǒng)理論可以仿效，因而最初的二維系統(tǒng)是以一維系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，80年代后期，多數(shù)二維信號處理都是用可分的二維系統(tǒng)?？煞值亩S系統(tǒng)與用于二維數(shù)據(jù)的一維系統(tǒng)幾乎沒有差別。隨后，發(fā)展了獨特的多維算法，該算法相當(dāng)于一維算法的邏輯推理。這是一段失敗的時期，由干許多二維應(yīng)用要求數(shù)據(jù)量很大，且iT缺少二淮多項式太分解理論，很多一維方法不能很好地推廣到二維上來。我們現(xiàn)在正處于認(rèn)識的萌芽時代。計算機(jī)工業(yè)以其部件的小型化和價格日趨低廉而有助于我們解決數(shù)據(jù)量問題。盡管我們總是受限于數(shù)學(xué)問題，但仍然認(rèn)識到，多維系統(tǒng)也給了我們新的自由度。以上這些，使得該領(lǐng)域既富于挑戰(zhàn)性又無窮樂趣，電子信息技術(shù)的結(jié)合之軟件結(jié)臺，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中可用電產(chǎn)信息技術(shù)的地方，仍然可以在生產(chǎn)或很低的條件下使用人力或傳統(tǒng)機(jī)械。電予信息技術(shù)應(yīng)到限制，在不同領(lǐng)域和不同水平有各種原因，但爛有一個共大原因是缺乏認(rèn)識。沒有認(rèn)識，便沒有應(yīng)層。

事實上，在一維和二維信號處理理論之間有實質(zhì)性的差別，而在二維和更高維之間，除了計算上的復(fù)雜世方耐差異之外，似乎差別較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳云韜,廖桂生,田孝華.一種波達(dá)方向、頻率聯(lián)合估計快速算法[J]電波科學(xué)學(xué)報,2003,(04).

[2]呂鐵軍,王河,肖先賜.利用改進(jìn)遺傳算法的DOA估計[J]電波科學(xué)學(xué)報,2000,(04)

[3]劉全,雍玲,魏急波.二維虛擬ESPRIT算法的改進(jìn)[J]國防科技大學(xué)學(xué)報,2002,(03).

[4]呂澤均,肖先賜.一種沖擊噪聲環(huán)境中的二維DOA估計新方法[J]電子與信息學(xué)報,2004,(03).

[5]金梁,殷勤業(yè),李盈.時頻子空間擬合波達(dá)方向估計[J]電子學(xué)報,2001,(01).

[6]金梁,殷勤業(yè).時空DOA矩陣方法的分析與推廣[J]電子學(xué)報,2001,(03).

篇2

目前的廣播電視信號傳輸質(zhì)量可謂是良莠不齊，很多有線電視用戶反映，傳輸信號質(zhì)量令人十分不滿意。而這些問題主要原因就是因為廣播電視信號的傳輸過程中受到了干擾，由于信號傳輸過程中信號內(nèi)部產(chǎn)生的噪音和外部干擾產(chǎn)生的噪音信號，都會對真正的電視信號有所影響，因此，筆者下面將會討論一下關(guān)于廣播電視信號系統(tǒng)的維護(hù)與管理問題。關(guān)于廣播電視信號傳輸系統(tǒng)的維護(hù)，主要有幾個方面：

第一，對信道的抗干擾能力進(jìn)行有效的提高。在信號傳輸?shù)倪^程中，增加多個基站，是讓信號在傳輸過程中信號增強(qiáng)的有效手段；在廣播電視信號傳輸系統(tǒng)中，信道的抗干擾能力是系統(tǒng)本身的配置問題，由于信號強(qiáng)度從初始發(fā)射端發(fā)出后會有所衰減，如果不能對信道進(jìn)行有效的抗干擾，那么無線信號的傳輸將會變成無用信號傳輸通道。在信道中傳輸信號，多采用高頻高壓發(fā)射器，這樣的信號發(fā)射器發(fā)出的信號傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力也是比較強(qiáng)的。同時配合多個基站的中轉(zhuǎn)傳輸，有效信號的傳輸距離將會大大增加，這也是為什么距離廣播電視信號塔較近的用戶，信號接收效果較好，而距離廣播電視信號塔較遠(yuǎn)的用戶信號較弱的原因所在。如果可以增加信號基站，或信號中轉(zhuǎn)站，那么就相當(dāng)于增加了廣播電視信號塔，而周邊的用戶就會受益良多。

第二，做到定期維護(hù)傳輸系統(tǒng)設(shè)備。對信號傳輸過程中的信號傳輸設(shè)備，例如對光纖等傳輸設(shè)備做到定期維護(hù)。眾所周知，光纖是埋在地下進(jìn)行工作的，而對于光纖的維護(hù)最重要的一點就是不要讓光纖受到損壞。通常我們都會在地下埋一個管道，在管道里面布上光纜，這樣即可以保證光纖不被人為破壞，也可以保證光纖不會被外界的客觀因素破壞掉，尤其是陰雨天氣對光纖的腐蝕。信號傳輸系統(tǒng)中傳輸設(shè)備不僅僅是有光纖，還有無線信道，對于無線信道的維護(hù)，可以選擇高頻信道進(jìn)行傳輸信號。

第三，要注意信號傳輸過程中的信息安全性。信號傳輸過程中會出現(xiàn)多個接受信號的端點，電視廣播信號的安全性要求高，在信號傳輸過程中需要進(jìn)行加密處理。尤其是當(dāng)前這個信息通訊十分發(fā)達(dá)的時代，對于任何信號都會有一定的信息價值在其中，如果信號在傳輸過程中不能夠保證信息傳輸?shù)陌踩?，無論是對于國家還是個人都是嚴(yán)重的損失。所以對于廣播電視信號傳輸系統(tǒng)來說，首先傳輸?shù)男盘栆M(jìn)行信源加密處理，信號傳輸過程中的信道或者傳輸設(shè)備也需要進(jìn)行信道加密。這樣才能保證信息安全，保證信息傳輸?shù)倪^程中不被人為干擾破壞。

第四，關(guān)于維護(hù)維修人員的管理需要制定詳細(xì)的管理制度，定期對技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。對于廣播電視信號傳輸系統(tǒng)的維護(hù)來說，做好技術(shù)支持是必要的，而有人工的維護(hù)也是必須的。對于技術(shù)人員來說，定期對信號傳輸系統(tǒng)進(jìn)行巡查，排除任何有關(guān)于信號傳輸系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，是非常重要的，如果可以從日常的巡查當(dāng)中找到一些關(guān)于信號傳輸系統(tǒng)損壞或可能出現(xiàn)故障的跡象，就可以說是未雨綢繆了。對于日常維護(hù)人員來說，巡查回來后，要按照規(guī)定填寫好巡查表格，巡查時應(yīng)該對每一個細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的觀察，這樣才會找到可能出現(xiàn)故障的隱患，對于技術(shù)維護(hù)人員的培訓(xùn)也需要廣播電視信號傳播系統(tǒng)的管理部門定期舉行。這主要是由于技術(shù)不斷地進(jìn)步，而故障也在不斷的出新，很多技術(shù)如果不能進(jìn)行革新，那么就不能及時的解決故障問題，也就無法做到真正的維護(hù)廣播電視信號傳輸系統(tǒng)了。

二、結(jié)語

篇3

關(guān)鍵詞：二維信號處理

隨著集成電路的運(yùn)算速度更快，集成度更高，就有可能耐復(fù)雜目益增加均一些多維數(shù)字信號處理。所它在最近才開始出現(xiàn)的一個新領(lǐng)域。盡管如此，多維信號處埋仍然對以下一些間提了解決的辦法，這些問題是：計算機(jī)輔動斷層成術(shù)(CAT)，即綜合來自不同方向的X射線的投影，以重建人體某一部分的三維圖，源聲納陣列的設(shè)計及通過人造衛(wèi)星地球資源。多維數(shù)字信號處理除具有許多引人注目和淺顯易行的應(yīng)用之外，它還具有堅賣的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).，這不僅使我們能了解它的實現(xiàn)情況，而且當(dāng)新問題出現(xiàn)時，也當(dāng)及時解決。

典型的信號處理任務(wù)就是把信息從一種信號傳遞到另一種信號上，例如，可將一張照片加以掃描、抽樣，并將共存儲在計算機(jī)的存儲器中。在這種情況下，信息是從可變的銀粒密度轉(zhuǎn)換戌可見光束，再變成電的波形，最后變戍數(shù)字的序列，隨后該數(shù)字序列用。磁盤上磁疇的排列來表示CAT掃描器是一個比較復(fù)雜，經(jīng)過處理，最后顯赤射線管(CRT)的熒光屏上或膠片上。數(shù)字處理能增加信息，但可以重新排列信息，使觀察者能更方便地理解它.觀察者不必觀看多個不同測面的投影而可直接觀察截面圖。

人們感興趣的是信號所包含的信息，而不管信號本身是什么形式。也許可以概括地說，信號處理涉及兩個基本任務(wù)一一信息的重新排列和信息的壓縮。

數(shù)字信號處理涉及到用數(shù)的序列表示的信號的處理，而多維數(shù)字信號處理則涉罰用多維陣列表示的信號的處理，例如對同時從幾個傳感器所接收的抽樣圖像和抽樣的時間波形的處理。由于信號是因而它可以用數(shù)字硬件處理，同時可以將信號處理的運(yùn)算規(guī)定為算法。促使人們采用數(shù)字方法的是不言而喻的。數(shù)字方法既有效靈活。我們可以用數(shù)字系統(tǒng)使其有自適應(yīng)性并易于重新組合。可以很方便地把數(shù)字算法由一個廠商的設(shè)備上轉(zhuǎn)換到另一個廠商的設(shè)備上去，或者把專用數(shù)字硬件來實現(xiàn)。同樣，數(shù)字算法也可用來處理作為時間函數(shù)或空間信號，數(shù)字算法自然地和邏輯算符如模式分類相聯(lián)系。數(shù)字信號能夠長時間無差錯地存儲。對很多種應(yīng)用而言，數(shù)字方法Ⅸ其它方法更為簡單，對另外一些應(yīng)用，則可能根本不存在其他方法。多維信號處理是不同于一維信號處理，想在多維序列上實現(xiàn)的多運(yùn)算，例如抽樣、濾波和交換等，用于一維序列，然而，嚴(yán)格芯說，我們不得不說多終信號處理與一維信弓有很大差別的。

信號處理與一維信號處理還是有很大差別的，這是由三個因素造成的;(l)二維通常比一維問題包含的數(shù)據(jù)量大得多;(2)處理多維系統(tǒng)在數(shù)些上不如處理一維系統(tǒng)那樣完備；(3)多維信號處理有更多的自由度，這給系統(tǒng)設(shè)計音以一維情況中無法比擬的靈活性。雖然所有遞歸數(shù)字濾波器都是用差分方程實現(xiàn)的，一維情況下差分方程是全有序的，而在多維情況下差分方程僅是部分有序的，岡而就存在著靈活性，在一維情況小，離散傳里旰變換CDET)可以用快速傅里葉變換CEPT)算法來計算，而在多維情況下，有多且每一個OFT又可用多種AFT算法來計算。在一維情況下，我們可以調(diào)整速率。而且也可以調(diào)整抽排列。從另一方面來說，多維多項式不能進(jìn)行因式分解，而一維多項式是可以進(jìn)行因式分解的。因而在多維情況下，我們不能論及孤立的極，氣、孤立的零點及孤立的根。所以，多維信號處理與一維信號處理有相當(dāng)大的差別。在20世紀(jì)60年代初期，用數(shù)字系統(tǒng)來模仿模擬系統(tǒng)的想法，使得一維數(shù)字信號處毫的各種方法得到了發(fā)展。這樣，仿照模擬系統(tǒng)理論，創(chuàng)立了許多離散系統(tǒng)理論.隨后，當(dāng)數(shù)字系統(tǒng)可以很好地模仿模擬系統(tǒng)時，人們認(rèn)識到數(shù)字系統(tǒng)同時也可以完成更多的功能。由丁這種認(rèn)識及數(shù)字硬件工藝的有力推動，數(shù)字信號處理得到了發(fā)展，而且現(xiàn)今很多通用的方法，已成為數(shù)字方法所特有的，沒有與其等效的模擬方法，在發(fā)展多維數(shù)字信號處理時，可觀察到同一發(fā)展趨向。因為沒有連續(xù)時間的(或模擬的)二維系統(tǒng)理論可以仿效，因而最初的二維系統(tǒng)是以一維系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，80年代后期，多數(shù)二維信號處理都是用可分的二維系統(tǒng)?？煞值亩S系統(tǒng)與用于二維數(shù)據(jù)的一維系統(tǒng)幾乎沒有差別。隨后，發(fā)展了獨特的多維算法，該算法相當(dāng)于一維算法的邏輯推理。這是一段失敗的時期，由干許多二維應(yīng)用要求數(shù)據(jù)量很大，且iT缺少二淮多項式太分解理論，很多一維方法不能很好地推廣到二維上來。我們現(xiàn)在正處于認(rèn)識的萌芽時代。計算機(jī)工業(yè)以其部件的小型化和價格日趨低廉而有助于我們解決數(shù)據(jù)量問題。盡管我們總是受限于數(shù)學(xué)問題，但仍然認(rèn)識到，多維系統(tǒng)也給了我們新的自由度。以上這些，使得該領(lǐng)域既富于挑戰(zhàn)性又無窮樂趣，電子信息技術(shù)的結(jié)合之軟件結(jié)臺，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中可用電產(chǎn)信息技術(shù)的地方，仍然可以在生產(chǎn)或很低的條件下使用人力或傳統(tǒng)機(jī)械。電予信息技術(shù)應(yīng)到限制，在不同領(lǐng)域和不同水平有各種原因，但爛有一個共大原因是缺乏認(rèn)識。沒有認(rèn)識，便沒有應(yīng)層。

事實上，在一維和二維信號處理理論之間有實質(zhì)性的差別，而在二維和更高維之間，除了計算上的復(fù)雜世方耐差異之外，似乎差別較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳云韜，廖桂生，田孝華.一種波達(dá)方向、頻率聯(lián)合估計快速算法[J]電波科學(xué)學(xué)報，2003，(04).

[2]呂鐵軍，王河，肖先賜.利用改進(jìn)遺傳算法的DOA估計[J]電波科學(xué)學(xué)報，2000，(04)

[3]劉全，雍玲，魏急波.二維虛擬ESPRIT算法的改進(jìn)[J]國防科技大學(xué)學(xué)報，2002，(03).

[4]呂澤均，肖先賜.一種沖擊噪聲環(huán)境中的二維DOA估計新方法[J]電子與信息學(xué)報，2004，(03).

[5]金梁，殷勤業(yè)，李盈.時頻子空間擬合波達(dá)方向估計[J]電子學(xué)報，2001，(01).

[6]金梁，殷勤業(yè).時空DOA矩陣方法的分析與推廣[J]電子學(xué)報，2001，(03).

篇4

【關(guān)鍵詞】中壓寬帶 電力線 通信接入方式 信道特征 測試 分析

一、中壓電力線路的結(jié)構(gòu)與特征

中壓電網(wǎng)構(gòu)成相對簡單。與低壓線路相比，它能夠克服距離長短的限制，噪音較低，然而，供電系統(tǒng)僅適合于幾十赫茲低頻信號傳輸，如果進(jìn)行高頻信號傳輸，附加寬帶PLC的使用，就會產(chǎn)生一系列影響信號傳輸質(zhì)量的不良因素，如：通信串?dāng)_、信號泄漏、信號的干擾等，解決這些問題的唯一方法就是發(fā)明更加高端、更為先進(jìn)的PLC接入設(shè)備與調(diào)制方式。其中寬帶PLC中壓耦合接入設(shè)備成為重點探究的對象，經(jīng)研究其符合我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與特征。我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)圖如下所示：

從上圖可看出：我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括：高、中、低三個層次級別，變壓器將各個等級層次連接起來，這無疑成為了高載頻數(shù)據(jù)通信的一大障礙，所以，要想解除變壓器的限制，就要通過分級接入的方式來處理PLC寬帶鏈接，也就是要根據(jù)各個電壓級別層次來對應(yīng)設(shè)計出適應(yīng)性的接入設(shè)備。如圖展示，只有在中低壓中間設(shè)置合適的接入設(shè)備，才能確保遠(yuǎn)距離通訊的實現(xiàn)。

二、中壓寬帶PLC系統(tǒng)接入方式

這一系統(tǒng)接入涵蓋PLC 以及同其他寬帶通信網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商）之間的接口， 傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)與這一接口鏈接起來得到相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，其中包括傳輸信號于中壓線路的設(shè)備接口，這些傳輸?shù)男盘栃枰窘?jīng)MV-PLC主調(diào)制設(shè)備以及MV耦合裝置這兩項設(shè)備。

MV-PLC主調(diào)制設(shè)備是對中壓與低壓連接處的接口進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要作用為將中壓線中所附帶的寬帶PLC數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換與調(diào)制，直接目標(biāo)為低壓線路，終極目的為網(wǎng)絡(luò)用戶。下面就第一個中壓PLC實驗線路展開測試，把這一測試當(dāng)作理論探究的依據(jù)。

三、中壓線路信道測試與分析

（一）測試的目的與結(jié)果分析

目的：研究出更先進(jìn)的設(shè)計依據(jù)以及技術(shù)儲備為寬帶PLC逐步發(fā)展到中壓線路打下基礎(chǔ)，為全程中壓線路長距離接入做好技術(shù)與信息資源上的準(zhǔn)備。

（二）測試結(jié)果分析

1.阻抗特性分析

經(jīng)過實踐的操作運(yùn)行得出：中壓10kv配電線路的阻抗性能會受到測量方位、時間以及頻率等的影響，會隨著它們?nèi)プ兓?，變化幅度由?shù)十到上百的量，通過高頻信號發(fā)生器所出現(xiàn)的正弦電壓信號，設(shè)定1MHZ-30MHZ的頻率范圍，在500KHZ的頻率間查看阻抗變化。通過采集V1、V2來對應(yīng)計算出線路的阻抗值。下圖為測試整理后得出的中壓線路輸入阻抗變化圖：

2.噪聲特征分析

經(jīng)過實踐測試得出：中壓線路的有色背景噪聲大概在―60dBV/hz―80dBV/hz，同低壓線路的平均噪音對比起來，大約多出10 dBV/hz。而且其窄帶擾亂性噪音則更高。而且測試發(fā)現(xiàn)：中壓線路中各個測試點有色背景噪聲的PSD數(shù)值間沒有很大差別，其窄帶干擾也發(fā)生在小于25MHZ的范圍內(nèi)。由此可見，展開對線路上噪聲頻域以及進(jìn)行時等方面的分析是十分必要的。

3.衰減性分析

與低壓線路相比，中壓線路更容易發(fā)生衰減現(xiàn)象，而且相對嚴(yán)重。大概每100米衰減8―11db，但是，在1.7千米線路范圍內(nèi)也能夠順利進(jìn)行通信。當(dāng)將調(diào)制解調(diào)器的功率放大時，在各個測試長度中都能夠達(dá)到信息傳輸與通信通話等目的，實現(xiàn)了通訊水平的提高。各個測試點距離下的測試內(nèi)容與數(shù)據(jù)如下圖：

四、總結(jié)

為了提高通信質(zhì)量與水平就要促進(jìn)寬帶PLC系統(tǒng)向著中壓電力線路前進(jìn)，經(jīng)過不斷的實驗與測試來提供大量寶貴的信息數(shù)據(jù)資源，并且在阻抗性、衰減性等加以發(fā)展與更新。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁道齊把握世界通信發(fā)展趨勢確立電力通信發(fā)展戰(zhàn)略[期刊論文]-電力系統(tǒng)自動化 1999（07）

[2]王喬晨；郭靜波；王贊基低壓配電網(wǎng)電力線高頻噪聲的測量與分析[期刊論文]-電力系統(tǒng)自動化 2002（01）

篇5

由于高校實際情況限制，所開設(shè)的移動通信實驗課很難全面涵蓋這些內(nèi)容，尤其是涉及到移動通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容時，更顯得力不從心。這樣在有限學(xué)時內(nèi)就導(dǎo)致實驗內(nèi)容只能側(cè)重于基本調(diào)制技術(shù)、信道特性等基礎(chǔ)簡單實驗，即便是開設(shè)GSM/CDMA的相關(guān)實驗，也只是停留在相應(yīng)模塊的功能應(yīng)用上，很難有深層次的提高[11-13]。這就使得學(xué)生反映移動通信理論課程很精彩，實驗課程很乏味。為了改變這一現(xiàn)狀，必須探索新的實驗教學(xué)思路，創(chuàng)立新的實驗教學(xué)體系。

新的移動通信實驗教學(xué)體系，將先修課學(xué)習(xí)、工業(yè)實習(xí)、理論課學(xué)習(xí)、實驗課開展、畢業(yè)論文等多個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，形成從基礎(chǔ)理論仿真到專業(yè)實驗操作、工程技術(shù)實訓(xùn)、創(chuàng)新實驗等一個開放的實驗教學(xué)體系通過通信類先修課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的基礎(chǔ)知識，同時也對移動通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應(yīng)編程語言類課程的學(xué)習(xí)更為實驗仿真提供了良好的基礎(chǔ)。

移動通信理論課程的講授為實驗課程的開設(shè)提供了直接的理論平臺。工業(yè)實習(xí)安排在移動通信實驗課開設(shè)前一學(xué)期開展，實習(xí)內(nèi)容是到各通信運(yùn)營商公司和設(shè)備廠家進(jìn)行跟崗實習(xí)，涉及到的內(nèi)容有：移動通信系統(tǒng)基站的建設(shè)與維護(hù)；交換與傳輸系統(tǒng)管理和維護(hù)；光纖傳輸設(shè)施維護(hù)；移動終端制造與維修；3G應(yīng)用等多個方面。通過工業(yè)實習(xí)使學(xué)生對當(dāng)前移動通信所涉及到具體問題有了充分的感性認(rèn)識，這對之后實驗教學(xué)的開展，特別是移動網(wǎng)絡(luò)方面實訓(xùn)的進(jìn)行有很好的促進(jìn)作用。移動通信實驗教學(xué)的開展涵蓋以下幾個方面：基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實驗操作、工程技術(shù)實訓(xùn)、創(chuàng)新實驗、畢業(yè)設(shè)計?；A(chǔ)理論仿真是利用MATLAB軟件實現(xiàn)：QPSK調(diào)制及解調(diào)；MSK、GMSK調(diào)制及相干解調(diào)；QAM調(diào)制及解調(diào)；OFDM調(diào)制解調(diào)；m序列產(chǎn)生及特性分析；Gold序列產(chǎn)生及特性分析；數(shù)字鎖相環(huán)載波恢復(fù)；Rake接收機(jī)仿真實驗。例如，OFDM調(diào)制解調(diào)實驗，按照圖2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖，利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測試點處的信號波形。專業(yè)實驗操作則是在南京潤眾RZ6001實驗平臺基礎(chǔ)之上，利用TMS320和GSM模塊實現(xiàn)：直接序列擴(kuò)頻編解碼；跳頻通信；DS/CDMA碼分多址；利用AT命令實現(xiàn)GSM/GPRS移動臺短信收發(fā)、語音呼叫；CDMA數(shù)據(jù)傳輸實驗。例如，直接序列擴(kuò)頻實驗，利用DSP編程實現(xiàn)圖3結(jié)構(gòu)功能，并用示波器測量比較各測試點的信號波形。

工程技術(shù)實訓(xùn)階段則是利用3G天線獲取實際信號，利用頻譜分析儀等儀器實現(xiàn)CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信號的分析。同時實現(xiàn)基站放大器、塔頂放大器性能指標(biāo)的測試。例如，圖4中給出利用頻譜分析儀所測得實際CDMA2000和WCDMA信號的頻譜特性。創(chuàng)新實驗階段主要是針對有興趣參加各類設(shè)計競賽的學(xué)生開展，將全國及各省、校級電子設(shè)計大賽題目進(jìn)行改造，從中選取與移動或無線通信有關(guān)，且具有創(chuàng)新性、前瞻性、實用性的方案，經(jīng)過適當(dāng)修改作為創(chuàng)新實驗階段的實驗案例。學(xué)生可以通過這樣的實驗案例了解各級大賽的要求及特點，教師則也可以在實驗教學(xué)過程中，選拔優(yōu)秀學(xué)生參加各級大賽，進(jìn)而提高學(xué)生的能力和水平。畢業(yè)設(shè)計階段主要是利用實驗室實驗條件，從學(xué)院承擔(dān)的科研項目中，將某些項目進(jìn)行簡化、修改、重組，轉(zhuǎn)化成通信專業(yè)類論文題目，或從本專業(yè)最新的科技論文中選擇其中合適的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，作為通信專業(yè)類綜合性畢業(yè)設(shè)計案例，從而將先進(jìn)的科研成果打造為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的結(jié)合。為通信類專業(yè)學(xué)生提供了廣闊的選擇空間和開放的培養(yǎng)環(huán)境。

篇6

論文關(guān)鍵詞：擴(kuò)頻通信原理特點發(fā)展應(yīng)用

論文摘要：擴(kuò)頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式，它具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴(kuò)頻通信的工作原理、特點、及其發(fā)展應(yīng)用。

一、擴(kuò)頻通信的工作原理

在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出?？梢?，一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點

擴(kuò)頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機(jī)的寬帶信號，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點。

1．抗干擾性強(qiáng)

擴(kuò)頻信號的不可預(yù)測性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。

2.低截獲性

擴(kuò)頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達(dá)路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時，從多徑信號中分離出最強(qiáng)的有用信號，或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。

5.易于實現(xiàn)碼分多址

在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識，人們就不難預(yù)測擴(kuò)頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點：抗干擾性強(qiáng)、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．

擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。

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關(guān)鍵詞：擴(kuò)展頻譜通信；跳頻通信；Matlab

中圖分類號：TN914.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

1 對跳頻通信進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立及對系統(tǒng)原理進(jìn)行描述

對于跳頻擴(kuò)頻通信，它的基本理論依據(jù)主要是根據(jù)信息論中的Shannon公式來的[4]，下式為它的具體公式描述：

c Blb（1 P / N）

在上式中，對于參數(shù)c、B、P及N，它們所代表的含義分別如下。其中，N，表示為噪聲功率；c，代表系統(tǒng)的信道容量（bits/s）；P，表示為信號的平均功率；對于B，則表示為系統(tǒng)的信道帶寬（Hz）。通過上式可以很明確、很清晰的知道，當(dāng)滿足一定條件（如在一定的信道容量之條件下），可以采用增加信道帶寬的辦法、或者通過減少發(fā)送信號功率的辦法等，來對信道的帶寬進(jìn)行減少、或者采取一定的方式來對信道的容量進(jìn)行提高，這樣就能夠增加發(fā)送信號方面的功率，更進(jìn)一步，使得信道的容量發(fā)生變化，并且不斷的得到提高 [5]。

對于跳頻系統(tǒng)，由于它的載波頻率是在不斷發(fā)生變化的，如果想要在接收機(jī)中對載波相位進(jìn)行跟蹤，很明顯，要實現(xiàn)該種情況是比較困難的，所以，在一般情況之下，我們是選擇可非相干解調(diào)方式作為跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的調(diào)制方式，并且，該種調(diào)制方式所具有的優(yōu)勢是其它調(diào)制方式不能夠相比的，而頻移鍵控FSK調(diào)制則是經(jīng)常采用的方式。對于數(shù)據(jù)載波為a（t），以及數(shù)據(jù)速度Ra，對它們的取值分別為+1和-1，當(dāng)進(jìn)行移頻鍵控調(diào)制（即頻率偏差為Δf）后，它所輸出的等效低通信號為b（t）[6]，具體的表達(dá)式如下式1-1所示：

b（t） exp（ j2πa（t ）f ） （1-1）

在跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，我們把偽隨機(jī)序列控制下的瞬時頻率定義為f（t）[7]，它會隨著時間的不斷改變，而對應(yīng)的瞬時頻率f（t）的取值在頻率點fi，i=1，2，3，4…，N上也會發(fā)生改變[8]。那么，對于跳頻載波信號，它的等效低通信號C（t）如下式：

c（t） exp（j2f （t）） （1-2）

對于跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，它主要是以跳頻載波來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)調(diào)制信號的頻率進(jìn)行搬移的一個過程[9]，通過這樣一個過程，則跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)所輸出的等效低頻信號d（t）如下式1-3所示；

d（t） b（t）c （t）

exp（j2（a（t）f f （t））） （1-3）

在跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)的接收端，采用同步偽隨機(jī)碼控制的頻率、以及偽隨機(jī)變化的載波和接收信號作為混頻，在這樣的條件下，所得到的系統(tǒng)輸出信號為bxj，它的表達(dá)式如下式1-4所示： bsj （d（t） N（t） I（t））c （t）

exp（2 ja（t）f ） （N （t）

I（t））exp（ j2f （t）） ， （1-4）

對于上式1-4，它的參數(shù)N（t）、I（t）所代表的含義如下：N（t），它表示噪聲；I（t），它則表示干擾信號。通過采用同步跳變的本地恢復(fù)載波來實現(xiàn)對接收信號進(jìn)行混頻后，在這樣的情況下，就能得到解跳后的寬帶干擾信號、窄帶信號b（t）、以及信號噪聲等。

2 跳頻的主要技術(shù)指標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

對于一個跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)而言，它所包括的技術(shù)指標(biāo)主要有：①跳頻頻率的數(shù)目；②跳頻的帶寬；③跳頻碼的周期；④跳頻的速率；⑤跳頻系統(tǒng)的同步時間。對于這些技術(shù)指標(biāo)，它們所代表的含義分別如下：①跳頻頻率的數(shù)目。在一般情況下，通過對跳頻信號的處理增益 ，這樣就能夠得到相等的跳頻點數(shù)。②跳頻的帶寬。在通常情況之下，跳頻的帶寬是與抗部分頻帶的干擾能力存在一定關(guān)系的。③跳頻碼的周期。倘若跳頻圖案的延續(xù)時間越長，那么，這樣就會使敵方破譯變得更加的困難，因此，其抗截獲 的能力就越強(qiáng)。④跳頻的速率。顧名思義，就是指每秒鐘頻率跳變的次數(shù)，決定跳頻圖案延續(xù)時間的長度。⑤跳頻系統(tǒng)的同步時間。針對該同步時間的相關(guān)定義是非常多的，但這里主要是指對于跳頻圖案，要使其系統(tǒng)收發(fā)雙方的時間達(dá)到一致，即完全同步，并且，對于通信所需要的相關(guān)時間也要進(jìn)行建立。

3 對系統(tǒng)進(jìn)行仿真模型的建立

3.1 對Simulink仿真工具進(jìn)行概述

在本論文的研究過程中，采用的仿真工具是基于MATLAB提供的仿真平臺Simulink。另外，采用Simulink仿真平臺來建模是很方便的，它所帶有的軟件包是能夠?qū)ο嚓P(guān)的稻萁行仿真、進(jìn)行分析的，是一個動態(tài)系統(tǒng)。它能夠支持的系統(tǒng)也是非常多的，如連續(xù)系統(tǒng)、線性系統(tǒng)等。

3.2 模型建立

在基于Simulink仿真軟件的基礎(chǔ)上面建立起來的跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真模型，通常情況之下，它能夠?qū)μl擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的整個工作過程進(jìn)行實時監(jiān)控及反映相關(guān)的問題，對于系統(tǒng)擴(kuò)頻前后的頻譜，通過該仿真軟件能夠?qū)崟r的觀測。

4 對仿真結(jié)果進(jìn)行分析

為了更加準(zhǔn)確、更加合理的得到本論文研究的跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真精確結(jié)果，所設(shè)定的相關(guān)仿真條件如下：對于所采用的跳頻載頻，它是采用偽隨機(jī)整數(shù)方面的信號控制系統(tǒng)來進(jìn)行實現(xiàn)的；對跳頻點數(shù)設(shè)定為64個；對于跳頻的頻率間隔，是把它設(shè)定為50跳/秒；數(shù)據(jù)調(diào)制采用FSK，并且頻率的間隔為200HZ；對于每個符號，它的采樣點數(shù)為120。我們把本次系統(tǒng)仿真實驗的時間設(shè)定為1000s。

5 結(jié)束語

本論文首先對跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模進(jìn)行了簡單介紹，然后對跳頻通信的系統(tǒng)工作原理進(jìn)行了概述，對跳頻的主要技術(shù)指標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，接著，對Simulink仿真工具進(jìn)行概述及對其進(jìn)行相關(guān)模型的建立，最后，就是采用Simulink仿真軟件對跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)進(jìn)行模型的建立，并進(jìn)行了仿真研究。在進(jìn)行仿真實驗前，設(shè)定了相關(guān)的仿真條件，如跳頻點數(shù)、采樣點數(shù)、跳頻頻率間隔等相關(guān)條件，這樣設(shè)定的目的是為了保證仿真的實驗結(jié)果更加準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳高平等.擴(kuò)頻通信技術(shù)在CDMA中的應(yīng)用[J].通信技術(shù)，2012，（07）：54-59.

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1 總體設(shè)計方案   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT

本設(shè)計采用CAN總線作為數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制的通信方式，以ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263 ARM芯片為主控單元，結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、故障診斷專家系統(tǒng)實現(xiàn)某型火箭炮隨動系統(tǒng)的故障檢測?？傮w設(shè)計框圖如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集單元由信號調(diào)理模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊組成，其中信號調(diào)理模塊用于模擬信號的放大、濾波和提高電路負(fù)載能力，A/D轉(zhuǎn)換器完成模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，ARM主控單元實現(xiàn)系統(tǒng)控制與故障診斷，數(shù)據(jù)采集單元與ARM系統(tǒng)控制與故障診斷模塊之間以CAN 總線的方式進(jìn)行通信，工作人員通過操作觸摸屏顯示界面完成故障檢測。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)采集單元

數(shù)據(jù)采集單元由信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換模塊組成，用于采集某型號火箭炮隨動系統(tǒng)液壓泵、高平機(jī)等被測部件的液壓或氣壓的狀態(tài)信號，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

信號調(diào)理電路如圖3所示，采用OP27運(yùn)算放大器進(jìn)行設(shè)計，它的作用是把傳感器輸入的信號進(jìn)行放大，同時利用其輸入阻抗高、輸出阻抗小的特點以滿足A/D轉(zhuǎn)換芯片對驅(qū)動源阻抗的要求。

A/D轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)過信號調(diào)理模塊調(diào)理后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，文中選用TLC2543CN和STC89C52分別作為A/D采樣芯片和微控制器[3]，其設(shè)計如圖4所示。TLC2543CN是TI公司生產(chǎn)的12位串行模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用電容開關(guān)逐次逼近技術(shù)，12位分辨率，10 μs的轉(zhuǎn)換時間，11路模擬輸入，輸出數(shù)據(jù)長度可通過編程調(diào)整[4]。A/D轉(zhuǎn)換模塊與51單片機(jī)之間以I2C總線的方式進(jìn)行通信，只需要一條串行數(shù)據(jù)線SDA（DATA_OUT）和一條串行時鐘線SCL（CLOCK），具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點?！〗?jīng)信號調(diào)理后的11路模擬量數(shù)據(jù)分別通過端口NO0?NO10進(jìn)入TLC2543CN進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，TLC2543CN通過[CS]，DATA_INPUT，DATA_OUT，MEOC，I/O CLOCK這5個引腳與STC89C52單片機(jī)進(jìn)行通信。為了減小外界環(huán)境及器件本身引入的噪聲和擾動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在這5個信號與單片機(jī)之間進(jìn)行光電耦合隔離處理。由于光信號的傳送不需要共地，所以可將光耦器件兩側(cè)的地加以隔離，達(dá)到提高系統(tǒng)信噪比的作用，光耦隔離器件選用Avago Technologies 生產(chǎn)的6N137，電路如圖5所示。需要注意的是，電路板中6N137兩端的電源不能共用，否則起不到隔離的作用。

2.2 CAN總線通信模塊

數(shù)據(jù)采集單元和ARM系統(tǒng)控制與故障診斷模塊之間以CAN總線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和控制。CAN總線具有可靠性高、實時性強(qiáng)、較強(qiáng)的抗電磁干擾能力、傳輸距離遠(yuǎn)等特點，尤其適用于隨動系統(tǒng)傳感器多、各檢測點信息交換頻繁和干擾源復(fù)雜的情況。CAN總線通信模塊的實現(xiàn)有2種解決方案[5]：一類是采用帶有片上CAN的微處理器，如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等；另一類是采用獨立的CAN控制器，如Philips的SJA1000?？紤]到應(yīng)用的靈活性，本文采用獨立的CAN控制器SJA1000。CAN總線通信模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示，選用STC89C52單片機(jī)作為CAN總線通信模塊的微控制器，CAN總線控制器和收發(fā)器分別選用Philips公司生產(chǎn)的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN總線規(guī)范采用三層結(jié)構(gòu)模型，STC89C52單片機(jī)用以實現(xiàn)應(yīng)用層的功能，SJA1000和PCA82C250則分別對應(yīng)于數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。為了增強(qiáng)CAN總線通信模塊的抗干擾能力，在CAN控制器與CAN收發(fā)器之間進(jìn)行光電耦合隔離處理，與數(shù)據(jù)采集單元一樣，本文也選用6N137進(jìn)行處理。

CAN總線通信模塊接口電路主要由4部分組成：微控制器STC89C52、獨立CAN控制器SJA1000、光電隔離器件6N137和CAN總線收發(fā)器PCA82C250。微控制器STC89C52用于數(shù)據(jù)處理、實現(xiàn)對SJA1000的初始化、通過對SJA1000的控制實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送等通信任務(wù)；獨立CAN控制器SJA1000和收發(fā)器PCA82C250經(jīng)過簡單總線連接可實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的全部功能。STC89C52通過DATA_INPUT向TLC2543CN發(fā)送一定格式的指令，在DATA_OUT引腳可獲取到A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)；由于SJA1000的數(shù)據(jù)線與地址線是共用的，所以將STC89C52的P0口與AD0?AD7直接連接的同時，還要將地址鎖存信號線ALE進(jìn)行連接，以便區(qū)分在同一時刻AD線上傳遞的是地址還是數(shù)據(jù)；SJA1000的中斷管腳INT連接單片機(jī)的外部中斷INT0；MODE管腳與高電平VCC連接以選擇Intel模式；為了保證上電復(fù)位的可靠，復(fù)位電路采用IMP708芯片進(jìn)行智能控制，IMP708芯片集看門狗定時器、掉電檢測電路、電源監(jiān)控電路等于一體，保證SJA1000芯片的可靠運(yùn)行；RX0和TX0是數(shù)據(jù)的收發(fā)管腳，經(jīng)光電耦合器件6N137后連接到CAN收發(fā)器上，用以電氣隔離；PCA82C250有3種工作模式：高速、斜率控制和待機(jī)，本文選擇斜率控制模式，通過在Rs引腳與地之間接一個100 kΩ的電阻來實現(xiàn)；為了消除在通信電纜中的信號反射，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的拓?fù)淠芰Γ枰贑AN總線兩端接入兩個120 Ω的終端電阻[5]。

2.3 系統(tǒng)控制與故障診斷模塊

數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)控制模塊采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263 ARM芯片作為主控單元，以觸摸屏作為人機(jī)交互方式完成系統(tǒng)控制和故障診斷。AT91SAM9263主頻 200 MHz；內(nèi)置CAN總線控制器，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議；內(nèi)置TFT/STN LCD控制器，支持3.5～17英寸TFT?LCD 液晶屏，最高分辨率可達(dá)2 048×2 048。考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，本文將系統(tǒng)控制與故障診斷模塊單獨成板。技術(shù)保障人員可以通過操作觸摸屏上顯示的人機(jī)交互界面完成對隨動系統(tǒng)的故障檢測。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要分為A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù) 處理模塊、CAN總線通信模塊和系統(tǒng)控制與故障診斷模塊4部分。主流程圖如圖7所示，首先對STC89C52單片機(jī)進(jìn)行初始化，包括CAN總線工作方式的選擇、驗收濾波方式的設(shè)置、驗收屏蔽寄存器和驗收代碼寄存器的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置、中斷允許寄存器的設(shè)置以及A/D轉(zhuǎn)換模塊的初始化等；當(dāng)單片機(jī)接收到故障檢測命令時，進(jìn)行A/D采樣，然后由單片機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過量值轉(zhuǎn)換得到實際的工況數(shù)據(jù)；最后由CAN總線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制與故障診斷模塊進(jìn)行故障檢測，診斷結(jié)果由觸摸屏顯示以指導(dǎo)維修人員進(jìn)行現(xiàn)場維修。

3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計

A/D轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計流程圖如圖8所示。

3.2 數(shù)據(jù)處理模塊軟件設(shè)計

數(shù)據(jù)采集過程中難免受到噪聲的影響，為了保證采到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可以對其進(jìn)行一定的算法處理。本文在故障檢測時，對同一采樣點進(jìn)行5次采樣，然后用快速排序算法對這5個數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，取中值作為故障檢測的有效數(shù)據(jù)，以減小誤差帶來的影響。采集到的數(shù)據(jù)與實際值之間成嚴(yán)格的線性關(guān)系，將采集到的數(shù)據(jù)值乘以系數(shù)K即可獲得實際的工況數(shù)據(jù)，其流程圖如圖9所示。

3.3 CAN總線通信模塊軟件設(shè)計

CAN總線通信模塊的程序設(shè)計主要分為初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收3個部分：

（1） 初始化。CAN總線初始化主要是對通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過對時鐘分頻寄存器、驗收碼寄存器、驗收屏蔽寄存器、總線定時寄存器和輸出控制寄存器的配置實現(xiàn)對CAN總線工作模式、接收報文的驗收碼、驗收屏蔽碼、波特率和輸出模式的配置和定義[7]。值得注意的是，這些寄存器的配置需要在復(fù)位模式下進(jìn)行，因此在初始化前應(yīng)確保系統(tǒng)已進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)?！。?） 數(shù)據(jù)發(fā)送。本文采用查詢方式，進(jìn)行CAN總線的數(shù)據(jù)發(fā)送，首先應(yīng)將CAN總線的發(fā)送中斷禁能。發(fā)送數(shù)據(jù)前，主控制器輪詢SJA1000狀態(tài)寄存器的發(fā)送緩沖器狀態(tài)位TBS以檢查發(fā)送緩沖器是否被鎖定，若發(fā)送緩沖器被鎖定，則CPU等待，直到發(fā)送緩沖器被釋放，然后將從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送緩沖區(qū)并置位命令寄存器的發(fā)送請求位TR，此時SJA1000將向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖如圖10所示。

（3） 數(shù)據(jù)接收。同數(shù)據(jù)發(fā)送一樣，本文采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，也應(yīng)將CAN總線的發(fā)送中斷禁能。主控制器輪詢SJA1000狀態(tài)寄存器接收緩沖狀態(tài)標(biāo)志RBS以檢查接收緩沖器是否已滿，若未滿則主控制器繼續(xù)當(dāng)前的任務(wù)直到檢查到接收緩沖器已滿，讀出緩沖區(qū)中的報文，然后通過置位命令寄存器的RRB位釋放接收緩沖器內(nèi)存空間。數(shù)據(jù)接收流程圖如圖11所示。

3.4 系統(tǒng)控制與故障診斷模塊軟件設(shè)計

系統(tǒng)控制與故障診斷模塊是在Linux平臺下利用Qt SDK開發(fā)完成的，數(shù)據(jù)庫采用嵌入式系統(tǒng)中廣泛采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQLite[8]。軟件采用模塊化設(shè)計思想，包括顯示界面、系統(tǒng)控制、檢測數(shù)據(jù)庫和故障診斷等4部分。系統(tǒng)界面基于QT/GUI開發(fā)，用于故障檢測結(jié)果顯示、調(diào)取數(shù)據(jù)庫輔助人工診斷等人機(jī)交互；系統(tǒng)控制模塊用于系統(tǒng)啟動與關(guān)閉、初始化及多線程處理；檢測數(shù)據(jù)庫用于對專家系統(tǒng)中經(jīng)驗知識、故障診斷規(guī)則集進(jìn)行組織、檢索和維護(hù)，及用于存儲系統(tǒng)采集的工況參數(shù)；故障診斷模塊是該檢測裝置核心，本文利用故障診斷專家系統(tǒng)對隨動系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，給出診斷結(jié)果?？紤]到故障診斷的實時性要求，程序采用多線程編程來實現(xiàn)。

圖10 CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計流程圖

圖11 CAN總線數(shù)據(jù)接收程序設(shè)計流程圖

4 結(jié) 語

為了測試隨動系統(tǒng)故障檢測裝置在各種情況下的故障檢測能力， 本文通過人為制造故障的方式對該系統(tǒng)進(jìn)行了大量實驗。在反復(fù)的實驗中，該系統(tǒng)均能正確定位故障，充分驗證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片為核心基于CAN總線隨動系統(tǒng)故障檢測裝置，可實現(xiàn)對隨動系統(tǒng)液壓、氣壓、電壓等工況參數(shù)的測量，經(jīng)故障診斷專家系統(tǒng)的推理，實現(xiàn)以自動故障診斷為主、人工診斷為輔的故障檢測。文中采用的CAN總線通信方式使整個系統(tǒng)簡潔緊湊、具有較強(qiáng)的抗干擾能力和實時性，這種CAN總線通信方案不但可用于隨動系統(tǒng)故障檢測裝置的研發(fā)，還可推廣至其他模擬量信號的機(jī)電設(shè)備故障檢測，尤其是多機(jī)組的分布式狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中，具有非常實用的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT

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