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篇1
藍牙系統采用分散式（Scatter）結構，設備間以及從方式構成微微網（Piconet），支持點對點和點對多點通信。它采用GFSK調制，抗干擾性能好，通過快速跳頻和短包技術來減少同頻干擾，保證傳輸的可靠性。使用的頻段為無需申請許可的2.4GHz的ISM頻段。
藍牙協議從協議來源大致分為四部分：核心協議、電纜替代協議（RECOMM）、電路控制協議和選用協議。其中核心協議是藍牙專利協議，完全由藍牙SIG開發，包括基帶協議（BB）、連接管理協議（LMP）、邏輯鏈路控制和適配協議（L2CAP）以及服務發現協議（SDP）。藍牙協議從體系結構又可分為底層硬件模塊、中間協議層和高端應用層三大部分，其中鏈路管理層（LM）、基帶(BB)和射頻層（RF）構成藍牙的底層模塊。由此可見，基帶層是藍牙協議的重要組成部分。本文主要對藍牙技術中最重要的基帶數據傳輸機理進行分析。
1基帶協議概述
圖1給出藍牙系統結構示意圖。在藍牙系統中，使用藍牙技術將設備連接起來的網絡稱作微微網（Piconet），它由一個主節點（MasterUnit）和多個從節點(SlaveUnit)構成。主節點是微微網中用來同步其他節點的藍牙設備，是連接過程的發起者，最多可與7個從節點同時維持連接。從節點是微微網中除主節點外的設備。兩個或多個微微網可以連接組成散射網（Scatternet）。
圖2給出藍牙協議結構示意圖?；鶐游挥谒{牙協議棧的藍牙射頻之上，并與射頻層一起構成藍牙的物理層。從本質上說，它作為一個鏈接控制器，描述了基帶鏈路控制器的數字信號處理規范，并與鏈路管理器協同工作，負責執行象連接建立和功率控制等鏈路層的，如圖3所示?；鶐瞻l器在跳頻（頻分）的同時將時間劃分（時分），采用時分雙工（TDD）工作方式（交替發送和接收），基帶負責把數字信號寫入并從收發器中讀入數據。主要管理物理信道和鏈接，負責跳頻選擇和藍牙數據及信息幀的傳輸、象誤碼糾錯、數據白化、藍牙安全等?；鶐б补芾硗胶彤惒芥溄?，處理分組包，執行尋呼、查詢來訪及獲取藍牙設備等。
在藍牙基帶協議中規定，藍牙設備可以使用4種類型的地址用于同場合和狀態。其中，48位的藍牙設備地址BD_ADDR（IEEE802標準），是藍牙設備連接過程的唯一標準；3位的微微網激活節點地址AM_ADDR，用以標識微微網中激活成員，該地址3位全用作廣播信息；8位的微微網休眠節點地址PM_ADDR，用以標識微微網中休眠的從節點。微微網接入地址AR_ADDR，分配給微微網中要啟動喚醒過程的從節點。
當微微網主從節點通信時，彼此必須保持同步。同步所采用的時鐘包括自身不調整也不關閉的本地設備時鐘CLKN，微微網中主節點的系統時鐘CLK以及為主節點時鐘對從節點本地設備時鐘進行周期更新以保持主從同步的補償時鐘CLKE。
與其它無線技術一樣，藍牙技術中微微網通過使用各種信道來實現數據的無線傳輸。其中，物理信道表示在79個或者23個射頻信道上跳變的偽隨機跳頻序列，每個微微網的跳頻序列是唯一的，并且由主節點的藍牙設備地址決定；此外，藍牙有5種傳送不同類型信息的邏輯信道，它們分別為：
(1)LC信道：控制信道，用來傳送鏈路層控制信息；
(2)LMC信道：鏈接管理信道，用在鏈路層傳送鏈接管理信息；
(3)UA信道：用戶信道，用來傳送異步的用戶信息；
(4)UI信道：用戶信道，用來傳送等時的用戶信息；
(5)US信道：用戶信道，用來傳送同步的用戶信息。
在藍牙系統中，主從節點以時分雙工（TDD）機制輪流進行數據傳輸。因此，在信道上又可劃分為長度為625μs的時隙（TimeSlot），并以微微網主節點時鐘進行編號(0-227-1)，主從節點分別在奇、偶時隙進行數據發送。
2藍牙數據傳輸
藍牙支持電路和分組交換，數據以分組形式在信道中傳輸，并使用流控制來避免分組丟失和擁塞。為確保分組包數據正確傳輸，還進行數據的白化和糾錯，下面分別對這些傳輸機制進行分析。
2.1藍牙分組
分組包數據可以包含話音、數據或兩者兼有。分組包可以占用多個時隙（多時隙分組）并且可以在下一個時隙繼續發送，凈荷(Payload)也帶有16位的錯誤校驗識別和校驗（CRC）。有5種普通的分組類型，4個SCO分組包和7個ACL分組包。一般分組包格式如圖4。
圖3基帶層抽象
其中，接入碼(Accesscode)用來定時同步、偏移補償、尋呼和查詢。藍牙中有三種不同類型的接入碼：
(1)信道接入碼（CAC）：用來標識一個微微網；
(2)設備接入碼（DAC）：用作設備尋呼和它的響應；
(3)查詢接入碼（IAC）：用作設備查詢目的。
分組頭（Header）包含6個字段，用于鏈路控制。其中AM_ADDR是激活成員地址，TYPE指明分組類型，FLOW用于ACL流量控制位，ARQN是分組包確認標識，SEQN用于分組重排的分組編號，HEC對分組頭進行驗。藍牙使用快速、不編號的分組包確認方式，通過設置合適的ARQN值來區別確定是否接收到數據分組包。如果超時，則忽略這個分組包，繼續發送下一個。
2.2鏈接及流控制
藍牙定義了兩種鏈路類型，即面向連接的同步鏈路（SCO）和面向無連接的異步鏈路（ACL）。SCO鏈接是一個對稱的主從節點之間點對點的同步鏈接，在預留的時間里發送SCO分組，屬于電路交換，主要攜帶話音信息。主節點可同時支持3個SCO鏈接，從節點可同時支持2～3個鏈接SCO，SCO分組包不支持重傳。SCO鏈路通過主節點LMP發送一個SCO建立消息來建立，該消息包含定時參數（Tsco和Dsco）。
ACL鏈接是為匹克網主節點在沒有為SCO鏈接保留的時隙中，提供可以與任何從節點進行異步或同步數據交換的機制。一對主從節點只可以維持一個ACL鏈接。使用多個ACL分組時，藍牙采用分組包重發機制來保證數據的完整性。ACL分組不指定確定從節點時，被認為是廣播分組，每個從節點都接收這個分組。
藍牙建議使用FIFO（先進先出）隊列來實現ACL和SCO鏈接的發送和接收，鏈接管理器負責填充這些隊列，而鏈接控制器負責自動清空隊列。接收FIFO隊列已滿時則使用流控制來避免分組丟失和擁塞。如果不能接收到數據，接收者的鏈接控制器發送一個STOP指令，并插入到返回的分組頭（Header）中，并且FLOW位置1。當發送者接收到STOP指示，就凍結它的FIFO隊列停止發送。如果接收器已準備好，發送一個GO分組給發送方重新恢復數據傳輸，FLOW位置0。
2.3數據同步、擾碼和糾錯
由于藍牙設備發送器采用時分雙工（TDD）工作機制，它必須以一種同步的方式來交替發送和接收數據。微微網通過主節點的系統時鐘來實現同步，并決定其跳頻序列中的相位。在微微網建立時，主節點的時鐘傳送給從節點，每個從點節給自己的本地時鐘加上一個偏移量，實現與主節點的同步。在微微同生存期內，主節點不會調整自己的系統時鐘。為了與主節點的時鐘匹配，從節點會偏移量進行周期的更新。藍牙時鐘應該至少具有312μs的分首辨率。主節點分組發送的平均定時與理想的625ms時隙相比，偏移不不能超過20ppm，抖動（Jitter）應該少于1ms。
在分組數據送出去并且在FEC編碼之前，分組頭和凈荷要進行擾碼，使分組包隨機化。接收數據分組包時，使用盯同的白化字進行去擾處理。
為了提高數據傳輸可靠性及系統抗干擾性，藍牙數據傳輸機制采用三種糾錯方式：1/3率FEC編碼方式（即每一數據位重復3次）、冗余2/3率FEC編碼方式（即用一個多項式發生器把10位碼編碼成15位碼）以及數據自動請求重發方式（即發送方在收到接收方確認消息之前一直重發數據包，直到超時）。
圖4藍牙分組包格式
3藍牙設備連接
藍牙鏈接控制器工作在兩種主要狀態：待令（Standby）和連接（Connection）。在藍牙設備中，Standby是缺省的低功率狀態，只運行本地時鐘且不與任何其他設備交互。在連接狀態，主節點和從節點能交換分組包進行通信，所以要實現藍牙設備之間的互相，彼此必須先建立連接。由于藍牙使用的ISM頻帶是對所有無線電系統都開放的頻帶，會遇到各種各樣的干擾源，所以藍牙采用分組包快速確認技術和跳頻方案來確保鏈路和信道的穩定。在建立連接和通信過程中使用跳頻序列作為物理信道，跳頻選擇就是選擇通信的信道。
3.1跳頻選擇
跳頻技術把頻帶分成若干個跳頻信道（HopChannel）。無線電收發器按一定的碼序列（以產生隨機數的方式）不斷地從一個信道跳到另一個信道，并且收發雙方都按這個規律才能通信并同步。跳頻的瞬時帶寬很窄，通過擴頻技術展成寬頻帶，使干擾的影響最小。當一個設備被激活時，該設備被分配32個跳頻頻點，以后該設備就在這些跳頻點上接收和發送信息。通用跳頻選擇方案由兩部分組成，即選擇一個序列并在跳頻頻點上映射該序列。對于每一情況，都需要從-主和主-從兩種跳頻序列。藍牙系統中使用的跳頻序列有如下幾種：
(1)呼叫跳頻序列：在呼叫（Page）狀態使用；
(2)呼叫應答序列：在呼叫應答（PageResponse）狀態使用；
(3)查詢序列：在查詢（Inquiry）狀態使用；
(4)查詢應答序列：在查詢應答（InquiryResponse）狀態使用；
(5)信道跳頻序列：在連接（Connection）狀態使用。
3.2藍牙連接建立
從待令狀態到連接狀態的過程就是連接建立過程。通常來講，兩個設備的連接建立過程如下：
首先，主節點使用GIAC和DIAC來查詢范圍內的藍牙設備（查詢狀態）。如果任何附近的藍牙設備正在監聽這些查詢（查詢掃描狀態），就發送它的地址和時鐘信息后，從節點可以開始監聽來自主節點的尋呼消息（尋呼掃描），主節點在發現附近的設備之間可以尋呼這些設備（尋呼狀態），建立鏈接。在尋呼掃描的從設備被這個主節點尋呼后，就會以DAC（設備訪問碼）來響應（Slaveresponsesubstate）。主節點在接收到從節點的響應后，便可以以送主節點的實時時鐘、BD_ADDR、BCH奇偶位和設備類（FHS分組包），最后在從節點已經接收到這個FHS分組之后，進入連接狀態。具體過程如圖5。
由圖5可見，在藍牙連接建立的呼個不同階段，主節點和從節點分別處于不同的狀態，這些狀態包括：
查詢（Inquiry）：查詢是主節點用來查找可監視區域中的藍牙設備，以便通過收集來自從節點響應查詢消息中得到該節點的設備地址和時鐘，查詢過程使用IAC；
查詢掃描（InquiryScan）：藍牙設備周期地監聽來自其他設備的查詢消息，以便自己能被發現。掃描過程中，設備可以監聽普通查詢接入碼（GIAC）和特定查詢接入碼（DIAC）；
查詢響應（Inquiryresponse）：從節點以FHS分組響應查詢消息，它攜帶從節點的DAC、本地時鐘等信息；
尋呼（Page）：主節點通過在不同的跳頻序列發送消息，來激活一個從節點并建立連接，尋呼過程使用DAC；
尋呼掃描（PageScan）：從節點周期性地在掃描窗間隔時間內喚醒自己，并監聽自己的DAC，從節點每隔1.28s在這個掃描窗上根據尋呼跳頻序列選擇一個掃描頻率；
從節點響應（SlaveResponse）：從節點在尋呼掃描狀態收到主節點對自己的尋呼消息即進入響應狀態，響應主設備的尋呼消息；
主節點響應（MasterResponse）：主節點在接收到從節點對它的尋呼消息的響應后，主節點發送一個FHS分組給從節點，如果從節點響應回答，主節點就進入連接狀態。
3.3連接狀態
連接（connection）狀態以主節點發送一個POLL分組開始，表示連接已經建立，此時分組包可以在主從節點之間來回發送。連接兩端即主從節點都使用主節點的接入碼和時鐘，并且使用的跳頻為信道跳頻序列。即在連接建立后，主節點的藍牙設備地址（BD_ADDR）決定跳頻序列和信道接入碼。在連接狀態的藍牙設備，可以有以下幾個子狀態：
Active:在這個模式下，主從節點都分別在信道通過監聽，發送和接收分組包，并彼此保持同步；
Sniff:在這個模式下，從節點可以暫時不支持ACL分組，也就是ACL鏈路進入低能源sleep模式，空出資源，使得象尋呼、掃描等活動、信道仍可用；
Park：當從節點不必介入微微網信道，但仍想與信道維持同步，它能進入park（休眠）模式，此時具有很少的活動而處于低耗模式，從節點放棄AM_ADDR，而使用PM_ADDR。
篇2
該模塊采用Chipcon公司的超低功耗FSK調制解調芯片CC1000和Microchip公司的低功耗單片機PIC16F73，從而保證了系統的超低功耗。同時，為了適應電池供電系統的應用，該模塊支持查詢方式的無線通信，可以使系統的平均工作電流低至10μA。該模塊具有8組信道，可以實現點對點、點對多點的半雙工通信，并且提供標準串行數據接口，支持TTL、RS232和RS485通信接口，可以方便地與其它控制器或計算機連接。
圖1
1模塊硬件設計
模塊結構框圖如圖1所示。
作為工作在物理層和數據鏈路層的底層通信設備，該系統完成數據的調制解調、假數據過濾、數據組合、解碼數據幀、數據校驗等功能。在接收過程中完成數據由電信號向位流、由位流數據向字節，由字節向數據幀的變換，而在發送過程中則完成接收到的逆向過程。數據發送過程中數據流的變化如圖2所示。
調制解調由CC1000完成。系統采用頻移鍵控調制（FSK），載波頻率為434MHz，帶寬為64kHz，數據采用差分曼徹斯特編碼發送，空中發送數據速率可以根據需要設置，最高FSK數據速率為76.8kpbs。CC1000采用三線命令接口和兩線數據接口，可編程配置載波頻率和數據速率等內容。有關CC1000的詳細內容見參考文獻。
模塊控制器在發送時從用戶接口接數據和命令，并將用戶數據轉換成數據幀傳送給CC1000，控制CC1000進行數據發送。在接收時，控制器接收從CC1000傳送過來的數據，分析數據，過濾噪聲，將數據由位流轉換為字節，進行校驗并將用戶數據通過串行口傳送給用戶，使用戶可以實現所發即所收。
模塊是為低功耗系統而設計的，除了具有SLP引腳可以直接休眠模塊外，還有一些專門設計的命令來支持使用查詢方式的通信。PCMD、RX、TX三線組成模塊的三線接口，配置命令時PCMD必須為高電平。配置命令工作時序如圖3所示。
發送數據時PCMD應置為低電平，通過串行口發送數據即可。模塊使用時間間隔區分數據幀，如果有傳輸半個字節的時間沒有接收到數據，則認為此前接收到的為一幀數據，系統將編碼該幀數據并通過CC1000進行調制和發送。因此，如果用戶數據是以數據幀的格式發送的，用戶應當連續發送數據，以避免模塊將一幀數據分割為兩幀數據發送，從而降低發送效率。模塊只能進行半雙工通信，沒有數據發送時模塊處于接收狀態；有休眠信號時模塊進入體眠狀態，此時模塊無法接收和發送數據，只有將模塊喚醒后，才能發送和接收數據。READY信號是模塊工作狀態指示信號。當READY長時間處于低電平狀態時，可以使用RST將模塊復位，重新設置模塊的工作狀態，以避免模塊處于錯誤工作狀態。
2軟件設計
系統軟件采用專門為PIC單片機進行了優化，能夠為PIC系列單片機產生優質高效的代碼，具體內容參考文獻。系統控制器軟件設計是本系統的核心內容，由于控制器要完成與用戶和CC1000雙方的通信及數據封裝，因此系統軟件借用Windows系統的消息循環機制設計，采用消息循環的體系結構。這種結構使得程序結構清晰、可擴展性強、可移植性強。經過長時間的初中，證明這種結構非常適合單片機系統軟件的開發。
圖4為程序初始化和主函數部分的結構框圖。系統程序總線結構采用消息驅動機制。在系統內部寄存器和變量初始化完成后便可以進入消息循環程序查詢系統消息。系統消息一般是CPU外部或內部的事件通過CPU中斷系統激勵CPU運行的。為了能夠使系統產生和響應消息，必須啟動CPU的中斷系統，因而在進入消息循環前啟動CPU定時中斷、串行通信中斷、外部觸發中斷。程序初始化部分在CPU上電或復位后只執行一次，CPU在正常工作時即將終都在消息循環中反復檢測消息是否存在，并根據消息的種類做不同的操作，最后清除相應的消息標志，再進行循環檢測消息。本系統中消息共有三種，分別是程序節拍控制信號、與CC1000通信的信號以及與用戶通信的信號。程序節拍控制信號控制程序的運行過程，包括時間信號、外部中斷信號（休眠、喚醒）以及其它定時動作信號；與CC1000通信的信號包括CC1000狀態轉換信號、接收完成信號、發送開始信號以及發送完畢信號等，負責管理與CC1000的通信和控制工作；與用戶通信的信號包括接收用戶數據完畢信號、用戶數據發送完畢信號以及向用戶發送數據開始信號等，負責與用戶的通信管理。程序的消息循環結構如圖5所示。
3模塊性能
3．1模塊功能
作為一款專門為低功耗系統而設計的無線數字傳輸模塊，該模塊具有低電平供電、低功耗的特點。供電電壓范圍為3V～12V。當供電電壓為3V時，在接收狀態下，模塊電流為9.6mA；在發送狀態下，模塊電流為25.6mA；在休眠狀態下，模塊電流為2μA。通信系統使用查詢方式工作時，處于接收的工作電流計算公式如下，即若休眠時間為dsl，檢測信號時間為tdt，那么平均工作電流為（單位為μA
）：
Ip=(tsl×2+tdt×9600)/(tsl+tdt)
因此，如果一個系統的休眠時間為8s,檢測時間為13μA。這樣，5400mAh的鋰電流可以使用47年！當然，實際使用中應該計算模塊處于接收狀態時的電流，此時模塊的功耗就取決于模塊工作的情況和傳輸數據量的大小，但是其極低的待機功耗對于移動設備來說是十分重要的。
3．2通信可靠性
通信誤碼率可以使用如下近似公式計算：
Pe≈Ne/N
式中，N為傳輸的二進制碼元總線；Ne為被傳輸錯的碼元數，理論上應有N∞。
在實際使用中，N足夠大時，才能夠把Pe近似為誤碼率。經過對模塊的測試，在數據速率為2400bps、通信距離為100m(平原條件)時，通信誤碼率為10-3～10-5。在數據速率提高時，通信誤碼率會增加，但是通信模塊可采用多項技術來提高通信可靠性。在物理層，模塊采用差分曼徹斯特編碼技術發送數據，從而保證通信中的同步問題；而在數據鏈路層，使用CRC（循環冗余編碼）進行數據幀校驗，用以保證數據到達用戶應用層以后的可靠性。當然，用戶在應用層還可以采取多種通信協議來進一步提高通信的可靠性。
3.3通信距離
在無線通信中，通信距離與發射機發送信號的強度和接收機接收靈敏度有著直接關系。本模塊的發送功率為10dBm，而在數據速率為2400bps、帶寬為64kHz、通信二進制誤碼率為10-3條件下，模塊的接收靈敏度為-110dBm。在天線高于地面3m的可視條件下，可告通信距離（誤碼率小于10-3）大于300m。在市區環境中，可靠通信距離在10m左右。
圖5
4模塊應用
篇3
傳統的金剛石合成機控制系統是由一個PLC和一個可顯示終端構成。這種傳統的控制系統一般具有如下缺點：
(1)系統所有的工作都由PLC完成，其控制精度較差，致使合成的金剛石質量較差；
(2)顯示終端的平面尺寸過小，這一方面使得操作人員觀察系統的狀態很不方便，另一方面也常常會引起誤操作；
(3)金剛石合成工藝復雜，需控制的參數很多，但原控制系統不能對參數進行保存，這樣在根據不同產品和工藝要求對部分參數進行調整時，每次都必須重新設置所有的參數，操作非常麻煩；
（4）界面不友好；
（5）不能通過控制系統自動考核操作人員的工作質量。
為了提高控制精度、方便操作，開發新的控制系統迫在眉睫。筆者針對以上問題，將IPC與PLC有機結合在一起，開發了一套新的控制系統。通過該系統可在上位機（IPC）和PLC之間通過RS－232與RS－485進行大量串口通信。
2VC串口通信分析
在32位Windows系統下使用VC開發串口通信程序通常有如下4種方法：
（1）使用Microsoft公司提供的名為MSCOMM的通信控件；
（2）直接使用Windows應用程序接口（API）；
（3）自行設計一個串口通信類；
（4）通過開發一個ActiveX控件來實現串口通信功能。
在上述幾種方法中，實際上還是使用WindowsAPI函數，然后把串口通信的細節給封裝起來，同時提供給用戶幾個簡單的接口函數。上述幾種方法各有優缺點，但在實際情況下，大多數編程人員喜歡使用API函數自行設計串口通信類。
用WindowsAPI函數進行串口通信的編程流程如圖1所示。其中打開串口是確定串口號與串口的打開方式；初始化串口用于配置通訊的波特率、每字節位數、校驗位、停止位和讀寫超時等；讀寫串口用于向串口進行發送數據和從串口接收數據；關閉串口用于將串口關閉并釋放串口資源（Windows系統下串口是系統資源）。
由于絕大多數控制系統中串口通信是比較費時的，而且監控系統還要進行數據處理和顯示等，所以一般采用多線程技術，并用AfxBeginThread（）函數創建輔助線程來管理串口通信，這樣，主進程就能在進行串口讀寫的同時，處理數據并完成用戶指令的響應，但是設計時一定要處理好數據的共享問題。
串口讀寫既可以選擇同步、異步方式，也可以選擇查詢、定時讀寫和事件驅動方式。由于同步方式容易造成線程阻塞，所以一般采用異步方式；而查詢方式要占用大量的CPU時間，所以一般采用定時讀寫或者事件驅動方式，事件驅動方式相關文獻較多，故此重點討論定時讀寫方式。定時讀寫方式就是上位機向下位機發送固定格式的數據，在下位機收到后向上位機返回狀態信息數據。由于數據的傳輸需要時間，所有上位機發送數據后就調用＿sleep（）函數進行休眠，休眠的時間可根據需要進行不同的設置。這樣，可以節省CPU時間，以使系統能夠很好地進行監控工作和處理其它事務。
3VC串口通信的設計與實現
筆者在Windows系統下，采用面向對象的方法和多線程技術，并使用VisualC6．0作為編程工具開發了一個通用串口通信類CSerialPort，該CSerialPort類封裝了串口通信的基本數據和方法，下面給出CSerialPort類的簡單介紹。
CSerialPort類頭文件中的主要成員變量和成員函數如下：
ClassCSerialPort
{
private:
HANDELm_hPort;
DCBm_Dcb;
COMMTIMEOUTSm_TimeOuts;
DWORDm_Error;
Public:
CSerialPort();／／構造函數
virtual～CSerialPort();／／析構函數
／／InitPort()函數實現初始化串口
BOOLInitPort(
char＊str＝“com1”,
UINTBaudRate＝9600,
UINTParity＝0,
UINTByteSize＝8,
UINTStopBits＝1,
UINTReadMultiplier＝0,
UINTReadConstant＝0,
UINTWriteMultiplier＝10,
UINTWriteConstant＝1000);
DCBGetDCB();／／獲得DCB參數
／／SetDCB()函數實現設置DCB參數
BOOLSetDCB(
UINTBaudRate＝9600,
UINTParity＝0,
UNITByteSize＝8,
UINTStopBits＝1);
／／GetTimeOuts()函數獲得超時參數
COMMTIMEOUTSGetTimeOuts();
／／SetTimeOuts()函數設置超時參數
BOOLSetTimeOuts(
UINTReadMultiplier＝0,
UINTReadConstant＝0,
UINTWriteMultiplier＝10,
UINTWriteConstant＝1000);
／／WritePort()函數實現寫串口操作
voidWritePort(HANDLEport,CString);
CStringReadPort(HANDLEport);／／讀串口操作
BOOLClosePort();／／關閉串口
};
下面對該類的重要函數作以說明：
(1）在構造函數CSerialPort（）中已對該類的數據成員進行了初始化操作。
（2）初始化串口函數InitPort（）函數用于完成串口的初始化工作，包括打開串口、設置DCB參數、設置通信的超時時間等。
打開串口使用CreateFile（）函數，其中InitPort（）函數中的第一個參數為要打開的串口，通常將該參數賦給CreateFile（）函數中的第一個參數；設置DCB參數應調用該類中的SetDCB（）函數，并將InitPort（）函數中的第2至第5參數賦給SetDCB（）函數；設置通信的超時時間應調用該類中的SetTimeOuts（）函數，并將InitPort（）函數中的第6至第9參數賦給SetTimeOuts（）函數。另外，該串口是系統資源，應該根據不同要求對其安全屬性進行設置。
（3）SetDCB（）函數用于設置DCB參數，包括傳輸的波特率、是否進行奇偶校驗、每字節長度以及停止位等。
（4）SetTimeOuts（）函數用于設定訪問的超時值，根據設置的值可以計算出總的超時間隔。前面兩個參數用來設置讀操作總的超時值，后面兩個參數用來設置寫操作總的超時值。
（5）WritePort（）函數用來完成向串口寫數據。由于該系統需要對多個串口進行通信，所以首先應把串口號作為參數傳遞給該函數；接著該函數把按參數傳遞過來的、要發送的數據進行編碼（也就是加入校驗，這樣能減少誤碼率），然后再調用WindowsAPI函數WriteFile（）并把數據發送到串口。
（6）ReadPort（）函數用來完成從串口讀數據，由于有多個串口，所以應把串口作為參數傳遞進來，然后調用API函數ReadFile（），并把下位機發送到串口，數據讀出來放到緩存里面，接著對數據進行處理以將其變換成字符串（CString）類型并返回。
（7）GetDCB（）函數主要用于獲得串口的當前配置，可通過調用API函數GetCommState（）來實現，然后再進行相應的處理。
（8）GetTimeOuts（）函數用于獲得訪問超時值。
（9）ClosePort（）函數可用來關閉串口。因為在Windows系統中串口是系統資源，因而在不用時，應將其釋放掉，以便于其它進程對該資源的使用。
4基于串口通信的金剛石合成控制
金剛石合成控制系統采用主從式控制方式，上位機為微機、下位機為PLC。上位機的主要功能是對系統進行實時監控，下位機的主要功能是對系統進行實時控制。上位機采用Windows98操作系統，其監控程序可用VC開發，上、下位機之間通過RS－232與RS－485串口進行通信，它們之間采用的通信波特率為9600bps，無奇偶校驗，每字節8位，并有1位停止位。上、下位機之間傳送的數據格式可自己定義。由于傳輸數據時可能會引起錯誤，所以加入了校驗算法。該系統通過上位機向下位機發送數據，下位機收到后就把當前系統的狀態參數返回給上位機。由于該系統中所控制的參數具有遲滯性，所以應采用定時發送數據的方法來采集現場狀態信息。
上位機編程時，可用VC6．0生成一個對話框類型的程序框架，然后將自己編寫的CSerialPort類加入到該工程中，并在主界面類CCrystal中添加一個CSerialPort類的成員變量serial。當監控系統開始工作時，可用AfxBeginThread函數創建輔助線程來管理串口通信，當調用CSerialPort類中的WritePort函數向串口發送數據后，可調用＿sleep函數使輔助線程休眠一段時間，以便使PLC有充分的時間返回數據；接著再調用CSerialPort類中的ReadPort（）函數并從串口讀數據，然后再調用＿sleep（）函數使輔助線程再休眠一定的時間。這樣設計后，當進行串口通信時，主線程就能繼續完成監控功能和處理其他事務。輔助線程函數的主要代碼如下：
UINTSerialPro（void＊param）
{
Ccrystal＊mdlg＝（Ccrystal＊）param
CStringstr；
intflag＝1；
／／如果初始化串口失敗返回
if（！InitPort（“com2”））
{AfxMessageBox（“打開串口2失敗”）；
return0；
}
／／循環讀寫串口，直到結束
while（flag）
{
／／這里把要發送的數據傳送給變量str
……
／／向串口寫數據
mdlg－＞serial．WritePort(hport，str);
／／讓輔助線程休眠100ms
＿sleep(100);
／／從串口讀數據并賦給變量str
str＝mdlg－＞serial．ReadPort(hport);
／／這里把從串口得到的數據進行處理
篇4
1.2圓錐-圓柱齒輪傳動減速器
YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件：環境溫度為-40～40度；輸入軸轉速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s，電機啟動轉矩為減速器額定轉矩的兩倍。YK系列的特點：采用一級圓弧錐齒輪和一、二、三級圓柱齒輪組合，把錐齒輪作為高速級（四級減速器時作為第二級），以減小錐齒輪的尺寸；齒輪均采用優質合金鋼滲碳淬火、精加工而成，圓柱齒輪精度達到GB/T10095中的6級，圓錐齒輪精度達到GB/T11365中的7級；
減速器的選用原則：（1）按機械強度確定減速器的規格。減速器的額定功率P1N是按載荷平穩、每天工作小于等于10h、每小時啟動5次、允許啟動轉矩為工作轉矩的兩倍、單向運轉、單對齒輪的接觸強度安全系數為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當載荷性質不同，每天工作小時數不同時，應根據工作機載荷分類按各種系數進行修正.減速器雙向運轉時，需視情況將P1N乘上0.7～1.0的系數，當反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時取小值，反之取大值。功率按下式計算：P2m=P2*KA*KS*KR，其中P2為工作功率；KA為使用系數；KS為啟動系數；KR為可靠系數。（2）熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環境溫度20℃，每小時100%連續運轉和功率利用律（指P2/P1N×100%）為100%的情況，不符合上述情況時，應進行修正。（3）校核軸伸部位承受的徑向載荷。
2結構設計
2.1V帶傳動
帶傳動設計時，應檢查帶輪的尺寸與其相關零部件尺寸是否協調。例如對于安裝在減速器或電動機軸上的帶輪外徑應與減速器、電動機中心高相協調，避免與機座或其它零、部件發生碰撞。
2.2減速器內部的傳動零件
減速器外部傳動件設計完成后，可進行減速器內部傳動零件的設計計算。
1）齒輪材料的選擇應與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協調。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時，應選鑄剛或鑄鐵材料。各級大、小齒輪應該可能減少材料品種。
2）蝸輪材料的選者與相對滑動速度有關。因此，設計時可按初估的滑速度選擇材料。在傳動尺寸確定后，校核起滑動速度是否在初估值的范圍內，檢查所選材料是否合適。
3）傳動件的尺寸和參數取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數必須符合標準。圓柱齒輪和蝸桿傳動的中心距應盡量圓整。對斜齒輪圓柱齒輪傳動還可通過改變螺旋角的大小來進行調整。
根據設計計算結果，將傳動零件的有關數據和尺寸整理列表，并畫出其結構簡圖，以備在裝配圖設計和軸、軸承、鍵聯結等校核計算時應用。
聯軸器的選擇
減速器的類型應該根據工作要求選定。聯接電動機軸與減速器，由于軸的轉速高，一般應選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯軸器，例如彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器。減速器低速軸（輸出軸）與工作機軸聯接用的連周期，由于軸的轉速較低，傳遞的轉距較大，又因為減速器軸與工作機軸之間往往有較大的軸線偏移，因此常選用剛性可以移動聯軸器，例如滾子鏈聯軸器、齒式聯軸器。
聯軸器型號按計算轉距進行選擇。所選定的聯軸器，起軸孔直徑的范圍應與被聯接兩軸的直徑相適應。應注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動機的軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯軸器。
目錄
一緒論………………………………………………………………………1
二結構設計
三設計計算過程及說明……………………………………………………….3
1選擇電動機..............................................................................................….3
2傳動裝置的總傳動比及其分配.......................................….............................3
3計算傳動裝置的運動和動力裝置參數..................................…........................3
4帶傳動設計.......................................................…..........................................4
5齒輪傳動設計.....................................................…........................................5
6軸的設計........................................................................................…...........11
7軸承的選擇..............................................................................................…22
8鍵的選擇.....................................................….........................................…22
9減速機箱體的設計...............................................…......................................23
篇5
電力線高速數據傳輸使電力線做為通信媒介已成為可能。鋪設有電力線的地方，通過電力線路傳輸各種互聯網的數據，就可以實現數據通信，連成局域網或接入互聯網。通過電源線路傳輸各種互聯網數據，可以大大推進互聯網的普及。此項技術還可以使家用電腦及電器結合為可以互相溝通的網絡，形成新型的智能化家電網，用戶在任何地方通過Internet實現家用電器的監控和管理；可以直接實現電力抄表及電網自動化中遙信、遙測、遙控、遙調的各項功能，而不必另外鋪設通信信道。因此，研究電力
線通信是十分必要的。
1OFDM基本原理
正交頻分復用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一種正交多載波調制MCM方式。在傳統的數字通信系統中，符號序列調制在一個載波上進行串行傳輸，每個符號的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM是一種并行數據傳輸系統，采用頻率上等間隔的N個子載波構成。它們分別調制一路獨立的數據信息，調制之后N個子載波的信號相加同時發送。因此，每個符號的頻譜只占用信道全部帶寬的一部分。在OFDM系統中，通過選擇載波間隔，使這些子載波在整個符號周期上保持頻譜的正交特性，各子載波上的信號在頻譜上互相重疊，而接收端利用載波之間的正交特性，可以無失真地恢復發送信息，從而提高系統的頻譜利用率。圖1給出了正交頻分復用OFDM的基本原理。考慮一個周期內傳送的符號序列(do，d1，…，dn-1)每個符號di是經過基帶調制后復信號di=ai+jbi，串行符號序列的間隔為t=l／fs，其中fs是系統的符號傳輸速率。串并轉換之后，它們分別調制N個子載波(fo，f1，…，fn-1)，這N個子載波頻分復用整個信道帶寬，相鄰子載波之間的頻率間隔為1／T，符號周期T從t增加到Nt。合成的傳輸信號D(t)可以用其低通復包絡D(t)表示。
其中ωi=-2π·f·i，f=1／T=1／Nt。在符號周期[O，T]內，傳輸的信號為D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。
若以符號傳輸速率fs為采樣速率對D(t)進行采樣，在一個周期之內，共有N個采樣值。令t=mt，采樣序列D(m)可以用符號序列(do，d1，…，dn-1)的離散付氏逆變換表示。即
因此，OFDM系統的調制和解調過程等效于離散付氏逆變換和離散付氏變換處理。其核心技術是離散付氏變換，若采用數字信號處理(DSP)技術和FFT快速算法，無需束狀濾波器組，實現比較簡單。
2電力線數傳設備硬件構成
電力線數據傳輸設備的硬件框圖如圖2所示。
2.1數字信號處理單元TMS320VC5402
用數字信號處理的手段實現MODEM需要極高的運算能力和極高的運算速度，在高速DSP出現之前，數字信號處理只能采用普通的微處理器。由于速度的限制，所實現的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世紀70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以來，近20年來涌現出一大批高速DSP芯片，從而使話帶高速DSPMCODEM的實現成為可能。
TMS320系列性價比高，國內現有開發手段齊全，自TI公司20世紀80年代初第一代產品TMS32010問世以來，正以每2年更新一代的速度，相繼推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代產品TMS320C54X。
根據OFDM調制解調器實現所需要的信號處理能力，本文選擇以TMS320VC5402作為數據泵完成FFT等各種算法，充分利用其軟件、硬件資源，實現具有高性價比的OFDM高速電力線數傳設備。
TMS320C54X是TI公司針對通信應用推出的中高檔16位定點DSP系列器件。該系列器件功能強大、靈活，較之前幾代DSP，具有以下突出優點：
速度更快(40～100MIPS)；
指令集更為豐富；
更多的尋址方式選擇；
2個40位的累加器；
硬件堆棧指針；
支持塊重復和環型緩沖區管理。
2.2高頻信號處理單元
主要實現對高頻信號的放大、高頻開關和線路濾波等功能，并最終經小型加工結合設備送往配電線路。信號的放大包括發送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪聲放大部分。其中高頻開關完成收發高頻信號的轉換，實現雙工通信。同時使收發共用一個線路濾波器，這樣可以節省系統成本。2．3RS一232接口單元
用戶數據接口采用RS一232標準串行口。串口的數據中斷采用邊沿觸發中斷，串口中斷程序完成用戶數據的發送與接收。將接收到的用戶數據暫存到CPU的發送緩沖區中，等到滿一個突發包時就發送到DSP進行處理。
3參數設計
3．1保護時間的選擇
根據OFDM信號設計準則，首先選擇適當的保護時間，=20μs，這能夠充分滿足在電力系統環境下，OFDM信號消除多徑時延擴展的目的。
3．2符號周期的選擇
T>200μs，相應子信道間隔，f<5kHz，這樣在25kHz帶寬內至少要劃分出5個子信道。另外子信道數不能太多，增加子信道數雖然可以提高頻譜傳輸效率，但是DSP器件的復雜度也將增加，成本上升，同時還將受到信道時間選擇性衰落的嚴重影響。因此，考慮在25kHz的帶寬內采用7個子信道。
3.3子信道數的計算
子信道間隔：
各子信道的符號周期：T=250μs
考慮保護時間：=20μs，則有Ts=T+=270μs
各子信道實際的符號率：
總的比特率：3.71kbps×25子信道×2b／symbol=185.5kb／s
系統的頻譜效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz
可以看出，這時系統已經具有較高的頻譜效率。25路話音信號總的速率與經串并變換和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符號率相比，每個子信道還可以插入冗余信息用于同步、載波參數、幀保護和用戶信息等。需要指出的是：
①由于OFDM信號時頻正交性的限制條件，在此設計中盡管采用了25個子載波并行傳輸也只能傳25路語音。如果要傳8路語音，經串并轉換和16QAM映射后，各個子信道上有用信息的符號率為1.855bps／Hz，最多還可以插入的冗余信息為O.145bps／Hz，在實際傳輸中這是很難保證的傳輸質量的，因此該設計相對于M-16QAM采用4個子載波傳輸6路話音并不矛盾。
②在此設計中，為冗余信息預留了較多的位，其冗余信息與有用信息的比值為0.59，大于iDEN系統的0.44。這是考慮到OFDM信號對于載波相位偏差和定時偏差都較為敏感，這樣就可以插入較多的參考信號以快速實現載波相位的鎖定、跟蹤及位同步；另一方面對引導符號間隔的選擇也較為靈活，在設計中選擇引導符號間隔L=10。
③OFDM信號調制解調的核心是DFT／IDFT算法。目前，普遍采用DSP芯片完成DFT／IDFT，因此有必要對設計所需的DSP性能進行估計。根據設計要求，至少要能在250μs內完成32個復數點的FFT運算。我們知道，N個復數點的FFT共需要2Nlog2N次實數乘法和3Nl0g2N次實數加法。假設實數乘法和實數加法都是單周期指令，以32個復數點為例，這樣共需要800個指令周期，即20μs，因此采用TMS320VC5402能夠滿足設計要求(TMS320VC5402的單指令周期為10ns)。
4.1調制部分的軟件設計
此程序作為子程序被調用之前，要發送的數據已經被裝入數據存儲器，并將數據區的首地址及長度作為入口參數傳遞給子程序。程序執行時，首先清發送存儲器，然后配置AD9708的采樣速率，之后允許串行口發送中斷產生，使中斷服務程序自動依次讀取發送存儲器中的內容，送入AD9708變換成模擬信號。之后程序從數據存儲器讀取一幀數據，經編碼，并行放入IFFT工作區的相應位置，插入導頻符號并將不用的點補零。隨后進行IFFT，IFFT算法采用常用的時域抽點算法DIT，蝶形運算所需的WN可查N=512字的定點三角函數表得到。由于TMS320VC5402的數值計算為16位字長定點運算方式，所以IFFT采用成組定點法，既提高了運算精度又保證了運算速度。然后對IFFT變換后的結果擴展加窗，并將本幀信號的前擴展部分同上幀信號的后擴展部分相加，加窗所需窗函數可查表得到。窗函數存放在窗函數表中，是事先利用C語言浮點運算并將結果轉換為定點數存放在表中的。
經實測，從讀取串行數據到加窗工作完成最多占用75個抽樣周期(75×125μs)的時間，而發送一幀信號需512+32=544個抽樣周期(544×125μs)。這說明C5402的運算速度足夠滿足需要。
當上一幀信號發送完畢，程序立即將以處理好的本幀信號送入發送存儲器繼續發送，并通過入口參數判斷數據是否發送完畢。
4.2解調部分的軟件設計
用TMS320VC5402實現的流程分同步捕捉及解調兩個階段。同步捕捉階段執行時，首先清接收存儲器，配置AD9057的采樣速率，然后開串行口接收中斷，使接收中斷服務程序接收來自AD9057的采樣數據并依次自動存入接收存儲器。
每得到一個新的樣點，程序先用DFT的遞推算法解調出25路導頻符號，并對導頻均衡。之后分別同參考導頻符號矢量600h+j600h進行點積，這里用導頻符號矢量的實部與虛部的和代替點積，即可反映相關函數的規律，以簡化運算。求得25路導頻與參考導頻的相關值后暫時保存，并分別與前一個樣點所保存的各導頻相關值比較(相減)，用一個字節保存比較結果的正負號(每路導頻占1bit)。在處理前一個樣點的過程中，也用一個字節保存它同其前一樣點的導頻相關值比較的正負號。對這兩個字節進行簡單的邏輯運算，即可判斷出各導頻是否在前一個樣點處出現峰值。倘若25路導頻中有20個以上的導頻同時出現峰值，則認為該樣點以前的N=512個樣點即為捕捉到的一幀信號，程序進入解調階段；否則等待接收新的采樣點繼續進行同步捕捉。
解調階段首先對捕捉到的幀信號進行實信號的FFT變換，仍然采用成組定點法，之后進行均衡。然后利用導頻算出本地抽樣時鐘的延遲τ，在計算中應盡量避免出現除法，可將常數分母取倒數后提前算出，作為乘法的系數。為了保證其后二維AGC的精度，計算中τ精確到O.1μs。接下來根據τ調整抽樣時鐘，程序將調整量通知串行口發送中斷服務程序后，繼續執行二維AGC，而由中斷服務程序在每次中斷響應時間命令，每次可以調整下一采樣時刻提前(或落后)1μs。
二維AGC分兩步進行。首先根據τ對均衡后的調制矢量進行相位校正，這里需要利用FFT變換所使用的512字的三角函數表，用一個指針指向三角函數表的表頭，根據τ及三角函數表角度間隔算出多少路子信道才需要將指針下移一格，通過這種查表的方法可以簡潔地確定各子信道的校正量。經相位校正后，即可利用導頻進行幅度校正。
篇6
1．2．1分析學習的內容統計每位護理人員的穿刺成功率，分析不成功的原因，如血管選擇錯誤、膠布固定不牢等前十位原因，制作柏拉圖進行分析。
1．2．2培訓指導老師根據小兒頭皮靜脈穿刺統計結果，選擇靜脈穿刺成功率高的5名護理人員為培訓教師，護理部予以發放小兒頭皮靜脈培訓教師證書的同時召開培訓教師會議，針對柏拉圖分析制定改進措施，由培訓老師實施。1周后培訓教師對小兒頭皮靜脈的1次穿刺成功率均達到98％。
1．2．3制作S－OJT模塊模塊是指導S－OJT的實施的一組材料，主要包括培訓目標、學員條件、培訓資源等內容。召開4次培訓教師會議，確定小兒靜脈穿刺培訓資源及流程。利用HS6E型高級嬰兒頭皮靜脈穿刺訓練模型進行訓練。①對小兒穿刺部位進行評估，并進行物品、光線、心理以及與患兒及家屬語言溝通的準備。②預先判斷選擇的穿刺部位，如能一針穿刺成功，點頭表示“是”，并進行下一步操作；如不能，搖頭表示“否”，并放棄穿刺，重新準備，或者更換護理人員。③借助沒有打開的靜脈留置針或者棉簽測量針尖的位置。判斷輸液過程中是否會給患兒活動帶來不便或引起患兒疼痛、輸液不暢等。如“是”則重新準備或者要求培訓教師幫助。如“否”，則繼續下一步。④如與判斷、測量結果一致，靜脈穿刺完成，正確指導家長抱起患兒。如與判斷、測量結果不一致，分析原因。⑤反饋矯正。根據分析結果，進行信息反饋，找出殘缺知識點，對殘缺知識點進行有效的矯正和補救或在培訓教師的協助下糾正。
1．2．4實施S－OJT按照流程設計，實施S－OJT，培訓合格者允許獨立進行臨床實踐操作。
1．2．5評價S－OJT對S－OJT的評價包括組織背景評價、培訓投入評價以及對培訓效果和培訓流程的評價。
1．3評價方法在每次頭皮靜脈穿刺結束后，記錄2組護理人員一次穿刺成功情況。
1．4統計學方法所有數據錄入SPSS15．0統計軟件進行分析，采用χ2檢驗和秩和檢驗。
2結果
2013年12月－2014年2月，實驗組進行小兒頭皮靜脈穿刺160例，一次穿刺成功149例，一次穿刺成功率93．13％；對照組穿刺136例，一次穿刺成功106例，一次穿刺成功率77．94％。實驗組護理人員頭皮靜脈一次穿刺成功率明顯高于對照組（χ2＝14．203，P＜0．01）。
篇7
1 傳輸資源管理范圍及組成
傳輸網管管理的資源數據按來源分為動態數據與靜態數據。動態數據包括：網元、拓撲、托架、機盤、端口、CTP、交叉連接及子網連接。靜態數據包括：省、地市、區域、站點、機房、ODF、DDF、綜合柜、光交接箱、接頭盒、管道、管道段、管孔、子管、人手井、桿路、桿路段、吊線、電桿、直埋、直埋段、標石、光纜及電路。
2 動態更新功能
動態更新功能的目前主要針對于能與傳輸網管相連的直真系統，就是電路資源管理系統。相作為作為傳輸專業的資源維護人員，面對隨時都會進行的新增設備、傳輸環網調整、配合BSC、交換、支撐等部門的網絡調整及電路申請都需要花費大量時間創建新數據并更新大量傳輸資源資料，資源管理系統的動態更新能極大的減少工作量來提高工作效率。目前直真資源管理系統中動態資源準確性從兩方面得到了保障，一是技術上保證其準確，首先一次性采集入庫所有動態數據，通過分析EMS上報的對象改變類型通知，實現動態數據的實時增刪；二是從管理流程上建立一項機制，對于各廠家EMS作出的任何可能影響其北向接口的操作均需要事前通知綜合網管 。直真傳輸資源管理系統通過與設備廠家網管（例華為T2000網管）接口對接實現設備、通道資源等數據同步，來實現對設備及電路等資源信息的動態維護和管理。傳輸網靜態資源管理，主要是通過數據庫的形式，再現全網資源情況，實現對傳輸資源的有效管理，同時提供把資源能力迅速轉化為電信業務能力的有效手段，通過對資源利用的描述和統計，為運行維護和工程建設提供有效的支撐。靜態資源的準確性作為與動態資源相輔相成的基礎數據也在一定程度上保障了動態資源數據的可靠性。靜態資源的數據準確性從兩方面得到了保障，一是從技術上保證數據整理時統一模板中的數據可以由系統逐條錄入，也可以通過導入程序批量入庫。在逐條錄入的時候通過使用枚舉、非空、數據類型等限制提高錄入的準確性。二是傳輸網絡工程新增設備、線路等靜態資源后，由數據維護人員采用數據整理時的統一模板整理，由傳輸網管維護人員負責數據的檢查與導入。直真系統通過建立采集任務來對新設備進行數據采集，采集完畢后維護人員將設備的站點、機房、網元歸屬、端子端口信息、ODF、DDF等靜態信息以EXCEL表格形式導入直真系統來進行網元信息補充。對電路通道更新直真系統也是通過與設備廠家接口對各EMS上電路路徑更新的數據進行采集來實現電路通道動態更新管理。當前直真資源管理系統主要是綜合網管和中興、烽火、華為三個廠家的corba接口不穩定。綜上所述，傳輸資源管理系統應以動態更新為根本朝綜合資源管理系統邁進，傳輸作為連接的紐帶將無線和交換專業相結合，以電路調單為基礎，把電路的全程資料統一管理，最大限度的為各專業提供一個更新快速、完整、準確的資料庫。
3 報表功能
2013年，集團公司對各項報表的要求日益嚴格，為了更好的完成各項傳輸報表，提高報表質量，各分公司都要花費一定時間來整理上報各項數據。傳輸報表包括：傳輸網絡月報、網絡季報、財務月報、財務季報、單節點單鏈統計、各交換局互開電路表等傳輸資源報表。各報表包含的內容涵蓋了傳輸自建及租用資源線路、設備、電路、網絡資源占用情況及規模。傳輸資源系統應具備統計查詢、分析功能，實現對所有傳輸資源的各種信息統計查詢、統計分析功能，并提供靈活報表生成、定制等功能；實現對各種資源數據的多種查詢方式的綜合查詢功能，包括：基本屬性信息、資源占用情況、關聯信息等查詢、分析功能。
4 總結
傳輸網絡資源管理作為傳輸網的重要組成部分，日益成為運營商所關注的一個焦點，通過對既有資源的有效利用和調配，能夠快速的轉化為業務能力，為市場競爭提供有力的支撐。目前的電信行業競爭已經從網絡資源的規模競爭，逐步發展到以客戶為中心的網絡運行質量保障、運行成本控制、服務競爭階段。因此，河北移動關注的問題也逐漸變為如何提供更好的通信服務，提高通信服務價值，繼續保持并增加利潤。資源管理系統可以通過對資源進行有效的管理和經營，充分發揮出資源的潛力，是解決這一問題的重要手段和前提。
篇8
and Microsystems
2008, 563pp.
Hardcover
ISBN 9789812833587
G Di Francia等著
本書為第12屆意大利傳感器與微系統會議論文集。這次會議由意大利傳感器與微系統協會于2007年2月12-14日在Napoli城鎮舉行。本書收錄了本次會議上的近80篇論文,為傳感器與微系統及其相關技術領域的發展提供了一個獨特的視角。
傳感器與微系統是一門多學科交叉的綜合性學科,它涉及材料科學、化學、應用物理、電子工程、生物技術等許多領域。本書將收錄的79篇論文依據其所屬的不同領域共分為9個部分:1.生物傳感器,包含用于血糖生物傳感器的敏感元件的制備與特性等10篇文章;2.生理參數監測,包含了對一種用于糖尿病人呼吸標志物檢測的氧化銦傳感器的研究等4篇文章;3.氣體傳感器,包含用多孔硅推動硅技術的極限:一種CMOS氣體敏感芯片、用基于碳納米管的納米復合層涂覆的薄膜體聲波諧振器制成的蒸汽傳感器、飲水機中水和酒精蒸發速率的檢測等15篇文章;4.液相傳感器,包括用于水和空氣環境化學檢測的基于二氧化錫顆粒層的光纖傳感器等4篇文章;5.化學傳感器陣列和網絡,包含了一個用于易揮發性有機化合物分析的多通道的石英晶體微天平、一種用于酒質量分析的新型便攜式微系統的發展等9篇文章;6.微制造與微系統,包括通過實驗研究濕多孔硅的拉曼散射現象、多孔硅上高流速滲透膜在氫過濾裝置中的應用等13篇文章;7.光學傳感器與微系統,包括金屬包層的漏波導化學和生化傳感應用、結構光纖布拉格柵傳感器:前景與挑戰等14篇文章;8.物理傳感器,包括通過多像素的光子計數快速閃爍讀出等6篇文章;9.系統和電子接口,包括能夠估計并聯電容值的非校準的高動態范圍電阻傳感器前端等4篇文章。
本書介紹了傳感器與微系統在意大利的發展狀況與趨勢,對于從事傳感器與微系統方面的研究人員及工程師們,它是一本十分有價值的參考讀物。
孫方敏,
博士生
篇9
前言
切削力的測量不僅可以研究切削機理、計算功率消耗、優化切削用量和刀具幾何參數、校核切削力和切削溫度理論計算的準確性，更重要的是，可以通過切削力的變化來監控切削過程，反映刀具磨損或破損、切削用量合理性、機床故障、顫振等切削狀態。
1 計算機向單片機傳輸命令和數據
通過對單片機的編程來控制USB接口芯片，接收和響應主機對設備發出的命令。在測力系統中，單片機的編程設計程序通常由三部分組成：
第一、初始化單片機和所有的外圍電路。
第二、主循環部分，其任務是可以中斷的。
第三、中斷服務程序，其任務是對時間敏感的，必須馬上執行。
當應用程序中的“數據采集”按鈕按下后，USB進入主循環函數，將從端點緩沖區中提取命令，并按照命令的要求，調用相應的函數，如采集數據，橋路調零，設置頻率等。關鍵的幾個函數如下：
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite)；//啟動一個線程，調用傳輸命令函數
(2) open_ file(threadParam->pipe-name)；//創建文件句柄
(3) open_dev()；//創建設備句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice，IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數發送控制代碼到指定的設備驅動上，使得相應的設備完成數據輸出的功能。論文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer，threadParam->uiLength,&nBytes，NULL)；
//寫文件函數將數據傳送到單片機的緩沖區中。論文格式。
2 單片機向計算機傳輸數據其流程
單片機向計算機傳輸流程
經過模數轉換后的數據首先保存在單片機的數據緩沖區中，當單片機接收到主機發來的IN命令時，調用如下函數將數據傳送到計算機的內存中。論文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead)；//啟動一個線程，調用讀取數據函數
2) open_ file(threadParm一>pipe name);； //創建文件句柄，準備讀取數據
3) open dev ()；//創建設備句柄
4) DeviceIoControl (hDevice，IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock，sizeof(IO_BLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL)；
//DeviceIoControl函數發送控制代碼到指定的設備驅動上，使得相應的設備完成數據輸入的功能。
5) ReadFile(hFile，threadParam->pcIoBuffer， threadParam->uiLength,&nBytes, NULL)；
//讀文件函數將數據從單片機的緩沖區讀入到threadParam->pcIoBuffer內存中。
3結論
利用單片機實現切削力測量中USB數據傳輸功能，以達到對切削力的測量的監控。實現了生產過程中連續自動采樣、實時顯示、過載報警。
參考文獻：
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[4]陶永蘭，等.切削力數據采集和處理系統[J].試驗技術與試驗機，1997,37(2):49-50.
篇10
2計算機技術論文產出結構分析
2.1計算機技術各領域論文產出權重的年度變化
從2000~2005年，計算機技術各領域數量占整個計算機技術領域的比重每年雖然都有變化，但總的分布格局未被打破。計算機的應用所占比重一直居于每年的主導地位，除2003年占39.19%外，其它幾年均在40%以上；計算機軟件年所占比重在27%左右，居第二位；計算機硬件年所占比重在22%左右，略低于計算機軟件，居第三位；計算機技術理論在整個計算機技術領域所占比重最小，年所占比重在7%左右，居四個領域的最后一位。從各領域的權重發展變化狀況分析，計算機的應用呈上下波動，總體下降的局面；計算機軟件總體發展平衡，略有降低；計算機硬件呈緩步上升的勢頭；計算機技術理論作為計算機發展的基礎，呈現不斷上升的態勢。計算機技術各領域論文產出權重的年度變化見表2。
2.2計算機技術論文各領域產出數量的年度變化
2000~2005年，從計算機各領域的數量及增長率來年看，計算機技術理論呈現正負相間的增長格局，年增長率于2002年達到高峰，為76.18%，2005年比2004年下降了27.64%，為6年間的降幅最大值，但總體來說，2000~2005年發表的論文數量從2818篇增加到6407篇，增加了3589篇，增長率達到127.36%；計算機軟件從2001~2004年一直呈現增長態勢，2002~2003年增長速度較快，年增長率為38.00%、34.38%，而2005年則出現負增長，降幅達到27.9%；計算機硬件論文的發表從2001年至2004年呈現持續的大幅增長，其中2001～2003年連續3年增長率均在45%左右，但2005年數量大幅下降，較2004年減少了10640篇，降幅達到計算機技術各領域年下降幅度的最大值39.85%；計算機的應用年度情況與計算機軟件論文年度變化情況相類似，于2001年始增長，2003-2004年出現較快的增長，年增長率為30%左右，2005年也同樣地出現負增長，下降幅度為29.83%。計算機技術論文各領域產出的年度變化情況見表3。
3結語
3.1計算機技術領域總體發展速度較快，而且正在步入轉型期
2005年是現代計算機發明60周年，也是個人電腦發明30周年?？梢圆豢鋸埖刂v，建立在計算機技術基礎上的計算機以及計算機網絡，推動了整個世界的高速發展；創造了今天世界的繁榮。計算機是新技術革命的一支主力，也是推動社會向現代化邁進的活躍因素。計算機科學與技術是第二次世界大戰以來發展最快、影響最為深遠的新興學科之一。但是目前計算機技術的發展正進入一個從技術到設備的轉型期，發展速度有所減緩，但這并不妨礙計算機產業已在世界范圍內發展成為一種極富生命力的戰略產業。
根據對同時段數量統計，2000~2005年間，中國計算機技術領域數量的年平均增長率為15.5%，低于中國工業技術領域22.0%的增長率。但2000~2004年間，計算機技術領域數量的年平均增長率為27.3%，高于工業技術領域22.0%的增長率。2005年，計算機技術論文的發表出現負增長，但仍占工業技術領域的11.34%，表明計算機技術已在2000~2004年間處于快速的發展時期，2005年，與全球計算機技術發展一樣出現拐點和發展頸瓶（見表4）。
3.2計算機的應用是計算機技術研究的重點
計算機的應用是近年來重點發展的領域，涉及廣泛，包括科學計算（或稱為數值計算）、過程檢測與控制、信息管理（數據處理）、計算機輔助系統人工智能、信息高速公路及電子商務等。目前，計算機的應用已從工業技術領域深入到社會及人們的日常生活之中，國際互聯網Internet和多媒體技術的發展已使人們能夠以光的速度在全球范圍相互傳輸信息，遨游廣闊的世界，它極大地推動全球范圍科技、文化的交流，推動金融、電子商務的發展，促使傳統產業發生巨大的變化，人們生存在一個無所不在的數字化世界中。計算機的應用已從少數專家掌握的技術變成了普通人可以參與的活動，從而極大地推動了計算機技術的發展。
2000~2005年，我國計算機的應用數量從19441增加到30118篇，6年間增長了144.3%，論文數量在計算機技術領域中所占比重最大，為41.23%，遠高于計算機技術其他領域的比重（計算機理論所占比重為7.78%、計算機軟件占27.45%、計算機硬件占23.54%）。從以上數據可知，計算機的應用是計算機技術中最受重視的領域，已成為計算機技術中最具開拓價值及產業化的領域（見表5）。
3.3計算機硬件發展迅速
計算機硬件是計算機技術的物質體現形式，主要包括個人電腦（PC機）、外部設備及網絡設備，其中PC機包括臺式PC機、筆記本電腦、PC服務器和工作站等。我國整個計算機產業的發展重點在硬件制造業上，約占計算機產業總產出70%左右。隨著我國經濟建設步伐的加快，幾大信息工程相繼實施，對我國計算機硬件工業產生了巨大的推動作用。在日益激烈的市場競爭中，我國已涌現出一大批具有自主知識產權的知名品牌，如聯想、方正等。我國的計算機硬件研究也在產業發展中獲得了長足的進步。
2000年至2005年，我國計算機硬件數量從7212增加到16060篇，6年間增長了122.7%，年平均增長率在計算機技術所有領域中最快，為23.32%，高于計算機技術其他領域的比重（計算機理論年平均增長率為23.24%、計算機軟件為14.64%、計算機硬件為11.98%，見表6）。從以上數據可知，計算機硬件研究在計算機技術中發展最快，也是產業化最迅速發展的領域。
篇11
在水聲數字通信系統中，由于聲波傳播的多途效應造成的碼間干擾是獲得高速數據傳輸的主要障礙，有效的解決方法是在接收機中使用均衡器。采用傳統的自適應均衡技術抑制多途效應的影響，需要周期地發送訓練序列，降低了水聲信道的帶寬利用率。而盲均衡技術不需要訓練序列，可有效地提高信息的傳輸速率[3]，因此，研究相應的盲均衡算法在水聲信道中的性能是非常必要的。
時變衰落信道水聲信道的多途效應和多普勒效應都很嚴重，在某些情況下，接收端和發射端之間的漂移以及傳輸介質的改變，都會引起嚴重的相位起伏，相位在0°～360°之間隨機分布，給相干接收帶來很大的困難，必須進行信道均衡和相位跟蹤，否則無法進行正確的解碼。因此相干水聲通信中的載波同步與恢復對數據解調至關重要。過去人們研究一個衰落信道的均衡問題時，都是以信號載波已經得到恢復為前提的，而且接收機的載波恢復和信道均衡分開進行，然而這種做法對時變性很強的水聲信道來說是不合適的[4]。
傳統的cma算法性能穩定且容易實現，但由于cma的代價函數中只利用了信號的幅度信息，而沒有相位信息，因此對相位而言是“盲”的[5]，難以完成載波恢復。為了克服相位誤差引起的性能下降，均衡后必須使用載波跟蹤環路來恢復載波相位。
綜上所述，載波恢復盲均衡算法的研究對提高水聲通信質量是非常必要和有實際意義的。
二、研究現狀
最初解決這類問題的方案是由均衡器和一個單獨的載波跟蹤環組成[4]，如一階鎖相環(pll)。盲均衡算法與載波相位無關，因此能夠在載波恢復環路鎖定之前進行快速的初步收斂，使信號星座較為正常，有利于進行載波恢復和相位信號檢測[12]。
后來，由falconer提出將載波恢復系統和自適應均衡器的參數調整相聯合，使二者的功能相互補充，從而提高相干水聲通信系統的性能[6]。隨后又陸續提出了一些常數模與載波恢復聯合的算法[8-10]，如文獻[8]中提出的修正的常數模算法(mcma)、文獻[11]中提出的改進的載波恢復cma算法、他和amin提出的利用信號星座圖匹配誤差的算法[7]等。
文獻[13]根據16qam信號星座圖的特點，通過對修正的常數模算法(mcma)的性能進行分析，在cma代價函數的基礎上進行修改，得到了一種具有相位糾正能力的誤差函數。使用該誤差函數進行冷啟動，算法收斂能力較強，收斂速度與cma接近。進一步地，當判決錯誤率達到足夠低的水平時，再切換到判決導引算法模式，并采用判決域的方式進行切換，降低了算法的穩態誤差。
文獻[14]提出了一種用于qpsk信號的快速載波恢復常數模盲均衡算法fcrcma(fastcarrierrecoveryconstantmodulusalgorithm)。首先根據qpsk信號的特點和“歸一化lms算法”的思想，提出了一種能夠快速收斂的誤差函數，用所構造的新的誤差函數代替mcma算法的誤差函數，得到了一種新的載波恢復盲均衡算法。
文獻[15]利用極性算法能將乘法運算變為比較運算，將多位運算變為一位運算的特點，將極性算法引入到一種基于統計特性均衡準則的線性均衡器與判決引導均衡器中，并與鎖相環(phase-locked loop，pll)技術相結合，提出一種基于聯合極性迭代的載波相位恢復盲均衡算法。 該算法利用極性算法來減小計算量， 利用判決引導算法來減小均方誤差， 利用鎖相環技術來克服多徑衰落信道引起的載波相位旋轉，兼具了線性均衡器、判決引導算法、極性算法及鎖相環的優良性能。
三、研究內容
(1)研究水聲信道的物理特性，如傳播損失、多徑擴展和多普勒擴展等以及水聲信道的數學模型。
(2)研究抗多徑盲均衡理論的置零準則和最小均方誤差準則，分析兩種準則下均衡器的性能。
(3)研究載波相位恢復盲均衡的原理。
(4)對經典的載波恢復算法進行分析研究和性能對比。
(5)針對所研究的載波恢復算法的性能缺陷進行分析，并提出相應的性能改進(降低均方誤差、降低誤碼率、加快收斂速度或降低運算量等)方法。
四、研究方案與路線
(1)研究幾種深海信道和淺海信道模型，分析每種信道的多途特征，確定相應的抗碼間干擾的方法。進一步地，分析信道引起的相位旋轉問題。
(2)研究修正的常數模算法mcma、正方形等高線算法sca、多模算法mma等代價函數，從理論上說明其完成載波相位恢復的機理。
(3)研究載波恢復盲均衡算法代價函數的凹性，了解算法是否收斂到局部最小值、能否收斂到全局最優等。
(4)分析基于小波變換的盲均衡、基于支持向量機的盲均衡等方法的特點。
(5)在前面分析研究的基礎上，分析以上各載波恢復盲均衡算法的性能，找出其不足并提出相應的改進算法。
(6)通過計算機仿真檢驗所有算法的性能。
五、主要參考文獻
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[14] yanping zhang.a fast blind equalization algorithm for carrier recovery of underwater acoustic channel，2004
[15] yecai guo. mixed sign iteration based blind equalization algorithm
for carrier phase recovery of qam signals
二、論文工作實施計劃
(一) 論文的理論、硬件要求、應達到的程度和結果
水聲信道的物理特性，如傳播損失、多徑擴展和多普勒擴展等以及水聲信道的數學模型?？苟鄰矫ぞ饫碚摰闹昧銣蕜t和最小均方誤差準則，載波相位恢復盲均衡的原理。對經典的載波恢復算法進行分析研究和性能對比。針對所研究的載波恢復算法的性能缺陷進行分析，并提出相應的性能改進(降低均方誤差、降低誤碼率、加快收斂速度或降低運算量等)方法，通過計算機仿真檢驗所有算法的性能。在學術期刊發表學術論文。
(二)論文工作的具體進度與安排
起訖日期 工作內容和要求 備注
2010.4-7 翻閱資料，了解水聲通信的原理及特點
2010.7-10 翻閱資料，了解載波相位恢復和盲均衡的原理和特點。
2010.11-12 翻閱論文，完成開題報告。
2011.1-3研究幾種深海信道和淺海信道模型，分析每種信道的多途特征，確定相應的抗碼間干擾的方法。進一步地，分析信道引起的相位旋轉問題。
2011.4-6 研究修正的常數模算法mcma、正方形等高線算法sca、多模算法mma等代價函數，了解其完成載波相位恢復的機理。
篇12
所謂無線充電技術通常指的是電能的無線傳輸技術，通俗的說，就是不借助實物連線實現電能的無線傳達。這樣做的好處是方便、快捷，減少在苛刻條件下使用電纜帶來的危險性等。關于無線充電技術的研究開始較早，早在1900年，尼古拉?特拉斯就開始無線電能傳輸的實驗，經過一百多年的發展，關于無線傳電的方法多種多樣，但是基本原理大概可以分為以下三種：電磁感應式、無線電波式、諧振耦合式，通過非輻射磁場內兩線圈的共振效應實現中距離的無線供電。
從表1對比可知， 諧振耦合式無線充電技術的非輻射性、高效率等優點是其它無線充電技術無法相比的。所謂諧振耦合式就是利用接收線圈的電感和并聯的電容形成共振回路，在接收端也組成同樣共振頻率的接收回路，利用諧振形成的強磁耦合來實現高效率的無線電能傳輸。該技術的出現引起了國內外學術界與工業界的巨大興趣，被公認為目前最具發展前景的一種無線能量傳輸技術方案。
但是目前基于諧振耦合式的無線充電技術的研究偏向理論化，缺乏對實際應用有定量指導意義的研究成果，同時此技術傳輸功率較小遠遠不能完成大功率能量傳輸，也存在著能量損失較高等缺陷。但毋庸置疑，諧振耦合式無線充電技術對充電設備位置的靈活性以及充電設備的高效匹配性具有重要的實用價值。
二、國內外研究現狀
無線能量傳輸的構想最早可以追溯到19世紀80年代，由著名電氣工程師（物理學家）尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla）提出。為證實這一構想，特斯拉建造了巨大的線圈用于實驗使用。由于實驗耗資巨大，最終因財力不足沒有得到實現，隨后也一直被技術發展水平所限制。
國外對無線充電技術的研究開展的比較早。1968 年，美國著名電氣工程師P. E. Glaser在W. C. Brown提出的微波無線能量傳輸（WPT）概念的基礎上提出了衛星太陽能電站（SSPS）的概念。隨后美國，日本和歐洲等國都試圖把這項技術作為獲取新能源的手段，但由于該方案在技術上要求很高，故在實際使用上存在一定的局限性。隨后，一家名為 Powercast 的公司推出了一款利用無線電波充電的充電裝置，實現了距離為1米左右的低功率無線充電。
另一方面，在20世紀70年代，美國出現了電磁感應能量傳輸原理的無線電動牙刷。這項應用的傳輸功率和傳輸距離都不是很理想，但其無線的特征卻恰好滿足了其特殊條件下的應用要求。近年來，美國、日本、新西蘭、德國等國家相繼在這項技術上繼續深入研究，目前已經研發了很多實用的產品：美國通用汽車公司研制出的 EV1 型電車；日本大阪幅庫公司研制出的單軌型車和無電瓶自動貨車；2013年10月，瑞典汽車制造商沃爾沃聲稱成功地研制出電磁感應式無線充電汽車。
國內對無線充電技術的研究相對較晚。目前在無線電波和電磁感應無線能量傳輸方面取得的主要成果有：2005年8月，香港城市大學電子工程學系教授許樹源教授宣布成功研制出“無線電池充電平臺”；中科院嚴陸光院士帶領的研究小組從高速軌道交通的角度對運動型應用進行了性能分析；2007年2月，重慶大學自動化學院非接觸電能傳輸技術研發課題組突破技術難點，設計的無線電能傳輸裝置實現了600至1000W的電能輸出，傳輸效率達到 70%。
諧振耦合式方案是2006年由美國麻省理工學院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領的研究團隊提出來的。并于 2007 年 7 月 6 日在科學雜志《Science》上發表成果文獻。團隊利用該方案，成功的點亮了距離為2米外的一個60 瓦的燈泡，傳輸效率為40%左右。此項稱為“Witricity”技術，該技術樹立了無線充電技術發展史的里程碑。一年后，Marin Soljacic團隊聲稱已將傳輸效率提高至90%。
由于該技術極具前景和市場，世界各國的相關機構和公司也不約而同的進行深入研究。2010 年 1 月，海爾在美國拉斯維加斯舉行的國際消費電子展（CES）上展出了最新概念產品無尾電視。一方面，產品運用無線通信技術傳輸視頻信號；另一方面，又使用諧振耦合式充電技術供電，真正實現了無線化。
三、發展疑難點及解決方案
3.1 如何克服干擾源的影響
無線能量傳輸系統工作在包含各種用電設備的電磁環境中，易受到外界電磁源的干擾。一方面，磁耦合諧振無線能量傳輸系統以磁場為能量傳輸介質，任何能感應到磁場的元件都可能成為負載，這種情況為無源干擾源，稱為負載類干擾，干擾源稱為負載類干擾體；另一方面，外磁場也會影響能量傳輸系統的磁場，這種情況為有源干擾，其干擾源為干擾場源。這些干擾都會降低系統的傳輸效率。根據無線輸電原理，本文提出以下兩個解決方案：（1）選擇隔磁的充電空間。為了避免干擾源對能量傳輸系統的影響，可以把能力傳輸系統與干擾源隔離，故可以利用電磁屏蔽技術，使系統不受外界干擾源影響。電磁屏蔽的工作原理是利用反射和衰減來隔離電磁場的耦合，所以可以制作屏蔽體，來保護系統免受外界電磁波干擾。如屏蔽導電漆就是能用于噴涂的一種油漆，干燥形成漆膜后能起到導電的作用，從而屏蔽電磁波干擾。（2）控制能量傳輸系統的諧振頻率。由磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究知，能量傳輸系統對干擾源的頻率十分敏感。在實際應用中，0.5～25MHz 尚屬于空白應用頻率段，因此可以在設計能量傳輸系統的時候，使系統的諧振頻率滿足電磁耦合的同時盡量處于0.5～25MHz之間，這樣有可能降低實際應用中的電子設備對無線能量傳輸系統的影響。
3.2 如何提高傳輸距離
美國麻省理工學院物理系助理教授 Marin Soljacic 所帶領的研究團隊成功地點亮了距離為 2 米外的一個 60 瓦的燈泡。但目前這種技術的最遠充電距離只能達到2.7m，傳輸距離較近嚴重限制了它的應用。由于傳輸距離的遠近與能量傳輸系統的電路結構密切相關，現提出如下解決思路：改變電路參數角度來提高傳輸距離。研究表明，傳輸距離受到頻率、線圈參數等的影響。線圈的諧振頻率越高，傳輸的距離越遠；線圈的線徑越大，傳輸的距離越遠；線圈的直徑越大，傳輸的距離越遠；線圈的匝數越多，近距離傳輸效果強于遠距離傳輸效果。因而可以綜合頻率、線圈參數等因素，選定合適的電路器件，使系統傳輸距離較遠。
3.3 是否存在有害電磁輻射
磁耦合諧振式無線充電技術的原理告訴我們，由于電感線圈的存在，必然會產生磁力線輻射，那么這樣的磁場會不會造成電磁輻射危害人們的身心健康呢？在電流的輻射方面，目前無線充電器基本上將交流電整流后轉換為直流電，且功率極小，業內人士也一直在強調理論上對人的健康不構成威脅。但是輻射的問題，現在也只是停留在理論分析上，到底會不會，依舊是需要更進一步的理論分析和實驗研究，只能讓時間來證明。
四、發展前景及創新
4.1 RFID與無線充電技術的融合
射頻識別技術是利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）傳播來實現無接觸式信息傳遞并通過所傳遞信息達到自動識別自標的一種技術，將RFID技術與無線充電技術相結合，對每個無線充電設備嵌入RFID電子標簽，讀寫器通過射頻信號同電子標簽進行通信，保證被充電設備與充電系統的完全分離，實現能量的高效率無線傳輸。
4.2 智能家居與無線充電技術融合
智能家居是物聯化的一個體現，最終發展方向之一是終端無線化。應用無線充電技術，可以使各家電系統自動獲取電能，進一步實現智能家居的自動控制化。但在無線輸電過程中產生的磁場是否會影響到各級系統裝置的正常工作有待進一步考證。如果相互影響問題得到有效的解決，無線充電設備與常規家電設備能有效共存，則是智能家居與無線充電兩大領域的完美結合，勢必進一步改變人類生活。
4.3 電動汽車與無線充電技術融合
無線充電技術對手機等小型電子產品而言，是個錦上添花的新功能，對電動車產業而言，則可能是啟動整個市場的關鍵。對電動汽車進行無線充電，沒有外露的連接器，可以徹底避免漏電、跑電等安全隱患。同時采用電磁共振式無線充電技術，可以將電源和變壓器等設備隱蔽在地下，讓汽車在停車處或街邊特殊的充電點充電。若能將無線充電技術應用于電動車產業，將是電動車行業的一大改革。
五、結束語
諧振耦合式無線充電技術是目前最被看好的無線充電技術之一，從長遠來看具有廣泛發展空間及應用前景。但是每一種無線輸電方式都有一系列的關鍵問題需要解決，如何實現電磁共振式無線充電技術應用的大型化、高效化與距離化，是各國科學家探索研究的重點。隨著技術水平的提升，無線充電技術發展迅速，應用逐漸成熟，技術普及逐步實現，在未來的各種場合，無線充電技術無疑將扮演重要角色，服務全人類。
參 考 文 獻
[1] 曲立楠，磁耦合諧振式無線能量傳輸機理的研究，哈爾濱工業大學碩士論文，2010
篇13
近年來，隨著通信系統及其用戶數量大幅增加，移動通信系統中的無源互調產物，已成為影響系統通信質量的重要寄生干擾之一。因此科學有效的分析無源互調機理及測量其產物對提高整個通信系統的通信質量將具有重要的意義。為了比較全面地理解無源互調干擾問題，我們有必要首先了解無源互調的產生機理。在大功率衛星通信系統和移動通信系統中，微波器件的PIM干擾主要來自兩種無源非線性：接觸非線性和材料非線性。前者指的是具有非線性電流電壓特性的任何金屬接觸； 后者指的是具有固有非線性導電特性的鐵磁材料、碳纖維和鐵鎳鈷合金。需要特別指出的是，除了上述兩種無源非線性機理外，還可能存在一些其他的非線性效應，這對無源互調的產生也有一定的貢獻。
二、無源互調的幾種重要的機理分析
（一）接觸非線性機理
接觸非線性主要包括由材料結構和時間相關現象引起的非線性效應。由材料結構引起的非線性產生機理主要包括：由接合面上的點接觸引起的機械效應；由點電子接觸引起的電子效應；由點電子接觸和局部大電流引起的熱效應。由時間相關現象引起的非線性主要包括：斑點尺寸隨著電流的通過而增大；由強直流電流引起的金屬導體中離子的電遷移；引起接觸面相對運動的熱循環；引起接觸面相對運動的振動和磨損；不同熱膨脹系數的器件接觸引起的熱循環；金屬接觸的松動和滑動以及氧化層或污染物的增加。
1.量子隧穿與熱電子發射效應
根據經典的理論，“金屬-絕緣體-金屬”（MIM）式的結構是無法實現電流傳導的。但是，量子理論表明，對于表面氧化層很薄的情形，金屬中的電子可以通過隧道效應穿過勢壘，從一個金屬到達另一個金屬。從上個世紀五六十年代以來，人們對于MIM結構的導電機理做了大量的研究，研究結果表明：量子隧穿和熱電子發射效應是金屬-金屬接觸中產生PIM的兩個重要因素。如果金屬中的電子具有足夠的能量越過介質形成的勢壘從而形成金屬之間的電流傳導，則稱這種現象為熱電子發射電流；反之，當金屬中的電子能量不太高且介質形成的勢壘厚度較薄時，電子將通過量子隧穿效應實現電流傳導。圖1顯示了薄勢壘MIM結構的能帶圖及其相應的導電機理。
圖1 薄勢壘MIM結構的能帶圖及其導電機理
量子隧穿電流通常對勢壘高度、外加偏壓和介質層厚度等參數非常敏感，且具有很強的非線性特性。依據Simmons的研究成果，可由下式計算：
（1-1）
式中，
式中為勢壘高度，單位為eV；為介質層厚度，單位為?；為MIM結構的偏壓，單位為V；為電流密度，單位為A/cm2；為介質層的相對介電常數。
而熱電子發射電流計算公式為：
（1-2）
式中T為溫度，單位為K；k為波爾茲曼常數。
利用式（1-1）和式（1-2），在不同的參數條件下，可以對MIM結構的量子隧穿電流和熱電子發射電流進行計算。結果表明：勢壘高度、外加偏壓、介質層厚度及相對介電常數這四個參數對量子隧穿電流和熱電子發射電流的影響趨勢是一致的，而且熱電子發射電流還強烈地依賴于溫度。這樣，當MIM結構本身的參數相同時，可以通過調節溫度的大小來控制MIM結構的主要導電過程。
2.微放電機理
微放電是在真空條件下大功率強微波電場作用下發生的一種射頻擊穿放電現象。為了簡要描述微放電機理，我們以真空中的平行板為例。假設電子數為N的很多電子在時從一個極板（）發射（如圖2），在RF電場驅動下到達另一極板（）。通過撞擊，發射許多電子（數目為），為這次特別撞擊的二次電子倍增系數，它是撞擊能量和表面材料的函數。如果在狹縫中的飛行時間約等于RF周期的，或者等于RF周期的奇數倍，那么新發射的二次電子就可能被加速，直到再次撞擊的極板，引發個二次電子的發射，式中是第二次撞擊的二次電子發射系數。經過n次撞擊后，放電后的電子數為。圖2是時的微放電示意圖。
圖2 微放電示意圖材料非線性機理
（二）材料非線性機理
1. 鐵磁效應
鐵磁材料具有很大的磁導率，在強磁場下會產生飽和，并隨磁場非線性變化，顯示出磁滯特性。鐵、鎳、鈷及其合金、鑭系元素（如稀土）等都是鐵磁材料，它們能引起很強的PIM產物。鐵磁非線性是由含有鐵磁材料的金屬器件在導電時因隨電流流動使導體電路磁導率產生變化引起的，這和一個電路電感的非線性變化非常相似，它導致兩個或兩個以上信號產生非常強的PIM產物。這種非線性是一種磁飽和畸變的形式，且不隨時間而變化，通常情況下比普通的接觸非線性好得多（如圖3所示）。
圖3 鐵磁非線性
2. 電熱效應
近期的一些研究報導了微帶傳輸線上電熱引起的PIM產物。電熱引起電導率的調制是傳輸線上PIM的支配性的物理機理，PIM的產生是由電流相關的非線性引起的。電熱效應的基本過程是：導體中電流產生焦耳熱，產生的熱將跟蹤電信號的包絡，熱的變化引起溫度的變化，進而引起電導率變化，而電導率的變化反過來會影響導體中的電流，電流的變化必然導致焦耳熱的變化，并進一步影響到電導率。這是一個不斷反饋的過程，這種變化會在集總微波終端和衰減器上產生PIM失真。
（三）其他非線性效應
1. 表面效應
金屬表面的磨損或污染可能會引起PIM失真，這種現象叫做表面效應。雖然人們普遍接受銅越粗糙產生的PIM電平越高的觀點，但相關聯的物理機理仍很模糊。表面焊接層對PIM的影響如圖4所示。由圖可知，缺少焊接層會引起更高的PIM產物，這是由于銅輕微地粘在基板上，降低了接口質量。
圖4 三氟甲基焊接對PIM的影響
金屬表面的磨損也會影響PIM的產生。在表面粗糙度的測試中，相對于電流方向做橫向和縱向的擦磨處理。當殘余PIM電平為-144dBm時，橫向擦磨可使PIM電平增加13-22dB，而縱向擦磨使PIM電平增大1-4dB。綜上所述，表面效應對PIM的產生是有貢獻的。
三、無源互調的抑制措施
研究了無源非線性的類型和機理以后，為了盡量避免PIM產物帶來的影響，我們可以采取若干措施使通信系統中的無源互調產物降到最低。其抑制措施主要包括以下幾個方面：
（1）在通信系統中輻射信號能夠到達的地方或者附近，盡量不要使用鐵氧體、鈷、鎳、不銹鋼等鐵磁材料。如果必須使用，那么必須涂上一定厚度的銀板或銅板。
（2）將金屬接觸減至最少，特別是松動接觸和轉動連接。如果確實不可避免，那么在這些接觸或連接上應提供絕緣或可能的替代電流路徑。
（3）在電流路徑中要避免使用調諧螺釘或金屬-金屬接觸的活動器件，如果非用不可，應將它們放在低電流密度區域。
（4）保持熱循環盡可能小，因為材料和金屬結的膨脹和收縮能夠引起較大的PIM干擾。
（5）提高線性材料的連接工藝。若有可能就用捆綁連接，但要確保這些連接是可靠的，無非線性材料、無裂縫、無污染或無腐蝕。
（6）在傳導路徑中應使用較大的導體或金屬之間有更大的接觸面積來保持低的電流密度。盡量減少粗糙表面和尖銳邊緣暴露在輻射信號區域。
（7）使用同軸電纜時，最好選用剛性屏蔽電纜。當使用編織電纜時，應選用最高填充因子的編織物。編織物不能用鐵磁材料制造，銅鍍銀是最好的編織材料。電纜長度應盡量減至最短，特別是使用軟波導或軟電纜時。
（8）非線性元件，如集總虛擬負載、環形器、隔離器和某些半導體器件的使用應減至最少。
（9）高功率發射信號和低電平接收信號之間應由濾波器和物理分離法達到良好的隔離。如果將這兩路信號設計成各自獨立的信道，獨立的發射、接收天線，則PIM產物可以得到很好的控制。
（10）頻率計劃應考慮高階PIM產物，因為它們在某些通信系統中可能是潛在干擾信號。
（11）如果高低功率信號不可避免地要使用一個公共信道，那么降低PIM的出發點是合理地選擇發射頻率和接收頻率。在多通道通信系統中，完全分離收發頻率是不可能的。因此減小PIM干擾的最佳途徑是把收發頻率盡可能離得遠些。
（12）采用合理的焊接，且盡量保證焊接面光滑，如果焊接面不光滑或有毛刺時也會導致PIM的產生。
（13）防止通信系統各種器件的銹蝕，盡量不要用手觸摸元器件。在使用同軸電纜之前應從端器件開始逐一清理干凈，接插件接頭在每次使用后均應清洗。切記不要將接插件浸入液體清洗劑中，因為這樣會使污染物進入其內死角。
除了上述措施外，良好的工藝、仔細的計劃、嚴格的質量控制和高標準的操作維護措施同樣非常重要。應注意的是，雖然在設計和制作階段適當注意細節可以大大降低PIM電平，但是一個完全沒有PIM干擾的通信系統是不可能存在的。
四、結論
通過對無源互調干擾的產生機理及其抑制措施的研究，我們明白了微波器件的PIM干擾主要來自兩種無源非線性：接觸非線性和材料非線性。接觸非線性指的是任何具有非線性電流電壓行為的接觸引起的非線性；材料非線性指的是具有固有非線性導電特性的材料引起的非線性。從接觸非線性機理、材料非線性機理和其他非線性效應三個方面，對無源互調的產生機理進行了分析和討論。最后給出了通信系統中無源互調干擾的主要抑制措施。這將為下一步無源互調的分析與測量研究打下堅實的基礎。
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