發(fā)布時間：2023-04-17 17:24:59
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的信號與通信論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：文獻(xiàn)綜述；研究生學(xué)位論文；繼承與創(chuàng)新
文獻(xiàn)綜述是指在全面掌握、分析某一學(xué)術(shù)問題（或研究領(lǐng)域）相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對該學(xué)術(shù)問題（或研究領(lǐng)域）在一定時期內(nèi)已有研究成果、存在問題進(jìn)行分析、歸納、整理和評述而形成的論文，一般要對研究現(xiàn)狀進(jìn)行客觀的敘述和評論，以便預(yù)測發(fā)展、研究的趨勢或?qū)で笮碌难芯客黄泣c。
一、文獻(xiàn)綜述在研究生學(xué)位論文中的作用和意義
文獻(xiàn)綜述作為研究生學(xué)位論文的重要環(huán)節(jié)，其作用在于介紹研究的現(xiàn)狀，闡明選題設(shè)計的依據(jù)、研究的目的和意義，提出選題的創(chuàng)新之處。這樣，既能反映研究生學(xué)位論文選題的科學(xué)性、創(chuàng)新性和應(yīng)用性，又可以使評審專家充分了解論文研究的價值，判斷研究生掌握知識面的深度和廣度。
（一）為學(xué)位論文的選題尋求切入點和突破點
對撰寫學(xué)位論文的研究生而言，綜述研究的直接目的在于分析掌握研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，確定學(xué)位論文的選題。研究生通過撰寫綜述，對不同研究角度、方法，不同研究設(shè)計，特別是不同觀點進(jìn)行分析、比較、批判與反思，可以深入了解各種研究的思路、優(yōu)點和不足，在掌握研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上尋找論文選題的切入點和突破點。首先，從對現(xiàn)有研究缺陷的分析中尋找問題；其次，可以通過對不同甚至是矛盾觀點的比較尋找問題；再次，研究生可以結(jié)合自己的思考或?qū)嵺`經(jīng)驗尋找那些尚未引起研究者注意的問題；最后，可以嘗試運用其他學(xué)科的理論或方法研究問題。
（二）為課題的研究尋求新的研究方法和有力的論證依據(jù)
文獻(xiàn)綜述是跟蹤和吸收國內(nèi)外學(xué)術(shù)思想和研究的最新成就，了解科學(xué)研究前沿動向并獲得新情報信息的有效途徑，有助于我們掌握國內(nèi)外最新的理論、手段和研究方法。從已有的研究中得到的啟發(fā)，不僅可以幫助我們找到論文深入研究的新方法、新線索，使相關(guān)的概念、理論具體化，而且可以為科學(xué)地論證自己的觀點提供豐富的、有說服力的事實和數(shù)據(jù)資料，使研究結(jié)論建立在可靠的材料基礎(chǔ)上。
（三）避免重復(fù)研究，提高研究的意義和價值
有專家估計，我國有40%的科研項目在研究前其實在國內(nèi)外已經(jīng)有了相關(guān)成果。重復(fù)研究不僅浪費了大量的時間和精力，還將導(dǎo)致科研本身長期處于低水平的狀態(tài)。文獻(xiàn)綜述的作用就在于充分占有已有的研究材料，避免重提前人已經(jīng)解決的問題，重做前人已有的研究，重犯前人已經(jīng)犯過的錯誤。
二、文獻(xiàn)綜述對論文研究繼承性與創(chuàng)新性的體現(xiàn)
（一）研究生學(xué)位論文應(yīng)具有繼承性與創(chuàng)新性
學(xué)術(shù)研究本質(zhì)上是一種創(chuàng)新活動：創(chuàng)新是對現(xiàn)有研究不足的彌補或突破。任何研究課題的確立，都要充分考慮到現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)、存在的問題和不足、研究的趨勢以及在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上繼續(xù)深入的可能性。但創(chuàng)新不是空穴來風(fēng)，創(chuàng)新是在已有的知識基礎(chǔ)之上產(chǎn)生和發(fā)展起來的，每一種創(chuàng)新都是在其獨有的遺產(chǎn)繼承基礎(chǔ)上的再創(chuàng)造。因此，學(xué)術(shù)研究的創(chuàng)新具有歷史繼承性。
（二）文獻(xiàn)綜述對論文研究繼承性與創(chuàng)新性的具體體現(xiàn)
就某項具體的研究而言，文獻(xiàn)綜述起碼要解決以下基本問題：一是要體現(xiàn)哪些人做了微觀研究，哪些人做了中觀研究，哪些人又做了宏觀研究。這三個層次的研究是齊頭并進(jìn)的，還是分階段依次遞進(jìn)的；彼此是相互孤立的，還是藕合關(guān)聯(lián)的。二是要體現(xiàn)哪些人做了原理性研究，哪些人做了原則性研究，哪些人做了制度性和政策性研究，哪些人做了技能性與技巧性研究。如果說，以往的研究只是聚焦或局限在某類研究或某些研究上，沒有完成從原理到技巧的系統(tǒng)探索，那么還有哪些區(qū)域的研究是缺位的，這些區(qū)域是否函待研究或值得研究。三是要體現(xiàn)以往的研究整體上可以劃分為哪幾個階段，不同階段之研究各自具有哪些特點，彼此之間存在怎樣的關(guān)聯(lián)性；后期研究是如何繼承、突破和超越前期研究的；繼續(xù)研究的起點或制高點在哪里，未來的研究空間如何拓展。四是要體現(xiàn)以往的研究有哪些優(yōu)點或取得了哪些可資借鑒的成果，整體上還存在哪些不足，我們?nèi)绾螐浹a這些不足。
（三）怎樣通過文獻(xiàn)綜述實現(xiàn)研究論文的繼承與創(chuàng)新
文獻(xiàn)綜述是為了明了過去研究的狀貌，把握或占領(lǐng)當(dāng)下研究的制高點，最終形成創(chuàng)新的研究成果。在撰寫綜述前一定要全面搜集資料，充分理解已有的研究觀點，并用合理的邏輯將它們準(zhǔn)確地表述出來，并梳理相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及動態(tài)，理清研究現(xiàn)狀進(jìn)展與困境，為后續(xù)的研究提供參考。成功的文獻(xiàn)綜述是批判性的或解釋性的，是描述與解釋、欣賞與批判、繼承與發(fā)展創(chuàng)新的有機(jī)統(tǒng)一。
研究生應(yīng)當(dāng)通過對當(dāng)前已取得的研究成果或研究文獻(xiàn)進(jìn)行“再研究”，全面掌握某一研究領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，找出某一問題的發(fā)展趨勢，并通過文獻(xiàn)綜述體現(xiàn)某研究在該研究領(lǐng)域的繼承及發(fā)展，進(jìn)而通過對該問題的研究，實現(xiàn)在某領(lǐng)域研究基礎(chǔ)之上的創(chuàng)新，明確研究成果的創(chuàng)新性。
三、結(jié)束語
研究生學(xué)位論文研究應(yīng)通過文獻(xiàn)綜述找到研究的起點，但要力避過度依賴別人的研究成果。如果過分地依賴于以往的研究抑或某種理論與觀點，最終將難以實現(xiàn)突破和超越，取得更大的創(chuàng)新性成果。然而，不少研究者尤其是碩士研究生，撰寫文獻(xiàn)綜述之后，很難走出別人的思維框架，總是不自覺地重復(fù)別人已做過的研究，復(fù)述已有的學(xué)術(shù)觀點或思想。另外，還有不少研究生喜歡或習(xí)慣于在別人做過大量研究的領(lǐng)域選擇學(xué)位論文主題。在這些人看來，在已有相當(dāng)研究基礎(chǔ)的研究領(lǐng)域選題，可借鑒的研究成果多，研究起來相對比較容易。如此種種，無疑都是對以往的研究過度依賴的表現(xiàn)，不利于學(xué)術(shù)創(chuàng)新和研究領(lǐng)域的拓展。
參考文獻(xiàn)：
[1]王琦.撰寫文獻(xiàn)綜述的意義、步驟與常見問題[J]，學(xué)位與研究生教育，2010.11
關(guān)鍵詞：綠色通信，LTE，F(xiàn)emtocell，WiGig
隨著人們對無線業(yè)務(wù)的需求越來越高，無線通信技術(shù)的發(fā)展也變得更加日新月異。未來無線通信正朝著低碳、健康、高效的綠色通信方向演進(jìn)。在這種背景下，我們介紹了目前三類較為重要的綠色無線新技術(shù)，即LTE、Femtocell和WiGig，并從技術(shù)層面逐一分析了其相關(guān)的特點。
LTE技術(shù)
LTE (Long Term Evolution)是3GPP長期演進(jìn)技術(shù)，代表著未來移動通信技術(shù)的發(fā)展方向，通常被看作未來的準(zhǔn)4G技術(shù)。在3GPP技術(shù)規(guī)范中，LTE系統(tǒng)的主要性能目標(biāo)包括[1-2]：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率，改善小區(qū)邊緣用戶的性能，小區(qū)容量的提高以及系統(tǒng)延遲的降低，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，小區(qū)從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms，可滿足100Km半徑的小區(qū)覆蓋，并為350Km/h高速移動用戶提供大于100kbps的接入服務(wù)。在頻譜利用率上，支持成對或非成對頻譜，可自適應(yīng)配置1.25 MHz到20MHz的多種帶寬。碩士論文，F(xiàn)emtocell。
從傳輸技術(shù)上看，LTE系統(tǒng)在空中接口方面采用了正交頻分多址（OFDMA）技術(shù)，這一技術(shù)可將寬帶信號轉(zhuǎn)換成多路在平坦信道中傳輸?shù)恼瓗盘?，有效適應(yīng)未來的多媒體業(yè)務(wù)。為了降低實際系統(tǒng)的復(fù)雜程度，LTE在下行鏈路采用多載波的OFDMA技術(shù)，而在上行鏈路則采用單載波的頻分多址（SC-FDMA）接入技術(shù)[3]。
此外，多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)和自適應(yīng)技術(shù)也被LTE系統(tǒng)廣泛采用，以提高數(shù)據(jù)率和系統(tǒng)性能。LTE系統(tǒng)在下行鏈路通常采用多址MIMO技術(shù)，以擴(kuò)大小區(qū)覆蓋，增大小區(qū)容量。與此同時，LTE系統(tǒng)還支持波束賦形技術(shù)，使得信號可進(jìn)行空間復(fù)用，進(jìn)一步提高傳輸效率。
在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，LTE系統(tǒng)采用了扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，摒棄了3G網(wǎng)絡(luò)中的無線控制器RNC節(jié)點，這樣不僅簡化了整個網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，而且降低了傳輸?shù)难舆t，使得用戶可在盡可能短的時間內(nèi)入核心網(wǎng)，極大地提高了傳輸速率。碩士論文，F(xiàn)emtocell。
目前LTE正朝著增強型的方向不斷演進(jìn)，出現(xiàn)了LTE-Advanced技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，傳輸效率方面提出了更高的要求。
Femtocell技術(shù)
為了實現(xiàn)室內(nèi)的無縫覆蓋，業(yè)界推出了Femtocell的技術(shù)概念。Femtocell也稱為毫微微蜂窩基站或家庭基站，具有即插即用、功耗低、有限覆蓋、靈活方便等優(yōu)點，并且可與宏蜂窩基站兼容，改善邊緣用戶信號質(zhì)量，是未來有效解決室內(nèi)熱點覆蓋的有效技術(shù)之一。Femtocell在實際應(yīng)用中所面臨的主要問題主要有以下幾方面[4-6]：
首先是Femtocell與宏蜂窩之間的干擾問題。由于Femtocell與宏蜂窩在覆蓋的區(qū)域上存在一定程度上的重疊，使得相互間同頻干擾受到廣泛的關(guān)注。碩士論文，F(xiàn)emtocell。就技術(shù)而言，可通過規(guī)劃宏蜂窩基站的位置，對Femtocell的功率進(jìn)行控制，以及將同頻信號的傳輸時隙相互錯開等策略有效解決Femtocell的干擾問題。
其次當(dāng)用戶在Femtocell與宏蜂窩基站間進(jìn)行切換時，如何保證無縫切換，最大限度的降低切換延遲也是一個亟待解決的問題。Femtocell設(shè)備因制式的差異以及分布的不確定性，使得其在宏蜂窩基站鄰小區(qū)列表中難以配置，進(jìn)而造成用戶在Femtocell和宏蜂窩基站間越區(qū)切換較困難，具體表現(xiàn)為切換時延和目標(biāo)基站搜索時間的增大、業(yè)務(wù)質(zhì)量QoS指標(biāo)的下降等。碩士論文，F(xiàn)emtocell。
WiGig技術(shù)
為了推動在全球范圍內(nèi)采用和使用60GHz無線技術(shù)，近來國際上成立了吉比特聯(lián)盟(WiGig, Wireless Gigabit)。WiGig聯(lián)盟主要任務(wù)是負(fù)責(zé)制定并統(tǒng)一的60GHz無線規(guī)范，開發(fā)和提供Multi-Gigabit傳輸速率的無線產(chǎn)品。很多國際知名的ICT制造商紛紛加入WiGig聯(lián)盟，如思科、三星等公司。WiGig的三個重要技術(shù)目標(biāo)包括：
①融合（Convergence）：快捷的文件傳輸，降低無線延遲，高質(zhì)量流媒體業(yè)務(wù)。
②普適（Universal）：引領(lǐng)眾多廠商共同創(chuàng)造滿足無線設(shè)備應(yīng)用的60Ghz傳輸規(guī)范。
③速度（Speed）：下一代的娛樂，計算以及通信設(shè)備傳輸速率高于當(dāng)前的WLAN 技術(shù)10倍以上。
WiGig技術(shù)要求支持高達(dá)7Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，該目標(biāo)速率高于802.11n的最高傳輸速率十倍之多，并且WiGig技術(shù)向后兼容IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上可視作為802.11系列標(biāo)準(zhǔn)（如Wi-Fi）介質(zhì)訪問控制層的補充和延伸[7]。WiGig技術(shù)為了實現(xiàn)低功耗高品質(zhì)的綠色通信要求，對物理層的技術(shù)參數(shù)更加苛刻，以確保實現(xiàn)吉比特的傳輸速率。在WiGig的網(wǎng)絡(luò)層，增加了協(xié)議適應(yīng)層技術(shù)以支持各類多媒體業(yè)務(wù)的系統(tǒng)接口，如投影儀、HDTV等外圍設(shè)備。碩士論文，F(xiàn)emtocell。與此同時，為了擴(kuò)大服務(wù)的領(lǐng)域，WiGig技術(shù)可采用波束賦形技術(shù)，并可在中短距離上提供較高品質(zhì)的業(yè)務(wù)。WiGig通過與Wi-Fi的互補以及多吉比特傳輸速率的實現(xiàn)，將娛樂、計算和通信設(shè)備無縫的連結(jié)在一起，成為未來無線局域網(wǎng)的重要發(fā)展方向。碩士論文，F(xiàn)emtocell。
結(jié)束語
在未來的無線通信新技術(shù)中，LTE、Femtocell以及WiGig代表了最新的發(fā)展方向。從設(shè)計理念、技術(shù)規(guī)范以及市場需求都體現(xiàn)了綠色通信的內(nèi)涵。隨著通信技術(shù)的不斷推陳出新，上述系統(tǒng)將會在人們的生活中扮演著更加重要的角色。
參考文獻(xiàn)
[1]3GPP TR25.814, Physical layer aspects forevolved UTRA, 2006.
[2]沈嘉.3GPP長期演進(jìn)(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計, 人民郵電出版社, 2008.
[3]沈嘉.OFDM系統(tǒng)的小區(qū)間干擾抑制技術(shù)研究, 電信科學(xué), 2006(7): 10-13.
[4]V. Chandrasekhar, J. Andrews and A. Gatherer.Femtocell Networks: A Survey, IEEE Communications Magazine, 2008, 46(9): 59-67.
[5]徐霞艷.3GPP 3G家庭基站標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展. 電信科學(xué), 2009(4): 1-5.
[6]Douglas N.Knisely, Takahito Yoshizawa,Frank Fevichia. Standardization of Femtocells in 3GPP. IEEE CommunicationsMagazine, 2009(9): 68-75.
[7]WiGig Specifications, v1.0. wirelessgigabitalliance.org/specifications/
關(guān)鍵詞：搶答器,中央控制單元USB通信
傳統(tǒng)的搶答器一般利用數(shù)字邏輯電路做成，功能單一，已不適應(yīng)社會發(fā)展需要。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)與串口通信的結(jié)合已廣泛應(yīng)用到各個電子系統(tǒng)。本文是基于單片機(jī)為核心的搶答系統(tǒng)設(shè)計，通過串口通信動態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使搶答系統(tǒng)具有電路簡單、操作方便、功能強大等特點。特別是搶答系統(tǒng)與PC通信相聯(lián)系，使整個搶答系統(tǒng)功能更完善。
1、系統(tǒng)總體方案設(shè)計
傳統(tǒng)搶答器功能過于單一，因此，可將其功能進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計出以單片機(jī)為核心的搶答器系統(tǒng)，總體框圖如圖1所示。
搶答系統(tǒng)由控制開關(guān)、搶答開關(guān)、加/減分電路、計時電路、顯示電路、報警電路、PC通信等幾部分構(gòu)成，如圖1所示。
圖1、總體方案電路圖
完成功能如下：
a、搶答開始時，在規(guī)定的時間內(nèi)，最先按動搶答按鈕的選手應(yīng)具優(yōu)先權(quán)，搶答系統(tǒng)應(yīng)能準(zhǔn)確迅速地判斷出第一搶答者并將其信號鎖存，同時將輸入端關(guān)閉而使其它搶答信號無效。選手編號/得分情況能夠在顯示屏上顯示。此功能由中央控制單元,譯碼、顯示電路完成。
b、問題回答完畢，主持人應(yīng)根據(jù)回答的準(zhǔn)確性給予不同分值的加/減。此功能由加/減分電路完成。
c、在規(guī)定的時間內(nèi)若有人搶答，搶答有效，終止定時，若無人搶答，此次無效。此功能由計時，中央控制單元完成。
d、每次問題回答結(jié)束，主持人應(yīng)通過復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位，各種程序又回到初始狀態(tài)。為進(jìn)行下一輪的搶答工作做準(zhǔn)備。
搶答開始之前，賦予選手一定的初始分，若選手違例搶答，報警電路工作，提醒有人違例搶答，同時編號牌顯示違例選手號碼，該違例選手會被自動扣分。搶答開始時，記分牌顯示選手初始值，此時，主持人根據(jù)需要，選定不同分值的題目讓選手回答。當(dāng)主持人宣布搶答開始，同時按下開始鍵的時候，選手搶答，編號牌顯示選手編號。這時只能有第一位選手優(yōu)先搶答成功，其他搶答無效。與此同時，倒計時就開始計時，在剩下最后幾秒的時候，報警電路工作，提醒選手。搶答時間結(jié)束，本題搶答無效。選手回答問題完畢，主持人應(yīng)根據(jù)回答問題的情況，對選手成績做出相應(yīng)的處理。每一題搶答結(jié)束后，主持人進(jìn)行電路復(fù)位功能，為下一題做準(zhǔn)備。而每一題的搶答過程中，編號顯示牌和各選手的得分情況會自動的送到PC機(jī)上進(jìn)行動態(tài)顯示?？萍颊撐摹?/p>
1.1 硬件電路設(shè)計
1.1.1、中央控制單元
中央控制單元是控制系統(tǒng)的中樞，是系統(tǒng)的信息處理部分，鍵盤開關(guān)，控制開關(guān)等發(fā)出信號，中央控制單元收到信號后做出分析、響應(yīng)，完成電路功能的執(zhí)行。科技論文。
系統(tǒng)選用ISP-Flash系列單片機(jī)AT89S8252，它是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，功能強大，它可向輸出單元輸出控制信號。
1.1.2、鍵盤輸入及加/減分電路
選手通過按鍵進(jìn)行搶答，單片機(jī)識別到有按鍵按下時，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序，控制譯碼顯示器顯示選手的編號或分?jǐn)?shù)。而開始鍵，加/減分鍵也是通過鍵盤轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)功能。
鍵盤作為輸入設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，通過程序可實現(xiàn)很多功能。搶答器按如圖2所示的矩陣結(jié)構(gòu)連接，可有效減少單片機(jī)的I/O口。用單片機(jī)位處理指令來判斷是否有鍵按下，若有鍵按下，則有電平輸入。轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序，顯示有效選手的號碼，而其他選手再按“搶答鍵”也無效。若無人搶答，報警電路工作，表示本次搶答無效。若選手違例提前搶答，報警電路提醒選手注意，顯示牌顯示違例選手號碼，單片機(jī)通過程序指令讓該違例選手減去一定分值。
加/減分電路與搶答鍵工作原理一樣，當(dāng)按下加/減分按鍵，單片機(jī)控制程序指令，給選手加/減相應(yīng)的分值，每一題只能給與搶答選手一次的加減分機(jī)會，若有特殊情況，主持人可在控制臺進(jìn)行操作。
若搶答鍵太少，可通過增加I/O口數(shù)量或者在中央處理單元外再外擴(kuò)一片可編程I/O接口芯片。
圖2、鍵盤結(jié)構(gòu)圖
1.1.3、選手編號/分?jǐn)?shù)顯示電路
譯碼顯示：利用單片機(jī)串行口加外圍芯片74LS164，構(gòu)成多個并行輸出口，用于串－并轉(zhuǎn)換，驅(qū)動CD4511鎖存-譯碼器進(jìn)行LED數(shù)碼管顯示。科技論文。數(shù)據(jù)從單片機(jī)輸出經(jīng)74LS04反相器進(jìn)入74LS164的輸入端，而時鐘脈沖經(jīng)74LS04反相器連接到74LS164的CLK脈沖信號端，在LED顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字，從而完成選手編號的顯示。
選手得分顯示電路與編號顯示電路原理一樣，可將多片74LS164芯片相連，增加其顯示位數(shù)。
1.1.4計時、報警等電路
倒計時器電路中，選用四位十進(jìn)制減法定時/計數(shù)專用集成電路EC9410和7448TTLBCD--7段譯碼器組成可預(yù)置數(shù)的十進(jìn)制減法器。在時鐘脈沖的作用下，倒計時開始。若某組搶答有效，計時停止并顯示倒計時時刻。若一直無人搶答.則倒計時到“00”自然停止。
報警輸出單元如圖3所示，數(shù)據(jù)輸入端與單片機(jī)相連，電路由三極管外加揚聲器等外圍電路構(gòu)成，當(dāng)中央控制單元通過分析確定存在違例搶答或是倒計時停止，便通過指令給報警電路數(shù)據(jù)輸入端一個高電平，三極管就導(dǎo)通，產(chǎn)生信號驅(qū)動揚聲器發(fā)出警報，從而形成一個報警電路，可通過調(diào)節(jié)報警聲長短來判斷是倒計時停止報警還是違例搶答報警。
圖3、報警電路
1.2單片機(jī)與PC機(jī)的通信
搶答過程中，顯示數(shù)據(jù)需要傳入PC機(jī)內(nèi)。單片機(jī)與PC機(jī)間的通信選用USB串口通
信，將單片機(jī)采集的信息傳送到PC機(jī)中，由PC機(jī)進(jìn)行處理。該系統(tǒng)使用Phillps公司的PDIUSBD12芯片作為USB接口芯片。PDIUSBD12通常用于微控制器系統(tǒng)并與微控制器通過高速通用接口進(jìn)行通信，也支持本地DMA傳輸。該器件采用模塊化的方法實現(xiàn)一個USB接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統(tǒng)微控制器，性能較好。
USB接口芯片PDIUSD12的八位I/O口線DATA0至DATA7具有可控的三態(tài)門電路，故而PDIUSBD12芯片可以直接與AT89S8252的數(shù)據(jù)總線相連，掛在系統(tǒng)總線上。當(dāng)系統(tǒng)將采樣得到的信息通過USB總線上傳給PC時，AT89S8252選通PDIUSBD12芯片，將單片機(jī)內(nèi)的采樣信息通過系統(tǒng)總線傳給USB接口芯片，繼而傳給上位機(jī)，完成數(shù)據(jù)的傳輸。
USB串口通信可采用控制傳輸模式，塊傳輸模式，同步傳輸模式，中斷傳輸模式等4種傳輸模式，根據(jù)本設(shè)計電路特點，采用中斷傳輸模式。其傳輸模式圖如圖4、圖5所示。
圖4、中斷輸入事務(wù)
圖5、中斷輸出事務(wù)
中斷服務(wù)子程序處理由PDIUSBD12產(chǎn)生，在中斷服務(wù)子程序中把數(shù)據(jù)從PDIUSBD12芯片的緩沖區(qū)中轉(zhuǎn)移到單片機(jī)環(huán)形緩沖區(qū)中，并清除該芯片內(nèi)部緩沖區(qū)的使能，以便PDIUSBD12芯片接受新的數(shù)據(jù)包。而后建立正確的時間標(biāo)志，通知主程序進(jìn)行正確的處理。
2、結(jié)束語
文章創(chuàng)新點在于（1）以ISP-Flash系列單片機(jī)AT89S8252為核心的搶答器功能強大，（2）采用USB串口通信，使功能進(jìn)一步得以完善。整個方案較好地完成了搶答器系統(tǒng)的設(shè)計，此外，還需考慮需報警，增加語音報警等情況，功能強大的AT89S8252中央控制單元配合USB串口通信，使整個搶答器反映快，功能齊全，使用性強，可靠運行。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 楊文顯，現(xiàn)代微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)教程.清華大學(xué)出版社[M]，2006。
[2] 尹羅生；吉吟東；孫新亞等， 一種USB外設(shè)的實現(xiàn)方法[J]，計算機(jī)工程，2002，7-28：207-209。
關(guān)鍵詞：鐵路信號；微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；構(gòu)建
信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)是鐵路上非常關(guān)鍵的設(shè)備，他能夠維護(hù)車廂運行安全、對鐵路信號設(shè)備的運行情況進(jìn)行檢測與監(jiān)督，提高信號管理質(zhì)量，信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的形成體現(xiàn)出鐵路信號技術(shù)的進(jìn)步、完善與發(fā)展。這一系統(tǒng)的優(yōu)勢體現(xiàn)為：通過微機(jī)系統(tǒng)來迅速處理信息，加強對信號設(shè)備的實時檢測與監(jiān)督，加強故障問題的判斷、分析和處理，憑借微機(jī)系統(tǒng)信息高容量、高速處理能力來加強對數(shù)據(jù)的存儲、記錄、分析與總結(jié)，這一信號監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了同網(wǎng)絡(luò)世界的鏈接，利用網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)功能來提高管理效率。
一、鐵路信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡介
作為鐵路系統(tǒng)運行過程中最關(guān)鍵的交通安全設(shè)施，能夠有效支持信號設(shè)備的狀態(tài)檢修，利用這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠有效確保信號設(shè)備的安全度，提高接合部管理水平，積極維護(hù)鐵路系統(tǒng)運行現(xiàn)場的修理。鐵路信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠?qū)﹁F路系統(tǒng)的整個運行過程進(jìn)行跟蹤、記錄與管理，實現(xiàn)對安全問題的監(jiān)測、對事故故障的事后分析，達(dá)到維護(hù)系統(tǒng)安全運行的良好效果。
以往的信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)單純局限于通過微機(jī)技術(shù)來對信息進(jìn)行處理、監(jiān)督與監(jiān)測等等，從中判斷、診治故障問題，對相關(guān)信息自動加以儲存、分析、總結(jié)與反饋等等。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)也實現(xiàn)了同網(wǎng)絡(luò)世界的鏈接，朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，在已有的監(jiān)測系統(tǒng)上利用廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，把來自于火車站、電力等等同上層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相鏈接，打造出一個健全完善的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。
這個廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸體系發(fā)揮著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ芎妥饔?，他能夠支持信息在不同計算機(jī)系統(tǒng)之間的傳播與輸送，例如：路由器、集線器等等，達(dá)到對整個信號系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)督和控制，無需過多的人員監(jiān)控，有效節(jié)省了人力成本，能夠更加高速、快捷地找到各項設(shè)備故障問題，從而確保了鐵路交通系統(tǒng)的工作效率。
二、信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)分析
因為鐵路交通系統(tǒng)的特點就是路線長、站點多、站與站距離較遠(yuǎn)，因此，要想確保整個鐵路交通系統(tǒng)的各個站點、線路有效聯(lián)系起來，實現(xiàn)相互之間的信息傳輸與交流，達(dá)到整個鐵路系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)鏈接就要引入計算機(jī)信息技術(shù)。
1、微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型
信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)主要發(fā)揮著遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制功能，通常是對鐵路線路上各個站點間、信息裝置以及鐵路交通線路間信息傳播與傳遞情況的監(jiān)控，能夠?qū)φ麄€鐵路系統(tǒng)中的故障、問題等進(jìn)行及時捕捉、提前預(yù)測、發(fā)出警報等等，從而確?；疖嚢踩\行。
根據(jù)相關(guān)的法律法規(guī)中的規(guī)定，信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)通常包括三個層面，具體如下圖所示：
在這三個監(jiān)測層中，電務(wù)段層發(fā)揮著同上級部門網(wǎng)絡(luò)鏈接的作用，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為樹形。
2、廣域網(wǎng)
廣域網(wǎng)通常的覆蓋范圍較廣，最短距離在幾十千米，最長能夠達(dá)到幾千千米，線路通常選擇公共交換的形式。因為鐵路交通系統(tǒng)線路長、站點多，基于這樣的特點，在電務(wù)段層通常選擇廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模式，通過這一網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)不同站點、不同方位的數(shù)據(jù)鏈接與信息聯(lián)系。
在空間結(jié)構(gòu)上，廣域網(wǎng)需要選擇星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時選擇環(huán)網(wǎng)的鏈接方式，從而確保網(wǎng)絡(luò)運行的安全、穩(wěn)定。通過這種方式即使網(wǎng)絡(luò)通道發(fā)生了切斷，也依然能夠維持不同網(wǎng)點間正常通信，實際工作過程中，也能夠有效確保通信效率，帶來良好的通信效果。在環(huán)網(wǎng)鏈接模式下，需要在各個車站中配置一個路由器，并在網(wǎng)絡(luò)中心處設(shè)置一個多口路由器，這樣就實現(xiàn)了不同站點共享網(wǎng)絡(luò)流量，達(dá)到了彼此間信息有效溝通、交流的功效。
3、信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理
這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)管理的作用，在各個端口，都能夠憑借形狀、符號、線路圖等方式來呈現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的鏈接情況，也能夠呈現(xiàn)出監(jiān)測程序的鏈接情況。
其中選擇曲折、迂回的網(wǎng)絡(luò)通道來構(gòu)成回路，因為這樣能夠有效克服由于各別站點出現(xiàn)故障或其他意外問題時，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被切斷的風(fēng)險。
在這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置一個監(jiān)控服務(wù)器，在路由器這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)媒介的幫助下，服務(wù)器實現(xiàn)了同各個站機(jī)的鏈接，具體鏈接方式為：迂回通道串行，這樣就能夠打造一個良好的廣域網(wǎng)，而且這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的任何一個站機(jī)、信息處理器等都配置了一套屬于自己的站碼、IP地址、電報碼等等，這些配置具體的作用如下表：
（1）站機(jī)
主要包括微機(jī)主機(jī)、電源、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、廣域網(wǎng)路由器、CAN網(wǎng)等等。整個系統(tǒng)承擔(dān)著采集信息、歸類數(shù)據(jù)、分析與處理信息等等，同時會把所搜集到的信息里有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來輸送至服務(wù)器。
（2）服務(wù)器
服務(wù)器是整個微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的核心，發(fā)揮著信息管理中心的職能和功效，負(fù)責(zé)監(jiān)測信號數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息通訊。
具體的功能和作用體現(xiàn)為：對站機(jī)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行接收與儲存，向站機(jī)輸送命令，并負(fù)責(zé)執(zhí)行相關(guān)操作，向終端機(jī)輸送信息數(shù)據(jù)并供其查詢等等。
（3）監(jiān)測終端
監(jiān)測終端主要由人工進(jìn)行運行，負(fù)責(zé)對管理范圍內(nèi)車站相關(guān)數(shù)據(jù)信息的查詢與管理，形成報表數(shù)據(jù)進(jìn)行匯報并總結(jié)。具體的數(shù)據(jù)累計、模型以及圖形等都能夠被真實、清晰地打印出來，而且監(jiān)測終端也可以將通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D、實際的通信狀況等信息明顯地呈現(xiàn)出來，從而開展科學(xué)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、分析與管理，為大眾用戶帶來一個便捷、自由又易于觀察和操作的交互環(huán)境。
4、TCP/IP
鐵路信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，形成一種約束，其中對通信規(guī)律做出了詳細(xì)規(guī)定，在這一協(xié)議的規(guī)定與約束下，鐵路信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠發(fā)揮良好的通信功能，確保通信安全、穩(wěn)定，而且這一協(xié)議具有廣泛的適用性，能夠適應(yīng)不同類型的網(wǎng)絡(luò)通道和現(xiàn)實的物理通道，同時能夠隨著通道的優(yōu)化來不斷提高自身性能?！?/p>
總結(jié)：
鐵路信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建與形成是鐵路信號監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化升級與發(fā)展的體現(xiàn)，必須加強對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化管理，提高系統(tǒng)運行效率，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的優(yōu)勢功能，確保其有力支持鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的運行與發(fā)展，維護(hù)期功能與作用的積極發(fā)揮?！?/p>
參考文獻(xiàn)
[1]魏艷.羅永康. 基于C/S和B/S模式結(jié)合的鐵路信號微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[期刊論文]-鐵路通信信號工程技術(shù)2011，4（3）
[2]王偉峰.王強.嵌入式網(wǎng)關(guān)在鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[期刊論文]-鐵路通信信號工程技術(shù)2011，5（1）
[3]尹春雷.關(guān)于鐵路信號微機(jī)監(jiān)測未來發(fā)展的探索[期刊論文]-鐵路通信信號工程技術(shù)2009，6（5）
【關(guān)鍵詞】 射頻指標(biāo) 儀器通信 自動化測試
一、引言
隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品系列的多樣化，組網(wǎng)的復(fù)雜性，以及用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)備測試的重要性愈發(fā)凸顯。
傳統(tǒng)射頻指標(biāo)測試，質(zhì)檢和測試人員對系統(tǒng)（設(shè)備）的測試只能使用頻譜儀、信號源及輔助工具進(jìn)行手動測試，對測試結(jié)果的判斷完全憑借肉眼讀取儀表上的顯示結(jié)果，對設(shè)備參數(shù)的調(diào)整往往是使用設(shè)備軟件工具手動調(diào)整。在設(shè)備量產(chǎn)時需要進(jìn)行大量的重復(fù)性工作，測試結(jié)果也僅憑借手工記錄，工作壓力陡增。
測試速度慢、精度差、效率低，而且對于儀表的占用率非常高，在一定程度上造成儀表資源的相對缺乏，人力投入的增加。
射頻指標(biāo)自動化測試系統(tǒng)對通信覆蓋系統(tǒng)（產(chǎn)品）和模塊射頻指標(biāo)進(jìn)行全面的測試，提高測試效率、節(jié)約測試設(shè)備和人力資源的投入、規(guī)范了測試流程、提高測試效率和測試結(jié)果準(zhǔn)確性，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
該系統(tǒng)將測試過程中大量重復(fù)、復(fù)雜性高的人工操作集合提取出來由程序模擬，在PC端使用VISA儀器控制驅(qū)動及SCPI命令控制儀器，來實現(xiàn)對信號源、頻譜儀的遠(yuǎn)程控制以及對被測系統(tǒng)的監(jiān)控。
二、通信設(shè)備現(xiàn)狀
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜
現(xiàn)代移動通信運營商為了實現(xiàn)對不同應(yīng)用場景靈活組網(wǎng)，往往采用多級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。比較常見的移動通信覆蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括信號接入單元、組網(wǎng)交換單元及覆蓋單元。在人工測試的時，需要手動調(diào)節(jié)測試每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各種射頻參數(shù)，操作復(fù)雜，工序繁瑣且準(zhǔn)確性差。
2.2 產(chǎn)品質(zhì)量控制難
通常，為了保證設(shè)備能夠正常入網(wǎng)，通信設(shè)備生產(chǎn)商在交付產(chǎn)品之前，都必須經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測。
通信系統(tǒng)射頻指標(biāo)項目繁多，一般涉及系統(tǒng)輸出功率、增益、衰減、ALC、帶內(nèi)波動、帶外抑制、雜散等幾十種測試項目。每個射頻指標(biāo)參數(shù)的優(yōu)劣會影響整個通信系統(tǒng)運行質(zhì)量，往往需要多次調(diào)節(jié)參數(shù)信息來保證產(chǎn)品在系統(tǒng)應(yīng)用中達(dá)到最佳狀態(tài)。
在質(zhì)量檢測過程中，如此龐大的工作量，精細(xì)的調(diào)節(jié)工作倘若只依靠人工來完成將很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
三、系統(tǒng)設(shè)計方案
3.1 系統(tǒng)架構(gòu)
本文結(jié)合通信覆蓋類產(chǎn)品射頻指標(biāo)測試的實際需求，搭建自動化測試系統(tǒng)，其物理結(jié)構(gòu)如下圖1所示。射頻自動化測試系統(tǒng)由計算機(jī)、頻譜儀、信號源、設(shè)備（被測系統(tǒng)）、路由器（或交換機(jī)）、網(wǎng)線、射頻線纜組成。
通過LAN口、串口以及RF接口將PC、儀器（頻譜儀和信號源被測設(shè)備（或模塊）組成三維一體的物理結(jié)構(gòu)。其中，信號源實現(xiàn)被測設(shè)備對應(yīng)信源信號的輸入；頻譜儀完成進(jìn)由被測設(shè)備輸出信號的測量工作，并將測量數(shù)據(jù)交由PC機(jī)處理，PC機(jī)提供用戶操作平臺，完成測試數(shù)據(jù)分析判斷和被測設(shè)備的參數(shù)調(diào)整、結(jié)果保存等工作。
3.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)
射頻指標(biāo)自動化測試系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)圖如下圖2所示。系統(tǒng)由表示層、控制層、數(shù)據(jù)層、及通信層四部分組成。表示層實現(xiàn)與用戶的交互，控制層進(jìn)行具體運算、數(shù)據(jù)處理和命令打包，數(shù)據(jù)層完成數(shù)據(jù)存儲，通信層則實現(xiàn)PC機(jī)（自動化測試軟件運行平臺）與儀器設(shè)備之間的信息傳輸。
自動化測試應(yīng)用軟件是唯一人機(jī)交互接口，考慮到界面的可操作性，信息顯示的直觀性，設(shè)計時運用了JavaFX客戶端開發(fā)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。自動化測試軟件主要包括設(shè)備參數(shù)自動化測試系統(tǒng)和執(zhí)行測試模塊兩部分組成。其中設(shè)備參數(shù)自動化測試系統(tǒng)主要包括測試指標(biāo)顯示與定制，結(jié)果顯示和數(shù)據(jù)導(dǎo)出，設(shè)備校正，系統(tǒng)設(shè)置及PF先衰減補償?shù)裙δ?；?zhí)行測試模塊主要包括數(shù)據(jù)獲取和分析、設(shè)備參數(shù)校準(zhǔn)，儀器命令組包、設(shè)備參數(shù)組包等功能。
數(shù)據(jù)庫的主要功能是存儲數(shù)據(jù)信息，供應(yīng)用程序調(diào)用。由于產(chǎn)品調(diào)試過程中系統(tǒng)參數(shù)修改頻繁，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲調(diào)用的便捷，數(shù)據(jù)庫采用XML數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)，便于數(shù)據(jù)信息查詢和修改，以及承載用例標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)源、測試結(jié)果、SCPI指令集、系統(tǒng)配置參數(shù)等應(yīng)用數(shù)據(jù)。
通信層主要由路由器（或者交換機(jī)）及各種線纜為系統(tǒng)與儀表設(shè)備之間通信提供物理鏈路， VISA（Virtual Instrument System Architecture，虛擬儀器系統(tǒng)框架）驅(qū)動函數(shù)庫也屬于通信層，它是基于可編程儀器設(shè)備的I/o接口庫，實現(xiàn)了儀器控制命令開發(fā)，使得測試設(shè)備可與PC機(jī)可通過SCPI控制指令實現(xiàn)實時通信。
3.3 系統(tǒng)執(zhí)行流程
1、系統(tǒng)功能
射頻指標(biāo)自動化測試系統(tǒng)為用戶提供了友好操作界面。操作界面實現(xiàn)功能有：配置管理、儀器校準(zhǔn)、上下行指標(biāo)自動化測試、測試結(jié)果處理、設(shè)備出廠參數(shù)的導(dǎo)出備份。配置信息主要包括串口波特率的選擇、頻譜儀和信號源的IP地址、被測系統(tǒng)（設(shè)備）的測試項目配置。RF線校準(zhǔn)完成信號源信號輸出射頻線衰減補償和頻譜儀信號輸入射頻線衰減補償。
2、操作流程
自動化測試系統(tǒng)在本地計算機(jī)上運行，可實現(xiàn)儀器的遠(yuǎn)程自動化控制、測試結(jié)果的自動化分析、設(shè)備參數(shù)的自動化調(diào)整。具體實現(xiàn)步驟如圖3所示。
在PC機(jī)啟動自動化測試系統(tǒng)，用戶在窗口界面中設(shè)置串口、波特率、儀器及設(shè)備IP后，選擇待測試設(shè)備所屬通信制式并加載該制式的測試用例。PC機(jī)根據(jù)用戶設(shè)置參數(shù)發(fā)出SCPI指令來設(shè)置信號源，信號源將相應(yīng)信號傳送到待測設(shè)備。待信號源加載射頻信號完成后，頻譜儀截取待測設(shè)備輸出信號并將數(shù)據(jù)回傳給PC機(jī)，PC機(jī)對回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷測試值是否滿足相應(yīng)指標(biāo)要求，若不滿足，則通過與產(chǎn)品對應(yīng)的系統(tǒng)和模塊通信協(xié)議進(jìn)行調(diào)整，并循環(huán)進(jìn)行判斷、調(diào)整，直到符合相應(yīng)要求。若待測項目在可控范圍內(nèi)不能調(diào)整到正確的值，說明是非軟件設(shè)置導(dǎo)致射頻指標(biāo)參數(shù)錯誤，需要檢查該產(chǎn)品的硬件模塊或電路元器件。
3.4 系統(tǒng)優(yōu)勢
射頻指標(biāo)自動化測試系通過簡化設(shè)備測試操作工序，用智能化的檢測系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工作測試，有效地縮短人工勞作時長，降低設(shè)備制造成本。此外，自動測試系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，質(zhì)檢和測試人員容易上手，且自動化測試軟件提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)參數(shù)，能夠有效的減少人為誤差，能夠保證測試準(zhǔn)確度、效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
四、結(jié)束語
射頻指標(biāo)自動測試系統(tǒng)的引入大大提高了測試效率，測試時間大幅度縮短，并減少了人為引入的誤差。該系統(tǒng)的設(shè)計思路具有一定的代表性，同樣適用于其它通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)，具有很高的實用價值和應(yīng)用前景。
參 考 文 獻(xiàn)
關(guān)鍵字：試驗平臺；OFDM；耦合器；放大器
中圖分類號：TN914.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）01-0112-03
已有的研究表明，電力線是一種復(fù)雜的通信媒體――無處不在的噪聲、負(fù)荷變化及一些不可預(yù)測的干擾都會嚴(yán)重影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。要保證通信質(zhì)量，提高通信速率，選擇合適的調(diào)制方式是一個關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的單載波調(diào)制系統(tǒng)不適用于高速數(shù)據(jù)傳輸，因為需要對信道進(jìn)行多級均衡，設(shè)備復(fù)雜且收斂性差。多載波頻分復(fù)用（OFDM―Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術(shù)，以其抗干擾能力強、帶寬利用率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，為實現(xiàn)高速低壓電力線載波通信提供了一個有效的解決方案。
一、OFDM定義
正交頻分復(fù)用是一種正交多載波調(diào)制技術(shù)。傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，符號序列被調(diào)制到一個載波上進(jìn)行串行傳輸，每個符號的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM調(diào)制方式是將可用的頻譜分成N個頻帶較窄、相對低速率傳輸?shù)淖虞d波，子載波的幅頻響應(yīng)相互重疊和正交。串行傳輸?shù)姆栃蛄幸脖环殖砷L度為N的段，每段內(nèi)的N個符號分別調(diào)制到N個子載波上一起發(fā)送。也就是說，OFDM是把一組高速傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)流化為低速的并行數(shù)據(jù)流，再將這些并行數(shù)據(jù)調(diào)制在相互正交的子載波上，實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳輸。雖然每個子載波的傳輸速率并不高，但是所有的子信道加在一起可以獲得很高的傳輸速率。
二、OFDM系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢
采用OFDM實現(xiàn)高速低壓電力線載波通信主要有以下的技術(shù)優(yōu)勢:
（一）OFDM的結(jié)構(gòu)簡單，成本低
與一般均衡器相比，利用離散傅立葉變換（DFT）對并行數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)，大大降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜程度。隨著超大規(guī)模集成電路（VLSI）和數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)的不斷進(jìn)步，用DFT實現(xiàn)OFDM已付諸實用。
（二）能夠有效地消除ISI及子載波間的串?dāng)_
正交頻分復(fù)用OFDM本質(zhì)上是一種通過延長傳輸符號的周期來克服多徑干擾的并行數(shù)字調(diào)制技術(shù)。它將高速串行數(shù)據(jù)分解為多個并行的低速數(shù)據(jù)，這樣每路數(shù)據(jù)碼元寬度加長，從而減少了ISI的影響。例如，一個10Mbps的BPSK碼元的長度只有100ns，而一般電力線中的時延擴(kuò)展為1μs，這樣接收到碼元會受到10個延時碼元的干擾；OFDM將信道頻帶劃分為100個子載波，每個子載波的單位碼元的長度為10μs，從而大大提高了抗ISI的能力。
（三）有效地降低電力線的衰減特性對載波通信的影響
作為一種信息傳輸媒介，低壓電力線亦具有射頻信道的多徑效應(yīng)，從而帶來信號的頻率選擇性衰減。OFDM將頻率選擇性衰減引起的突發(fā)性誤碼分散到不相關(guān)的子信道上，從而變?yōu)殡S機(jī)性誤碼。這樣可利用一般的前向糾錯(ECE)有效地恢復(fù)所傳信息。然而，OFDM本身并不能抑制衰減，各子載波在頻域內(nèi)的位置不同，受到不同程度的衰減影響。OFDM可以根據(jù)信道特性進(jìn)行子信道分配，這樣就能夠保證信號只在誤碼率能夠滿足通信要求的頻帶范圍內(nèi)傳輸。
（四）頻譜利用率高
OFDM使用正交函數(shù)系列作為子載波，子載波的頻譜正交且相互重疊，可使載波間隔達(dá)到最小，從而提高了頻帶的利用率。如圖1所示，OFDM信號的頻譜非常接近矩形，因此頻帶利用率可接近香農(nóng)信息論的極限。在低壓電力線載波通信中，單載波系統(tǒng)的頻帶利用率很少超過80%，而OFDM系統(tǒng)的效率則可接近100%。
三、低壓電力線OFDM 通信系統(tǒng)平臺總體設(shè)計
在低壓電力線載波通信中，將OFDM 技術(shù)與信道編碼、均衡、同步、解碼等技術(shù)相結(jié)合，可以組建一個比較穩(wěn)定可靠的高速通信系統(tǒng)。為了建成一個基于OFDM 的低壓電力線載波通信實驗平臺，考慮軟件模塊和硬件模塊相結(jié)合的總體方案。采用軟件模塊在PC 機(jī)上實現(xiàn)發(fā)送信息的編碼、調(diào)制、解調(diào)、解碼過程，由硬件模塊實現(xiàn)信號的數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號的放大耦合以及信號的上下變頻。發(fā)送信號經(jīng)過寬頻帶功率放大器后由耦合器耦合到低壓電力線中進(jìn)行傳遞。本文中設(shè)計的低壓電力線OFDM 系統(tǒng)平臺如圖2所示，主要由兩大模塊組成，軟件模塊實現(xiàn)信號的處理，硬件模塊實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換和傳遞。
（一）OFDM系統(tǒng)設(shè)計
從信源發(fā)出的信號首先經(jīng)過級聯(lián)編碼，在本系統(tǒng)中，級聯(lián)編碼由卷積碼和RS碼級聯(lián)而成。經(jīng)過編碼的信號進(jìn)入映射模塊，采用DQPSK將信號調(diào)制成復(fù)信號。將這些復(fù)信號送入串并轉(zhuǎn)換模塊后變成N個子數(shù)據(jù)流進(jìn)入到IFFT模塊進(jìn)入OFDM調(diào)制，得到OFDM碼元。為了進(jìn)一步抑制由信道的多徑性引起的ISI，我們在得到OFDM碼元之后在OFDM碼元中插入保護(hù)間隔，實際的做法通常是將OFDM碼元中最后的數(shù)據(jù)復(fù)制到OFDM碼元前，然后形成一個新的OFDM碼元濾波成形，最后發(fā)送到模擬前端。
將接收到的信號變成為數(shù)字信號，然后經(jīng)過同步模塊，得到整個系統(tǒng)的時間同步和頻率同步后得到正確的OFDM碼元組，將這些OFDM碼元組中的循環(huán)前綴去除，然后送入FFT模塊進(jìn)行OFDM解調(diào)。然后將通過發(fā)射端插入的已知的導(dǎo)頻符號進(jìn)行信道估計和均衡，然后進(jìn)行解映射和解碼的步驟，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)流。
為了達(dá)到高速數(shù)字通信的要求，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為2M，電力線信道的延時為2μs，則一般考慮取整個OFDM碼元符號的保護(hù)間隔為6μs，取整個OFDM符號的時間為30μs，則每個OFDM符號所攜帶的bit數(shù)為數(shù)據(jù)速率和符號的有效時間之積，即2M*24μs =48bit。由于采用的卷積碼的編碼效率為1/2，則經(jīng)過編碼之后每個符號對應(yīng)了96bit，而系統(tǒng)采用QPSK的調(diào)制方式，也就是2bit調(diào)制成一個復(fù)數(shù)信號，則每個OFDM符號必須攜帶48路復(fù)數(shù)信號，也就是在進(jìn)行OFDM調(diào)制時需要將信號串并轉(zhuǎn)換為48路并行的子數(shù)據(jù)流分別加載到48個子載波上，子載波的間隔為1/（30-6）μs =41.7kHz。系統(tǒng)除使用48個子載波加載數(shù)據(jù)之外，還使用8個子載波插入導(dǎo)頻符號，作為信道估計和頻率跟蹤用，同時在兩端流出8個子載波，一共使用64個子載波，則所使用的帶寬為41.7k*64，約為2.67M的帶寬。
（二）高頻寬帶功率放大器的設(shè)計
由于低壓電力線網(wǎng)絡(luò)是為了傳送50Hz 工頻電功率而設(shè)計的，它對于1MHz 以上的信號的輸入阻抗很小。這意味著發(fā)送器需要提高發(fā)送功率，或者設(shè)計輸出阻抗很小的放大器，才能達(dá)到將一定功率水平的信號發(fā)送到電力網(wǎng)絡(luò)中去的目的。已有的試驗結(jié)果表明，低壓電力線網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗在幾歐至幾十歐之間。因此設(shè)計的放大器輸出阻抗必須盡可能的小。
為了實現(xiàn)阻抗匹配，設(shè)計輸入匹配變壓器；使用耦合電容來傳輸高頻信號，阻隔工頻電流；采用MOSFET 管芯片 BLF177 實現(xiàn)寬帶功率放大，通過直流電源電路來驅(qū)動 BLF177，同時采用去耦阻隔器阻隔來自電源的高頻信號干擾，由于是高頻信號，因此在設(shè)計中除了排除外來頻率信號干擾外，還要考慮電路本身各個元件的高頻特性的影響。
（三）低壓電力線OFDM 系統(tǒng)的耦合電路設(shè)計
設(shè)計一個有效的低壓電力線高速通信耦合電路，主要應(yīng)該解決以下幾個問題：
1.能夠適應(yīng)低壓電力網(wǎng)開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其動態(tài)多變的網(wǎng)絡(luò)特性，保證以較低的介入損耗傳輸高頻信號，同時阻止電力線50Hz 的工頻電流進(jìn)入通信終端。
2.提供足夠?qū)挼膸挘约傲己玫淖杩固匦院洼^小的工作衰減。
3.應(yīng)考慮到實際應(yīng)用，裝置應(yīng)盡量簡易、經(jīng)濟(jì)，便于現(xiàn)場的安裝使用。
低壓電力線載波通信系統(tǒng)中，載波信號耦合方式主要有電容耦合和電感耦合。本文選用電容耦合，屬于直接耦合，電路簡單，傳輸特性較電感耦合更理想，工作衰減小。電容耦合采用耦合電容器為主要元件，其電路圖如圖4所示。該耦合電路將高頻載波信號直接注入到電網(wǎng)，同時從電力線上接收高頻載波信號。
高頻電容C00一端接入低壓電力線，另一端與耦合變壓器相連。C00采用高壓電容，其耐壓值大于275 V。C00一方面用來耦合高頻載波信號，另一方面起到高壓工頻隔離的作用，這里建議耦合電容C00選用0.0047F。
耦合變壓器T00不僅具有隔離作用，同時也實現(xiàn)了信號線平衡D不平衡的變換及其阻抗的變換作用。T00的初級線圈與C00組成高通濾波電路，阻止了50 Hz的工頻電流，并盡可能削弱低頻的電力線電壓信號，減少衰減低頻噪聲及干擾信號；同時保證高頻信號的通過，并為其提供盡可能小的衰減及線性幅頻、相頻特性。
四、結(jié)語
本章給出了低壓電力線OFDM 載波通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，分別描述了試驗平臺中各個環(huán)節(jié)的算法以及具體實現(xiàn)方法；具體闡述了模塊中寬頻帶功率放大器、耦合器的設(shè)計，給出了詳細(xì)的原理說明、實現(xiàn)方法等。論文對基于 OFDM 技術(shù)的低壓電力線載波通信實驗平臺整體設(shè)計方案給予了說明。整套實驗平臺的成功研制表明將OFDM 技術(shù)應(yīng)用于低壓電力線載波通信，以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信是可行的。
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結(jié)合鐵路基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測的特點，從硬件和軟件兩個方面設(shè)計數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；首先，分析振動傳感器的選用原則和輸出信號的特點，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計；然后，提出利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的模擬，詳細(xì)論述各個模擬模塊的建立過程；最后利用所屬方法建立用于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，系統(tǒng)的建立為鐵路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測理論研究提供了方法，為同類型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞：
鐵路基礎(chǔ)設(shè)施；監(jiān)測；振動傳感器；數(shù)據(jù)采集
0.引言
進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國鐵路建設(shè)發(fā)展迅猛，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。隨著鐵路運輸速度的迅速提升，再加上其相對方便舒適的環(huán)境和價格上的優(yōu)勢，勢必能吸引越來越多的人選擇鐵路作為他們旅行的交通工具，然而，伴隨著鐵路運輸?shù)娘w速發(fā)展給人們帶來的交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動故障對公共財產(chǎn)及人身安全構(gòu)成了前所未有的威脅。伴隨著我國鐵路立體跨越式的迅猛發(fā)展，輪軌間激擾力與激擾頻率隨著車輛行駛速度的不斷提高，逐漸增大，變寬，結(jié)果會造成電機(jī)等吊掛設(shè)備和車內(nèi)設(shè)備的高頻高幅振動，引起車體設(shè)備振動能量的急速加劇。如果超過了鐵路各設(shè)備所允許的振動強度范圍，未來的工作性能指標(biāo)及使用壽命將會受到過大的動態(tài)載荷和噪聲的嚴(yán)重影響，情況越發(fā)嚴(yán)重會導(dǎo)致零部件的早期失效。當(dāng)前大量事實表明，在長期作用的情況下，鐵路振動故障可能會導(dǎo)致貨物破損，軌道破壞，列車脫軌等危險情況。為確保鐵路“安全、經(jīng)濟(jì)、快捷、舒適”的特點和優(yōu)勢，鐵路建設(shè)要不斷發(fā)展完善其各項功能，才能在越發(fā)激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，因此，各國都加強了對鐵路振動的檢測及分析，也增加了對其的投入力度。今年我國對鐵路振動檢測領(lǐng)域的人力物力投入有明顯增加，并且研究范圍擴(kuò)展到眾多方面。以往鐵路振動檢測系統(tǒng)只配備在一些重要單位或者要害部門，而在2000年以后，各個鐵路站段及各個振動檢測站點基本都已經(jīng)涉及發(fā)展應(yīng)用到。鐵路振動檢測系統(tǒng)的重要性越來越被人們所認(rèn)可，近些年又不斷完善各項相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。為了保證鐵路的運輸安全、高效舒適的科學(xué)發(fā)展及以人為本的發(fā)展要求，確保鐵路的優(yōu)勢和特點，如何準(zhǔn)確檢測高速鐵路的振動并判斷故障是擺在鐵路工作者面前不容緩的實際問題。
1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案
本論文用于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測的振動傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由下位機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)節(jié)點兩個大的部分組成。系統(tǒng)設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)框圖下位機(jī)系統(tǒng)里包含了振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊和電源模塊五個單元。振動傳感器把接收到的振動信號數(shù)字化，通過IIC數(shù)字傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器STM32F103ZET6。微處理器作為控制單元，用于接收振動傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析計算，通過RS-232串口通信，運用MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片及CH340RS-232串口轉(zhuǎn)USB芯片，實現(xiàn)了XYZ三軸振動數(shù)值發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行控制顯示。因為目前個人電腦上已很少有串口，所以我們使用RS-232串口轉(zhuǎn)USB口芯片CH340G，數(shù)據(jù)可以從USB口進(jìn)入PC上位機(jī)。由于每一個節(jié)點的檢測范圍有限，使用多個這樣的節(jié)點共同檢測則可以擴(kuò)大系統(tǒng)的監(jiān)測范圍，提高系統(tǒng)的整體工作性能。整個鐵路振動檢測系統(tǒng)是由多個下位機(jī)節(jié)點互相協(xié)作共同完成系統(tǒng)功能的。
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計思想
本論文的鐵路振動檢測系統(tǒng)是由振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊，微處理器模塊以及RS-232有線通信模塊和電源模塊組成。振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊對鐵路振動的振動數(shù)據(jù)信號進(jìn)行實時采集，將采集到的數(shù)據(jù)數(shù)字化，并通過IIC實時數(shù)據(jù)傳輸方式與單片機(jī)處理器通信，接著單片機(jī)處理器模塊將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，通過有線通信模塊上傳到上位機(jī)進(jìn)行實時顯示及存儲，為鐵路振動故障的判斷提供合理依據(jù)。微處理器中有數(shù)據(jù)處理分析算法的設(shè)計，完成對采集到的實時振動信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，判斷當(dāng)前得到的振動數(shù)據(jù)是否在鐵路設(shè)備所能產(chǎn)生的振動范圍之內(nèi)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾點剔除，去直流及多項式趨勢項和平滑處理，計算出與自然坐標(biāo)系夾角的角度，使整個鐵路振動檢測系統(tǒng)的性能與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到大幅度提高，很大程度上降低了系統(tǒng)的錯誤上報率。
2.2系統(tǒng)介紹
系統(tǒng)硬件部分可以分為五個部分：振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、IIC實時數(shù)據(jù)傳輸模塊、微處理器模塊、RS-232有線通信模塊和電源模塊。數(shù)據(jù)采集模塊：由單片機(jī)處理器模塊發(fā)出相應(yīng)的控制指令配置振動傳感器的控制寄存器，內(nèi)部控制寄存器來決定信號的采集速度、通信方式、數(shù)據(jù)輸出格式與帶寬，振動傳感器根據(jù)內(nèi)部控制寄存器的值按要求采集振動信號。實時數(shù)據(jù)傳輸模塊：振動傳感器采集的實時數(shù)據(jù)通過IIC傳輸方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器，為之后的數(shù)據(jù)處理分析奠定了基礎(chǔ)。微處理器模塊：主要工作是通過系統(tǒng)軟件控制數(shù)據(jù)采集模塊完成振動數(shù)據(jù)信號的采集，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，然后控制RS-232有線通信模塊將處理完成的數(shù)據(jù)上傳至PC上位機(jī)進(jìn)行顯示及存儲。該模塊是振動傳感器數(shù)據(jù)采集模塊和RS-232有線通信模塊進(jìn)行聯(lián)系的核心部分。RS-232有線通信模塊：將微處理器模塊處理完畢的數(shù)據(jù)，通過RS-232串口通信的方式傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)會自動顯示及存儲數(shù)據(jù)，供振動故障的判斷使用。電源模塊：通過該模塊，將5V外部直流電源轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所使用的3.3V電源。
結(jié)論
本論文設(shè)計了一套鐵路振動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用下位機(jī)整體檢測模塊PC上位機(jī)整體控制數(shù)據(jù)流向，并對上傳的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示保存。從與傳統(tǒng)檢測方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細(xì)致的對鐵路振動信號進(jìn)行檢測、處理分析及顯示存儲，并為鐵路振動故障的判斷提供可靠依據(jù)。
作者：魯楠 唐嵐 廖若冰 朱加豪 單位：西華大學(xué)汽車與交通學(xué)院 西華大學(xué)西華學(xué)院
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關(guān)鍵詞：天線對準(zhǔn) 微波通信 Bootloader 嵌入式系統(tǒng)
中圖分類號：TM929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1007-9416（2013）06-0150-02
微波通信作為重要的現(xiàn)代化通信方式，因其傳輸速率高、信息容量大、保密性好和抗干擾性強的特點，被廣泛的應(yīng)用于通信領(lǐng)域。目前。國際上的微波通信裝備為了提高通信距離和傳輸保密性能。常設(shè)計出較窄波束的天線，這些天線具有較強的方向性，只有在波束以一定的精度相互對準(zhǔn)時，雙方才能實現(xiàn)通信鏈路的閉合。因此，通信雙方往往需要經(jīng)過較長時間的搜索調(diào)整才能將兩天線對準(zhǔn)，實現(xiàn)正常通訊。顯然，單憑操作人員的感官手動操作會使得天線指向調(diào)整時間長。難以實現(xiàn)精確對準(zhǔn)。為了保證通信鏈路建立的快速性與可靠性，研究自動化程度高、對準(zhǔn)速度快、精度高的微波天線自動對準(zhǔn)系統(tǒng)具有非常重要的意義。
1 系統(tǒng)設(shè)計
微波天線自動對準(zhǔn)系統(tǒng)包括低頻設(shè)備、高頻設(shè)備、定向天線、全向天線和全方位直流變速云臺等。其中全向天線、云臺用于輔助自動天線對準(zhǔn)，定向天線在天線對準(zhǔn)完成后系統(tǒng)正常工作時使用。
天線對準(zhǔn)軟件分為低頻控制軟件和高頻控制軟件兩個部分，分別工作在低頻設(shè)備硬件平臺和高頻設(shè)備硬件平臺上。低頻控制軟件主要完成對信道及系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的工作參數(shù)和工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控，以及天線自動對準(zhǔn)過程控制。高頻控制軟件主要完成對高頻設(shè)備工作狀態(tài)的采集和設(shè)置、天線控制、云臺控制和對準(zhǔn)信號采樣。
通過低頻設(shè)備發(fā)出指令控制其它設(shè)備及接收其它設(shè)備數(shù)據(jù)，協(xié)同完成天線對準(zhǔn)功能。
1.1 處理器選擇
低頻設(shè)備內(nèi)部控制單元選用的是ATMEL公司的一款基于ARM7TDMI內(nèi)核的ARM微控制器，具有高性能32位RISC架構(gòu)與高密度的16位指令集和優(yōu)良的性能功耗比，是實時控制應(yīng)用的理想選擇處理能力強，滿足系統(tǒng)需求。
ARM微控制器提供2個串口，一個用于低頻設(shè)備和高頻設(shè)備間的信息交互，另一個用于與對端通信設(shè)備傳遞對控信息。
高頻設(shè)備內(nèi)部控制單元采用WINBOND公司的單片機(jī)W77E058為核心，W77E058內(nèi)置8位中央處理器單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、32K片內(nèi)程序存儲器、1KRAM、2個全雙工串行通信口。其中串口0采用直接方式與室內(nèi)監(jiān)控相連，串口1使用Maxim 公司生產(chǎn)的MAX3082完成電平轉(zhuǎn)換與云臺相連。
1.2 天線的設(shè)計
在微波點對點通信中通常使用的都是高增益的定向天線，這種天線發(fā)出的微波信號波束窄，副瓣低，必須在兩束波的主瓣基本重合時才能穩(wěn)定通信。微波天線對準(zhǔn)非常困難。若發(fā)射端采用固定安裝的全向天線，則可先調(diào)節(jié)接收端的定向通信天線找到發(fā)射端的大概位置。這種設(shè)計可以使對準(zhǔn)難度大大降低。微波天線自動對準(zhǔn)系統(tǒng)配置了全向天線和定向天線，通過云臺一起轉(zhuǎn)動。全向天線只能用于發(fā)射，不能用于接收，定向天線可同時發(fā)射與接收。
1.3 對準(zhǔn)信號的設(shè)計
粗對準(zhǔn)時采用全向天線發(fā)射，定向天線接收。因為定向天線的增益高，而全向天線的天線增益低，為了滿足接收端的接收門限，如果保持系統(tǒng)的發(fā)射功率不變，就必須采用降低傳輸速率，以彌補天線增益的不足，即使用專用的對準(zhǔn)信號。對準(zhǔn)信號不同于正常的通信信號，它的主要作用是導(dǎo)引對站天線和進(jìn)行簡單通信。由于相同的發(fā)射功率下傳輸速率越低，信號傳輸損耗越小，傳輸距離越長，顯然采用滿足對準(zhǔn)所需的最低傳輸速率最好。
精對準(zhǔn)時改用定向天線發(fā)射，定向天線接收。傳輸速率改為正常工作速率。
2 Bootloader設(shè)計
啟動程序（BootLoader）就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段程序，相當(dāng)于PC機(jī)的BIOS。對于PC機(jī)，其開機(jī)后的初始化處理器配置、硬件初始化等操作是由BIOS完成的，但對于嵌入式系統(tǒng)來說，出于經(jīng)濟(jì)性、價格方面的考慮一般不配置BIOS，因此我們必須自行編寫完成這些工作的程序，這就是所需要的開機(jī)程序。啟動時用于完成初始化操作的這段代碼被稱為BootLoader 程序，簡單地說，通過這段程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設(shè)定在一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核、運行用戶應(yīng)用程序準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。
這里設(shè)計的BootLoader初始化程序，它主要完成以下的一些功能：
（1）設(shè)置入口指針：啟動程序首先必須定義入口指針，而且整個應(yīng)用程序只有一個入口指針。
（2）設(shè)置中斷和異常向量：ARM7要求中斷向量表必須設(shè)置在從0 地址開始，連續(xù)8×4字節(jié)的空間，分別是復(fù)位、未定義指令、軟件中斷、預(yù)取指令錯誤、數(shù)據(jù)存取錯誤、IRQ、FIQ和一個保留的中斷向量。
（4）初始化堆棧和寄存器：堆棧設(shè)置在AT91R40807的片內(nèi)RAM中，可以提高運行速度。系統(tǒng)堆棧初始化取決于用戶使用了哪些中斷，以及系統(tǒng)需要處理哪些錯誤類型。一般來說管理者堆棧必須設(shè)置，如果使用了IRQ中斷，則IRQ堆棧也必須設(shè)置。進(jìn)入相應(yīng)的處理器模式，直接設(shè)置堆棧指針即可。
（5）改變處理器模式、狀態(tài)：對于不帶操作系統(tǒng)的用戶程序，系統(tǒng)可以處在USER模式下；對于帶操作系統(tǒng)的用戶程序，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)工作在SVC模式下，否則無法完成任務(wù)的切換。
3 天線自動對準(zhǔn)過程設(shè)計
3.1 粗對準(zhǔn)過程
粗對準(zhǔn)階段采用全向天線發(fā)射信號定向天線接收信號的方式，采用這種方式對準(zhǔn)雙方可以同時進(jìn)行對準(zhǔn)。因為采用全向天線發(fā)射信號需要降低傳輸速率，獲得低門限以彌補全向天線增益的降低。定向天線在水平和垂直方向進(jìn)行全范圍的掃描，尋找接收電平超過門限值的峰值點，將找到的峰值點的位置和接收電平值記錄下來。分析記錄下來的峰值點的信號強度，并將峰值點的位置按信號強度的大小進(jìn)行排序。排序完成后，按照順序先將天線轉(zhuǎn)動到獲得峰值點的位置，通過對控信道進(jìn)行對準(zhǔn)雙方的握手，握手成功則開始進(jìn)行精對準(zhǔn)，如果粗對準(zhǔn)不成功則返回等待開始自動對準(zhǔn)界面。
3.2 精對準(zhǔn)過程
關(guān)閉全向天線轉(zhuǎn)為定向天線收發(fā)，傳輸速率改為為正常通信速率，此時因雙方均采用定向天線收發(fā)，如果兩端天線同時轉(zhuǎn)動進(jìn)行搜索，必然會導(dǎo)致雙方接收信號電平的雜亂無章而無法進(jìn)行分析找到正確方位，所以采用通信雙方交替進(jìn)行搜索的控制算法，接收信號電平和誤碼率都滿足后，天線對準(zhǔn)完成。
4 結(jié)語
提出了一種適用于機(jī)動微波通信的、完全擺脫其他通信輔助設(shè)備的全自動天線對準(zhǔn)方案，通過試驗驗證了該方案的有效性和可行性。此設(shè)計方法操作簡單、性能穩(wěn)定、工作可靠，對其它類似的天線對準(zhǔn)設(shè)計有一定的參考作用。
參考文獻(xiàn)
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