時間：2023-02-10 11:37:31
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇發(fā)射機技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，波形發(fā)生器，DMA，工業(yè)控制
0 引言
某發(fā)射機構(gòu)作為導彈武器系統(tǒng)的重要發(fā)射控制部件，其性能的好壞直接影響武器系統(tǒng)的總體戰(zhàn)術(shù)指標。因此發(fā)射機構(gòu)在研制過程中和投入生產(chǎn)后需進行嚴格的測試，進行常溫測試、高低溫測試和交付試驗等，檢測發(fā)射機構(gòu)在常溫及高低溫狀態(tài)下的性能。論文寫作。通過測試，暴露出發(fā)射機構(gòu)各分組件、部件、分部件及有關(guān)元器件的制造缺陷，可及早將這些問題予以排除，提高發(fā)射機構(gòu)工作的可靠性，以完成產(chǎn)品的調(diào)試生產(chǎn)、質(zhì)量控制、驗收交付等任務(wù)。
1 問題的提出
發(fā)射機構(gòu)測試系統(tǒng)是根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)要求研發(fā)的，原有測試軟件是用C語言在DOS下開發(fā)的，界面簡單，操作復雜。隨著計算機硬件的升級，WindowsXP已經(jīng)成為主流的操作系統(tǒng)，研制在Windowsxp新的測試軟件是非常必要的。
2 策劃
2.1硬件設(shè)計
本測試系統(tǒng)主要由工藝發(fā)射機構(gòu)產(chǎn)品、信號處理電路、數(shù)據(jù)采集板卡、工控機以及軟件平臺等組成。發(fā)射機構(gòu)的一些數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)采集板卡測得；各項狀態(tài)則通過信號處理電路進行調(diào)理后，引入工控機；軟件系統(tǒng)根據(jù)測試要求輸出控制信號，經(jīng)過處理電路后來實現(xiàn)對產(chǎn)品的控制。工控機內(nèi)裝有研華公司的PCI-1710卡和PCI-1721用來控制產(chǎn)品狀態(tài)和讀取測試數(shù)據(jù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：
圖1 發(fā)射機構(gòu)測試系統(tǒng)硬件框架
2.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
發(fā)射機構(gòu)測試系統(tǒng)的軟件采用NI公司的LabWindows/CVI進行設(shè)計開發(fā)。該軟件是面向計算機測控領(lǐng)域虛擬儀器軟件開放平臺，是以ANSI C為核心的交互式虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，將功能強大的C語言和測控技術(shù)有機結(jié)合，具有靈活編程方法和豐富的函數(shù)庫，為開發(fā)人員建立檢測系統(tǒng)、自動測試環(huán)境、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了理想的軟件開發(fā)環(huán)境，是實現(xiàn)虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò)化儀器的快速途徑。
為了提高測試模型組合的靈活性和通用性，采用模塊化設(shè)計的原則，將測試系統(tǒng)分為數(shù)個模塊。本測試系統(tǒng)軟件功能的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
圖2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
系統(tǒng)狀態(tài)控制模塊可進行測試系統(tǒng)自檢狀態(tài)和測試狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；
狀態(tài)監(jiān)控模塊可監(jiān)控發(fā)射機構(gòu)的供電、開鎖，切除等狀態(tài)并顯示到面板的指示燈；
發(fā)射機構(gòu)狀態(tài)控制模塊可通過測控電路控制發(fā)射機構(gòu)各種測試狀態(tài)；
板卡控制模塊可對PCI－1710和PCI－1721板卡進行控制和測試數(shù)據(jù)的采樣；
功能測試模塊可對發(fā)射機構(gòu)的各個測試項目進行測試并記錄測試結(jié)果；
數(shù)據(jù)記錄模塊可將測試數(shù)據(jù)導入到EXCEL電子表格并可打印輸出；
3 實施方案
3.1 硬件設(shè)計方案：在測試系統(tǒng)中，除了要處理模擬量輸入、輸出信號外，還要處理開關(guān)量和脈沖量信息，以便及時反映開關(guān)量狀態(tài)并執(zhí)行監(jiān)視、控制的功能。硬件中采用光電隔離技術(shù)，使用光電隔離不僅可以使計算機的控制輸出通道與被控負載之間在電氣上完全隔離而達到良好的抗電磁干擾技術(shù)指標，也使這些控制指令具備足夠的功率驅(qū)動能力，進而可靠實現(xiàn)驅(qū)動繼電器等部件的目的。
3.2 測控軟件設(shè)計方案：測試軟件主界面主要完成的功能是實現(xiàn)測控系統(tǒng)的功能選擇和系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)管理，測試系統(tǒng)主界面如圖3所示：
圖3 測試系統(tǒng)軟件主界面
從圖中可以看出，用戶界面是一個有機的界面系統(tǒng)。主要包括：
A. 測試信息區(qū)域，用于輸入和顯示本次測試的產(chǎn)品編號、操作者、檢驗員等信息。
B. 測試項目區(qū)域，配合快捷按鍵可測試中的各項參數(shù)，便于測試人員在測試過程中更加直觀地觀察測試過程。
C. 測試狀態(tài)指示區(qū)域，用來指示發(fā)射機構(gòu)的各個測試狀態(tài)。
D. 測試過程消息區(qū)域，用來指示測試過程現(xiàn)在進行到那個步驟，并給出該測試步驟的狀態(tài)信息。
E. 測試電壓監(jiān)視區(qū)域，主要在測試過程監(jiān)測發(fā)射機構(gòu)供電電壓。
F. 測試信號波形指示區(qū)，在測試過程中顯示測試信號的波形。
G.自動測試按鈕，按下該按鈕，可實現(xiàn)自動測試的功能。論文寫作。
3.3 軟件測試流程圖如圖4所示：
3.4 關(guān)鍵技術(shù):
3.4.1信息信號和制導指令信號的模擬輸出技術(shù)：
在本測試系統(tǒng)中，需要模擬導彈產(chǎn)生的信息信號和制導指令信號。測試軟件采用DMA技術(shù)利用PCI－1721板卡產(chǎn)生各路波形信號。主要函數(shù)定義如下：
void SetMultiToOneBuffer(USHORTusEnabledChannel, int count)；
voidSetRealBuffer(float far *lpBuf, long num, LPSWAVE lpWave)；
voidUserThread()；
voidadInterruptEvent()；
voidadBufChangeEvent()；
voidadOverrunEvent()；
voidadTerminateEvent()；
voidMyFreeBuffer()；
int Inf_Out(intnum,long rate,float Magnitude0,float Magnitude1,float Magnitude2,floatMagnitude3)；
通過上述函數(shù)將需要產(chǎn)生的波形先存入緩沖區(qū)，在啟動PCI－1721的DMA數(shù)據(jù)傳送的功能啟動線程，即可產(chǎn)生需要的各種信號波形。
3.4.2 測試系統(tǒng)要求實時監(jiān)控產(chǎn)品的各項狀態(tài)。
由于使用Timer定時器時所發(fā)送的定時消息受到消息隊列和系統(tǒng)時鐘頻率等因素的影響，不能使得定時消息得到及時的響應(yīng)和處理。同時，測試流程中需要進行一定的延時等待，因此，不能使用Timer定時器。在此，使用異步定時器控件來實現(xiàn)實時監(jiān)控的問題。異步定時器通過加載驅(qū)動位于toolbox中的 asynctmr.fp來實現(xiàn)調(diào)用。與定時器控件相比，異步定時器控件由于使用獨立線程，與程序主線程無關(guān)，能夠提供可靠的定時精度，不會受到主載荷的影響。異步定時器的建立、刪除和設(shè)置，分別通過調(diào)用函數(shù) NewAsyncTimer()、DiscardAsyncTimer()和SetAsyncTimerAttribute()來實現(xiàn)。定時響應(yīng)函數(shù)的聲明為：IntCVICALLBACK MyTimerCallback (int reserved, int theTimerId, int event, void*callbackData,int eventData1,int eventData2);
在測試系統(tǒng)軟件啟動以后，建立一個定時器；然后設(shè)置定時器的定時時間和響應(yīng)函數(shù)；在軟件退出時，刪除定時器；在定時響應(yīng)函數(shù)中，調(diào)用板卡控制模塊提供的讀取數(shù)據(jù)函數(shù)，來實現(xiàn)實時狀態(tài)監(jiān)測的功能。論文寫作。
2.效果和結(jié)論：
測試軟件現(xiàn)已經(jīng)過調(diào)試和嚴格的測試，運行良好，測試結(jié)果可靠，操作界面友好，使用方便，測試結(jié)果準確，測試過程簡潔優(yōu)化，大大提高自動化檢測水平。該測試系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)過檢驗驗收，達到交付的狀態(tài)，完全滿足了發(fā)射機構(gòu)自動測試的需要。
參考文獻
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[關(guān)鍵詞]大功率；短波發(fā)射機；自動監(jiān)控系統(tǒng)；抗干擾；策略
大功率短波發(fā)射機在短波通訊中發(fā)揮著重大的作用。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，短波技術(shù)與信息化相結(jié)合，通過自動監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)短波發(fā)射機的管理與應(yīng)用。通過自動監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效降低工作人員的工作強度，并提高其工作精度。但是短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)精密復雜，其工作經(jīng)常受到各種干擾源的干擾。因此，如何減少干擾源對大功率短波發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的干擾，提高其運行效率，成為人們必須思考的問題。
一、大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)干擾源分析
（一）高頻電磁波干擾
大功率短波發(fā)射機最主要的任務(wù)就是通過天線將大功率射頻信號輻射至空間。但是不論是發(fā)射機、天線還是饋線，都會產(chǎn)生非常強的電磁波輻射，再加上電子管過濾的閃爍、繼電器動作以及大電流觸點的斷與合，其產(chǎn)生的瞬間高頻電磁波會對大功率發(fā)射機產(chǎn)生嚴重的干擾。上述干擾信號可從幾十千赫茲到達二百兆赫茲。處于這種脈沖輻射范圍內(nèi)的設(shè)備就會受到較大的感應(yīng)電壓影響，出現(xiàn)運行不正常的現(xiàn)象。上述干擾對大頻率短波發(fā)射機的自動監(jiān)控系統(tǒng)影響較大。
（二）I/O接口引入的干擾
不論是工控機、被控對象還是短波發(fā)射機有關(guān)的其他設(shè)備，都是通過I/O接口連接的。I/O接口則可能引入高頻干擾信號，導致短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)紊亂。大功率短波發(fā)射機集成電路內(nèi)部的數(shù)字電路與模擬電路之間為了避免互相轉(zhuǎn)換，通常是分開的。這樣就導致數(shù)字電流在經(jīng)過設(shè)備的電感以及電阻時生成電壓，導致較大數(shù)字噪聲的產(chǎn)生。
（三）電源系統(tǒng)引入的干擾
大功率短波發(fā)射機所使用的用電系統(tǒng)其電阻多呈感性，因此如果有較大的電流產(chǎn)生，就會導致瞬間電壓高達正常電壓的好幾倍，干擾脈沖電壓因此產(chǎn)生。如果大功率短波發(fā)射機在此時與用電系統(tǒng)共同工作，就會因為這些干擾脈沖電壓而產(chǎn)生干擾，導致誤差出現(xiàn)。另外，三相電路中的共模干擾與差模干擾對大功率短波發(fā)射機的自動監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的影響較為明顯。
二、大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾策略分析
（一）屏蔽
一些材料可以有效屏蔽導電物體，從而降低干擾源對大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)的干擾。使用干擾屏蔽材料之后，被屏蔽區(qū)域內(nèi)部磁場將會被控制在有效范圍之內(nèi)。一般來說，根據(jù)短波發(fā)射機設(shè)備及干擾源的特點，可以采取的屏蔽方式主要有以下幾種――電場屏蔽、磁場屏蔽以及混合屏蔽。另外按照功能劃分的話可以將屏蔽方式分為兩類，一類是對低頻電磁場的屏蔽方式，所用屏蔽材料為坡莫合金或者鐵等；另一類是屏蔽高頻電磁場的方式，其材料多位銅、鋁等材質(zhì)。大功率短波發(fā)射機房要求對低頻與高頻電磁場都有一定的屏蔽，因此必須采用多種金屬組成的雙層甚至多層屏蔽。
（二）濾波
濾波工作原理就是信號輸入后，通過判斷其所輸出的信號是否符合要求，進而篩選出所需要的信號，以便降低干擾。濾波主要用以抵抗像瞬間脈沖、高頻噪聲、文波等干擾源。事實上濾波也可以分為多種手段與形式，必須根據(jù)實際情況進行選擇。比如說短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)的電源接口處安裝電解電容以及高頻電容組合而成的裝置就可以減弱干擾。另外，精密儀器電源因為其要求更為嚴格，因此還可以安裝濾波網(wǎng)絡(luò)，以便將高頻噪聲從信號中過濾掉。
（三）接地
因為大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)與短波發(fā)射機往往出于同一地點，如果電子設(shè)備密集，在干燥季節(jié)就可能因靜電導致嚴重的靜電干擾。而接地則能夠很好的抑制靜電干擾，是抗干擾的有效保證。具體措施就是將短波發(fā)射機與其他一系列設(shè)備的機殼接地。在接地時必須處理好接地線的分布，避免形成環(huán)路。需要注意的是，要想取得良好的屏蔽效果，監(jiān)控系統(tǒng)的接地線應(yīng)該與發(fā)射機地線分開，最好使用單獨使用寬銅帶。
（四）隔離
需要注意的是，隔離不同于屏蔽。隔離重點是將可能產(chǎn)生干擾源的設(shè)備與其他設(shè)備分開，從而減少干擾甚至是避免干擾。隔離所使用的方式主要為繼電器隔離、變壓器隔離、放大器隔離以及光隔離等。繼電器隔離主要作用于同一系統(tǒng)內(nèi)的兩個單元，也就是電氣隔離，抑制強電信號與弱電信號相互聯(lián)系。變壓器隔離一般用于電源與模擬量之間的隔離。放大器隔離主要通過放大器將電磁與靜電屏蔽。光隔離則利用發(fā)光元件，實現(xiàn)電氣方面輸入、輸出的隔離。但是隔離措施并不能完全保證自動監(jiān)控系統(tǒng)不受干擾，需要結(jié)合實際情況與其他抗干擾措施組合使用。
（五）其他抗干擾措施
除了上述措施外，從軟件方面入手也可以實現(xiàn)對干擾的屏蔽，常用的措施如出口編碼閉鎖、軟件陷阱以及電子狗等。前者指的是通過增加標志位，當干擾達到一定強度時系統(tǒng)內(nèi)的處理器就不會僅依靠接收到的信號進行操作，而是根據(jù)干擾是否達到標志位而有所選擇。這樣可以有效減少因為信號干擾而導致的錯誤操作。軟件陷阱的設(shè)置則是利用程序指令中加入空操作的方式，以便系統(tǒng)因為信號干擾所采取的錯誤操作利用空操作糾正過來。所謂電子狗，則是大功率發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的程序進入死循環(huán)后進行重啟復位的程序，避免程序因死循環(huán)崩潰或者導致系統(tǒng)無法正常工作。
結(jié)語
綜上所述，大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)受到的干擾源眾多，不論是傳導干擾、輻射干擾還是靜電干擾，都會對該系統(tǒng)造成嚴重影響。對于工作人員來說，只有充分找到問題發(fā)生的根源，結(jié)合實際提出解決問題的方法。只有這樣才能找到解決問題的策略，推動我國短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。
參考文獻
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[3]俞日旺.短波發(fā)射機自動控制系統(tǒng)防抗干擾的分析與思考[J].科教導刊，2014（21）
論文摘要：廣播對人們的精神生活質(zhì)量提高十分重要，而廣播的質(zhì)量很大程度上取決于監(jiān)控系統(tǒng)的好壞，因為監(jiān)控系統(tǒng)的各種必要設(shè)備決定著廣播的質(zhì)量，尤其重要的是監(jiān)控中心，建好一個監(jiān)控系統(tǒng)重要的是其核心部位——監(jiān)控中心。目前大型監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心面臨著一些常見的技術(shù)問題，本文就如何建好一個大型監(jiān)控系統(tǒng)，對在廣播發(fā)射機的控制，附屬設(shè)備的控制，室內(nèi)工作環(huán)境的控制（中央空調(diào)、室內(nèi)循環(huán)通風），消防報警，節(jié)目傳輸控制和安全保衛(wèi)監(jiān)控等方面進行技術(shù)方案探討，以求提出解決相關(guān)常見技術(shù)問題的使用方法及方案，同時監(jiān)控中心的未來發(fā)展方向進行自我現(xiàn)有知識水平上的展望，希望本人的論述能對解決一些相關(guān)監(jiān)控中心技術(shù)問題起到切實的作用。
廣播的質(zhì)量很大程度上取決于監(jiān)控系統(tǒng)的好壞，因為監(jiān)控系統(tǒng)的各種必要設(shè)備決定著廣播的質(zhì)量，尤其重要的是監(jiān)控中心，建好一個監(jiān)控系統(tǒng)重要的是其核心部位——監(jiān)控中心。目前大型監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心面臨著一些常見的技術(shù)問題，本文就如何建好一個大型監(jiān)控系統(tǒng)，對在廣播發(fā)射機的控制，附屬設(shè)備的控制，室內(nèi)工作環(huán)境的控制（中央空調(diào)、室內(nèi)循環(huán)通風），消防報警，節(jié)目傳輸控制和安全保衛(wèi)監(jiān)控等方面進行技術(shù)方案探討，以求提出解決相關(guān)常見技術(shù)問題的使用方法及方案，同時監(jiān)控中心的未來發(fā)展方向進行自我現(xiàn)有知識水平上的展望，希望本人的論述能對解決一些相關(guān)監(jiān)控中心技術(shù)問題起到切實的作用。
1、對廣播發(fā)射機的控制技術(shù)問題及其解決方案
1.1 廣播發(fā)射機控制常見問題
廣播發(fā)射機常見問題主要是廣播發(fā)射站在檢測工作中發(fā)現(xiàn)的問題。主要有頻率受干擾，干擾排查，廣播發(fā)射站臺資料信息庫冗雜，發(fā)射功率超標，殘波輻射不合格，調(diào)制頻偏嚴重超標，任意變更臺址，增設(shè)同播發(fā)射點較為普遍等問題。
1.2 廣播發(fā)射機的控制常見問題解決方案
1.2.1 以廣播發(fā)射機標準為理論基礎(chǔ)，做好解決問題的基礎(chǔ)工作
調(diào)頻廣播的行業(yè)標準規(guī)范中，GY/T169-2001《米波調(diào)頻廣波發(fā)射機技術(shù)要求和測量方法》和GB/T4311-2000《米波調(diào)頻廣播技術(shù)規(guī)范》是現(xiàn)行的兩個有效的基本標準。深入學習規(guī)范為解決問題打好理論基礎(chǔ)，而且使用最多的是立體聲的調(diào)頻廣播發(fā)射機。
1.2.2 聯(lián)系生產(chǎn)廠家了解產(chǎn)品生產(chǎn)工藝
為了能正確并更加全面地檢測調(diào)頻廣播發(fā)射機的性能，只是掌握一般的檢測方法還是遠遠不夠的，因為不同的廣播發(fā)射機的生產(chǎn)工藝和制造技巧不同，因此，必須深入了解廣播發(fā)射機的構(gòu)造，生產(chǎn)工藝流程等才能在進行檢測時得到正確的檢測結(jié)果，為解決廣播發(fā)射機故障提供可靠的依據(jù)。
1.2.3 常見問題的解決建議
(1)高頻無線電波的傳播在一個區(qū)域內(nèi)能否有良好的覆蓋，要根據(jù)其視距傳播規(guī)律，選擇合適的發(fā)射點是關(guān)鍵，相反，盲目的加大發(fā)射功率，以及在應(yīng)用系統(tǒng)中攀比發(fā)射功率，都是錯誤的做法。
(2)過大的施加音頻調(diào)制信號幅度以及發(fā)射機基準狀態(tài)的過度調(diào)整，都會導致過大的調(diào)制頻偏，其最直接的結(jié)果就是主頻的有效輻射功率電平被犧牲了，其次，這將使得互調(diào)產(chǎn)物增加，接收語音質(zhì)量下降以及主頻輻射電平降低和鄰道被侵占干擾，更嚴重的結(jié)果就是它將直接影響發(fā)射機工作壽命。
(3)重要的專用通信網(wǎng)絡(luò)往往會被超標的上邊帶殘波輻射所影響。與三、四、五倍頻的諧波輻射相比較起來，一倍頻信號更能引起多個常規(guī)無線通信頻道的干擾原因就是由于一倍頻的信號帶寬度較大。
(4)把廣播電視行業(yè)的無線電發(fā)射機納入須申領(lǐng)核準代碼的過程中。
2、對監(jiān)控中心設(shè)備的控制
控制中心是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的各項功能，如：室內(nèi)工作環(huán)境的控制（中央空調(diào)、室內(nèi)循環(huán)通風）、消防報警 、節(jié)目傳輸控制 、安全保衛(wèi)監(jiān)控等各項功能，它們的實現(xiàn)均是依靠監(jiān)控中心的各種設(shè)備實現(xiàn)控制的。控制中心的設(shè)備接收各個終端傳輸設(shè)備傳送的音頻，數(shù)據(jù)，視頻，溫度，感光和報警等各種信號，再對其接收的信號進行各種操作，處理和整合，然后以各種系統(tǒng)信號的形式發(fā)出命令，操縱者整個監(jiān)控系統(tǒng)的各種功能。
2.1 節(jié)目傳輸?shù)目刂?/p>
節(jié)目傳輸?shù)目刂瓶梢酝ㄟ^畫面處理器以及視頻和音頻切換器來實現(xiàn)。
畫面處理器目前使用的最多的是四畫面分割器，當然目前市場上還有多畫面處理器。通過四畫面處理器可以把四個畫面經(jīng)過壓縮組合，然后在同一個畫面上顯示，節(jié)省了視頻設(shè)備的同時更能直觀的反應(yīng)實時圖像，同時支持放大回放現(xiàn)場記錄以及記錄效果都得到了極大地提高。
多畫面處理器 是一種更高級的視頻圖像處理設(shè)備，它能在更短的時間間隔內(nèi)對現(xiàn)場實況進行監(jiān)督和畫面記錄，更能體現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場的真實性。除了在畫面處理方面的功能外，它還具有單畫面顯示、畫中畫顯示、多畫面任意組合分割顯示、圖像數(shù)碼變焦放大、視頻信號丟失檢測、時間發(fā)生、圖像通道名稱標題編輯和報警處理功能。
視頻和音頻切換器主要指攝像機接駁錄像機或監(jiān)視器等設(shè)備。目前許多場合都使用的是監(jiān)視器設(shè)備在終端進行現(xiàn)場資料采集工作。
通過以上這些終端數(shù)據(jù)影像聲音采集設(shè)備把監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)場資料傳輸給系統(tǒng)監(jiān)控中心，經(jīng)過系統(tǒng)監(jiān)控中心判斷，對數(shù)據(jù)存儲以及相應(yīng)命令，來實現(xiàn)監(jiān)控。其中數(shù)據(jù)影像和聲音的傳輸大多是通過網(wǎng)絡(luò)無線電技術(shù)和光纖技術(shù)來實現(xiàn)的。
目前這個系統(tǒng)分支的問題很少，一般只要安裝了相關(guān)的影音圖像聲控采集監(jiān)控器，除了人為地惡意破壞，都不會出現(xiàn)問題，當然，如果有美國大片里的高級犯罪，問題就不可避免了，畢竟機器裝置是人為設(shè)置的，存在自身缺陷是必然的。
2.2 室內(nèi)工作環(huán)境的控制
室內(nèi)工作環(huán)境主要是指室內(nèi)的采暖和通風環(huán)境，目前控制中心的工作環(huán)境控制主要通過暖通系統(tǒng)控制，暖通系統(tǒng)主要有中央空調(diào)系統(tǒng)控制，通過中央空調(diào)的終端溫度控制采集器可以時刻掌握監(jiān)控區(qū)域各個工作環(huán)境內(nèi)的溫度，從而由終端將溫度和通風信息反饋給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)反饋信息發(fā)出命令，升高或降低工作環(huán)境的溫度，提高或降低風速。
室內(nèi)工作環(huán)境的控制一般情況下也很少出現(xiàn)問題，除了火災(zāi)情況下溫度失控外，室內(nèi)工作環(huán)境都有控制中心電腦的自動程序控制室內(nèi)環(huán)境的暖通。 2.3 消防報警控制
消防報警控制通過報警處理器來控制，報警處理器采集終端報警信號，然后傳輸?shù)娇刂浦行模煽刂浦行牡碾娔X控制系統(tǒng)中心發(fā)出報警信號，通知人們有緊急情況，讓人們注意安全，抓緊時間撤離安全現(xiàn)場。
報警處理器按照處理方式的不同可以分為總線式和多線式。總線式報警處理器是終端探頭的信號由一根雙線傳輸?shù)娇刂浦行模攸c是費用低但是結(jié)構(gòu)復雜，目前仍大量應(yīng)用。多線式是指各個終端探頭互不干擾的將信號傳輸?shù)娇刂浦行模攸c是信號互不干擾傳輸自由速度快，但是費用高。
報警處理器收集所有的前端報警信號，同時把發(fā)生報警通道的信號處理，并輸出多個開關(guān)量控制燈光，錄像機等設(shè)備的自動啟動，同時輸出報警通道編碼并傳送至控制中心的主控器。
常見問題是系統(tǒng)的線路易老化，傳輸?shù)男盘栍懈蓴_現(xiàn)象。解決辦法就是定期進行相關(guān)報警裝置性能測試，以防患于未然。同時還可以訓練人員在危急情況下的自救能力。
2.4 安全保衛(wèi)監(jiān)控
安全保衛(wèi)監(jiān)控系統(tǒng)通常是多媒體監(jiān)控系統(tǒng)，對監(jiān)控區(qū)的全貌可以通過電子圖進行全面的掌握，但是它對不同的系統(tǒng)使用人員授予不同的使用權(quán)限，一定要做好保密工作，防止系統(tǒng)被非法使用，對系統(tǒng)造成破壞。
其特點是可以不受人為控制的為監(jiān)控區(qū)域提供突發(fā)事件和災(zāi)害防御，這是通過特定的電腦控制程序來完成的。它還具有靈活的計算機模塊設(shè)計能力，以及信息化網(wǎng)絡(luò)化的操作平臺，為安全保衛(wèi)監(jiān)控提供網(wǎng)絡(luò)信息化奠定基礎(chǔ)。
其存在的問題就是信息接口處理難度大，操作人員的計算機應(yīng)用技術(shù)要求高，責任感要強，而且應(yīng)對突發(fā)事件和災(zāi)害的心里素質(zhì)要好，所以安全保衛(wèi)監(jiān)控系統(tǒng)的工作人員要精挑細選，經(jīng)過層層嚴格考核才能上崗工作。
3、對未來監(jiān)控中心的展望
在全文的論述中重點注重的是監(jiān)控中心的各個分支的功能及工作的描述，對其常見問題的提出及給出相應(yīng)的解決辦法，總的看來，其中所有的控制都通過主計算機控制程序、服務(wù)器和光纜及各種采集終端信息匯集器來實現(xiàn)自動化管控的，最終通過人機界面實現(xiàn)交互控制來實現(xiàn)監(jiān)控的目的。
目前監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計主要面臨著解決計算機程序編程安全化，反饋信號發(fā)射兼容和系統(tǒng)穩(wěn)定控制的問題。在未來的監(jiān)控中心發(fā)展方向主要是面向計算機信息技術(shù)，面向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。通過計算機編程把各個監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信有條理的細分統(tǒng)籌管理控制，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程監(jiān)控。在二十一世紀這個信息化的時代，網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)將深入到生活的各個領(lǐng)域，所以未來的監(jiān)控中心就像今天的計算機芯片cpu一樣處在監(jiān)控系統(tǒng)的中心，指揮著各個分支監(jiān)控系統(tǒng)，為人民的精神生活提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，同時幫助人們了解時事政治等，讓人民眼界開闊。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】UPS；中短波；應(yīng)用；分析
1.前言
UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），不間斷電源，通過不間斷供電和對供電質(zhì)量的提升在涉及中短波電臺安全播出業(yè)務(wù)的各個環(huán)節(jié)均有配置和使用，在確保安全播出工作中發(fā)揮著重要的作用，本文以大型中短波電臺的實際應(yīng)用出發(fā)，就UPS的分類，實際應(yīng)用配置、存在的不足、和解決方案進行闡述和分析。
2.UPS的分類
2.1 按功率分。按功率大小可以劃分為小功率（60kVA）。
2.2 按供電體系不同分。單相輸入單相輸出UPS，三相輸入單相輸出UPS，三相輸入三相輸出UPS。
2.3 按有無隔離變壓器分。高頻UPS（無內(nèi)置隔離變壓器），工頻UPS（有內(nèi)置隔離變壓器）。
2.4 按電池位置不同分。電池內(nèi)置式UPS（標準機型），電池外置式UPS（長延時機型）。
2.5 按多機運行方式不同，UPS分為：簡單串聯(lián)熱備份UPS，交替串聯(lián)熱備份UPS，并聯(lián)冗余UPS。
2.6 按工作原理不同，UPS分為：后備式UPS，互動式UPS，在線式UPS，Dalta變換式。
3.UPS在大型中短波電臺的配置
國家廣電總局62令明確指出：一級播出負荷的發(fā)射控制設(shè)備和信號源設(shè)備應(yīng)采用UPS供電，UPS電池后備時間應(yīng)滿足設(shè)計負荷工作30分鐘以上；主備播出設(shè)備、雙電源播出設(shè)備應(yīng)分別接入不同的供電回路。這就為大型中短波發(fā)射臺的UPS配置與使用提出了明確的要求，下面就分類介紹一下具體的應(yīng)用。
3.1 節(jié)目傳輸系統(tǒng)UPS應(yīng)用分析
3.1.1 中短波電臺節(jié)目傳輸系統(tǒng)簡介
中短波發(fā)射臺的節(jié)目源一般使用衛(wèi)星或光纜作為節(jié)目信號的傳輸途徑，多數(shù)中短波電臺建有專門用于節(jié)目信號接收、傳輸、調(diào)度的中控機房或節(jié)傳機房。以使用衛(wèi)星做為信號源的中短波電臺來講，通常要接收來自C和KU兩個不同波段的信號源作為衛(wèi)星接收機的信號源，兩個不同波段的接收機輸出信號輸出到節(jié)目傳輸四選一模塊選擇輸出一路，輸出節(jié)目通過音頻二分配器輸出到主備光端機或者直接通過電纜傳輸至發(fā)射機，整個節(jié)目傳輸系統(tǒng)受節(jié)目傳輸自動控制系統(tǒng)監(jiān)測和調(diào)度。
3.1.2 常見配置方法
1）1臺UPS給所有傳輸設(shè)備供電，這個方法明顯違背廣電總局62號令要求，并且存在單一故障點，如果這臺UPS損壞或者誤操作，可能使整個播出系統(tǒng)癱瘓。
2）使用多臺UPS為節(jié)目傳輸系統(tǒng)供電，主用系統(tǒng)使用一個UPS（多數(shù)小于等于2KVA），備用系統(tǒng)使用一個，主備切換、控制和光傳輸系統(tǒng)使用一個，一般按機柜配備，一個機柜使用一個，這種方案目前使用較多。存在的不足是小型UPS故障率高，穩(wěn)定性差，內(nèi)置電池使用壽命有限，容量有限負載過大后滿足不了30分鐘后備時間的需求。
3）使用一臺大容量UPS（一般超過10KVA）輸出與該UPS輸入同源的市電一起輸出到STS（靜態(tài)切換開關(guān)），STS輸出到配電柜在給節(jié)目傳輸系統(tǒng)供電，此方法和方法1基本一致，仍然不符合廣電總局62號令的要求，仍舊存在單一故障點（STS故障），只是相對方案1來講，可以應(yīng)對UPS的檢修和突發(fā)故障。
4）使用一臺大容量UPS（一般超過30KVA）輸出到配電柜，通過配電柜的小型斷路器（空氣開關(guān)）給節(jié)目傳送系統(tǒng)主用設(shè)備和雙電源設(shè)備的主用電源供電。在使用一臺小型UPS給節(jié)目傳送系統(tǒng)的備用設(shè)備和雙電源設(shè)備的備用電源供電。同時除節(jié)目傳輸設(shè)備外的其他設(shè)備也可以通過其它小型斷路器接入主用UPS。
3.2 TSW2500型500KW短波發(fā)射機燈絲UPS供電應(yīng)用
3.2.1 TSW2500型500KW短波發(fā)射機對供電的要求
TSW2500型500KW短波發(fā)射機是目前世界上最先進的短波發(fā)射機之一，機器運行穩(wěn)定，自動化成度較高，在我國大型短波電臺配備較多。此機器的真空電子管燈絲電壓對供電要求較高，電子管作為短波發(fā)射機的核心部件，價值非常高，所以該發(fā)射機的燈絲調(diào)壓器以及控制保護設(shè)備設(shè)置很靈敏，當外電波動或瞬間閃動時會造成發(fā)射機交流控制器封鎖，以及高前、高末燈絲電壓低于門限值等告警信息，發(fā)射機狀態(tài)掉到OFF，造成停播。
依據(jù)電源的中斷時間，TSW2500型500KW短波發(fā)射機末級電子管TH576的燈絲狀態(tài)從黑燈絲加熱到全燈絲加熱需要最少7秒到最多30分鐘不等的時間，這對安全播出是一個極大的威脅。
3.2.2 應(yīng)對措施
鑒于上述問題可以通過諸如使用無觸點穩(wěn)壓柜代替機械補償穩(wěn)壓柜應(yīng)對瞬間電壓降低問題，修改發(fā)射機燈絲電壓門限值，改進風水節(jié)點信號取樣保護電路，在發(fā)射機欠壓檢測器P10后加裝失電延時繼電器解決主電源故障引起掉燈絲問題，但是綜合來看，給燈絲調(diào)壓器使用UPS供電可以徹底解決因外電波動造成發(fā)射機燈絲異態(tài)而引起的停播。
3.2.3 具體方案
使用UPS輸出給發(fā)射機燈絲調(diào)壓器、PSM控制、寬放電源、TX控制、水導監(jiān)測、DRM電源、MP1-MP12馬達供電，依據(jù)測算以上負載在30KVA左右，考慮到系統(tǒng)設(shè)計余量和UPS功率因數(shù)，UPS設(shè)計在60KVA左右，電池一般使用32節(jié)12V200AH可以滿足30分鐘后備時間。
3.3 哈里斯DX600KW中波機供電應(yīng)用
3.3.1 哈里斯DX600發(fā)射機對供電系統(tǒng)的要求
美國哈里斯DX型中波發(fā)射機為全固態(tài)機，板卡多，電路集成化程度高，自我保護功能完善，工作穩(wěn)定，效率高，控制電源對穩(wěn)定的低壓外電依賴性較強，外電略有波動在該發(fā)射機上就有反應(yīng)，一旦發(fā)射機低壓控制電源出現(xiàn)問題就會引發(fā)大的停播事故。
近年來以某中波機房為例，該機房所在區(qū)域外電供電保障能力弱，外電不穩(wěn)定，時有波動，從而引發(fā)DX600機經(jīng)常出現(xiàn)“功率單元交流故障、整流柜主交流故障、TCU主交流故障、功放主交流故障、整流柜接觸器抖動、發(fā)射機重啟，有時伴隨TCU I/O通訊故障，TCU-PLC死機、變頻控制器死機，甚至引發(fā)甩PB或整機關(guān)斷，人工干預(yù)重啟才能恢復播出，這對安全播出造成了很大的影響。
3.3.2 應(yīng)對措施和效果
在DX600機三個PB單元低壓220V AC電源、TCU低壓220V AC電源、CCU低壓220V AC電源供電總前端增加一臺24KVA在線式UPS（容量測算依據(jù)三個PB和TCU，CCU的功率綜合負載在10KW左右），安裝后達到以下效果：
（1）消除外電供電不穩(wěn)定而產(chǎn)生的對發(fā)射機各低壓控制電源、功率模塊及其PC板造成的損害；（2）對供電電源中的雜波進行濾波，凈化交流電，對PCB板上的電源類半導體器件具有很好的保護作用；（3）消除外電波動對DX型機造成的負面影響，提升中波機的安全播出保障能力。
4.存在的問題
綜合上述的應(yīng)用分析，結(jié)合對UPS的維護經(jīng)驗，總結(jié)在大型中短波電臺UPS配置上存在一下問題。
4.1 重復配置問題
以某一新建500KW短波發(fā)射機房為例，就可以發(fā)現(xiàn)UPS重復配置問題相當嚴重。該機房節(jié)目傳輸系統(tǒng)負載200W，配置了一臺機架式2KVAUPS安裝在節(jié)目傳輸機柜。機房網(wǎng)絡(luò)和安防監(jiān)控系統(tǒng)使用了一臺機架式2KVA UPS，機房10KV高壓配電柜自動化系統(tǒng)使用了一臺2KVA UPS，機房轉(zhuǎn)動天線控制系統(tǒng)使用了一臺6KVA UPS，機房留守值班室網(wǎng)絡(luò)和安防監(jiān)控系統(tǒng)使用了一臺機架式2KVA UPS，如果該500KW發(fā)射機要解決本文3.2所述問題也要在配置一臺60KVA UPS，那么該機房就要使用6臺UPS，并且型號各不相同，各個UPS供電系統(tǒng)不能互補，造成重復配置，資源浪費。
4.2 設(shè)計不合理問題
以某一機房為例，該機房共有10臺工控機和1臺服務(wù)器，以及3臺交換機用于發(fā)射機播出控制，總功率4000W，而負責為這些設(shè)備供電的是一臺APC 5.2KW型UPS，內(nèi)置12V48AH電源4塊。該UPS效率0.8電池容量12V192AH，只能提供大約10分鐘的后備時間，與廣電總局62號令提出的30分鐘時間有很大差距，并且該UPS最大負載在4160W，僅僅大于實際負載160W。該UPS設(shè)置不夠合理和科學。
4.3 維護跟不上
小型UPS無維護旁路，電池壽命多數(shù)在3年，由于各方面的原因，對于小型UPS能做到的僅僅是放電，有的可能連放電都不進行，加上設(shè)計的不合理和使用的不合理，造成這些UPS的使用壽命均不長，損壞率較高，同時由于型號各異，備品備件難以保證，為維修和更換來了不便。
5.解決方案設(shè)計
鑒于UPS對安全播出中不間斷這個要求上的綜合重要應(yīng)用，結(jié)合中短波電臺的實際情況，設(shè)計解決方案如下。
5.1 使用一臺UPS集中為所需負載供電
無論新建機房或是現(xiàn)有機房供電改造也好，建議使用一臺大型UPS（考慮到檢修和系統(tǒng)安全，需要采用三進三出在線式UPS，工頻機和高頻機均可）為該機房所有需要使用不間斷供電的負載供電，UPS使用的市電分別取自機房兩路進線的低壓配電柜，經(jīng)過STS后輸入到UPS，UPS輸出到低壓配電柜母線，母線后接不同容量的小型斷路器，每個斷路器接不同負載，設(shè)計圖紙參看圖1。
5.2 使用2臺UPS冗余并機輸出
為了追求系統(tǒng)更高的可靠性，還可以采用兩臺同型號UPS冗余并機輸出，兩臺UPS共同承擔負載，設(shè)計圖紙參看圖2。
圖1 中短波發(fā)射機房單UPS供電系統(tǒng)設(shè)計圖
圖2 中短波發(fā)射機房2全UPS冗余并機供電系統(tǒng)設(shè)計圖
UPS冗余并機需要注意，一是兩臺并機系統(tǒng)需要形同型號和相同功率，軟硬件版本要一致；二是兩臺機器的旁路輸入必須相同，輸出連接到一起，主路輸入可以取自不同的供電回路，但是主路、旁路以及輸出均需保證相序的正確和一致；三是并機的UPS單機負載使用率不能高于45%，防止單臺UPS故障后，另一臺UPS承擔的全部負載超過單臺UPS的負載。
5.3 UPS的設(shè)計容量計算
UPS容量×功率因數(shù)=實際負載，如果知道實際功率，用實際功率除以功率因數(shù)，就是你所選擇的最小的UPS容量。例：8KW的負載，至少需要配置功率因數(shù)為0.8的UPS的容量為10KVA。一般情況下，工頻UPS的功率因數(shù)為0.8，高頻UPS的功率因數(shù)是0.9。為了充分考慮用電系統(tǒng)的擴容需求，一般至少考慮20%的設(shè)計余量。
5.4 UPS電池數(shù)量計算
UPS電池數(shù)量的計算可參考如下公式：
根據(jù)上述公式計算電池數(shù)量的前提條件是UPS的直流電壓和所選電池的規(guī)格容量。6KVA以下的UPS直流電壓一般是48V或96V，6KVA到20KVA，一般為192V、240V；20KVA以上，一般為384V。
一般情況下UPS的電池都需要成組工作，數(shù)量是每組的整數(shù)倍。
6.結(jié)論
論文關(guān)鍵詞：1A9,射頻增益控制,故障分析
1A9射頻增益控制放大器安裝在控制機箱內(nèi)，它的輸入信號來自頻率合成器，輸出信號通過射頻電纜接到寬放的輸入端。射頻增益控制放大器主要用于自動調(diào)節(jié)頻率合成器輸出射頻電平的大小或通過前面板增益控制鈕來調(diào)節(jié)發(fā)射機射頻激勵電平。
射頻增益控制放大器原理。CR1為PIN二極管型號為HP5082-3081，它的工作特點是當改變通過PIN二極管的直流偏置電流時其阻抗也隨之改變即CR1的阻抗與通過的電流成反比。
PIN型二極管工作波形如圖：
ID在0-幾mA 內(nèi)變化時RD為10KΩ-10Ω內(nèi)變化。
Q1、Q2為直流放大器，Q1的偏置由R1與R13串聯(lián)面板上射頻增益控制電位器和U1、U2光電耦合器集電極發(fā)射極間的壓降Uce并聯(lián)的總阻抗分壓后取得。Q2的輸出電流Ie2即為CR1 HP5082-3081PIN二極管直流偏置電流。當改變射頻增益控制電位器的阻抗或改變U1、U2光電耦合器 Uce的電壓，都將改變Q2輸出的直流電流Ie2的大小，CR1 PIN二極管是Q2直流負載的一部分，所以ICR1也隨之變化，導致CR1的射頻阻抗變化。
由Q3、Q4及外圍電路組成射頻放大電路。對于射頻輸入通路R14與R21并聯(lián)阻抗為50Ω作為頻率合成器的負載電阻。Q3的輸入阻抗、CR1 PIN二極管的可變射頻阻抗和R6并聯(lián)與R15串聯(lián)組成射頻分壓電路，當CR1 PIN二極管的射頻阻抗隨Q2的發(fā)射極電流Ie2變化時，也就改變了射頻放大管Q3的射頻輸入信號，從而也就改變了射頻放大管Q3的射頻輸入信號，從而改變了射隨器Q4的輸出即實現(xiàn)了射頻增益的控制。
從上述分析我們可以了解到射頻增益的控制實際上是通過發(fā)射機面板上安裝的射頻增益控制電位器來實現(xiàn)人工手動控制的。然而自動控制需要解決射頻激勵大小的取樣問題，我們知道射頻激勵的大小可以從高前管陰流和高末管柵流的大小來體現(xiàn)。因此與高前陰流成正比的控制電壓取自1PS6TB2-6，與高末柵流成正比的控制電壓取自1PS5 TB1-10，體育這兩組直流電壓信號分別按到光電耦合器U1和U2〔4N26〕的發(fā)光二極管兩端，當射頻激勵過大時，高前陰流和高末柵流均會增加，從而導致1PS6 TB2-6、1PS5TB1-10負載直流電壓的增加，使U1、U2內(nèi)發(fā)光二極管的發(fā)光強度增加，U1、U2內(nèi)的三極管導通增加，輸出電壓Uce下降。Q1偏置下降，Q2偏置增加輸出電流增加即通過CR1直流電流增加，其射頻阻抗下降，Q3的輸入射頻電壓下降Q3、Q4的射頻信號輸出下降，從而降低了激勵，反之也一樣，從而實現(xiàn)了射頻增益的自動控制。可描述為
射頻激勵↑--高前陰流和高末柵流↑--U1、U2內(nèi)發(fā)光二極管的發(fā)光強度↑--輸出電壓Uce↓--Q1偏置↓--Q2偏置↑--通過CR1直流電流↑-- CR1射頻阻抗↓--Q3的輸入射頻電壓↓--Q4的射頻信號輸出↓--射頻激勵↓
從手控和自動控制射頻增益的方式來看，此電路的特色是通過控制CR1 PIN二極管的直流偏置改變其阻抗達到間接改變射頻增益大小的。比直接改變射頻增益的電路具有：電路非常簡單、引入的干擾小、易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。
調(diào)整1PS6R33使高前陰流最大0.6A，調(diào)整1PS5R6使高末柵流最大0.65A。當射頻激勵過大時，高前陰流和高末柵流均不會再增加。
2 故障分析與處理
1A9故障有直通和斷路兩個方面：
直通：也叫不起控，即1A9失去自動控制增益的作用，相當于一根導線，頻率合成器輸出信號不加控制直接進入寬放。由于寬放的增益很高，寬放送至末前管的激勵過大，致使末前陰流超過0.8A，引起末前級過荷，掉高壓。
導致1A9不起控的原因：R17開路，4N26擊穿，Q1，Q2壞，1A9 6號端子上濾波電容擊穿，阻流圈開路等。
處理：減小激勵（6R4）或者減小頻率合成器的輸出幅度，重新調(diào)諧，即可維持播音。
斷路：頻率合成器輸出信號無法送至寬放，末前陰流為零。
原因：1A9輸入、輸出Q9頭，Q3、Q4壞，1A9電源保險爆。
處理：使用三通短路1A9，減小頻率合成器輸出幅度，維持播音。
故障現(xiàn)象：加高壓IPA過荷，調(diào)諧無效。
故障原因：1A9-U1（4N26）擊穿，自動增益控制失控。
處理方法：減小射頻激勵，重新調(diào)諧末前至正調(diào)諧點，逐步加激勵調(diào)諧高末、負載正常，停機后更換1A9。
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關(guān)鍵詞：MIMO；信道容量；容量仿真
中圖分類號：TP393.03 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 21-0000-01
Channel Capacity Research and Design Based on MIMO Technology
He Boqing,Yan Linbo
(Nanchang Institute of Technology,Nanchang 330000,China)
Abstract:This paper MIMO wireless communication system from the basic concepts,analyzes its structure and working principle,derived from the theoretical formula of MIMO system capacity,and finally the application of MATLAB software for different antennas and different antenna,different channels noise than the capacity of MIMO systems under computer simulation.
Keywords:MIMO;Channel capacity;Capacity simulation
一、MIMO系統(tǒng)的概念
傳統(tǒng)的天線通信系統(tǒng)是采用一個發(fā)射天線和一個接收天線的通信系統(tǒng)，即所謂的單輸入單輸出（SISO）天線系統(tǒng)。但該系統(tǒng)在信道容量上具有一個通信上不可突破的瓶頸――Shannon容量限制。而多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)的出現(xiàn)則較好的解決了這一問題。MIMO系統(tǒng)是在無線通信智能天線技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其主要特點就是在通信系統(tǒng)的收發(fā)兩端采用多天線配置，以解決未來移動通信系統(tǒng)大容量高速率傳輸和日益緊張的頻譜資源間的矛盾。和智能天線技術(shù)不一樣的是，在MIMO系統(tǒng)中從任意一個發(fā)射天線到任意一個接收天線間的無線信道是相互獨立的或者具有很小的相關(guān)性。
二、MIMO總體方案設(shè)計
根據(jù)多輸入多輸出系統(tǒng)的概念和特點，MIMO系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。
其中 為發(fā)射天線數(shù)， 為接收天線數(shù)。下面將根據(jù)圖1，分析MIMO系統(tǒng)的工作原理。
三、MIMO信道模型
MIMO系統(tǒng)利用無線信道的多徑傳播，開發(fā)空間資源，建立空間并行矩陣傳輸通道，利用空時聯(lián)合處理提高無線通信系統(tǒng)的容量與可靠性。然而，決定空時處理性能的關(guān)鍵因素在于無線傳播信道的空時特性。在研究MIMO系統(tǒng)時，通常考慮的是離散時間無記憶基帶信道。這種信道可以看成波形信道的時間抽樣，其中，每符號周期一個抽樣。在這里，我們僅研究平坦衰落信道模型。因此，信道的衰落相當于對傳送信號的幅度產(chǎn)生乘性影響。
在 （其中 為接收天線的數(shù)目， 為發(fā)送天線的數(shù)目）的MIMO系統(tǒng)中，為了不失一般性，假設(shè) > ，信道是平坦瑞利衰落，且信道沖激響應(yīng)為 （ 行， 列）矩陣， 中的每個元素 （第i行，第j列，i=1，2，… ，j=1，2，… ）都是獨立同分布的復隨機變量，它的實部和虛部都是高斯隨機變量，且均值為0，方差為 。MIMO系統(tǒng)模型如圖2-1所示。
設(shè)信道的輸入為 個天線所發(fā)送的信號矢量x，信道的輸出為 個接收天線所接受的符號矢量Y，且x和Y的均值都為零，那么信號可以表示為：
其中，a為包含天線的增益和傳播損耗影響的實常數(shù)，n為零均值、獨立于輸入且具有等方差的實部和虛部的復高斯噪聲列矢量，且E[ ]= ，其中 為 階單位矩陣， 為復高斯噪聲的方差。信道轉(zhuǎn)移矩陣為：
對信道輸入的平均能量約束表示為：
其中， 為符號矢量的總平均能量，Q為x的相關(guān)矩陣。下面介紹一下信道H的統(tǒng)計特性。
當發(fā)射機和接收機之間無直視路徑時就會產(chǎn)生這種情況。并且假設(shè)信道的衰落不是很快，所以H在數(shù)據(jù)突發(fā)期間看成常數(shù)。同時還假定發(fā)射機和接收機間的天線之間足夠遠，使得對于每個發(fā)射和接收天線對是獨立衰落，即 看成獨立的。
四、應(yīng)用Matlab仿真及結(jié)果分析
MIMO信道的各態(tài)歷經(jīng)信道容量是將交互信息量對CSI矩陣H的元素做統(tǒng)計平均，當MIMO系統(tǒng)的各子信道的衰減系數(shù)相互獨立時各態(tài)歷經(jīng)容量比較接近這個系統(tǒng)能夠提供的頻譜效率，實際上各態(tài)歷經(jīng)容量就是香農(nóng)定理。
在瑞利衰落模型的假設(shè)下，發(fā)射天線和接收天線分別為2*2、4*4、8*8和16*16時，對MIMO系統(tǒng)各態(tài)歷經(jīng)信道容量迭代10000進行仿真而得出信道容量隨信噪比變化的曲線如圖2所示。
【關(guān)鍵詞】無線傳輸；傳輸距離；ZigBee；理論計算
1.引言
無線通信是近些年發(fā)展最快，應(yīng)用最廣的通信技術(shù)，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括藍牙、超寬帶、ZigBee和Wi-Fi等。ZigBee是一種新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議，其特點是距離較遠、低復雜度、自組織、低功耗、低速率、低成本。因此比較適合研究無線通信距離短的問題，可以更好地分析影響傳輸距離的因素，所以本文就以ZigBee技術(shù)為例，根據(jù)一些理論公式進行計算分析影響無線傳輸距離的因素，希望為以后無線模塊的選用提供參考。
2.ZigBee應(yīng)用電路設(shè)計
為了測試ZigBee在應(yīng)用中的傳輸距離，設(shè)計了基于ZigBee的無線傳輸模塊裝置，用于測試ZigBee實際的傳輸距離。如圖1所示，左邊為無線終端模塊整個電路組成框圖，用于接收從中心模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，右邊為中心模塊，與ZigBee基板相連，通過上位機給終端模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。ZigBee模塊具有自動組網(wǎng)的功能，當中心節(jié)點工作之后，它會自動尋找終端節(jié)點進行組網(wǎng)。如果終端節(jié)點能夠接收到組網(wǎng)信號，則終端節(jié)點的ZigBee模塊就會產(chǎn)生組網(wǎng)端口上的壓降，這個壓降信號就傳遞到觸發(fā)器，觸發(fā)器打開模擬開關(guān)，這樣指示燈的壓降產(chǎn)生，指示燈開始工作，這就表明ZigBee模塊組網(wǎng)成功，既可以開始通信。
3.因素分析
3.1 實際傳輸距離估算方法
IEEE組織根據(jù)802.15.4a信道的特點，在實際環(huán)境中進行了實際測量，構(gòu)建了基于802.15.4a心道、適于UWB（2～10GHz），100～1000MHz的信道傳輸損耗模型，其基本模型信道損耗計算公式為
其中Pt為發(fā)射機發(fā)射功率，發(fā)射機和接收機的距離為d，接收機的功率為Pr，收發(fā)天線的增益為Gr，Gr，Aant為天線衰減因子，S為損耗計算的標準方差，n為距離損耗為考慮頻率影響修正系數(shù)，d0為參數(shù)距離等于1m，fc為參考中心頻率等于5G修正系數(shù)，kHz（UWB2～10GHz頻段），PL0為參考距離下的損耗大小。與自由空間傳輸方程相比考慮天線收發(fā)耦合損耗、反射折射引起的傳輸損耗與距離頻率的變化系數(shù)。
對式（1）進行推導得出最大距離方程為：
由上述公式我們可以得知，影響因素包括為天線衰減因子，損耗計算的標準方差，距離損耗為考慮頻率影響修正系數(shù)，參考距離下的損耗大小等，下面就通過實際測試具體分析各個因素對無線傳輸?shù)挠绊憽?/p>
3.2 具體因素分析
下面通過實際測試得到實驗數(shù)據(jù)對ZigBee傳輸距離進行比對分析，用上述介紹的實驗裝置測試ZigBee實際的傳輸距離。表2中列出了實驗中模塊的收發(fā)功率，收發(fā)天線架設(shè)高度，天線衰減因子，收發(fā)天線增益，參考距離下的損耗大小，損耗計算的標準方差，行為距離損耗修正系數(shù)，頻率影響修正系數(shù)，天線的饋線長度，天線的架設(shè)高度等各種影響因素。
表2中第一組和第二組數(shù)據(jù)對比，收發(fā)天線的架設(shè)高度對無線傳輸?shù)木嚯x有著重要影響，天線架設(shè)高度不同，損耗計算的標準方差和距離損耗修正系數(shù)不同，收發(fā)天線的架設(shè)高度增加了兩米，則傳輸距離提高了122米，增幅為88.4%。
第二組和第三組數(shù)據(jù)對比中可以看出，天線的架設(shè)高度相同，無線的工作環(huán)境的不同，傳輸距離也不盡相同，工作環(huán)境的不同，損耗計算的標準方差、距離損耗修正系數(shù)不同和頻率影響修正系數(shù)都不相同，這導致在復雜環(huán)境中，無線傳輸?shù)木嚯x大大縮短，僅為戶外廣闊環(huán)境中的53.1%。
第二組和第四組數(shù)據(jù)得出，天線的增益是影響傳輸距離的最重要因素，發(fā)送天線增益增加八倍之后，傳輸距離提高了4倍，同時也說明天線增益和傳輸距離之間不是簡單的線性關(guān)系。
第一組和第五組數(shù)據(jù)顯示，在天線的外配饋線增加時，傳輸距離也會相應(yīng)縮短，在天線增益、工作環(huán)境和天線架設(shè)高度都相同的情況下，發(fā)送天線加長6米饋線，天線衰減因子變大，導致傳輸距離縮短了48.6%。
第四組和第六組數(shù)據(jù)顯示，其他影響因素相同的條件下，饋線延長6米，傳輸距離縮短了22.7%。同時和第一組、第五祖對比得出，饋線在影響傳輸距離中遠沒有天線增益對傳輸距離的影響大。
在實際測試中所得到的數(shù)據(jù)，都經(jīng)過了實際傳輸距離估算方法的計算，表2中給出了理論計算和實測值之間的誤差，誤差都在5%以內(nèi)，說明測試得出的數(shù)據(jù)真實可靠。
4.結(jié)束語
本文通過自行設(shè)計的ZigBee裝置實際測試了此裝置的傳輸距離，并根據(jù)估算公式對其影響因素作了具體分析，最后分析我們可以得知，收發(fā)天線的增益是影響無線傳輸距離最重要的因素，其次為天線的架設(shè)高度，然后為工作環(huán)境，最后是天線的饋線長度。因此為了提高通信距離：第一，最好使用增益大的天線；第二，盡可能的提高天線的有效架設(shè)高度；第三，遠離干擾較大的工作環(huán)境；第四，盡量縮短發(fā)射端的饋線長度等這些措施。這樣可以提高無線通信的穩(wěn)定性和可靠性。
參考文獻
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在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(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)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復成原始信息輸出。可見，一般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行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)、解擴和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴頻調(diào)制和解擴部分。擴頻通信應(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)(擴頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進行調(diào)制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴頻函數(shù)進行相關(guān)解調(diào)(解擴)，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴頻函數(shù)(也稱偽隨機碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術(shù)的特點
擴頻信號是不可預(yù)測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統(tǒng)具有以下特點。
1．抗干擾性強
擴頻信號的不可預(yù)測性，使擴頻系統(tǒng)具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴展了信號帶寬，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)量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴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，偵察接收機很難監(jiān)測到，因此擴頻通信系統(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路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統(tǒng)中增加了擴頻調(diào)制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，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，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了．所以擴頻系統(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，可充分利用在擴頻調(diào)制中使用的擴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)進行解擴，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)的角度看擴頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機+最佳接收機．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．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴頻+相關(guān)接收這種認識，人們就不難預(yù)測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應(yīng)通信的年代．擴頻通信的熱浪已經(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、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術(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。
四、結(jié)語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向，是擴頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應(yīng)用迅速從軍用擴展到民用通信中，它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合，發(fā)展前景極為廣闊。
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關(guān)鍵詞：固態(tài)雷達 多普勒效應(yīng) 脈沖壓縮
中圖分類號：U675.74 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）02-0224-01
1 固態(tài)雷達工作原理
調(diào)制器發(fā)出的調(diào)制脈沖被傳送進入磁控管，并引發(fā)磁控管產(chǎn)生大功率超高頻率的脈沖波，這種射頻脈沖波經(jīng)過天線發(fā)射，在遇到目標物體后，有目標物體彈回的反射波會再次被天線接收，最后接收機通過反射波的信息，進過處理，將信號以視屏信號的方式顯現(xiàn)出來，這就是傳統(tǒng)的脈沖磁控管雷達。脈沖磁控管雷達中最主要的部分就是磁控管，而新型的固態(tài)雷達卻沒有磁控管，取而代之的是固態(tài)器件。信號的發(fā)射和傳統(tǒng)的雷達一樣，接收后的信號不僅要進過接收器的處理還需要有脈沖壓縮器的處理，之后才能將信息呈現(xiàn)在顯示屏上。
傳統(tǒng)的脈沖磁控管雷達發(fā)射的是大功率的脈沖波，而新型的固態(tài)雷達發(fā)射的確實低功率的射頻脈沖，一般情況下固態(tài)雷達發(fā)射的射頻脈沖的最大功率低至200W左右，但是卻擁有較高的占空率。發(fā)射的信號經(jīng)過接收機和脈沖壓縮器的處理，可以高倍數(shù)的壓縮信號，這就可以與傳統(tǒng)雷達所發(fā)射的大功率高頻率的射頻信號想媲美，而固態(tài)雷達還具有較高的占空比，所以固態(tài)雷達在遠距離的探測中更占有優(yōu)勢地位。
雷達探測的距離可分為近、中、遠三種不同的距離，不同的探測距離的要求是不一樣的，固態(tài)雷達發(fā)射出特定的射頻脈沖來滿足這些要求，這種特定次序的脈沖中包括短脈沖，中脈沖和長脈沖三種不同的脈沖波。同時，為了使脈沖容易被壓縮，常常采用脈沖寬度和編碼混合的方法，這樣可以保證每次發(fā)射的脈沖在長度和編碼上都是與眾不同的。處理和比較就收會的脈沖信號，就可以判斷目標的存在狀況。而數(shù)字脈沖壓縮器的作用就是壓縮脈沖，這樣就可以利用中脈沖和長脈沖來有效地確定距離，按照IMO的規(guī)定，雷達性能標準距離可以觀察到40m。新體制的固態(tài)雷達與傳統(tǒng)的脈沖磁控管雷達有巨大的改善，它使用了脈沖多普新勒技術(shù)，這項技術(shù)的使用時的航海雷達得到了更好地發(fā)展。固態(tài)雷達可以檢測出雷達與目標之間的相對速度，將接受的反射波以特定的方式處理后，能夠十分有效的將回波中的雜波剔除出去，這種濾波技術(shù)使得雷達能夠在海浪和雨雪等惡劣情況下，對移動中的小目標進行精確地探測，這比起傳統(tǒng)雷達的效果要好的多。通過對比，可以更加具體的說明兩種雷達在有外界干擾的情況下探測性能的高低，新體制的固態(tài)雷達在雨雪天氣可以清晰的撲捉到移動中的小目標，有效地派出了雨雪雜波的干擾；而傳統(tǒng)的雷達對雨雪雜波的過濾效果不盡如意，即使后期通過其他手段抑制雨雪雜波的影響，取得的效果也不如固態(tài)雷達的效果好。
2 典型技術(shù)介紹
2.1 多普勒效應(yīng)
聲源和接受物體的相對運動而發(fā)生聲源的頻率發(fā)生改變（頻移）稱為多普勒效應(yīng)。將多普勒效應(yīng)使用在雷達中，這樣可以提高雷達在有外界雜波的干擾下清晰觀察到移動中的小目標能力。移動中的小目標與雷達之間沿徑向有相對的速度或者是兩者之間的距離變化時，這種多普勒雷達發(fā)射出的脈沖信號經(jīng)過目標的反射后，雷達接收的收回波的頻率和原來的發(fā)射的脈沖的頻率有變化，根據(jù)這種頻率偏移，我們就可以知道小目標的運動情況。雷達發(fā)射的脈沖信號和接受會的信號進過的路程是目標和雷達之間路程的兩倍。多普勒雷達可以有效地減少雜波的干擾，使得目標情況可以清晰的顯示出來。
2.2 脈沖壓縮技術(shù)
除了多普勒雷達外，還有脈沖壓縮雷達，它的主要技術(shù)是脈沖壓縮。脈沖壓縮技術(shù)就是通過對脈沖的相位和頻率進行編碼的長脈沖，將發(fā)射機發(fā)射的原有脈沖編碼成遠遠大于相同情況下未編碼的脈沖寬度。脈沖發(fā)射需要有足夠的能量，而脈沖壓縮技術(shù)的最大特點就是能夠在較低的峰值功率下，有效地增大脈沖的寬度來確保脈沖順利發(fā)射。脈沖壓縮雷達還具有遠距離探測能力和距離探測能力高等特點。
3 固態(tài)雷達的應(yīng)用
3.1 固態(tài)雷達的運用特點
新體制固態(tài)雷達的出現(xiàn)，在航海雷達的發(fā)展史上具有跨時代的意義，多普勒技術(shù)、脈沖壓縮技術(shù)等高新技術(shù)的使用，使得固態(tài)雷達相對于傳統(tǒng)雷達具有許多優(yōu)點。固態(tài)雷達不僅在遠距離探測、距離分辨、抗雜波干擾、檢測移動中的目標等方向的能力大大提高，而且因為新技術(shù)的使用，也降低了航海雷達的使用成本，延長了雷達的使用壽命。新的技術(shù)也是的固態(tài)雷達的工作原理發(fā)生了改變，這使得固態(tài)雷達獲得了許多優(yōu)點。首先，傳統(tǒng)的磁控管雷達的主要工作部位磁控管，在開啟雷達后需要長達三分鐘的預(yù)熱時間才能正常工作，而固態(tài)雷達卻不需要時間來預(yù)熱。其次，磁控管發(fā)射出的是大功率高頻率的脈沖，這些脈沖并不穩(wěn)定，一般情況下為了獲得清晰地圖像，需要對這些脈沖進行調(diào)制，但是固態(tài)雷達解決了這一問題，不再需要調(diào)制。再次，傳統(tǒng)雷達使用的大功率設(shè)施需要經(jīng)常更換，這就增加了雷達的使用成本，而新體制的固態(tài)雷達不需要經(jīng)常更換這些器件，大大減少了成本。
3.2 固態(tài)雷達在運用中注意的問題
雖然固態(tài)雷達的性能在傳統(tǒng)雷達的基礎(chǔ)上有了很大的進步，但是在使用過程中，使用者還有一些地方需要注意，以保證安全有效使用航海雷達。首先，固態(tài)雷達在觀測移動目標時需要目標與雷達間有徑向移動，這一確定也會使得沒有徑向移動的目標別誤認為是雜波過濾掉。其次，固態(tài)雷達采用的脈沖壓縮技術(shù)在對雜波干擾進行過濾的時候，也會對小目標的發(fā)射波有影響，這樣也會減弱對小目標的探測能力。所以使用者在使用固態(tài)雷達的時候，必須注意這些細小的問題，以免因為疏忽造成航海事故。
4 結(jié)語
航海事業(yè)的發(fā)展使得人們對于航海雷達的要求越來越高，隨著未來科學技術(shù)的不斷發(fā)展，航海雷達也會不斷地改善。未來的航海雷達將在抗干擾能力、距離分辨率等方面做出巨大的突破。新體制固態(tài)雷達的出現(xiàn)為安全航海提供了有效地技術(shù)支持。筆者在這里對目前新體制固態(tài)雷達的現(xiàn)狀和工作原理進行了簡單的介紹，同時提出了現(xiàn)代新體制固態(tài)雷達的運用中的特點及其注意的問題，為雷達的使用者提供一份參考。
參考文獻
[1]朱凱然.雷達信號檢測與實現(xiàn).西安電子科技大學碩士論文，2009.
IP數(shù)據(jù)廣播是一種和數(shù)字電視類似的廣播系統(tǒng)，二者的不同之處：IP數(shù)據(jù)廣播代替了數(shù)字電視的公共廣播通道而通過無線電向廣大觀眾提供連接，還有數(shù)據(jù)和文件的傳送。數(shù)據(jù)的內(nèi)容可以是移動的圖片，聲音，網(wǎng)頁和計算機程序。
從IP數(shù)據(jù)廣播傳輸中接收的內(nèi)容的類型和從Internet中接收的內(nèi)容類型很相似，但只有一個顯著的不同。IP數(shù)據(jù)廣播是面向大規(guī)模接收數(shù)據(jù)服務(wù)而設(shè)計的，并且在發(fā)射機可以覆蓋的地區(qū)IP廣播信號可以被數(shù)以千計的接收者同時接收。這和一個標準的Internet連接是不同的，標準的Internet連接是私有的連接，所請求的網(wǎng)頁只被發(fā)送到提出該請求的計算機上，而不會同時有多個接收者。
IP數(shù)據(jù)廣播是一種多點傳送服務(wù)，就像電視和廣播一樣。廣播信號被送往發(fā)射天線然后廣播出去，任何處在覆蓋區(qū)域的接收者都可以收到信號。這就是為什么使用IP數(shù)據(jù)廣播只向一個接收者傳送信號不切實可行的原因。IP數(shù)據(jù)廣播最合適的用途是向所有感興趣的用戶傳送數(shù)據(jù)。當實行按用戶計費，同過IP數(shù)據(jù)廣播同時向很多觀眾播送數(shù)據(jù)是絕對劃算的。
DVB-T和移動接收
DVB-T（ETS300744）為數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標準。這是最復雜的DVB傳輸系統(tǒng)。地面數(shù)字電視發(fā)射的傳輸容量，理論上與有線電視系統(tǒng)相當，本地區(qū)覆蓋好。采用編碼正交頻分復用（COFDM）調(diào)制方式，在8MHz帶寬內(nèi)能傳送4套電視節(jié)目，傳輸質(zhì)量高，采用MPEG-2數(shù)字視頻、音頻壓縮編碼技術(shù)；但其接收費用高。DVB-T標準中主要規(guī)范的是發(fā)送端的體系結(jié)構(gòu)和信號處理方式，對接收端是開放的，各廠商可以開發(fā)各自的DVB-T接收設(shè)備，只要該設(shè)備能夠正確接收和處理發(fā)射信號，并滿足DVB-T中所規(guī)定的性能指標。
參照DVB-T標準，給DVB-T發(fā)射天線的反饋信號可以通過很多方式進行配置。在芬蘭的數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中，使用的參數(shù)為：8k模式，64QAM（QuadratureAmplitudeModulation正交幅度調(diào)制），CR=2/3。
8k模式意味著信號在8MHz的帶寬中有6817個載波信號（subcarriers）。另一種可選擇的方案是使用2k模式，即在8MHz的帶寬中有1705個載波信號（subcarriers）。2k模式對移動接收來說已經(jīng)相當充足了，由于這樣一個事實，如此強的多普勒效應(yīng)也不會使載波相互干擾。在2k模式中，限速比8k模式增長了因數(shù)4，但是這會影響到時間間隔。
正交幅度調(diào)制（QAM）是一種來調(diào)制解調(diào)器的常見調(diào)制技術(shù)，也是振幅和相位調(diào)制的結(jié)合。64QAM意味著在每個載波信號中轉(zhuǎn)送6個比特成為可能。振幅和相位需要更好的信號強度以便能夠探測到每個比特的可靠性。隨著QAM值的減小，在接收時信號的載波頻率能夠更小，使得更快的移動接收成為可能。例如，以16QAM調(diào)制進行移動接收比以64QAM調(diào)制進行快4倍成為可能。
編碼率（CR）與數(shù)據(jù)糾正和有效的全局數(shù)據(jù)比特率相關(guān)。在數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中，1/3倍用來進行數(shù)據(jù)糾正。通過添加數(shù)據(jù)糾正比特位，使校正在快速移動接收中產(chǎn)生的錯誤（由于衰減）從而達到更快的靈活性成為可能。當CR=1/2時，移動接受速度可以提高大約25%。
在普通的數(shù)字電視移動接收中，速度限制大約在30km/h的范圍內(nèi)。通過改變發(fā)射參數(shù)，有可能達到300km/h范圍的移動接收速度。
圖1：數(shù)字電視移動接收參數(shù)對比
IP數(shù)據(jù)廣播試驗網(wǎng)絡(luò)
在IP數(shù)據(jù)廣播發(fā)射系統(tǒng)中，包括IPEncapsulators，服務(wù)系統(tǒng)和DVB-T發(fā)射機——和數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)（除了IPEncapsulators）很相似。服務(wù)器系統(tǒng)從不同的服務(wù)提供商接收服務(wù)或應(yīng)用，并且把它們裝入IPEncapsulators，IPEncapsulators依次把數(shù)據(jù)進行組合然后壓縮成為DVB流。通過這種方式，可以從幾個服務(wù)/內(nèi)容提供商同時裝入數(shù)據(jù)。
發(fā)射的IP數(shù)據(jù)包括實時流視頻或文件，當接收的時候，它們可以被傳遞到接收者的存儲器中。視頻流可以基于實時編碼或從服務(wù)器上的文件播放。在發(fā)射文件的情況下，這些文件可以是任何類型或格式，從網(wǎng)頁甚至到接收機升級文件，當然，在接收機上必須有相應(yīng)的支撐應(yīng)用軟件來接收或利用發(fā)射的數(shù)據(jù)。
圖2：IP數(shù)據(jù)廣播試驗網(wǎng)絡(luò)
數(shù)據(jù)廣播商業(yè)系統(tǒng)
數(shù)據(jù)廣播商業(yè)系統(tǒng)如圖3所示。該圖描述了在終端到終端的系統(tǒng)中的各位“參賽者”和可以帶來商業(yè)價值的潛在收入流程。雖然實際上看起來非常簡單，但這個概念上的系統(tǒng)證明是非常有用的：
內(nèi)容提供者
：例如，廣播公司、媒體、出版社；
服務(wù)運行商：整合內(nèi)容，并提供品牌服務(wù)；
網(wǎng)絡(luò)運行商：提供傳送通道；
消費者：使用并為傳送的內(nèi)容付費。
與該系統(tǒng)相關(guān)的另一些重要問題有對內(nèi)容安全的需求，例如，某種形式的權(quán)限管理，潛在的幾種不同的宣傳方法和支付途徑。這種模型的發(fā)展在進一步研究中證明是非常有用的，特別是，相關(guān)服務(wù)的構(gòu)成方式，就如我們將在下面看到。
相關(guān)的技術(shù)模型
相關(guān)的技術(shù)模型如圖4所示。如同商業(yè)系統(tǒng)一樣，它從本質(zhì)上相當簡單，但是已經(jīng)證明是非常有用的工具，可以使對更進一步的技術(shù)考慮形象化。這個模型確定了所有的關(guān)鍵系統(tǒng)技術(shù)元素和它們之間的界面。需要說明的是已經(jīng)存在的兩個訪問界面，一個單向的廣播界面和一個雙向的電話界面。這個模型在描述更高層次的界面的時候也很有用，例如，客戶請求區(qū)域和內(nèi)容來源之間界面。
這樣一種模型的有效性使另外一個非常重要的任務(wù)變得更加容易，即基本規(guī)范的發(fā)展，類似的還有該模型中的客戶\網(wǎng)絡(luò)界面。稍后會作更詳細的描述。
IPDC基本規(guī)范
IPDC基本規(guī)范是IP數(shù)據(jù)廣播論壇承擔的一項非常重要的技術(shù)工作項目。制訂規(guī)范的目的是定義終端設(shè)備能夠訪問數(shù)據(jù)廣播網(wǎng)路層的界面最小需求。當數(shù)據(jù)廣播應(yīng)用提供者把數(shù)據(jù)送入傳送通道所遇到的界面就是制訂規(guī)范目的的一種反映。如圖5所示。正如前面說明的那樣，對網(wǎng)絡(luò)層的訪問由單向廣播通道、雙向電話通道或者二者的組合。為了滿足這個，規(guī)范定義了兩種形式，廣播形式（BroadcastProfile）和交互形式（InteractionProfile）。廣播形式用來進行廣播服務(wù)，不需要用戶的初始化控制就可以使用，不需要接收機的反饋就可以發(fā)揮功能。交互形式用來進行交服務(wù)，需要用戶的初始化控制和接收機的反饋。
對基本規(guī)范的具體描述不再本論文的范圍之內(nèi)。下面的幾部分將提供一個對執(zhí)行廣播和交互數(shù)據(jù)廣播服務(wù)各層的全面縱覽。
廣播方式
廣播方式（BroadcastProfile）的主要元素標注在圖6中。兩個關(guān)鍵的應(yīng)用程序界面（APIs）在圖中用加粗的線條描述，并稱之為A和B。APIA屬于IP數(shù)據(jù)廣播傳輸API，而APIB屬于IP數(shù)據(jù)廣播基本API。數(shù)據(jù)廣播傳輸API定義了數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)和用戶終端設(shè)備之間的界面。IP數(shù)據(jù)廣播基本API作為IP數(shù)據(jù)廣播應(yīng)用程序和用戶終端設(shè)備接口的“套結(jié)字（Socket）”。和傳輸通道的接口是同過IP，IP安全（IPSecurity，IPSEC）和IP控制消息協(xié)議（IPControlMessageProtocols，IPCMP）實現(xiàn)的。它們?yōu)榇虬鼣?shù)據(jù)的安全傳輸提供一個基本的框架。上邊一層是用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議（UserDatagramProtocol），該層為大數(shù)據(jù)包的傳輸提供功能，而這些數(shù)據(jù)包構(gòu)成了所有傳輸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。這層的上邊是對時間有嚴格要求的流內(nèi)容的傳輸，該層由實時協(xié)議（RealTimeProtocol，RTP）推動，同時面向?qū)ο蟮膬?nèi)容使用異步層編碼（AsynchronousLayerCoding，ALC）和分成編碼傳輸（LayeredCodingTransport，LCT）。提供數(shù)據(jù)廣播服務(wù)的關(guān)鍵方面是高效的服務(wù)開發(fā)機構(gòu)的供應(yīng)。這個方面由MediaGuideUnidirectionalPoint-to-MultipointTransport（MUPPET）和InternetMediaGuideMetadata（IMG-META）layers提供。
圖6：IPDC基本廣播方式
交互方式
交互方式（InteractionProfile）的主要元素標注在圖7中。前面的通道和廣播方式是一樣的，因為需求是同樣的。交互通道作為一個添加的返回通道和廣播方式不同，這需要引進附加的協(xié)議。RTP控制協(xié)議（RTCP）提供一個返回通道用來確認流媒體的接收，同時進行目標傳送的相關(guān)協(xié)議到目前為止還沒有指明。超文本鏈接標示語言（HypertextMarkupLanguage，HTML）提供一個和服務(wù)向?qū)Ы换サ耐ǖ馈＝粨Q用戶請求的通道在起草協(xié)議的時候也沒有明確指明。顯然，為了能提供安全的服務(wù)，為了能進行用戶的身份識別，對內(nèi)容傳送正確性的確保和費用的支付都是必要的。這個復雜的方面不能容易地在這個圖表中進行描述（事實上，是在應(yīng)用層實施的），但是基于對將來的考慮，這個方面被認為是一項主要的研究工作。
圖7：IPDC基本交互方式
關(guān)鍵詞：MIMO-OFDM；信道估計；檢測算法
隨著移動通信的迅猛發(fā)展，特別是4G時代的到了，人們對無線通信的需求已不再停留在是否能夠提供有效的語音與數(shù)據(jù)信息，而是是否能夠有效、可靠、高速地提供這些業(yè)務(wù)，對于這些苛刻的要求，移動通信人一直在努力的實現(xiàn)，無論是以前的GSM，還是20世紀末的CDMA2000，或是現(xiàn)在的TLE，通信研究人員一直都在提速的路上。最終，移動通信系統(tǒng)要達到的目標是――無論你在什么時間，無論你在什么地點，都能夠暢通無阻地與任何人實現(xiàn)智能通信，使未來移動通信進入個人通信的時代。
一、MIMO-OFDM的研究現(xiàn)狀
1.MIMO技術(shù)的研究現(xiàn)狀
利用MIMO提高信號傳輸性能的思想可以追溯到馬可尼時代，1901 年馬可尼通過無數(shù)次的實驗研究出較長距離傳送無線電波的設(shè)備――四個61米高的天線塔構(gòu)成陣列，并于1901年12月12日到達了傳輸極限，從英格蘭德康沃爾到加拿大紐芬蘭的信號山。在20世紀70年代MIMO技術(shù)才被引入到傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中來，而在20世紀80年代，J.H.Winers等人開始研究有關(guān)分集發(fā)射與接收和信道容量的相關(guān)問題。到了1994年，Paulraj和Kailath等人提出在發(fā)射端同時使用多天線能夠增加無線信道容量的理論，在1995年E.Telatar等人又推導出了多天線高斯信道的容量理論公式，然而隨著BLAST算法和空時編碼的提出， MIMO技術(shù)的理論研究就隨著移動通信的發(fā)展大量涌現(xiàn)。
目前，國內(nèi)外大量的通信人員都致力于MIMO技術(shù)的研究。并且在MIMO技術(shù)的很多方面已獲得了大量的研究成果，但是由于無線移動通信信道是一個時變、非平穩(wěn)、稀疏的多入多出信道類型，其研究遠遠不止于以上的研究成果。現(xiàn)有的許多文獻大都假設(shè)無線通信信道為分段的恒定平穩(wěn)衰落信道，而這種假設(shè)對于高速率、高帶寬的4G系統(tǒng)以及室外高速移動系統(tǒng)來說是不切實際的，因此必須對MIMO信道模型進行更深更細的研究。另外，在現(xiàn)有的理論研究中，全都設(shè)定接收端對通信系統(tǒng)的傳輸參數(shù)是已知的，因此，需要在發(fā)射端的發(fā)射信號中嵌入一定的導頻序列來對接收機進行反饋訓練。但是若移動臺的速度過快，這就使得接收端的訓練時間過短，對接收端來說，信道的估計性能就會下降，信號的檢測性能也會隨之下降，信號的恢復就不會很理想。因此，快速時變的信道估計技術(shù)或盲處理技術(shù)就成為以后研究的重要內(nèi)容。
另外，現(xiàn)實的通信系統(tǒng)是MIMO技術(shù)研究的關(guān)鍵內(nèi)容，因為實際的通信系統(tǒng)是要在移動臺端實現(xiàn)多路的分集接收，大量的通信研究人員也正致力于這方面的研究。
2.OFDM技術(shù)的研究現(xiàn)狀
在OFDM技術(shù)中，通常一個寬帶信號首先被分成多個并行的窄帶信號，然后再用多個正交的子載波對窄帶信號進行調(diào)制，之后由發(fā)射機發(fā)射出去在信道中傳輸，而接收端對信號進行接收檢測與恢復。正如上面所講，OFDM技術(shù)獨有特性讓它在小尺度衰落信道中獨放異彩。OFDM技術(shù)利用其正交特性可以把小尺度衰落信道轉(zhuǎn)化成多個并行傳輸?shù)钠教顾ヂ湫诺溃@樣在接收端，就極大的降低了接收機的設(shè)計復雜度，節(jié)省了成本。
另外，OFDM技術(shù)中由于應(yīng)用了DSP技術(shù)，才使得各子信道之間能夠相互正交，從而保證了各個子信道間的頻帶資源可以相互重疊且不出現(xiàn)ISI，這樣就有效地提高了頻譜資源的整體利用率，為更高速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)提高了技術(shù)基礎(chǔ)。
二、MIMO-OFDM信道估計與信號檢測算法的研究現(xiàn)狀
1.MIMO-OFDM信道估計算法研究現(xiàn)狀
目前，MIMO-OFDM信道估計技術(shù)的研究已經(jīng)取得了一定的進展。信道估計算法大致分為三大類：即盲信道估計、非盲信道估計及兩者結(jié)合的半盲信道估計算法。盲信道估計由于其算法復雜度高，時延較大的劣勢不適應(yīng)于實際系統(tǒng)中。而非盲和半盲信道估計方法，通過插入的導頻信息，能夠較好地獲得信道的估計性能，此類算法在現(xiàn)實的MIMO-OFDM系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。從信道估計實現(xiàn)的方法上來講，非盲信道估計方法又可分為頻域?qū)崿F(xiàn)和變換域?qū)崿F(xiàn)。在頻域?qū)崿F(xiàn)中，主要的方法包括LS估計、ZF估計和LMMSE估計。而在變換域?qū)崿F(xiàn)中，主要的方法有基于離散傅立葉變換的信道估計方法。另外還有基于二維導頻信道估計算法、維納濾波內(nèi)插算法、基于正交疊加訓練序列的時域信道估計算法、基于離散疊加導頻的信道估計算法、基于粒子濾波的MIMO-OFDM信道估計算法等。以上各種算法在不同的通信場景下有不同的優(yōu)勢。因此，選擇恰當?shù)乃惴▽νㄐ畔到y(tǒng)性能的提高至關(guān)重要。
2.MIMO-OFDM信號檢測算法研究現(xiàn)狀
目前，MIMO-OFDM系統(tǒng)中已研究較為成熟的信號檢測算法主要有三類，即MLz測、線性檢測算法以及非線性檢測算法。最優(yōu)檢測算法主要是指最大似然譯碼（ ML），該算法在一定信噪比條件下有較理想的檢測性能，恢復出的信號最接近于原始信號且具有較高的信號強度，但其缺點是算法復雜度隨著天線數(shù)目的增加呈指數(shù)上升，因而在實際應(yīng)用中得到了限制。線性信號檢測算法主要有迫零（ZF） 檢測和最小均方誤差（ MMSE） 檢測，此類算法是對接收到的信號先進行一定的線性加權(quán)，然后在一定準則下檢測并恢復出原信號，此類算法的優(yōu)點是在實際應(yīng)用中具有較低的算法復雜度，硬件實現(xiàn)起來較容易，但其檢測性能較ML算法有明顯的劣勢。非線性檢測算法主要包括球形譯碼檢測算法、廣義球形譯碼算法以及半定松弛檢測算法，此類檢測算法是在接收端對信號進行非線性變換，繼而根據(jù)一定的準則對信號進行還原，其與ML算法相比，在算法性能上雖有一定的降低，但是在算法復雜度方面有很大程度的改善。因而，對次優(yōu)檢測算法的研究是有很大的現(xiàn)實意義的。
參考文獻：
[1] 王妮娜，桂冠，張治等.基于壓縮感知的 MIMO系統(tǒng)稀疏信道估計.應(yīng)用科學學報，2011，11（2）：315-318.
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【關(guān)鍵詞】異構(gòu)機床；串行通信；硬件
隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和CIMS技術(shù)的不斷發(fā)展，DNC的內(nèi)涵和功能不斷擴大，與以前的DNC相比有很大的區(qū)別，它著眼于車間的信息集成，針對車間的生產(chǎn)計劃，技術(shù)準備，加工操作等基本作業(yè)進行集中監(jiān)控和分散控制，把生產(chǎn)任務(wù)通過局域網(wǎng)分配給各個加工單元，并使之信息相互交換，因此，在數(shù)控加工網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中，不僅僅要考慮設(shè)備層異構(gòu)數(shù)控加工設(shè)備的集成，還要考慮DNC整個系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸，現(xiàn)針對公共實訓基地進行異構(gòu)機床串行通信設(shè)計與實現(xiàn)。
一、異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的集成方案
DNC主機與數(shù)控機床之間的通訊連接是DNC系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于不同的數(shù)控設(shè)備的通訊接口差別較大，數(shù)控協(xié)議的種類也較多，要想形成數(shù)控加工的網(wǎng)絡(luò)化制造，必須將這些異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)集成起來。為了實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)集成化管理，數(shù)控系統(tǒng)制造商們己在積極地尋找解決通訊協(xié)議標準化問題的途徑。在數(shù)控通訊協(xié)議標準化之前，數(shù)控加工車間只能依靠研制專門的DNC裝置來解決數(shù)控機床的集成控制和管理問題，諸如FANUC和Siemens等異構(gòu)系統(tǒng)的通訊[1]。DNC裝置初始階段的研究重點是開發(fā)智能硬件設(shè)備，接口標準主要依靠智能硬件裝置實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。目前，數(shù)控通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)逐漸從智能硬件技術(shù)向“軟插件”技術(shù)轉(zhuǎn)移。“九五”期間，我國“863”高科技計劃己經(jīng)立項研制這種DNC軟插件系統(tǒng)，這對數(shù)控設(shè)備的集成管理具有重大意義。
二、串行通信
（一）串行通信基本概念
串行通信是數(shù)據(jù)在單條一位寬的傳輸線上，一比特接一比特地按順序傳送的方式，為了保證數(shù)據(jù)傳送的正確和一致，接收和發(fā)送雙方對數(shù)據(jù)的傳送應(yīng)確定一致的且相互遵守的約定，它包括數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、錯誤校驗方式及控制字符定義等，即通信協(xié)議（protocol）[2]。
串行通信的特點如下：
1.節(jié)省傳輸線，這是顯而易見的。尤其是在遠程通信時，此特點尤為重要。這也是串行通信的主要優(yōu)點。
2.數(shù)據(jù)傳送效率低。與并行通信比，這也這是顯而易見的，如圖1，這也是串行通信的主要缺點。
由此可見，串行通信適合于遠距離傳送，可以從幾米到數(shù)千公里。對于長距離、低速率的通信，串行通信往往是唯一的選擇。
串行通信根據(jù)其信息傳輸格式不同可分為異步通信和同步通信。異步通信結(jié)構(gòu)簡單，但速度不快。同步通信傳送率高，但接口結(jié)構(gòu)復雜，一般在傳送大量數(shù)據(jù)時使用。異步串行通信在數(shù)控機床上應(yīng)用比較廣泛，現(xiàn)在主要的接口標準有RS-232C和RS-422/RS-485。串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在兩個站之間進行傳送，
按照數(shù)據(jù)流的方向可分成三種基本的傳送模式：全雙工、半雙工和單工。
在串行數(shù)據(jù)傳輸中，如果傳送的數(shù)據(jù)可以被接收端立即處理，就不需要流控制，但是如果通信兩端的操作存在速度上的差異，就必須有流控制。流控制有數(shù)據(jù)緩沖和數(shù)據(jù)流開關(guān)控制兩類，后者又可以進一步分為RTS/CTS，XON/XOFF和協(xié)議傳送等。
（二）串行通信的接口標準
1.RS-232C接口標準[3]
RS-232C標準（協(xié)議）是美國EIA（Elect-ronic Industry Asscciation）與BELL等公司一起開發(fā)的的通信協(xié)議，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標準總線，其全稱是EIA-RS-232C，其中RS是Recommended Standar的縮寫，代表推贈標準，232是標識符，c代表最近一次的修改。它最初是為遠程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DataTerminal Equipment）與數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE（Data Circuit-teminating Equipment）而制訂的，但目前以廣泛用于計算機與終端或外設(shè)之間的近端連接。圖2即為計算機主板上的兩個RS-232通信端口圖片。
（1）RS-232C引腳定義
RS-232C標準并未定義連接器的物理特性，常用的有DB-25和DB-9類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。PC和XT機采用DB-25型連接器，AT機采用DB-9型連接器。引腳定義見表1。
（2）RS-232C電氣特性
EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種型號線功能都作了明確規(guī)定。在RS-232C中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關(guān)系。即：邏輯”1”-5～-15V；邏輯”0”：+5～+15V。噪聲容限為2V。即要求接收器能識別低至+3V的信號作為邏輯”0”，高到一3V的信號作為邏輯”1”。
（3）接口的物理結(jié)構(gòu)
RS232-C接口連接器一般使用型號為DB-25的25芯插頭座，通常插頭在DCE端，插座在DTE端。一些設(shè)備與PC機連接的RS-32-C接口，因為不使用對方的傳送控制信號，只需二條接口線，即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號地”。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。
（4）RS-232的通信距離及速度
RS-232規(guī)定最大的負載電容為2500pF，這個電容限制了傳輸距離和傳輸速率，由于RS-232C的發(fā)送器和接收器之間具有公共信號地（GND），屬于非平衡電壓型傳輸電路，不使用差分型號傳輸，因此不具有抗共模干擾的能力。在不使用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）時，RS-232能夠可靠進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笸ㄐ啪嚯x為15米，對于遠程通信，必須通過調(diào)制解調(diào)器進行遠程通信連接。
標準串口能夠提供的傳輸速度主要有：1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps等，在工業(yè)控制場合，9600bps是最常見的傳輸速度，在傳輸距離較近時，使用最高傳輸速度也是可以的。傳輸距離與傳輸速度的關(guān)系成反比，適當?shù)慕档蛡鬏斔俣龋梢匝娱LRS-232的傳輸距離，提高通信的穩(wěn)定性。
2.RS-422與RS-485接口標準
為了彌補RS-232通信距離短、速率低的缺點，EIA又推出了RS-422。RS-422的數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將傳輸速率提高到了10Mbit/s，傳輸距離延長到4000英尺，并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。即一個主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標準。
為了擴展應(yīng)用的范圍，EIA在RS-422的基礎(chǔ)上又定制了RS-485標準，它與RS-422兼容。RS-485也采用平衡傳輸方式，增加了多點、雙向通信功能，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍。RS-485標準抗干擾能力強，傳輸速率高，傳送距離遠。采用雙絞線，不用Modem的情況下，當傳輸速率為100Kbps時，可傳送的距離為1.2Km，當速率降到9600Kbps時，則傳送距離可達15Km。它允許的最大速率可達10Mbps。RS-422和RS-485參數(shù)對比見表1。
三、硬件布局方案
（一）系統(tǒng)硬件布局
公共實訓基地的主要學習范圍分布在一樓和二樓。一樓主要是數(shù)控車間，供學生生產(chǎn)實踐用；二樓主要是機房，是對學生進行數(shù)控知識的教學用地。其中，一樓分布著多種類型的數(shù)控機床，如FANUC，SIEMENS，Heidenhain，MAZAK等，其局域網(wǎng)體系的硬件布局如圖3。
一樓的信息中心是整個系統(tǒng)的核心，控制著整個生產(chǎn)活動。數(shù)控車間通過無線網(wǎng)絡(luò)將機床網(wǎng)絡(luò)化。二樓的機房的PC機的操作系統(tǒng)是Windows XP，在其基礎(chǔ)上裝有CAD/CAM系統(tǒng)，學生可以在機房內(nèi)，學習數(shù)控的知識，在軟件上實現(xiàn)加工仿真，并可將NC代碼通過DNC系統(tǒng)傳輸?shù)街付C床，實現(xiàn)實踐與理論的結(jié)合，獲得最佳的學習效果。
（二）硬件概況
整個硬件布局中，用到的硬件主要有PC機，（IBM）塔式服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)交換機，工業(yè)級無線接入器，工業(yè)級交換發(fā)射機，智能PC終端等。下面我主要介紹下（IBM）塔式服務(wù)器，工業(yè)級無線接入器，工業(yè)級交換發(fā)射機，智能PC終端的詳細參數(shù)。
（1）工業(yè)級無線接入器（如圖4）
網(wǎng)絡(luò)標準IEEE802.11g、802.11b
數(shù)據(jù)傳輸率54、48、36、24、18、12、11、9、6、5.5、2、1Mbps
有效工作距離室內(nèi)：200米以上、室外：800米以上
頻率范圍2.4GHz-2.4835GHz
靈敏度錯包率PER
調(diào)制方式優(yōu)于QPSK、16-QAM、64-QAM
天線外置可拆卸、增益2dBi
（2）工業(yè)級交換發(fā)射機（如圖5）
網(wǎng)絡(luò)標準IEEE 802.11g、IEEE 802.11b、IEEE 802.3、IEEE 802.3u
頻率范圍2.4GHz以上
有效發(fā)射距離1000米以上
傳輸協(xié)議PCC
支持WPA安全性、64/128位
接口類型RJ-45
（3）（IBM）塔式服務(wù)器（如圖6）
機架式結(jié)構(gòu)處理器類型：Intel Xeon E5440以上
標稱主頻（MHz）：2830以上；
Harpertown（四核心）
內(nèi)存類型ECC DDR2 667 Chipkill FB-DIMM
標準內(nèi)存2G以上
（4）智能PC終端（NC601型）
開關(guān)穩(wěn)壓電源（兵裝5V1A+7.5V2A）
內(nèi)嵌CAXA專用通訊軟件
以上硬件應(yīng)能和所投軟件系統(tǒng)無縫集成，符合國家標準。
（三）聯(lián)網(wǎng)接口的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊
由于以太網(wǎng)絡(luò)比RS232線路的穩(wěn)定性高得多，利用一個設(shè)備將機床的RS232串口通信轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)絡(luò)，接入企業(yè)局域網(wǎng)，就可以實現(xiàn)真正意義的“機床網(wǎng)絡(luò)”。
網(wǎng)絡(luò)DNC的實現(xiàn)方法：在每臺數(shù)控機床里放置一臺微縮型計算機，這臺微縮計算機稱為：智能終端。它內(nèi)部具有獨立的CPU、內(nèi)存和嵌入式OS以及完整TCP/IP協(xié)議棧，可以將RS232串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP、ARP、PPP、TELNET、UDP等協(xié)議平臺上的10/100M以太數(shù)據(jù)。智能終端外部具有兩個接口：以太網(wǎng)絡(luò)的RJ45（10/100M）接口和RS232接口。它不但具有獨立的IP地址，同時具有RS232功能。它能夠按照一定的協(xié)議和數(shù)控機床進行串口通信，也可以通過以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換。智能終端一般放置在機床內(nèi)部，可以將RS232線路縮到最短，高傳輸穩(wěn)定性。并且，通過智能終端，企業(yè)的服務(wù)器避免了和數(shù)控機床的RS232接口直接通信，在智能終端內(nèi)部封裝了不受病毒侵犯的LINUX操作系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)DNC的權(quán)限控制，徹底防止了病毒和黑客的攻擊。數(shù)控機床通過智能終端接入企業(yè)局網(wǎng)后，機床的接入數(shù)量將不再受串口本身局限性的約束，通訊能力超過256臺機床[4，5]。
參考文獻
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