序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇信號通信論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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關鍵詞：DDSFPGA頻率合成器跳頻通信

在眾多的通信技術中，擴頻通信技術由于具有獨特的抗干擾能力以及寬的使用頻帶而在軍事通信領域倍受青睞。根據擴頻通信調制方式的不同，它可以分為直接序列擴頻方式（DS）、跳頻方式（FH）、跳時方式（FT）及兼有以上方式中二種以上的混合方式。其中跳頻通信具有保密性好、不易受遠近干擾和多徑干擾的影響等優點，是一種很有前景的通信方式。跳頻系統的頻率跳變，受到偽隨機碼的控制。不同的時間、不同的偽碼相位，頻率合成器產生的相應頻率也不同。把跳頻系統的頻率跳變規律稱為跳頻圖案。跳頻圖案是時間和頻率的函數，故又稱為時間－頻率矩陣，簡稱時頻矩陣。時頻矩陣可直觀描述出頻率跳變規律，如圖1所示。

跳頻圖案的設計是跳頻通信系統的一個關鍵問題，直接影響到跳頻系統的保密、抗干擾、多址等性能。一般要求跳頻圖案的周期要長，這就要求控制跳頻圖案的偽隨機碼周期要長，即移位寄存器的級數要大。

1基于FPGA和DDS技術的跳頻信號源設計

跳頻信號源即為載波頻率按照一定跳頻圖案跳變的信號發生器。設計一個性能優異的跳頻信號源，困難在于其優良的頻譜性能。筆者提出了一種基于FPGA12和DDS技術的跳頻圖案的設計方案。指標如下：600跳／秒跳速；20個跳頻點；3．4MHz跳頻基帶；68MHz跳頻帶寬；106．78MHz～172．14MHz跳頻頻率中20個頻點。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，寫頻率控制字采用ALTARA公司的可編程邏輯器件APEX20K系列中的EP20K100，其邏輯資源為10萬門，兩者通過40針總線接口相連3。其中，FPGA完成存儲頻率控制字、定時寫入頻率控制字的功能，AD9852則實現頻率合成輸出。頻率合成器DDS是跳頻信號源中的一個關鍵部件，其原理如圖2所示。這種頻率合成器工作頻率高，可達GHz數量級；分辨率高，可達1Hz以下，穩定度高；體積小，重量輕，集成度高，這些都是其他頻率合成器件難以比擬的。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管腳表貼封裝形式，其時鐘頻率為300MHz，并帶有兩個12位高速正交D／A轉換器、兩個48位可編程頻率寄存器、兩個14位可編程相位移位寄存器、12位幅度調制器和可編程的波形開關鍵功能，并有單路FSK和BPSK數據接口，易產生單路線性或非線性調頻信號。當采用標準時鐘源時，AD9852可產生高穩定的頻率、相位、幅度可編程的正、余弦輸出，可用作捷變頻本地振蕩器和各種波形產生器。AD9852提供了48位的頻率分辨率，相位量化到14位，保證了極高頻率分辨率和相位分辯率，極好的動態性能。其頻率轉換速度可達每秒100×106個頻率點。在高速時鐘產生器應用中，可采用外接300MHz時鐘或外接低頻時鐘倍頻兩種方式，給電路板帶來了極大的方便，同時也避免了采用高頻時鐘帶來的問題。在AD9852芯片內部時鐘輸入端有4～20倍可編程參考時鐘鎖相倍頻電路，外部只需輸入一低頻參考時鐘60MHz，通過AD9852芯片內部的倍頻即可獲得300MHz內部時鐘。300MHz的外部時鐘也可以采用單端或差分輸入方式直接作為時鐘源。AD9852采用＋3．3V供電，降低了器件的功耗。工作溫度范圍在－40°C～＋85°C。

本文采用AD9852所設計的頻率合成器結構如圖3所示。DDS模塊分成二路輸出：（1）第一路輸出

100MHz～150MHz信號；（2）第二路輸出150MHz～200MHz信號。其中DDS輸出12．5MHz～25MHz的信號，經SWCON開關分成兩路輸出，一路輸出12．5MHz～18．75MHz信號，經放大倍頻、濾波，輸出100MHz～150MHz信號；另一路輸出18．75MHz～25MHz的信號經放大倍頻、濾波輸出150MHz～200MHz信號。

2FPGA與DDS接口設計

FPGA主要完成從外部向DDS寫入頻率控制字功能，其中頻率控制字存儲在FPGA內部RAM單元中。雙方通過40針總線連接，其中信號線為：8位數據線、6位地址線、復位信號、updateclk（頻率跳變信號）、swcon（開關：高頻段和低頻段轉換信號，當swcon為低時輸出高頻段，當swcon為高時，輸出低頻段）、wr（寫信號）。

AD9852用于頻率合成時工作在單頻模式（singletonemode）其工作時序關系如圖4所示。

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由于高校實際情況限制，所開設的移動通信實驗課很難全面涵蓋這些內容，尤其是涉及到移動通信網絡的內容時，更顯得力不從心。這樣在有限學時內就導致實驗內容只能側重于基本調制技術、信道特性等基礎簡單實驗，即便是開設GSM/CDMA的相關實驗，也只是停留在相應模塊的功能應用上，很難有深層次的提高[11-13]。這就使得學生反映移動通信理論課程很精彩，實驗課程很乏味。為了改變這一現狀，必須探索新的實驗教學思路，創立新的實驗教學體系。

新的移動通信實驗教學體系，將先修課學習、工業實習、理論課學習、實驗課開展、畢業論文等多個教學環節進行整合，形成從基礎理論仿真到專業實驗操作、工程技術實訓、創新實驗等一個開放的實驗教學體系通過通信類先修課程的學習，使學生準備好相關的基礎知識，同時也對移動通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應編程語言類課程的學習更為實驗仿真提供了良好的基礎。

移動通信理論課程的講授為實驗課程的開設提供了直接的理論平臺。工業實習安排在移動通信實驗課開設前一學期開展，實習內容是到各通信運營商公司和設備廠家進行跟崗實習，涉及到的內容有：移動通信系統基站的建設與維護；交換與傳輸系統管理和維護；光纖傳輸設施維護；移動終端制造與維修；3G應用等多個方面。通過工業實習使學生對當前移動通信所涉及到具體問題有了充分的感性認識，這對之后實驗教學的開展，特別是移動網絡方面實訓的進行有很好的促進作用。移動通信實驗教學的開展涵蓋以下幾個方面：基礎理論仿真、專業實驗操作、工程技術實訓、創新實驗、畢業設計。基礎理論仿真是利用MATLAB軟件實現：QPSK調制及解調；MSK、GMSK調制及相干解調；QAM調制及解調；OFDM調制解調；m序列產生及特性分析；Gold序列產生及特性分析；數字鎖相環載波恢復；Rake接收機仿真實驗。例如，OFDM調制解調實驗，按照圖2OFDM仿真結構圖，利用MATLAB程序實現圖2中不同測試點處的信號波形。專業實驗操作則是在南京潤眾RZ6001實驗平臺基礎之上，利用TMS320和GSM模塊實現：直接序列擴頻編解碼；跳頻通信；DS/CDMA碼分多址；利用AT命令實現GSM/GPRS移動臺短信收發、語音呼叫；CDMA數據傳輸實驗。例如，直接序列擴頻實驗，利用DSP編程實現圖3結構功能，并用示波器測量比較各測試點的信號波形。

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

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【關鍵詞】小水電;電能量數據;完整率

1.概述

江門地區總面積為9541平方公里，丘陵廣布，山體起伏較大，落差大，溝脊、水系發育、水庫較多，小水電多分布在溝谷中。2013年，我局小水電共計196個，由于地處偏遠，無公網信號或公網信號不穩定等原因，造成負控終端長期處于離線狀態或上線不，導致數據上送不持續，丟失嚴重，直接影響電能量數據的采集，難以滿足計量裝置遠程監控、抄核收、線損分析等計量營銷業務的需要。

2.原因分析

江門供電局計量自動化系統公變、配變及集抄系統廣泛采用公網公司的GPRS無線數據VPN網絡。受網絡覆蓋的影響，部分終端不能上線采集。經現場勘查，2013年在接入計量自動化系統的145臺小水電終端中，有41臺由于地處偏遠，處于公網信號盲區的原因，造成負控終端長期處于離線狀態，10臺由于樹木、山石等障礙造成了信號衰減，導致公網信號不穩定，數據丟失嚴重。我們抽取了2013年1月份到4月份的系統數據進行了分析，結果如表1所示：

表1 2013年小水電終端運行情況分析

月份 終端在線率 數據完整率

1月 74.5% 78.6%

2月 76.7% 80.2%

3月 78.6% 81.7%

4月 79.8% 83.5%

從上表可知，小水電終端對整體的在線情況和數據完整率的影響，未能達到98%以上;

3.各種通信解決方案分析和選擇

針對公網盲區及信號不穩定問題主要可以通過以下方法解決。

（1）采用非公網上行方式，完全避免無線通信不穩定性問題、電房電柜屏蔽問題，保證實時在線。非公網上行方式可考慮采用電話線通信、寬帶網絡通信、電力光纜等。

（2）采用公網上行方式，但通過其他通信方式接駁，如通過載波、485 通信、微功率無線等方式轉發數據。

（3）采用公網上行方式，但采用信號增強擴展公網通信距離。如通過同軸電纜信號放大、無線直放站、新建基站等方式。

3.1 非公網上行

非公共網主要有電話撥號接入方式、公共有線電視、光纜等。此種方式均需要布線，由于小水電地處偏遠，布線成本巨大，且環境惡劣，維護困難。

3.2 公網上行，其他通信方式接駁

（1）電力載波

電力載波方式是將終端通信模塊外置于能接收到公網信號位置，電表通過電力載波方式與終端交換數據，該方案省卻了布線或無線信號干擾影響，但實際應用存在信號衰減快、干擾大、不能跨變壓器、互感器等諸多問題。

（2）有線中繼接入

該方案采用終端側模塊和外置側模塊，通過以太網雙絞線RJ45接口連接。由于采用雙絞線，通信線路以100米為宜，最長不超過300米。

（3）無線中繼通信

該方案是通過微功率無線通信的方式傳輸數據，中繼器采用470MHz 通信時，通信距離經測試在150 米以內，距離較遠時，可通過增加中繼的方式延長通信距離，目前可增加2級中繼。該方案的優點是施工簡單，初次投入不大，且后續無運行費用，但需對GPRS 轉接器提供220V電源，如終端維護口協議非標準廣電規約，GPRS 轉接器處需對協議進行處理后再進行轉發，該方案理論上適用于任意廠家終端。

圖1 無線中繼實現方式示意圖

3.3 公網上行，信號增強擴展公網通信距離

（1）無線放大器方案

無線放大器（也稱直放站）屬于同頻放大設備，其基本功能就是一個射頻信號功率增強器。該方案施工雖相對復雜，但無需對終端側設備進行改動，適用于所有廠家終端，可以一個無線放大器帶幾臺終端設備，通過共享設備，成本相對較低，更重要的是，不需后續運行費用。但該方案也有其局限性，受到信號衰減影響，實際通信距離在40米內（采用更好質量的同軸電纜可適當延長距離，但一般不超過100米）。

（2）運營商建基站

運營商建設新基站，增加信號的覆蓋范圍，對于局方來說，是一勞永逸的方式。但投資一個標準基站需要接近兩百萬元，同時該部分區域一般客戶數量較為稀少，出于對投資收益的考慮，運營商短時間內不會考慮投入，故短時間內無法實現。

4.方案選擇及應用

以上各種解決方案在特定場景均具備實際運行的優勢和可行性。但結合供電局計量自動化系統實際運行以及運維成本、通信可靠性等綜合考慮，采用“安裝無線中繼通信設備”方式投入成本小、安裝周期短、設備安裝方便靈活。因此本文選擇無線中繼方式，如圖1所示。

圖2 試點月在線時長對比圖

圖3 試點數據完整率對比圖

5.實際運行效果

本文選取了5個試點，使用無線中繼通信方式解決終端長期離線及數據傳輸不穩定問題，結果表明終端在線時間和數據完整率大幅度提高。如圖2、圖3所示。

參考文獻

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[2]周培祥，李學東，傅光達，梁麗華.山東建筑工程學院新校區移動通信解決方案[J].山東建筑工程學院學報，2004，6.

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[4]譚衛東.移動通信網絡室內優化的研究與實踐[J].湘潭大學自然科學學報，2013，6（35），2.

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大連海洋大學是我國北方地區唯一的一所以海洋和水產學科為特色，多學科協調發展的涉海高等院校，為振興遼寧老工業基地，適應遼寧省及全國沿海省市對海洋漁業通信工程發展的需要，發展區域經濟，滿足我國和全省經濟建設對海洋漁業通信工程專業人才的需求，大力發展信息產業建設，通信工程專業自2003年開始招生。在開辦的這十二年時間里，我們下大力氣，狠抓專業建設規范，注重教學質量。隨著本專業師資力量的逐步增強，我們對本專業的發展現狀、發展規律的深入研究把握，對專業定位的認識逐步統一，大連海洋大學通信工程專業的特色目標和人才培養目標逐步清晰明確。

1培養目標

大連海洋大學信息工程學院通信工程專業是從學校的學科專業結構特點和學科特色出發，合理配置學校的教學資源，在電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術、船舶與海洋工程和航海技術的學科交叉基礎上設立的專業。學校以提升人才培養質量為核心，立足遼寧，面向黃、渤海，輻射全國，為區域經濟建設服務，為國家水產和海洋事業服務，致力于培養德、智、體、美全面發展，知識面寬，基礎扎實，綜合素質高，具有創新精神和實踐能力，敬業、專業、樂業、創業的復合性應用型人才的人才培養戰略。在人才培養過程中注重培養學生的自主性、研究性學習的能力和分析問題、解決問題的能力，結合地方經濟社會發展需要確定本專業的培養目標、任務和要求，加強海洋漁業通信方面的特色教育。在多年辦學經驗的基礎上，經多方調研，結合本校實際，制定并逐步完善了通信工程專業的培養目標：以培養德、智、體、美全面發展，熟練掌握通信技術、通信系統和通信網絡的基本理論、基本知識和基本技能與方法，并具備電子和計算機技術等方面知識，具有較強的工程實踐能力，能夠從事固定通信、移動通信及船舶通信等現代通信系統及設備的研究、設計、開發與應用的，具有海洋、漁業科學背景的人才。

2課程體系的改革和優化

課程體系主要包括課程設置、教學內容及課程結構，是教學思想、教育理念的具體化，也是實現創新能力培養與綜合素質提高的保證。課程設置是否科學，教學內容是否合理，直接影響創新能力的培養與綜合素質的提高。按照我校建設“藍色大學”理念，構建了通信工程專業藍色人才培養方案。培養方案堅持“加強通識教育、拓寬學科基礎、凝練專業方向、提升實踐能力、培養創新精神”的人才培養原則，優化人才培養過程，構建課內、課外一體化的培養模式，依照“淺藍、蔚藍、湛藍、深藍”的藍色課程體系，用藍色課程元素來承載水的精神與海的文化，延伸至涉海涉水教學內容要素。（1）淺藍（通識課程）包括公共基礎課（思想政治理論課、大學外語、大學計算機基礎、高等數學、大學物理、體育等），公共選修課（軍事理論、健康與安全教育、選修課），公共集中實踐環節（軍訓）。通識課程雖然不一定與通信專業有直接聯系，但它是培養具有遠大的理想、高尚的情操、科學的思維、可持續發展的能力和健康的心里的人才，為進一步學習提供方法論的不可缺少的課程。基于學校開展課程建設的“雙百工程”，從公共選修課著手，打造了藍色海洋類、人文與社科類、藝術與體育類、自然科學與技術類共100門校級精品視頻公開課。其中藍色海洋類公共選修課有利于進一步加深學生的海洋知識背景。（2）蔚藍（學科基礎課）包括復變函數、電路理論、信號與系統、模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子技術、數字信號處理、微機原理與應用、電磁場與電磁波、單片機原理與接口技術、通信原理等。學科基礎課是通信工程專業學生必須具有的基本知識結構，為專業課程提供有效的支撐，使學生具備本專業的基礎理論和基本工程應用能力，有獨立獲取知識、提出問題、分析問題和解決問題的能力及開拓創新精神，為學生后續學習專業方向課打下堅實的基礎。（3）湛藍（專業課）包括專業必修課（電子線路仿真、電子線路CAD、移動通信、計算機通信、DSP技術與應用）、專業方向課、專業任選課（C＋＋高級語言程序設計、隨機信號處理、電視原理與技術、現代通信系統仿真技術、計算機網絡安全、嵌入式系統開發技術、數據結構C、擴頻通信、通信工程專業英語）。通過對其他高校相同專業的大量調研，反復論證比較，通信工程專業設立兩個專業方向：通信工程（程控交換技術、船舶通信、光纖通信）、計算機通信（數字通信、多媒體通信技術、計算機網絡技術）。通信專業依托海洋信息技術，在船舶通信、船舶導航、海洋漁業3S技術等方面進行了卓有成效的嘗試，同時，緊隨時代的發展，對部分課程進行壓縮和調整，開設一些學生喜愛的，又能與現實接軌的課程，如擴頻通信、嵌入式系統開發技術等選修課。（4）深藍（專業集中實踐環節）包括模擬電子技術課程設計、數字電子技術課程設計、電子線路仿真課程設計、電子線路CAD上機、高頻電子技術課程設計、現代通信系統仿真技術上機、通信原理課程設計、單片機原理與接口技術課程設計、通信工程專業教學實習、通信工程專業實習、通信工程專業畢業設計（論文）等。專業集中實踐環節對培養通信專業逐步樹立工程觀念、提高解決工程實際問題的能力和創新能力，有著極為重要的作用。

3強化實踐環節，培養提高創新能力

通信工程專業將實踐環節作為培養學生創新精神和實踐能力的主要途徑，制定了科學合理的實踐教學方案，構建了多層次、全程化實踐教學體系，較好地保證了通信工程專業實踐教學的需要。堅持實踐教學與理論教學并重、實踐教育與創新教育結合，對構成實踐教學的各個要素進行整體設計，所有的實踐環節圍繞培養學生實踐動手能力和創新能力而展開，把實踐環節分成實驗教學、課程設計、實習、畢業論文（設計）、科技創新五個模塊，模塊之間銜接緊密、層層推進，為學生從入門到提高再到創新夯實基礎。

3.1實驗教學

實驗教學模塊主要依托遼寧省海洋信息技術重點實驗室、遼寧省實驗教學示范中心，以提高實驗動手能力為主線，以掌握基本實驗技能和方法、融會貫通科學知識、促進創新思維為主要教學目標。加強基礎課、主干課實驗；實驗內容優化配合，避免重復或脫節；增加設計性、綜合性實驗的比重，形成基本實驗、選做實驗、設計性和綜合性實驗組成的立體化實驗結構；對含有實驗的課程，加大實驗教學在整個課程考核中的比例；鼓勵學生自主設計實驗。在2013版培養方案和教學大綱中都有體現。針對不同課程的特點，有選擇地在教學過程中引入仿真實驗環節，以緩解實驗設備和空間的緊張情況，有效擴展實驗空間和時間，節省資金。

3.2課程設計

課程設計著眼點是把理論學習與工程實踐相結合，讓學生初步掌握設計的程序和方法。一般以單門課或課程群為主選擇題目，它是畢業設計的初級階段。課程設計教學中壓縮驗證性課題，增加能夠體現設計型、綜合型和創造性的課題。在課程設計教學設計過程中，鼓勵學生自主選題，自行討論方案，自己組織實施，給予學生自我發揮的余地，充分激發學生的創造性思維，為學生個性的發揮和創造能力的鍛煉創造條件。

3.3實習

以校內外實習基地為平臺，以使學生學會理論聯系實際、建立工程意識和鍛煉實際操作技能為主要教學目的，并且通過接觸社會，增強學生的勞動觀念和社會責任感。目前，通信工程專業校外實習基地2個（人民4810廠，北京尚觀科技有限公司大連分公司），合作的企事業單位有18個（渤海船舶重工有限責任公司等），同時學校也正在積極運作與通信公司合作。到企業參觀實習和請企業技術專家來校講座，通過參觀和專家公開課的形式，使學生對企業文化、船舶通信及導航設備的發展現狀與趨勢和本行業領域的前沿技術等有所了解，有利于學生學習目標的確定和職業素質的提高。

3.4畢業論文

（設計）以學院各類實驗室、校內外實習基地為平臺，學生通過完成畢業論文（設計），在綜合運用專業知識能力、外語和計算機應用能力、信息資料檢索和收集能力、論文撰寫能力和解決實際問題等能力上有較大提高。為切實保障畢業論文（設計）的質量，從以下幾方面進行加強：①精心設計備選題目，組織開題報告。學生選題后，在指導教師指導下，查閱文獻和撰寫文獻綜述，并精心組織好開題報告，以保證畢業論文的先進性、可行性；②加強畢業論文的中期檢查，以保證畢業論文在有限的時間內按質按量完成；③建立畢業論文答辯規范和質量標準，在畢業論文答辯期間開展“畢業論文檢查周”活動，有效提升了畢業論文的質量。④學校出臺了《大連海洋大學本科生學位論文學術規范檢測暫行辦法》，針對畢業的本科生的學位論文進行了學術不端行為的檢測，有效地杜絕了學術不端行為。

3.5科技創新

以各類興趣小組和科技社團、大學生科技創新基地、科研實驗室為平臺，學生通過參加大學生創新創業訓練計劃項目、科學研究等活動，使創新意識和能力得到進一步培養和提高。低年級的學生專業基礎還比較薄弱，鼓勵他們參加興趣小組或者科技社團，以增加學生對創新的認識，提高學生對創新的興趣；高年級的學生參加各種校內外的競賽，使學生在競賽過程中自主學習、自我探索、自我發現。目前，通信工程專業學生在教師有針對性的訓練下，參加了“飛思卡爾杯”全國大學生智能汽車競賽、“大唐杯”全國大學生移動通信技術大賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生電子設計大賽等，并取得了優異的成績。

4結語

大連海洋大學通信工程專業作為涉海高校的“非特色”專業，在復合性應用型培養目標的前提下充分利用和挖掘自己的優勢資源，發揮地方特色、行業特色；在加強學生思想道德教育和身心素質培養的同時，主動適應國家和遼寧省沿海經濟帶發展的新需求，抓住實踐能力和創新精神培養的核心，對通信專業的人才培養模式進行調整，使之更好地符合學校的定位與專業培養目標的要求，從而更好地適應社會需要，符合高等教育的發展趨勢，并在實踐中不斷探索與發展。

主要參考文獻

［1］李松松，郭顯久，等．電子信息工程專業人才培養模式的探索與實踐［J］．中國電力教育．2011（22）：51－52．

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【關鍵詞】溫度 at89s52 nrf9e5

1 引言

由于在局部的溫度通常具有不一致性，因此在檢測環境溫度時，傳統的單一測點測量溫度的方法并不能夠準確說明實際的溫度信息。在同一環境中，對多點進行溫度測量，能夠有效解決這一問題，使得溫度測量更加準確。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統的有線布線方式的話，則系統設計復雜，十分麻煩。本論文設計了一種基于無線傳輸的溫度采集系統，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20[1]。

本論文首先介紹系統整體設計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設計以及部分軟件程序設計。

2 系統方案

無線數據傳輸按照傳輸方式的不同，可以分為：點對點、點對多點以及多點對多點。本論文所設計的系統由主控芯片51單片機、主接收器以及多個測量終端組成。每個測量終端都是通過無線傳輸模塊nrf9e5傳遞數據，進而形成無線傳輸的溫度采集系統。系統框圖如圖1所示。

將相應的溫度傳感器分布在所要測量環境的不同位置，就能夠精確評估環境溫度。然后再將這些測量得到的溫度經過無線通信模塊發送到主控芯片上，主控芯片對數據進行處理和顯示。

3 硬件電路設計

3.1 無線數據傳輸模塊

nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器，但是時序和指令都與其有些差別。nrf9e5與cpu的數據交換是通過串口來進行的。

nrf9e5和其他模塊通信主要是通過自身內部的并行口和內部的spi口。nrf9e5與nrf905等具有一樣的功能。收發器在與微控制器進行數據交換的過程中，主要是通過片內的spi和并行口。在要傳輸通信的數據準備好之后，就能夠產生中斷，供微控制器使用。

3.2 溫度測量電路

溫度檢測的方法有很多，比如采用熱電偶等。但是本論文采用的是ds18b20溫度傳感器。該溫度傳感器采用的是one-wire總線，即只采用一根信號線與單片機進行連接。該測溫傳感器能夠測量零下55度到125攝氏度的溫度范圍，同時分辨率能夠達到0.5攝氏度。工作電壓范圍很寬，一般為3.0至5.5v。

3.3 主控芯片

本論文設計的數據采集器使用的主控芯片是at89s52單片機。msc-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的at89s52單片機就是基于這款單片機的。msc-51單片機的基本架構被atmel公司購買，繼而在其基本內核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內核的單片機具有很多優點，因此無論是在工業上還是在一些電子產品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統中占據很大市場。

下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。這款單片機具有最大能夠支持的64k外部存儲擴展，同時還具有8k字節的flash空間。該單片機具有4組i/o口，分別是從p0到p3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5v。

4 軟件設計

4.1 通信協議

本系統為單點對多點的無線通信，主接收器在可靠通信范圍內分別與每個數據終端通信。主接收器與每個數據終端都有一個唯一的地址，因此在通信過程中必須明確接收方的地址。系統通信協議定制如表1所示。

4.2 溫度測量程序

本論文采用的溫度傳感器是one-wire總線的器件，與主控芯片進行一根數據線連接，就能夠同時實現數據和時鐘信號的雙向傳輸。但是這樣就要求主控芯片的時序必須具有嚴格的要求。在出廠之前，每個器件的rom上都光刻上64位的編碼，這個編碼地址序列是唯一的，我們可以通過這個編碼地址序列來進行多

點的組網。但是本論文所設計的溫度采集系統，在每一個結點只是用一個溫度傳感器，因此在程序中并不需要讀取其rom編碼。

5 總結

在實際的溫度測量過程中，測量單點的溫度往往并不能夠準確反映實際溫度信息，需要對同一環境進行多次測量，同時要對多個溫度節點進行測量。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統的有線布線方式的話，則系統設計復雜，十分麻煩。本論文設計了一種基于無線傳輸的溫度采集系統，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20。本論文首先介紹系統整體設計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設計以及部分軟件程序設計。

參考文獻

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[2]鄭啟忠，耿四軍，朱宏輝.射頻socnrf9e5及無線數據傳輸系統的實現[j].單片機與嵌入式系統應用，2004（8）：51-54.

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[4]盛超華，陳章龍.無線傳感器網絡及應用[j].微型電腦應用，2005，21（6）.10-13.

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論文摘要：擴頻通信是現代通信系統中新的通信方式，它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發展應用。

一、擴頻通信的工作原理

在發端輸人的信息先調制形成數字信號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經信息解調，恢復成原始信息輸出。可見，一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數字傳輸方式；(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的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的；(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴頻通信技術的特點

擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。

1．抗干擾性強

擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統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，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。

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。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，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象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，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就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。

5.易于實現碼分多址

在通信系統中，可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性，接收端利用相關檢測技術進行解擴，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術的發展與應用

在過去由于技術的限制，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，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發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制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預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通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，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路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用．

擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。

四、結語

擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向，是擴頻技術與通信相結合的產物。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，使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中，它的易于實現碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統完美結合，發展前景極為廣闊。

參考文獻：

[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.

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10月6日下午,2009年諾貝爾物理學獎揭曉,高錕與美國貝爾實驗室的威拉德?博伊爾(Willard Boyle)、喬治?史密斯(George Smith)共獲殊榮。高錕的獲獎成果,是在英國標準電訊實驗室完成的。后來,他在香港中文大學做過九年校長(1987年至1996年),直至退休。

由于在光纖通信領域的開創性成就,高錕將獲得約140萬美元獎金的一半,博伊爾和史密斯發明了用于數字圖像技術的CCD傳感器,將各獲四分之一的獎金。

三位科學家40年前的研究,幫助構建了當下的信息時代,也為自己贏得了諾貝爾獎。

高錕與低損耗光纖

20世紀60年代初,激光器的發明給光通信研究帶來了新的希望――激光束不僅具有亮度高等優點,還可以在光纖中傳播。

但由于缺乏穩定、可靠和低損耗的傳輸介質,光通信似乎仍是一個遙不可及的目標,因為光信號在當時的光纖材料中只能傳輸20米。

當時,高錕是國際電話電報公司旗下英國標準電訊實驗室的一名研究人員。他1933年11月出生在上海的一個書香門第,孩提時代的他就喜歡科學實驗,甚至自制過小型炸藥彈丸。

后來,高錕隨家人遷居香港,曾在香港圣約瑟書院就讀。1954年,他遠赴英倫,在倫敦大學攻讀電機工程。

與不少同行因此對光纖傳輸的技術前景產生懷疑不同,高錕研究團隊認為更值得關注的,是光纖原材料問題。

他后來回憶道:“那時面對的最大難題,就是玻璃的雜質問題。玻璃看似透明,其實雜有不純的元素,所以我們構想,假若有一種沒有雜質的玻璃,光波的傳導就不會衰減。”

1966年6月,高錕與同事喬治?霍肯(George Hockham)在《電氣電子工程師學會學報》上發表題為“用于光頻的光纖表面波導”的論文指出,提純原材料后可制造出適合長距離通信使用的低損耗光纖:在純的玻璃纖維中,光信號可傳輸100公里以上。

這一研究奠定了光纖通信的基礎。這一年,他年僅32歲。1970年,美國康寧公司研制出第一種超純光纖。1975年,英國安裝了世界上第一套光纖通信系統。

北京郵電大學前校長林金桐對記者說:“從高錕和霍肯的論文,到世界上第一個商用光纖通信系統的誕生,僅用了十年時間,這在重大科學研究成果向現實生產力轉化的眾多案例中,顯得格外突出。”

諾貝爾獎評委會在新聞公報中表示,這些低損耗的玻璃纖維推動了因特網等寬帶通信的發展,光在這些玻璃纖維中流動,文本、音樂、圖像和視頻可在瞬間進行全球傳輸,“如果我們拆開密布全球的玻璃纖維,將得到一條10億公里以上的長線,足夠環繞地球2.5萬多圈。”

香港中文大學前任校長金耀基甚至將高錕研究成果的重要性,與印刷術、火藥、指南針等中國古明相提并論,“今天生活在網絡社會,就是因為光纖的發明改變了我們的生活。”(更多關于高錕的資料,見本期“華人”欄目)

貝爾實驗室和CCD

在現代的高速網絡通信中,數字圖像是最主要的承載內容,而這很大程度上要歸功于本年度諾貝爾物理學獎的另一項獲獎內容――美國朗訊公司貝爾實驗室的威拉德?博伊爾和喬治?史密斯發明的用于數字圖像的裝置:電荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)。

博伊爾1924年出生于加拿大,26歲時在加拿大麥基爾大學獲得博士學位。他在1953年加入貝爾實驗室,并在1962年與同事首先發明了可以連續運行的紅寶石激光器。

史密斯1930年出生于美國,29歲時在美國芝加哥大學獲得博士學位后也進入貝爾實驗室。

1969年10月的一天,史密斯走進同在貝爾實驗室半導體研究部門工作的博伊爾的辦公室,兩人進行了一場“頭腦風暴”。在不到兩個小時的時間里,博伊爾和史密斯在黑板上大致勾繪出一種新裝置的藍圖,兩人將其命名為電荷耦合器件。

這種新技術的源頭,還要追溯到愛因斯坦提出的光電效應,即通過光電效應,光可以被轉變為電信號。然而,如何在極短時間內收集并讀出信號,看上去卻是一個無法逾越的技術挑戰。因此,一開始,很多同行都對CCD的概念嗤之以鼻。

但博伊爾和史密斯堅信自己的想法,并成功地將藍圖變成了現實。他們采用特殊的硅半導體材料,并將硅片細分為一個個“單元格”或者說“像素”,這樣,當光照射到像素之上,會產生信號電荷。當時,很多電子器件以電流或電壓作為信號,CCD則采用電荷作為信號。

信號電荷不僅可以在CCD內存貯,還可以穿越一排排的“像素”,在電極與電極之間快速傳輸(電荷耦合),并最終被讀出。

CCD的發明,帶來了攝影的一場革命。光能夠被電子化捕捉,而不再需要傳統的感光膠卷,數碼相機也得以走進千家萬戶。