通信电缆课程设计_范文大全

通信电缆课程设计

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【优秀范文】通信电缆课程设计

范文一:通信电缆课程设计 投稿:高刚创

聚烯烃绝缘聚烯烃护套室内通信电缆设计任务书

一·设计任务及要求

所 设计的电缆型号及规格:HYA×1000×2×0.5(聚乙烯绝缘的介电常数为 =2.3,tanɡ=2×10¯4) 全色谱单位式结构 工作电容52±2nf/km 二·结构元件的选择: ㈠铜导体的性能要求及公差

铜导体采用3952—2008《电工用圆铜杆》规定的圆铜杆制造。制造绕组用的细铜线,应选用优质铜杆。 其性能指标如下表:

铜导体公差为±0.005mm 其计算用物理参数:

密度: 8.89g/c㎡; 线胀系数:17×10-60c-1 ㈡选用绝缘材料及性能要求:

绝缘采用高密度聚乙烯,绝缘结构为实心聚烯烃,绝缘赢连续第挤包在导体上,并具有完整性,绝缘厚度应使成品电缆符合规定的电气要求,

绝缘线芯应采用颜色识别标识,颜色应符合GB6995.2规定。绝缘线芯颜色应补迁移。

㈢缆芯由若干个单位绞合而成。

次单位或基本单位的排列应顺层顺序,第1个次单位或基本单位在最内层,顺序方向与基本单位绝缘线芯的顺序方向一致。

采用100对单位,100对单位有4个25对基本单位星绞而成组成 基本单位有25个线对通过同心式绞合而成。基本单位中所有线对的绞合节距应不相同。

线芯应包覆非吸湿性的绝缘带,并可在外面用非吸湿性丝带扎紧,包袋应具有足够的隔热性能和机械强度,以防绝缘线芯粘结和变形、损伤。 缆芯的结构形式为(2+10)×100 基本单位绝缘线芯色谱符合下表

⑷线芯包带‘铝塑复合带外部护层结构及材料的选择

线芯包带采用0.2mm后的聚乙烯薄膜,铝塑复合带的标称厚度为0.27±0.038mm,铝带应双带复合塑性聚合物薄膜,薄膜厚度0.058±0.038mm,复合带不轧纹,聚乙烯中应含有(2.6±0.25)%的碳黑,碳黑分布均匀。 三·结构设计:

⑴ 据导电线芯直径·工作电容以及电缆的有效直径(D=d1√2nk)确

定标称绝缘厚度及公差:

⑵ 设∆=0.18mm λ1=1.005 λ2=1.008 λ3=1.008 λ4=1.04

D=32.24mm

⑶ λ=λ1λ2λ3λ4=1.005×1.008×1.008×1.04=1.062

计算等效介电常数Εd;

S1=4 𝐷2−2𝑛d1 =286.42mm2; S2=4 𝑑12−𝑑2 ×2𝑛=422.39mm2; Εd=

𝜀1𝑆1+𝜀2𝑆2𝑆1+𝑆2𝜋𝜋

=1.774

ψ

𝑑1+𝑑2−𝑑 2−𝑎2

= 𝑑2+𝑑1−𝑑 +𝑎;d2=2d1; d1=d+2∆; a=d+2∆=d1;

经计算ψ=0.722

𝜆𝜀𝐷×10-6

工作电容С=

ln 𝜓 36

×10-9𝐹 𝐾𝑀

符合条件。

同理可求得:当∆=0.19时 С=49.52×10-9𝐹 𝐾𝑀

-9

当∆=0.17时С=54×10𝐹 𝐾𝑀

所以:绝缘厚度∆=0.19±0.02mm

2选择和计算队绞节距

3 确定线芯尺寸及包带外径;

线芯尺寸;D= d1√2nk=32.24。

包袋外径D0=32.24+2×0.2=32.64mm(包带采用0.2mm厚的聚酯薄膜)

铝塑复合带外径D1=D0+2×0.27=33.58mm

4 确定护层尺寸和电缆外径;

护层采用铝塑复合带标称直径为0.27mm,铝塑复合带不轧纹。

护层采用低密度聚乙烯护套吗,厚度为0.3mm

电缆外径为D2=D0+2×0.2+2×0.27=39.58mm。 5 电缆截面图(最小单位25对基本单位); 电缆截面图

四.电缆传输参数的计算 ㈠ 一次参数计算; 电阻R

R=R0+R- ; R0=2λρ𝑠R-=R集-+R金。

𝑑2𝑑1−𝐻(𝑋)

𝑙

回路有效电阻的计算公式;R=R0 1+F 𝑋 +/KM)

式中 R0——回路直流电阻值(Ω/KM) d——导电线芯直径(mm) a——回路两导线中心间距离(mm) P─各种四线组的修正系数 X─k=√ F(X) G(X).H(X)─均为x的特定函数;

kd

𝑃𝐺 𝑋 (Ω

电感

对称电缆回路的总电感:L=λ 4ln

2𝑎−d𝑑

+𝑄(𝑋) ×

10(H/KM)

-4

式中 λ─总的绞合系数

a——回路两导线中心间距离(mm) d——导电线芯直径(mm) Q(X) 为x的特定函数 电感的计算如下

电容;

多芯电缆,工作电容计算公式;C =

𝜆𝜀×10−4

36ln (F/KM)

式中 λ---总的绞合系数;

εD---组合绝缘介质的等效介质常数;

a---回路两导线中心间距离(mm) d---导电线芯直径(mm);

ψ—由于接地金属套和邻近导线产生影响而引用的修正系数,

𝑑2+d1−d 2−𝑎2

电容的计算如下52×10-9F/KM 绝缘电导 G;G=G0+G-;G0=

1

当距离相当大时ψ=1,式中ψ=

𝑅绝

G-=ωCtan−1𝜎;

绝缘电导的计算公式;G≈G-=ωCtan−1𝜎;(S/KM) 式中

ω---角频率,ω=2𝜋f,f为频率(hz)

C---回路工作电容(F/KM)

tan−1𝜎--- 组合绝缘介质的等效介质损耗正切值。 Tan

−1

𝜎

=

𝜀𝐾𝑆𝐾tan𝜎𝐾+𝜀𝐺𝑆𝐺tan𝜎𝐺

𝜀𝐾𝑆𝐾+𝜀𝐺𝑆𝐺

式中

εK---空气的相对介电常数,等于1; Εg---介质的相对介质常数; SK----空气所占的截面积; SG----介质所占的截面积;

tan𝜎𝑘----空气的介质损耗角正切值正切值,等于0;

tan𝜎𝐺---介质的损耗角正切值。

经计算tan𝜎=1.54

二次参数计算; 波阻抗ZC;

波阻抗ZC与一次参数及频率的关系可按下列式计算;

2+𝑊2𝐿2𝑅

ZC= ZC e−iφ= 𝐺+𝐽𝑊𝐶𝐺+𝑊𝐶

𝑅+𝐽𝑊𝐿

4

e

−i

𝜑1−𝜑2

因此ZC= Φc=

4

𝑅

2+𝑊𝐿

𝐺+𝑊𝐶

𝜑1−𝜑22

φ φ

−1𝑊𝐿

1=tan;

𝑅−1𝑊𝐶

2=tan;

𝑅

1,在直流时(f=0)

Z= ZC = 𝑅;Φc=0; 𝐺

C

2, 在音频时(f≤800hz)

因频率较低,电缆回路中感抗较小相对于回路有效电路电阻

可以忽略,同时因绝缘电导G 与wc比较也可以不考虑,即 R≧WL 和G≦WC,这是

ZC≈ 𝐽𝑊𝐶 𝑊𝐶e−i45; 𝑍 ≈ 𝑊𝐶ψC≈-45o

3,在高频时(f>30khz)

因频率高,回路的一次参数间存在下列关系;ωL≧R,ωC≧G.

则ZC= ZC ≈ 𝐶;ψC≈0o;

1

𝐿

𝑅

𝑅

𝑅

衰减常数和相移常数的计算

衰减常数 α= 2 𝑅𝐺−𝜔𝐿𝐶2 ;

相移常数

β= 2 − 𝑅𝐺−𝜔𝐿𝐶2 在直流时(f=0); α=√ ,β=0;

2.在音频时(f≤800khz)

在此频率范围内,R≧ωl,G≧ωC, 可略去ωl和G,则α= β=

𝑊𝐶𝑅2

WCR2

1

;

3.在高频时(ff>30khz) 在高频时,ωL≧R,ωC≧G所以 α= + β=ω√2

22

𝐶

𝑅

𝐶𝐺

𝐿

二次参数的计算结果如下

一.绝缘生产工艺要点;

导电线芯的绝缘是为了防止电缆内各单位导电线芯之间的接触,保证电磁波的顺利传输,同时还可以使线芯的相互位置固定,减少回路之间的串音。

绝缘材料要求有稳定而优良的电气性能,良好的柔软性和一定的机械强度,同时也要求易于加工。

绝缘应连续地挤包在导体上,并且有完整性,绝艳厚度使成品电缆符合规定的电气性能要求。

绝缘完整性采用直流火化实验检验,试验电压为1.5-6kv。每12km绝艳线芯上允许有一个小孔或类似的缺陷。当针孔或缺陷超过规定时,允许修复,修复后的绝缘线芯应满足条件规定。

绝艳线芯应采用颜色识别标志。绝艳线芯颜色应补迁移。 二.对绞生产工艺要点;

对绞组;分别称作a 线和b线的两根不同颜色的绝缘线芯均匀的绞合成线对.成品电缆中任意对的的绞合节距在3m长度上测得的算术平均值应不大于155mm。 对绞节距的选择原则如下;

1,最大节距应不大于155mm,最小节距应不小于30mm。 2,相邻节距差要大,而且节距差要均匀。

节距差的计算公式;∆=h1−ℎ2,ℎ2−ℎ3,……ℎ24−。

1

1

1

1

1

1

三 成缆工艺要点

① 电缆端别规定;

a除20 对及以下的电缆外,电缆应分端别。面向电缆端头,如组成缆芯的单位或基本单位的色谱顺序为顺时针方向,则此端为A端,另一端为B端。 b电缆A端端头应用红色标志,电缆B=端端头应用绿色标志。 ② 撕断绳

a 根据双方的协议,可以在电缆内放置撕断绳。

b 撕断绳应不吸湿,不吸油,连续的贯穿整根电缆。为了保证开启护套时撕断绳裂伤不断裂,撕断绳应具有足够的强度。 四 护套生产工艺要点

①铝塑复合带;

a铝塑复合带的铝带标称厚度应为0.20mm,铝带应双面复合塑性聚合物薄膜。铝塑复合带可以轧纹也可以不轧纹。 b铝塑复合带总包重叠部分宽度应不小于6mm。小直径(电缆直径9.5mm以及下)电缆的纵包重叠部分宽度应不小于履带中心线圈周长的20%。

c铝塑复合带连续性;铝塑复合带可以接连。接续是,应先去除塑性聚合物,并净化金属表面,使铝带接头的机械,电气性能良好,其抗张强度应不小于相邻段同样长度无接续铝塑复合带抗张强度的80%,接续后应恢复接续出的塑性复合物层。 ②聚乙烯套

a 聚乙烯套应采用低密度或中密度聚乙烯。聚乙烯应含有(2.6±0.25)%的炭黑,炭黑分布应均匀。

b。聚乙烯套应粘附在铝塑复合带上,两者之间的剥离强度应不小于0.8N/MM.含非填充式电缆及有内护套的填充式电缆的铝塑复合带重叠部分。

c。聚乙烯护套应表面光滑平整,不应有空洞,裂缝,凹陷等缺陷。 d。聚乙烯套的机械物理性能应符合下表规定。 六.原材料用量计算机每公里质量的计算 (一)铜导体用量 绞入系数λ=1.062;

每公里单根铜导体的长度l=1000×1.062=1062m; 600对铜导体总长度L=600×2×1062=1.27×106m; 铜的总体积V= 0.4×10 2×1.27×106=0.159m3

铜的总重量M1=ρ.V=8.89×0.159×106×10-3=1.41×103kg (二)绝缘用聚乙烯用量 绝缘采用的高密度聚乙烯;

单根铜导体的聚乙烯绝缘长度与铜导体长度相同1062m;

单根聚乙烯绝缘的横截面积S= d12−d2 =0.328×10-3m3

π4

𝜋4

聚乙烯绝缘的总体积V=0.0.328×10-6×1062×2×900=0.627m3; 聚乙烯绝缘的总重量为M2=ρ.V=0.941×0.627×106×10-3=0.59×103kg (三)铝塑复合带用量

铝塑复合带宽度B=3.14×(D+t)×sin𝛼/(1−𝑘);

式中 B –铝塑复合带的宽度;D-绕包前的直径;t-复合带厚度

Sinα-绕包角度α的正弦值;K-绕包搭盖率(k>0)取α=35;k=0.10 t=0.27 D=32.24+0.2×2=32.64mm;则 B=3.14

o

×

32.64+0.27 ×sin35

1−0.10

=65.37mm

选用65.77mm宽的铝塑复合带;

铝塑复合带长度为L=1000/sinα=1743.38m; 铝的总体积V=0.03M

铝的总质量M=ρ.V=2.703×0.03×10×10=0.08×10kg; PE的总体积V=1743.38×0.06577×0.07×10=0.00704M; PE的总质量M=ρ.V=0.941×0.00704×103=6.62kg; 铝塑复合带的总质量M3=M+M=86.62kg; (四)聚乙烯护套的质量

聚乙烯护套采用低密度聚乙烯;低密度聚乙烯密度为ρ=0.925g/cm3 聚乙烯护套的横截面积S= 𝐷2−𝐷02 =0.368m3

由于聚乙烯护套内含有少量的碳,经计算聚乙烯护套密度应采用ρ=0.93g/cm;

聚乙烯护套的重量M4=0.93×0.368×106×10-3=0.342×103kg 每公里电缆的总质量;

M=(1.41+0.59+0.0862+0.342)×103=2.43×103kg

𝜋4

-3

3

6

-3

3

3

范文二:通信课程设计 投稿:薛晁時

课程设计说明书

题目: 模拟频带通信系统的设计及仿真

院 系: 光电工程学院

班 级: 090106

学生姓名: 常 凯

学 号: 090106101

目 录

1、引言

1.1、语音现状

1.2、该通讯系统所选择的信道光纤信道

2、通信系统

2.1、通信系统参数计算与系统设计

2.2、模拟通信系统仿真图解

3、 MATLAB介绍

4、 总结

5、参考文献

1.1语音现状

1.1.1横参信道举例

1有线信道

一般的有线信道均可看做是横参信道。常见的有线信道有:明线,对称电缆和同轴电缆等。明显是平行而相互绝缘的架空线路,其传输损耗较小,通频带在0.3~2.7khz之间。对称电缆是在同一保护套内有许多对互相绝缘的双导线的电缆,其传输损耗比明线大的多,通频带在12~250khz之间。同轴电缆由同轴的两个导体组成,外导体是一个圆柱形的空管,通常由金属丝编织而成;内导体是金属线芯。内外导体之间填充着介质。通常在一个大的保护套内安装若干根同轴线管芯,还装入一些二芯绞线或四芯线组用作传输控制信号。同轴线的外导体是接地的,对外界干扰起到屏蔽作用。同轴电缆分小同轴电缆和中同轴电缆。小同轴电缆的通频带在60~4100khz之间,增音段长度约为8km和4km;中同轴电缆的通频带在300~60000khz 之间,增音段长度约为6km,4.5km和1.5km。

2光纤信道

光纤信道是以光导纤维(简称光纤)为传输媒质,以光波为载波

的信道,具有极宽的通频带,能够提供极大的传输容量。光纤的特点是:损耗低,通频带宽,不怕腐蚀,质量轻以及不受电磁干扰等。莉用光纤代替电缆可以节省大量有色金属。目前的技术可以使光纤的损

耗低于0.2db/km,随着科学技术的发展这个数据会下降。

由于光纤的物理性质非常稳定而且不受电磁干扰,因此光纤

信道的性质非常稳定,可以看做是典型的横参信道。

3无线电视距中继信道

无线电视距中继通信工作在超短波和微波波段,利用定向天线实现视距直线传播。由于直线距离一般在40~50km,因此需要中继放大方式实现长距离通信。相邻中继站间距离为直线视距40~50km。由于中继站之间采用定向天线实现点对点的传输,并且距离较短,因此传播条件比较稳定,可以看做是横参信道。这种系统具有传输容量大,发射功率小,通信可靠稳定等特点。

4卫星信道

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继转发站实现的通信。当人造地球卫星的运行轨道在赤道平面上,距离地面35860km时,其绕地球绕一周时间为24h,在地球上看到的该卫星是相对静止的,因此称其为地球同步卫星。利用它作为中继站,可以实现地球上18000km范围内的多点通信。采用三个适当配置的同步卫星作为中继站就可以几乎覆盖全球通信(除南北两极盲区外)。同步卫星通信是电磁波直线传播,因此其通信传输性能稳定可靠,传输距离远,容量大,覆盖地域广,广泛用于传输多路电话电报图像数据和电视节目。同步卫星中继信道可以看做是横参信道。

1.1.2随参信道举例

1短波电离层反射信道

波长为10~100m(频率为30~3MHZ)的无线电波成为短波。短波可以沿地面传播,简称为地波传播;也可以由电离层反射传播,简称为天波传播。由于地面的吸收作用,地波传播的距离较短,约为几十公里。而天波传播由于经电离层一次或多次反射,传输距离可达几千公里甚至上万公里。电离层为距离地面高60~600km的大气层。在太阳辐射的紫外线和X射线的作用下,大气分子产生电离而形成电离层。电离层能够反射短波电磁波。由发送天线发出的短波信号经由电离层一次或多次反射传播到接收端,如同经过一次或多次无源中继。很显然,这种中继不同于卫星通信中的通过通信卫星的中继方式,也不同于微波中继通信的中继方式。它具有以下特点:

(1) 由于电离层不是一个平面而是有一定厚度的,并且具有不同

高度的两到四层(D.E.F1.F2),所以发送天线发出的信号经

不同高度的电离层反射到达接收端的信号是由许多经不同

长度路径和损耗的信号之和,这种信号称为多径信号;这种

现象称为多径传播。

(2) 电离层的性质(例如电离层的电子密度,高度,厚度等)受

太阳辐射和其他因素的影响,不断的随机变化。例如,四层

中的D和F1层白天存在,夜晚消失,电离层的电子密度随

夜,季节以至年份而变化。

所以短波反射信道是典型的随参信道。

2.对流层散射信道

对流层是离地面10~12km的大气层。在对流层中由于大气湍流运动等因素引起大气层的不均匀性。当电磁波射入对流层时,这种不均匀性就会引起电磁波的散射,也就是漫反射,一部分电磁波向接收端方向散射时,起到了中继作用。通常一跳的通信距离约为100~500km,对流层的性质受很多因素的影响随机变化;另外,对流层不是一个平面而是一个散体,电波信号 经过对流层散射也会产生多径传播。因此对流层散射信道也是随参信道。

1.2该通讯系统所选择的信道光纤信道

因为1光纤损耗低,通频带宽,不怕腐蚀质量轻2光源性能较好 。

3光纤信道不受电磁干扰。

2通信系统的设计

2.1通信系统参数计算与系统设计

所谓调制就是把信号转换适合在信道中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和带通调制,狭义的调制是指载波调制。

载波调制就是用调制信号去控制载波的参数的过程,使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律变化。调制信号是指来自信源的消息(基带信号),这些信号可以是模拟的,也可以是数字的。未受调制的周期性振荡信号称为载波,它可以是正弦波,也可以是非正弦波。载波调制后称为已调信号,它含有调制信号的全部特征。解调(也称检波)则是调制的逆过程,其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。

我所设计的通信系统是采用模拟调制系统中的双边带(DSB)调制,解调为相干解调。其模型如下图

图1

其中:m(t)是原始信号,是余弦信号;c(t)是余弦载波,

c(t)=cos(wt)

所加的噪声是带限白噪声。

调制过程就是原始信号与载波相乘,即把原始信号放在载波上进行传输,调制以后的信号就变成了已调信号,已调信号在信道传输中往往会有噪声,因此在信道中加入带限白噪声,已调信号在传输中通过带通滤波器,然后进行解调,解调是采用相干解调的方法,即先与载波相乘然后再通过低通滤波器最后输出的信号即为原始信号。

系统参数; (1)传输语音信号(4khz)

(2)载波频率 (100khz)

(3)噪声功率谱密度(2*10-9w/hz)

(4)信号功率(8mw)

所以 带宽B=2*fH=2*4=8khz

系统的传输速率Rb=RB*log2M=8000b/s

因为为二进制,所以M=2,

输出信噪比;S0/N0=8*10-3/2n0B=8*10-3/2*10-9*8000=500

因为双边带DSB:信噪比增益G=2,所以 输入信噪比;Si/Ni=250 带通滤波器

1 582≤|w|≤672rad/s

0 其他

低通滤波器

1 |w|≤70rad/s

0 其他

2.2模拟通信系统仿真图解

说明:上图为模拟通信系统在matlab软件上的一个仿真图。由于在实际的通信系统中信号(包括信源信号,载波信号,以及解调信号)的频率都很高。这样高频率的信号在实际进行仿真时效果不是很明

显,所以在这里对该通信系统的频率参数进行了1000:1的放缩。下面将实际通信系统的频率参数以及在模拟时所用到的频率参数列举如下;

1.实际通信系统的频率参数:

信源信号频率 4KHz 载波信号,解调信号频率100KHz

2.仿真时所设的频率参数:

信源信号频率 4Hz 载波信号,解调信号频率100Hz

另外将仿真时的各参数设置图,时域信号显示图,频域信号显示出如下

上图为信源信号的参数设置图,在这里使用了弧度制单位。即在表示频率时用角频率表示其大小,单位是弧度每秒。

上图为载波的参数设置图。在这里单位是弧度制。故在此与上图设法雷同,在这里就不在赘述了。并且由于解调波与载波为相干波,故参数设置两者相同,所以在这里就不在插图说明了

上图为信道噪声的参数设置,在这里由于影响通信系统的主要噪声是带限白噪声(实际中还存在其他形式的噪声形式,但其主要影响作用的噪声形式是带限白噪声),为了简化仿真部件,故在仿真时只选用了带限白噪声这一种噪声形式

上图为带通滤波器的参数设置图。采用的是弧度制单位。

上图为低通滤波器的参数设置图。仍然采用的是弧度制单位。

在这里要说明的是,滤波器的参数设置(带通包括上下限截止频率,低通包括通过截止频率)非常重要。这直接关系着所设计通信系统的成败与否。具体在设置参数时是根据信源信号以及载波信号频率而定的。

具体的做法现列举如下:

1.带通滤波器:在设置带通滤波器是上限截止频率是给中心频率加上一个稍大于信源信号频率的数,而下限截止频率则是减去一个稍大于信源信号频率的数。

2.低通滤波器:在设置低通滤波器的截止频率时,是将截止频率设置成稍大于信源信号频率的数即可。

上面我们将模拟仿真通信系统的参数设置完成之后,接下来就是要观察输出波形了,如果输入的信源信号的波形函数与经过解调输出的输出信号输出波形相吻合的话,那就基本上可以说明了我们所设计的模拟仿真通信系统的可行性。所以参数设置结束后接下来我们就该运行该系统,观察输出波形了。

上图窗口1为经带通滤波器的波形,窗口2为信号的波形,窗口3为加载波的波形。

上图窗口1为信号的波形,窗口2为解调后的波形,因为传播中有损耗,所以波形振幅减小。窗口3为加噪声后的波形。

如上图所示 此图为经过调制之后的信源信号的频谱。

3.MATLAB

3.1 MATLAB介绍

MATLAB 产品家族是美国 MathWorks公司开发的用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路,使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应用空间,特别是在 MATLAB 的主要应用方向 — 科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具,全球现有超过五十万的企业用户和上千万的个人用户,广泛的分布在航空航天,金融财务,机械化工,电信,教育等各个行业

在MATLAB产品家族中,MATLAB工具箱是整个体系的基座,它是一个语言编程型(M语言)开发平台,提供了体系中其他工具所需要的集成环境(比如M语言的解释器)。同时由于MATLAB对矩阵和线性代数的支持使得工具箱本身也具有强大的数学计算能力。 MATLAB产品体系的演化历程中最重要的一个体系变更是引入了Simulink,用来对动态系统建模仿真。其框图化的设计方式和良好的交互性,对工程人员本身计算机操作与编程的熟练程度的要求降到了最低,工程人员可以把更多的精力放到理论和技术的创新上去。

同时,MATLAB开放的体系结构允许用户在平台上进行自由扩展,目前在全世界范围内已经有大量的商业的或者免费的MATLAB二次开发产品发布(比如FEMLAB和PSS)。换句话说,用户购买一套MATLAB,

获得的是世界范围的专家支持。而对于用户自己开发的算法包,

MATLAB也提供了包括Compiler应用发布和Web网络发布在内的众多方式的发布途径,使得用户一方面能够充分地利用MATLAB的算法资源形成技术成果,同时又可以有效的保护自己的知识产权。

在这样一个产品体系中,我们可以看到,由于MATLAB及其丰富的Toolbox资源的支持,使得用户可以方便的进行具有开创性的建模与算法开发工作,并通过MATLAB强大的图形和可视化能力反映算法的性能和指标。所得到的算法则可以在Simulink环境中以模块化的方式实现,通过全系统建模,进行全系统的动态仿真以得到算法在系统中的动态验证

另外随着 MATLAB 在行业内影响力的快速扩大,与 MathWorks公司形成战略联合的公司和寻求与 MATLAB 进行接口的软硬件产品的也日益增多。目前 MATLAB 所支持的第三方产品已经有三百余种,分布在科学计算、机械动力学设计、化工、信息工程,汽车、金融财务等各个学科领域,接口方式包括联合建模、数据共享、开发流程拼接等等。

从 MATLAB 的产品体系可以看到,应用 MATLAB 作为统一的集成开发平台结合第三方软硬件工具,可以实现从算法开发到系统仿真优化再到硬件实现的完整过程。这一平台在工业领域的典型应用有:

· 控制器及控制对象的设计开发 — 快速控制原型及硬件在回路仿真(比如结合 dSPACE硬件仿真机系统)

· 信号处理系统的设计开发 — 全系统仿真及快速原型验证(比如结合 TIDSP )

· 通信系统设计开发 — Bit True 和 Cycle True 的算法验证(比如结合 RadioLab3G和Candence)

· 机电液一体化设计开发 — 全系统联合仿真(比如结合 Easy5和 Adams)

总之, MathWorks致力于为工程师,科研工作者提供最好的语言,最好的工具和环境,扩大工程师的视野,提高生产率,增进学习能力,进行开创性的研究工作。今天, MATLAB 已经成为广大科研人员的最值得信赖的助手和朋友!

总 结

通过本次的课程设计,我深刻体会到了课本理论知识与具体实际运用的不同,只有在掌握理论知识的前提下,才能运用到我们平常的实践中去,课本上的知识点多且散,必须牢记,才能自由运用。而且更重要的是要对整个系统要有一个整体的把握,这就对我们提出了很高的要求。

那么现在我就把我个人在课程设计中所遇到的一些问题以及我的处理方法简要的介绍一下

1怎样去运行Simulink。

2如何将所需模块添加到模型中,了解并掌握了一些基本模块的用法。

3编辑模块组成模型,(这儿有几点要注意的1、修改模型的参数

2、连线问题。3、如何把频率转换成角频率。)

4系统的仿真

这部分出现的问题较多,例如 :(1)输入波形和输出波形不同,

(2)在运行仿真时出现错误等等。

解决的方法:(1)检查连线是否正确。(2)带通和低通滤波器的参数调节的是否正确。(在设置滤波器参数时是将截止频率设置成稍大于信源信号频率的数。这样做的好处就是使信源信号可以全部通过,而不会因为滤波器的关系而丢失掉)(3)示波器参数调

节的是否正确。(4)相干解调的正旋波的频率、相位和振幅是否和载波的相同。

以上几个方面就是我个人在这次课程设计中遇到问题和从中学到的知识。

设计心得

短短一周的课程设计就这样结束了。从这次课程设计中,我认识到了亲身实践是我们大学生活很有用也很必要的一步,通过课程设计能学到很多在课堂上学不到的东西。在平时的课堂上我们仅仅知道该怎么去做,但没有亲自实践,只能是靠想象,所以有很多东西难以理解。我发现很多知识都是以前在课本上学过的,当时印象并不怎么深刻,但是,一经课程设计,似乎都能很容易理解其原理,并能对其有更深的记忆。

总体来说,这次课程设计我受益匪浅。在摸索该如何运用MAYLAB仿真课程实现所需功能的过程中,培养了我的逻辑思维能力,增加了实际动手的能力。让我体会到了分析与设计系统的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐。总之,这次课程设计我收获颇多。实践是获得知识的一种最好的手段!

在这里,我非常地感谢段老师的指导,没有您的指导,我们的课程设计也不会进行的如此顺利;也得感谢我的同学们,感谢他们给予我的帮助,才使得我们的课程设计很好的完成。

我忠心的感谢段老师,请允许我由衷的送上一句,老师,您辛苦了!

参考文献

1,《通信原理》 樊昌信等编著 北京:国防工业出版社,2007

2,《通信原理》 马海武等编著 北京:北京邮电大学出版社,2004

3,《MATLAB通信仿真及应用实例详解》 邓华编著 北京:人民邮电出版社,2003

4,《MATLAB通信仿真开发手册》 孙屹主编;李妍编著,北京:国防工业出版社,2005

5,《MATLAB通信仿真与应用》 刘敏,魏玲编著,北京:国防工业出版社,2007

6,《MATLAB与simulink通信系统建模》 邵玉斌编著,清华大学出版社,2010

范文三:通信课程设计 投稿:任嫑嫒

西南科技大学 通信原理设计报告

课程名称: 通信原理 设计名称: CRC校验编码仿真 姓 名: 学 号:

班 级: 对抗1002 指导教师: 秦明伟 起止日期: 20130623——20130706

西南科技大学信息工程学院制

方 向 设 计 任 务 书

学生班级: 对抗1002 学生姓名: 学号:

设计名称: CRC校验编码仿真 起止日期: 20130623——20130706 指导教师: 秦明伟

方 向 设 计 学 生 日 志

CRC校验编码仿真

一、 摘要

通信是信息远距离的传送,是人类生产和生活的主要支撑。通信的目的是要把信息及时可靠地传送给对方,在数据通信过程中,衰损、失真、和噪声会使通信线路上的信号发生错误。所以在数据通讯领域,为了保证数据的正确,就不得不采用检错的手段。CRC(Cyclical Redundancy Checking)循环冗余校验码是一种重要的线性分组码,通过多项式除法检测错误,是在数据通信和数据检测中广泛应用的检错校验的循环码。

本设计研究了CRC循环冗余校验码的原理及奇偶校验,以及利用MATLAB对其进行了编程和编译仿真,实现了CRC循环冗余校验码的编码及校验,在接收端收到通过校验的码,从而确定传输过程是否出错,得到的结论和理论上是一致的。

关键词:检错码 CRC循环冗余校验码 奇偶校验 MATLAB

二、 设计目的和意义

在实际的通信系统中,存储器、CPU、I/O设备不断进行信息交换。由于结构、工艺、元器件等种种原因有时会使信息出错。例如,信息1变0,或0变1,其中存储器出错影响做大。为了提高计算机的可靠性,对于存储器则采用了全方位的纠错码技术,其中常用的校验码技术有:奇偶校验码、循环冗余校验码、海明码等。本设计主要对最为常见的奇偶校验码及循环冗余校验码进行研究,为以后的应用提供必要的了解。

三、 设计原理

1、CRC校验码原理

CRC即循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check):是数据通信领域中最常用的一种差错校验码,其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。

循环冗余校验码(CRC)的基本原理是:在K位信息码后再拼接R位的校验码,整个编码长度为N位,因此,这种编码又叫(N,K)码。对于一个给定的(N,K)码,可以证明存在一个最高次幂为N-K=R的多项式G(x)。根据G(x)可以生成K位信息的校验码,而G(x)叫做这个CRC码的生成多项式。 校验码的具体生成过程为:假设发送信息用信息多项式C(X)表示,将C(x)左移R位,则可表示成C(x)*2的R次方,这样C(x)的右边就会空出R位,这就是校验码的位置。通过C(x)*2的R次方除以生成多项式G(x)得到的余数就是校验码。 (1)、多项式与二进制数码

多项式和二进制数有直接对应关系:x的最高幂次对应二进制数的最高位,以下各位对应

多项式的各幂次,有此幂次项对应1,无此幂次项对应0。可以看出:x的最高幂次为R,转换成对应的二进制数有R+1位。

多项式包括生成多项式G(x)和信息多项式C(x)。

如生成多项式为G(x)=x4+x3+x+1, 可转换为二进制数码11011。 而发送信息位 1111,可转换为数据多项式为C(x)=x3+x2+x+1。 (2)、生成多项式

是接受方和发送方的一个约定,也就是一个二进制数,在整个传输过程中,这个数始终保持不变。

在发送方,利用生成多项式对信息多项式做模2除生成校验码。在接受方利用生成多项式对收到的编码多项式做模2除检测和确定错误位置。 应满足以下条件:

a、生成多项式的最高位和最低位必须为1。

b、当被传送信息(CRC码)任何一位发生错误时,被生成多项式做除后应该使余数不为0。 c、不同位发生错误时,应该使余数不同。 d、对余数继续做除,应使余数循环。

将这些要求反映为数学关系是比较复杂的。但可以从有关资料查到常用的对应于不同码制的生成多项式如图1所示:

(3)CRC码的生成步骤

①、将x的最高幂次为R的生成多项式G(x)转换成对应的R+1位二进制数。 ②、将信息码左移R位,相当与对应的信息多项式C(x)*2的R次方 ③、用生成多项式(二进制数)对信息码做除,得到R位的余数。 ④、将余数拼到信息码左移后空出的位置,得到完整的CRC码。 利用CRC进行检错的过程可简单描述为:

在发送端根据要传送的k位二进制码序列,以一定的规则产生一个校验用的r位监督码(CRC码),附在原始信息后边,构成一个新的二进制码序列数共k+r位,然后发送出去。在接收端,根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验,以确定传送中是否出错。这个规则,在差错控制理论中称为“生成多项式”。 2、奇偶校验原理 (1)码距

一个编码系统中任意两个合法编码(码字)之间不同的二进数位(bit)数叫这两个码字的码距,而整个编码系统中任意两个码字的的最小距离就是该编码系统的码距。

如图2所示的一个编码系统,用三个bit来表示八个不同信息中。在这个系统中,两个码字之间不同的bit数从1到3不等,但最小值为1,故这个系统的码距为1。如果任何码字中一位或多位被颠倒了,结果这个码字就不能与其它有效信息区分开。例如,如果传送信息001,而被误收为011,因011仍是表中的合法码字,接收机仍将认为011是正确的信息。 然而,如果用四个二进数字来编8个码字,那么在码字间的最小距离可以增加到2,如图3的表中所示。

图2 图3

码距越大,纠错能力越强,但数据冗余也越大,即编码效率低了。所以,选择码距要取决于特定系统的参数。数字系统的设计者必须考虑信息发生差错的概率和该系统能容许的最小差错率等因素。要有专门的研究来解决这些问题。 (2)奇、偶校验码

奇偶校验码是奇校验码和偶校验码的统称,是一种最基本的检错码。它是由n-1位信息元和1位校验元组成,可以表示成为(n,n-1)。如果是奇校验码,在附加上一个校验元以后,码长为n的码字中“1”的个数为奇数个;如果是偶校验码,在附加上一个校验元以后,码长为n的码字中“1”的个数为偶数个。 奇偶校验是对数据传输正确性的一种校验方法。在数据传输前附加一位奇校验位,用来表示传输的数据中"1"的个数是奇数还是偶数,为奇数时,校验位置为"0",否则置为"1",用以保持数据的奇偶性不变。例如,需要传输"11001110",数据中含

5个"1",所以其奇校验位为"0",同时把"110011100"传输给接收方,接收方收到数据后再一次计算奇偶性,"110011100"中仍然含有5个"1",所以接收方计算出的奇校验位还是"0",与发送方一致,表示在此次传输过程中未发生错误。奇偶校验就是接收方用来验证发送方在传输过程中所传数据是否由于某些原因造成破坏。 (3)奇偶校验方法

①奇校验:就是让原有数据序列中(包括要加上的一位)1的个数为奇数 1000110(0)必须添0,这样原来有3个1已经是奇数了所以添上0之后1的个数还是奇数个。

②偶校验:就是让原有数据序列中(包括要加上的一位)1的个数为偶数 1000110(1)就必须加1了这样原来有3个1要想1的个数为偶数就只能添1了。 ③如何计算奇偶性

在计算机内有一种特殊的运算它遵守下面的规则:

1+1=0; 1+0=1; 0+1=1; 0+0=0;把传送过来的1100111000逐位相加就会得到一个1,应该注意的的,如果在传送中1100111000变成为0000111000,通过上面的运算也将得到1,接收方就会认为传送的数据是正确的,这个判断正确与否的过程称为校验。而使用上面方法进行的校验称为奇校验,奇校验只能判断传送数据中奇数个数据从0变为1或从1变为0的情况,对于传送中偶数个数据发生错误,它就无能为力了。

④校验原理:Odd Parity(奇校验),校核数据完整性的一种方法,一个字节的8个数据位与校验位(parity bit )加起来之和有奇数个1。校验线路在收到数后,通过发生器在校验位填上0或1,以保证和是奇数个1。因此,校验位是0时,数据位中应该有奇数个1;而校验位是1时,数据位应该有偶数个1。如果读取数据时发现与此规则不符,CPU会下令重新传输数据。 奇/偶校验(ECC)是数据传送时采用的一种校正数据错误的一种方式,分为奇校验和偶校验两种。 如果是采用奇校验,在传送每一个字节的时候另外附加一位作为校验位,当实际数据中“1”的个数为偶数的时候,这个校验位就是“1”,否则这个校验位就是“0”,这样就可以保证传送数据满足奇校验的要求。在接收方收到数据时,将按照奇校验的要求检测数据中“1”的个数,如果是奇数,表示传送正确,否则表示传送错误。 同理偶校验的过程和奇校验的过程一样,只是检测数据中“1”的个数为偶数。

四、 详细设计步骤

1、CRC校验码仿真

本设计是针对CRC码的三进制、八进制、十二进制、十六进制、二十四进制进行仿真。 设计代码: (1)crc_check函数

function [ output, indicate] = crc_check( input, crc_no )

% the function is proposed for deleting crc bits from the input sequence n = size(input,2);

generator = zeros(1,crc_no+1); output = zeros(1,n-crc_no);

switch crc_no

case 3 generator = [1 0 1 1];

case 8 generator = [1 1 0 0 1 1 0 1 1]; %D^8+D^7+D^4+D^3+D+1

case 12 generator = [1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1]; %D^12+D^11+D^3+D^2+D+1 case 16 generator = [1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1]; %D^16+D^12+D^5+1 case 24 generator = [1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1]; %D^24+D^23+d^6+D^5+D+1 otherwise

fprintf('\nPlease the number of crc bits should be 8 12 16 24\n'); End

(2)crc_add函数

function [ output ] = crc_add( input, crc_no )

% the function is proposed for adding crc bits to the input sequence k = size(input,2);

generator = zeros(1,crc_no+1); output = zeros(1,k+crc_no); switch crc_no

case 3 generator = [1 0 1 1];

case 8 generator = [1 1 0 0 1 1 0 1 1]; %D^8+D^7+D^4+D^3+D+1

case 12 generator = [1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1]; %D^12+D^11+D^3+D^2+D+1 case 16 generator = [1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1]; %D^16+D^12+D^5+1 case 24 generator = [1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1]; %D^24+D^23+d^6+D^5+D+1 otherwise

fprintf('\nPlease the number of crc bits should be 8 12 16 24\n'); end

(3)代码实现 %main program clear all; input=[1 1 0 0]

CRC_Number=[3 8 12 16];

for crc_index = 1:size(CRC_Number,2) crc_no = CRC_Number(crc_index) output = crc_add(input, crc_no)

[output_after_check, indicate] =crc_check(output,crc_no) end

output = input(1:n-crc_no);

0 1

for ii = 1:n-crc_no if(input(1) == 1)

input(1:crc_no+1) = mod((input(1:crc_no+1)+generator),2); end

input = [input(2:end) input(1)]; end

if sum(input) == 0 indicate = 0; else indicate = 1; end

output(1:k)=input; for ii = 1:k if(output(1) == 1)

output(1:crc_no+1) = mod((output(1:crc_no+1)+generator),2); end

output = [output(2:end) output(1)]; end

output = [input output(1:crc_no)];

2、奇偶校验仿真 (1)奇偶校验:

最常用的检错码是就校验码,他在原编码基础上增加一位奇偶校验位,使得整个编码的“码重”固定为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。其中“码重”即编码中“1”的个数。

奇偶校验能发现奇数个错,而在计算机中发生一个差错的概率远大于两个差错,绝大多数是出现一个差错,这就使得奇偶校验具有很高的实用性;而因为奇校验不能产生全零的代码,故常用的为“偶校验”。

(2)奇偶校验matlab实现:

下面有两个奇偶校验的MATLAB实现代码,其功能基本一致,第一个是可以选择奇校验或偶校验,第二个则是直接分别输出奇校验和偶校验,其中源码的行列自由输入,随机生成0-1矩阵即为源码,校验码则为附加的最后一列。

%奇偶校验1的源代码 clc;clear;

m=input('请输入行:'); n=input('请输入列:'); A=randint(m,n); A for k=1:2

sum=zeros(1,m);

l=input('请选择奇偶校验(0、偶校验 1、奇校验):'); for i=1:m for j=1:n

sum(i)=sum(i)+A(i,j); z=sum(i); end

if rem(z,2)==l A(i,n+1)=0; else

A(i,n+1)=1; end end A

End

%奇偶校验2的源代码 clc;clear;

m=input('请输入行:'); n=input('请输入列:'); A=randint(m,n); A for k=1:2

sum=zeros(1,m); for i=1:m

for j=1:n

sum(i)=sum(i)+A(i,j); z=sum(i); end

if rem(z,2)==k-1 A(i,n+1)=0; else

A(i,n+1)=1; end end if k==1

fprintf('偶校验:') else

fprintf('奇校验:') end A

End

五、 设计结果及分析

(1)CRC仿真结果

(2)奇偶校验

如果是采用奇校验,在传送每一个字节的时候另外附加一位作为校验位,当实际数据中“1”的个数为偶数的时候,这个校验位就是“1”,否则这个校验位就是“0”,这样就可以保证传送数据满足奇校验的要求。在接收方收到数据时,将按照奇校验的要求检测数据中“1”的个数,如果是奇数,表示传送正确,否则表示传送错误。 同理偶校验的过程和奇校验的过程一样,只是检测数据中“1”的个数为偶数。

六、 总结

本设计中的奇偶校验分为水平校验和垂直校验,垂直校验只能检测出单个bit的差错,而不能检测出偶数位发生差错时的情况,因而对差错的检错率接近于1/2,也不能检测差错出现在哪一位,这也是设计的缺陷;水平校验不但能检测出各段同一位上的奇数个数,还能检测出突发长度<=p的所有突发错误,其检漏率要比垂直奇偶校验方法低,但实现水平奇偶校验时,一定要使用数据缓冲器。

七、 设计体会

这次通信原理课程设计的题目是CRC校验编码的仿真。之前对于CRC编码及奇偶校验的了解都不是很深刻,对实验中的软件MATLAB也从未接触过,所以在设计过程还有使用MATLAB编程中都遇到了不少的困难,但好在网上可借鉴的资源很多,通过学习相关的教程和查阅MATLAB中的help功能,这些困难大部分都迎刃而解了。在课程设计的过程中,我还深刻地意识到了专业英语的重要性,可想而知,多积累点英语对今后的工作、学习将有极大的帮助。通过本次的课程设计学习,我认识到了MATLAB功能的强大——丰富的库函数、强大的数据处理能力、出色的绘图能力、友好的工作平台、简单易用的操作语言等,这些语言都促使MATLAB成为数学处理软件发展史上的巅峰之作。这次的课程设计的学习激发了我以后学习MATLAB的决心。知识的构架是千枝交错的,学到大学,知识之间相互渗透的现象可谓比比皆是,这启发我们不仅要发散思维的领域,也要拓宽知识的领域。最后,通过本次的课程设计,我认识的最重要的缺陷还是在于自己对本门课程所学知识的缺乏掌握,无疑以后还是要加强学习的。还有,实践出真知,在渴望知识的道路上,用双脚探索出来的路才是自己的,以后我将上下而求索,在努力学好自己专业理论知识的同时加强实践,使自己的知识用到实处。

八、 参考文献(递增引用,引用相关内容) 1] 葛哲学,精通MATLAB.北京:电子工业出版社,2008年.

[2] 樊昌信,曹丽娜.通信原理.北京:国防工业出版社,2008年.

[3]赵静,基于MATLAB的通信系统仿真.北京:北京航空航天大学出版社,2008年.

[4]韩利竹,王华.MATLAB电子仿真与应用.北京:国防工业出版社,2003年.

[5]赵金宪,MATLAB应用技术,北京:清华大学出版社,2007年.

[6]曹志刚 钱亚生,现代通信原理,北京:清华大学出版社

范文四:通信课程设计 投稿:曾懆懇

摘 要

1 概述

张掖位于中国甘肃省河西走廊中部,现辖甘州区、临泽县、高台县、

山丹县、民乐县、肃南裕固族自治县,共有93个乡镇,904个行政村,总

面积4.2万平方公里,人口126万,汉族为主,另有回族、裕固、蒙古等2

5个少数民族。

张掖是甘肃省商品粮基地,盛产小麦、玉米、水稻、豆类、油料、瓜

果、蔬菜,工业有煤炭、机械、纺织、酿造等10余个部门。自古有金张掖、

银武威之美誉。市内有大佛寺、木塔寺、镇远楼、黑水国遗址等名胜古迹。

张掖南枕祁连山,北依合黎山、龙首山,黑河贯穿全境,形成了特有

的荒漠绿洲景象。境内地势平坦、土地肥沃、林茂粮丰、瓜果飘香。雪山、

草原、碧水、沙漠相映成趣,既具有南国风韵,又具有塞上风情。区内交

通通讯便利,兰新铁路及国道312、227线贯通,县(市)乡公路四通八达;

西--兰--乌通讯光缆横贯全境,数字移动电话、无线寻呼系统已与全

国并网;县市及乡镇实现了电话程控并与因特网相连。改建后便捷、高速

化的国道227线、312线,兰新复线铁路的电气化,民航张掖机场支线业

务已开通,加快了张掖立体交通框架的形成。

天水市是甘肃省第二大城市,位于甘肃东南部,自古是丝绸之路必经之地。全

市横跨长江、黄河两大流域,新欧亚大陆桥横贯全境。现辖武山、甘谷、秦安、清水、

张家川回族自治县五县和秦州、麦积两区,面积14392平方千米,人口350万人,

天水市辖秦城、北道2区,秦安、清水、甘谷、武山、张家川回族自治县5县,40

个镇,109个乡,11个街道办事处 ,境内四季分明,气候宜人,物产丰富,素有西

北“小江南”之美称。

张掖至天水全长895公里,途中主要经过的城市有金昌、武威、兰州、定

西,途中均为陆路,没有大型的湖泊。

图1 张掖至天水的路径图

2 系统功能

2.1 SDH的特点 SDH之所以能够快速发展这是与它自身的特点是分不开的,其具体特点如

下:

(1)SDH传输系统在国际上有统一的帧结构,数字传输标准速率和标准的光

路接口,使网管系统互通,因此有很好的横向兼容性,它能与现有的PDH完全兼

容,并容纳各种新的业务信号,形成了全球统一的数字传输体制标准,提高了网

络的可靠性;

(2)SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规

律,而净负荷与网络是同步的,它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支

路信号,实现了一次复用的特性,克服了PDH准同步复用方式对全部高速信号进

行逐级分解然后再生复用的过程,由于大大简化了DXC,减少了背靠背的接口复

用设备,改善了网络的业务传送透明性;

(3)由于采用了较先进的分插复用器(ADM)、数字交叉连接(DXC)、网络

的自愈功能和重组功能就显得非常强大,具有较强的生存率。因SDH帧结构中安

排了信号的5%开销比特,它的网管功能显得特别强大,并能统一形成网络管理

系统,为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能

力起到了积极作用;

(4)由于SDH有多种网络拓扑结构,它所组成的网络非常灵活,它能增强网

监,运行管理和自动配置功能,优化了网络性能,同时也使网络运行灵活、安全、

可靠,使网络的功能非常齐全和多样化;

(5)SDH有传输和交换的性能,它的系列设备的构成能通过功能块的自由组

合,实现了不同层次和各种拓扑结构的网络,十分灵活;

(6)SDH并不专属于某种传输介质,它可用于双绞线、同轴电缆,但SDH用

于传输高数据率则需用光纤。这一特点表明,SDH既适合用作干线通道,也可作

支线通道。例如,我国的国家与省级有线电视干线网就是采用SDH,而且它也便

于与光纤电缆混合网(HFC)相兼容。

(7)从OSI模型的观点来看,SDH属于其最底层的物理层,并未对其高层有

严格的限制,便于在SDH上采用各种网络技术,支持ATM或IP传输;

(8)SDH是严格同步的,从而保证了整个网络稳定可靠,误码少,且便于复

用和调整;

(9)标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容,降低了联网成

本。

2.2 SDH的应用及实现功能

由于以上所述的SDH的众多特性,使其在广域网领域和专用网领域得到了

巨大的发展。电信、联通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于SDH的

骨干光传输网络。利用大容量的SDH环路承载IP业务、ATM业务或直接以租

用电路的方式出租给企、事业单位。而一些大型的专用网络也采用了SDH技术,

架设系统内部的SDH光环路,以承载各种业务。比如电力系统,就利用SDH环

路承载内部的数据、远控、视频、语音等业务。而我们主要用于数据、视频、语

音等业务。

而对于组网更加迫切、而又没有可能架设专用SDH环路的单位,很多都采

用了租用电信运营商电路的方式。由于SDH基于物理层的特点,单位可在租用

电路上承载各种业务而不受传输的限制。承载方式有很多种,可以是利用基于

TDM技术的综合复用设备实现多业务的复用,也可以利用基于IP的设备实现多

业务的分组交换。SDH技术可真正实现租用电路的带宽保证,安全性方面也优

于VPN等方式。一般来说,SDH可提供E1、E3、STM-1或STM-4等接口,完

全可以满足各种带宽要求。同时在价格方面,也已经为大部分单位所接受。

3 网络拓扑图

(ADM)

本文设计传输网采用双环形网结构,所谓环形网络是指那些将所有网络节点

串联起来,并且使之首尾相连,而构成的一个封闭环路的网络结构。在此网络种,

只有任意两网络节点之间的所有节点全部完成连接之后,任意两个非相邻节点才

能进行通信。通常在环形网络结构中的各网络节点上可选用分插复用器,也可以

选用交叉连接设备来作为节点设备,它们的区别在于后者具有交换功能,它是一

种集复用、自动化配线、保护/恢复、监控和网管等功能为一体的传输设备,可

以在外接的操作系统或电信管理网络(TMN)设备的控制下,对多个电路组成的

电路群进行交换,因此其成本很高,故通常使用在线路交汇处。

这种网络结构的一次性投资要比线形网络大,但其结构简单,而且在系统出

现故障时,具有自愈功能,即系统可以自动地进行环回倒换处理,排除故障网元,

而无需人为的干涉就可恢复业务的功能。这对现代大容量光纤网络是至关重要

的,因而环形网络结构受到人们的广泛关注。

4 设计方案

4.1 中继电路

光纤线路的传输性能主要体现在其衰减特性和色散特性上。而这恰恰是在光纤通信系统的中继距离设计中所需考虑的两个因素。后者直接与传输速率有关。

4.1.1 衰减对中继距离的影响

一个中继段上的传输衰减包括两部分的内容,其一是光纤本身的固有衰减,再者就是光纤的连接损耗和微弯带来的附加损耗。其计算公式为:

La=Pt-Pr-Act-Acr-Pp-Me/Af+As+Mc

4.1.2 色散对中继距离的影响

其主要体现在三个因素:

(1)码间干扰对中继距离的影响

(2)模分配噪声对中继距离的影响

(3)啁啾声对中继距离的影响

因为本方案采用的是单纵模光纤,因此其计算公式为:

Lc=71400/(α·D·B·B·λ·λ)

4.2 设备选择及各自功能 TM(终端复用器),DXC(数字交叉设备),ADM(分插复用器),REG(再生中继器),RJ45跳线,光电转换器,24ST口光纤终端盒,光纤适配器,光纤尾纤,光缆,网线,电脑。

功能:

TM(终端复用器):把多路低速信号复用成一路高速信号,或者反过来把一路高速信号分接成多路低速信号的设备。

DXC(数字交叉设备): 类似于交换机,它一般有多个输入和多个输出,通过适当配置可提供不同的端到端连接,以实现电路调换功能、业务汇集和疏导功能、保护倒换等功能。

ADM(分插复用器):是一种特殊的复用器,具有灵活的上下话路功能,它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分:一部分直接转发,另一部分卸下给本地用户。然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出。

REG(再生中继器):是光中继器,其作用是将光纤长距离传输后受到较大衰减及色散畸变的光脉冲信号转换成电信号或进行整形放大再定时再生成规定的电脉冲信号,再调制光源变换为光脉冲信号送入光纤继续传输,以延长通信距离。

RJ45跳线:连接配线架与交换机。

光电转换器:能将光信号和电信号按照需要相互转换。

24ST口光纤终端盒:连接光缆。

光纤尾纤:用于连接光缆与光纤收发器(之间还用到耦合器、跳线等)。

光缆:传输光信号。

网线和电脑:用户终端。

4.3 传输通道

传输网络中各节点的中继传输距离小于80km,接入层光缆的长度也基本小

于8km,在此中继距离内,G.652光纤可满足10Gbit/s传输速率和16波以下WDM传输的要求,且价格便宜,因此应统一使用G.65.2光纤。

目前,传输网络建设的首要工作是:根据具体情况,采用自建、租用管孔、

租用纤芯等方式构建骨干光缆网络,兼顾接入层光缆的建设,因此建议在规划时应以选择附近基站较多的主干道路辅设光缆为主,骨干层与接入层可采用“同管分缆”方式在两节点间不需开口,安全性较高,而“同缆分纤”的方式由于有时需要在沿路开口,一旦失误会秧及到骨干层光纤,因此需要精心施工。

由于通信管道的投资大、工期长、报建越来越困难,建成后又不易扩容。因

此敷设光缆的芯数一定要有足够的余量,当采用“同缆分纤”方式时,市区一般

采用16芯及以上的带状光缆,对业务量较小的地区可采用12芯或以上的光缆。

为配合传输网络的建设,光缆网络的建设项目如表4.3.1所示。

序号 起始节点 终止节点 芯数 长度(KM) 敷设方式

1 兰州 武威 16 303 粗管孔

2 武威 金昌 16 74 粗管孔

3 金昌 张掖 16 170 粗管孔

4 张掖 西宁 16 240 粗管孔

5 西宁 兰州 16 105 粗管孔

6 兰州 定西 16 100 粗管孔

7 定西 天水 16 284 粗管孔

8 天水 平凉 16 204 粗管孔

9 平凉 白银 16 390 粗管孔

10 白银 兰州 16 87 粗管孔

(1)光缆应该选用GYXTA型号:

GYXTA光缆特性简介

产品结构:中心PBT松套管,12根高强钢丝均匀绞合于松套管周围,铝--聚乙烯粘结护套

光纤数量:2芯~144芯

附设方式:管道、架空、直埋 适用温度范围:-40℃~+60℃

应用范围:适用于长途通信和局间通信

产品特点:(1)合理的设计及精确的控制松套管中光纤的余长,使光缆具有优

良的抗拉性能和温度性能。(2)光缆外经小,重量轻,易于敷设。(3)钢丝铠装抗侧压性能优良,并具有防弹能力。(4)双面涂塑铝带挡潮。

(2)光纤选用G.652 单模光纤系列,其特性有工作窗口为1310nm和1550nm;广泛应用于松套管、层绞式、带状等各种规格光缆;几何尺寸精确一致,易于熔接,熔接损耗低;涂层保护好,玻璃性能优越;采用外部气相沉积法(OVD),工艺稳定可靠。

(3)速率应该选择STM-64即可,其速率为10Gb/s。

(4)通道模型

在我国SDH传输体制中,假想数字段全程全网按照6900Km,其中骨干网为6500 Km,本地中继网为150公里,接入网为50Km,如图4.3.1所示。

图4.3.1 通道模型

4.4系统保护方式

4.4.1自愈网的概念及其原理 所谓自愈网就是无需人为干预网络就你能在极短时间内从失效状态中自动恢复所携带的业务,使用户感觉不到网络已出现了故障。其基本原理就是使网络具有备用路由,并重新确立通信能力。

4.4.2自愈方式

自愈方式可以分为线路保护倒换、环形网保护、网孔形DXC网络恢复及混合保护方式等。其中环路保护可分为通道倒换环和复用段倒换环。前者是指业务量的保护,它是以通道为基础的保护,它是利用通道AIS信号决定是否应进行倒换;后者是指业务量的保护,它是以复用段为基础的保护,当复用段出现故障时,复用段的业务信号都转向保护环。在本方案中采用环形网保护,具体采用二纤双向复用段倒换环。

4.4.3 二纤双向复用段倒换环

(a)

(b)

图4-4-3 二纤双向复用段倒换环 之前的S1和P2,S2和P1的传输方向相同,由此人们设想采用时隙技术将前一部分时隙用于传送主要光纤S1的信息,后一部分时隙用于传送备用光纤P2的信息,这样可将S1和P2的信号置于一根光纤(即S1/P2光纤),同样S2和P2的信号也可同时置于另一根光纤(即S2/P1光纤)上,这样四纤环就简化为二纤环。具体结构如图4-1所示,下面还是以A、C节点间的信息传递为例,说明其工作原理。

(1)正常工作情况下

当信息由A节点插入时,首先是由S1/P2光纤的前半时隙所携带,经B节点到C节点,完成由A到C节点的信息传递,而当信息由C节点插入时,则是由S2/P1光纤的前半时隙来携带,经B节点到达A节点,从而完成C到A节点信息传递。

(2)当B、C节点间出现断纤故障时

如图4-1(b)所示,由于与光纤断线故障点相连的节点B、C都具有环回功能,这样,当信息由A节点插入时,信息首先由S1/P2光纤的前半时隙携带,到达B节点,通过回路功能电路,将S1/P2光纤前半时隙所携带的信息装入S2/P1光纤的后半时隙,并经A、D节点传输到达C节点,在C节点利用其环回功能电路,又将S2/P1光纤中后半时隙所携带的信息置于S1/P2光纤的前半时隙之中,从而实现A到C节点的信息传递,而由C节点插入的信息则首先被送到S2/P1光纤的前半时隙之中,又同时由B节点的环回功能处理,将S1/P2光纤后半时隙中携带的信息转入S2/P1光纤的前半时隙传输,最后到达A节点,以此完成由C到A节点的信息传递。

4. 5 网同步

4.5.1 网同步的概念

所有数字网都要实现网同步。所谓网同步是使网中所有交换节点的时钟频率和相位保持一致,以便试网内各交换节点的全部数字流实现正确有效的交换。

SDH系统的网同步应能实现两个方面的定时功能,即:系统自身定时和提供传输定时信号功能。网元的时钟性能应满足G813标准,定时功能(SETS)应满足G.783标准。同时SDH网元必须具备SSM功能,能发送、接收、设置和处理SSM信息,当SDH系统网络故障时,能根据SSM规则实现定时重组。SDH网元还应具备2Mbit/s的外同步口,输入口用于网元内部时钟接收外同步信号,输出口提供的同步信号应可从STM-N直接恢复。

对于具有BITS的局,SDH网元一般从BITS获取同步时钟信号,并以SDH线路时钟作为备用,而对不具有BITS的局,SDH网元可从线路上提取时钟信号。若有其他需要提取时钟的设备,则可从2.5G设备的同步信号输出口处提取2Mbit/s或2MHz的时钟,但端口数量有限,每端设备一般仅有2-4个。

4.5.2 网同步的方式及时钟类型

网同步方式主要有主从同步、相互同步等。在本方案中采用主从同步方式。 而在SDH网同步通常采用主从同步方式。

主从同步方式一般采用等级制,目前IUT—T将时钟划分为四个等级:

(1) 一级时钟——基准主时钟,由G.811建议规范;

(2) 二级时钟——转接局从时钟,由G.812建议规范;

(3) 三级时钟——端局从时钟,也是由G.812建议规范;

(4) 四级时钟——数字小交换机、远端模块,由G.813建议规范。 4. 6 SDH管理网

4.6.1 SDH管理网的概念

SDH管理网实际就是管理SDH网元的TMN的子集。它可以细分为一系列的SDH管理子网,这些管理子网有一系列分离的潜入控制通道及有关站内数据通信链路组成,并构成整个TMN的有机部分。

4.6.2 SDH管理网的分层结构

. 网元层

图4-6-2 SDH管理网的分层结构

4.7 最终结构图

ADM) 图4-7-1张掖到天水的SDH最终网络结构图

5 经济行评价

表5-1-1 估计最终成本

名称 数量 RAD DXC(8R/10A/30) 1台 COCO NE-2048G

25台 RAD Kilomux-2100 10台 CommScope 24口光纤终端盒 50个 光纤尾

100支 电脑 50台 光缆

1957千米 光电转换器三泰FTC1239 10台 合计

本方案共计花费10356000元,

单价

47000元/台 5000元/台 19800元/台 180元/个 120元/支

1000元/台 5元/米 4000元/台

总价 47000元 125000元 198000元 9000元 12000元 50000元 9785000元 40000元 10356000元

范文五:课程设计:通信工程课程设计 投稿:程賍賎

设计说明书

2B1Q编码与译码的设计与仿真

学生姓名

学 号

班 级

成 绩

指导教师 李 成 1118064050 网络1102班 李 征

数学与计算机科学学院

2013年 9 月 13 日

课程设计任务书

2013 —2014 学年第 一 学期

课程设计名称: 网络工程课程设计 课程设计题目: 2B1Q编码与译码的设计与仿真 完 成 期 限:

设计内容:

本次课程设计的任务是2B1Q编码与译码的设计,并用MATLAB仿真软件进行验证,要求能根据随机信源输入的二进制信息序列给出对应的编码译码输出结果,并以图形化的方式显示出波形,并且要求对设计的内容有必要的说明。

通过本次的实践,要求学生完成以下任务:

(一)对课本知识的全面复习,了解2B1Q的编码与译码原理;

(二)对MATLAB仿真软件的学习,能够使用该工具进行2B1Q的仿真验证;

(三)通过交流合作,完成2B1Q编码与译码的设计,并用MATLAB软件进行仿真验证;

(四)课程设计的结果全面正确,功能模块清晰分明;

(五)加强团队合作精神,开拓创新能力;

(六)文档资料完整规范。

指导教师: 李征 教研室负责人:

自 2013 年 9 月 1 日 至 2013 年 9 月 14 日 共 2 周

课程设计评阅

摘 要

对2B1Q的编码与译码进行设计,利用Matlab软件进行2B1Q编码与译码的仿真实验验证。 在2B1Q中,2个二进制码元用1个四元码表示,即可以用10表示1,01表示0,即把1变换为1/0中间下降沿代表1,把0变换为0/1中间上升沿表示0。 Manchester码是一种用跳变沿(而非电平)来表示要传输的二进制信息(0或1),一般规定在位元中间用下跳变表示“1”,用上跳变表示“0”。因此,可以用曼彻斯特码的编码规律来解决这一课设问题。

关键词:2B1Q;Manchester码;跳变沿

目 录

1 课题描述及选题背景 ........................................................ 1

2 曼彻斯特码的原理及其编码规则 .............................................. 1

2.1 曼彻斯特码简介及其编码规则 ......................................... 1 2.2 曼彻斯特码原理 ..................................................... 2

2.3 曼彻斯特码应用范围 ................................................. 2

3 Matlab 仿真 ............................................................... 2

3.1 Matlab 程序 ........................................................ 2 3.2 Matlab 波形 ........................................................ 2

4 总结 ...................................................................... 4

5 设计体会及今后的改进意见 .................................................. 4

参考文献 .................................................................... 5

1 课题描述及选题背景

2B1Q即四元码是利用一个四元码表示两个二进制码元。所以,可以用10表示1,01

表示0,即把1变换为1/0中间下降沿代表1,把0变换为0/1中间上升沿表示0。要来实

现这样编码与译码的设计与仿真,必须转换一种思路。

在电信领域,曼彻斯特码是一种数据通讯线性码,它的每一个数据比特都是由至少一

次电压转换的形式所表示的。曼彻斯特编码因此被认为是一种自定时码。自定时意味着数

据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。

曼彻斯特编码已经被许多高效率且被广泛使用的电信标准所采用,例如以太网电讯标准.

曼彻斯特编码是一种超越传统数字传输的信道编码技术,由于其具有隐含时钟、去除了零

频率信号的特性使得它在石油勘探测井中得到广泛的应用。

报告论述了曼彻斯特码的原理,介绍了其编码规则。对其特点和应用范围进行了说明。

提出了曼彻斯特编解码方案,并利用软件进行模拟仿真,从不同的角度出发,体会曼彻斯

特编码的原理及方法。

2 曼彻斯特码的原理及其编码规则

在电信领域,曼彻斯特码,(也称作相位码或者PE)是一种数据通讯线性码,它的每一

个数据比特都是由至少一次电压转换的形式所表示的曼彻斯特编码被因此被认为是一种自

定时码。自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时

间时期的时间中被传送。

2.1曼彻斯特码简介及其编码规则

今天有许许多多的复杂的编码方法(例如8B/10B编码),在达到同等目的情况下只需要

更少带宽负荷并且只有更少的同步信号相位模糊.

二进制码与曼彻斯特码波形的对比关系如下。1—10 0—01 ,即把1变换为1/0序列中间

下降沿代表1;把0变换为0/1序列中间上升沿表示0。

图2.1 编码流程

2.2曼彻斯特码原理

用于数字基带传输的码型种类较多,Manchester码是其中常用的一种。Manchester

码是一种用跳变沿(而非电平)来表示要传输的二进制信息(0或1),一般规定在位元中

间用下跳变表示”1″,用上跳变表示”0″. 曼彻斯特编码被被认为是一种自定时码自定

时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间

中被传送。

曼彻斯特编码提供了一种简单的方法在长时间段内没有电平跳变的情况下,仍然能够

对任意的二进制序列进行编码,并且防止在这种情况下同步时钟信号的丢失以及防止低通

模拟电路中低频直流飘移所引起的比特错误。如果保证传送的编码交流信号的直流分量为

零并且能够防止中继信号的基线漂移,那么很容易实现信号的恢复和防止能量的浪费。曼

彻斯特码具有丰富的位定时信息。

2.3曼彻斯特码的应用范围

曼彻斯特编码已经被许多高效率且被广泛使用的电信标准所采用,例如以太网电讯标

准。曼彻斯特编码是一种超越传统数字传输的信道编码技术,由于其具有隐含时钟、去除

了零频率信号的特性使得它在石油勘探测井中也得到广泛的应用。

在1949年第一次提出了的曼彻斯特编码方案,是一个被应用在物理层的同步时钟编码

技术用来将时钟和数据编码统一在一个同步比特数据流中。 在这项技术中,在电缆上被传

送的真实二元数据不是以一连串的逻辑序列1或者0来表示的(这项技术也是一种不归零码

NRZ)。这些要传送的数据比特被转换成一个略微不同格式,比起直接用二进制码(i.e. NRZ)

来有许多的优势。在曼彻斯特编码方案中,比特周期中间的0到1跳变表示逻辑0,比特周

期中间的1到0的跳变表示逻辑1。注意信号跳变不一定在‘bitboundaries’比特边界(一

个比特和另外一个比特)之间的分界线,但是总是发生在每个比特的中间位置。 曼彻斯特

编码的规则列出如下:

初始数据 发送的值

逻辑 0 0 到 1 (比特中心向上跳变)

逻辑 1 1 到 0 (比特中心向下跳变)

3 Matlab 仿真

MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序

设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统

的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计

以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上

摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计

算软件的先进水平。

MATLAB进行通信原理的仿真能从数字信号的根本上理解曼彻斯特编码的原理及处理

方法。

3.1 Matlab 程序

x=[1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0]; %15位M序列

t0=300;

t=0:1/t0:length(x);

for i=1:length(x)

if(x(i)==1) % 对1进行编码 变为 10

for j=1:t0/2

y(t0/2*(2*i-2)+j)=1;

y(t0/2*(2*i-1)+j)=0;

end

else %对0进行编码 变为01

for j=1:t0/2

y(t0/2*(2*i-2)+j)=0;

y(t0/2*(2*i-1)+j)=1;

end

end

end

y=[y,x(i)];

M=max(y);

m=min(y);

plot(t,y);

axis([0,i,m-0.1,M+0.1]);

title('15位M序列1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0曼彻斯特编码');

3.1 Matlab 波形

图3.1 Matlab 波形

4 总结

在这次通信原理课设之后,静下心来认真总结,发现收获很多主要有三个方面:首先

在这次课设中,我和小组其他成员经历了许多快乐与心酸,我和大家在一起讨论问题,有

时候大家会愁眉不展,有时因为得到了队员提供的一个好建议或者一个好的想法而兴奋的

去仿真调试,最主要的是我体会到了团队协作的快乐与好处,我和组员相互学习,共同进

步。其次体会最深的就是自己实践的能力还有待提高,平时的学习只是理论的,教育式的,

有一点与实际不符,在这次课设过程中,我从最基本入手,建模规划,调试,问题处理,

我在实践中一点点的提高,整个过程结束,我对设计过程有了基本的认识,对自己的努力

方向也有了更加深刻的认识。最后就是自己心态的一个转变,从前对于集体的工作总是拖

拖拉拉,在原地踏步而不肯去采取行动,经过这次课程设计,虽然做的题目很简单,但我

认识到积极行动与合作的重要性,没有什么天上掉馅饼的事,只要自己努力去做了,就会

有相应的成效。

5 设计体会及今后的改进意见

在这次的课程设计过程中自己体会的东西有很多,其中最主要的就是对于知识的运用,

课本上的知识说到底还是仅仅限于理论的,实际操作起来并非想象的那么容易与得心应手。

通过本次课设,特别是利用软件进行仿真,从不同的方面体会通信技术的原理及实现,

Matlab 进行纯数字的操作,在掌握原理的基础之上可以完成复杂的通信技术,但是其结果

更偏向于理论的研究与操作,不考虑硬件的能否实现及所需成本。

参考文献

[1] 孙屹. 《MATLAB通信仿真开发手册》.国防工业出版社.2006年7月第3版

[2] 陈树新. 《现代通信系统建模与仿真》.西安电子科技大学出版社.2008年2月第1版

[3] Michel C. Jeruchim Philip Balaban.《通信系统仿真:建模、方法和技术》.国防工业出版社.2003年1月

范文六:课程设计报告-数字式电缆对线器 投稿:叶暀暁

目 录

第一章 技术指标

1.1系统功能要求 1.2系统结构要求 1.3电器指标 1.4扩展指标 1.5设计条件

第二章 整体方案设计

2.1算法设计 2.2整体方案 2.3框图及原理

2.4数字电路的设计原则

第三章 单元电路设计

3.1修正电路设计 3.2控制电路原理 3.3远端编号电路 3.4告警电路 3.5 CLOCK电路 3.6显示电路 3.7 A/D转换电路 3.8整体电路图 3.9整体元件清单

第四章 测试与调整 第5章 设计小结

5.1设计任务完成情况 5.2心得体会

摘要、关键词

摘要

数字式电缆对线器的设计思想是利用约定好的不同阻值的芯线后的分呀后所谓的值作为模拟输入信号,经A/D转换为二进制数后在经修正电路得到正确的BCD码后经译码器并送入显示模块,由显示管显示出对应的数字。

关键词

芯线,A/D转换器,修正电路,BCD码,译码器,七段显示数码管

参考资料:

电子电路课程设计 百度文库

数字电路与系统设计 电子工程专辑

第一章 技术指标

技术指标:是用户或上级工程师对电子系统提出的具体要求,是电子系统设计的依据,也是最后用于检验所设计和试制出的电子系统的标准。

1.1 系统功能要求

数字式电缆对线器的主要功能有:

1)可在远端预设芯线编号,近端测量出对应的芯线并且以数字显示出电缆芯线编号。

2)可以检测到电缆芯线的短路或开路故障。 3)可由人工单线接入测试,亦可自动测试。 1.2 系统结构要求

数字式电缆对线器的系统结构框图如图1所示。其中远端编号器用于给被测电缆处于远端的芯线编号,电缆对线器在电缆近端测出各芯线与远端的对应关系并以数字显示出近端各芯线的编号数码。

远端 近端 被测电缆 图 1 1.3 电气指标

1.3.1 对线器一次可接入的芯线数量:30根。因实验器件限制,

选取其中8路显示。分别为:0,3,5,10,15,20,25,31。其中0为短路,31为开路。

1.3.2 芯线编号显示方法:2位数码,编号为0~31。

1.3.3 显示及刷新时间:2s刷新1次,显示数码时间不少于1s。 1.3.4 测试方法:远端编号器并接好芯线后不在操作,近端用人

工方式逐一选择被测芯线。

1.3.5 电缆故障报警:当发现某条芯线有短路或开路故障时,发

出告警信号——发光二极管亮。

1.4 扩展指标

芯线测试为8路自动测试。 1.5 设计条件

1.5.1 电源条件:直流稳压电源提供5V电压。

1.5.2 被测电缆长度为1000m,芯线直径0.4mm,直流电阻148

Ω/km绝缘电阻2000MΩ/km。测试前有一根芯线远.近端均已明确,用其作为测试地线。

1.5.3 可供选择的元器件范围如下表所示:

第二章 整体方案设计

2.1 算法设计 2.1.1

算法原指解决数学问题的方法,电子领域则将这一词汇用来表示解决电子系统或者某局部电路技术要求的方法。

确定电子系统技术方案的途径有很多种,可以是仿制,可以是在已有电子系统的基础上进行修改,也可以是综合各种相关系统的优点,进行心得整合,还可以是自行研究新的算法,研制具有创新意义的电子系统。 2.1.2

整个电缆对线器电路分为七部分来实现,分别为远端编号器,近端接收电压,A/D转换器,译码电路,显示器,控制电路,及扩展后的自动搜索电路。

端编号器中输出的不同数值电压经过电缆传输,在近端接受,将这些电压通过A/D转换器进行量化,成为一组数量化的数字值,将这一系列数值通过译码器译码然后通过显示电路显示数值。译码前还需要经过校验电路将5位量化值的二进制码转换成8421BCD码,以便使用显示译码器和数码管完成数字显示。同时用控制电路对测量结

果进行刷新。在短路与开路时通过逻辑电路和发光二极管实现告警功能。扩展后的电路可以给近端接收的一组数字值加上自动搜索电路。 2.2 整体方案 2.2.1

直接依据算法设计电路是很不方便的,而可行的方法是分析算法中所含的处理信号方法的类别(如放大、整形、技术、显示等),将系统划分为若干个功能模块,各个模块功能单一,便于进行电路级设计,各个模块合理分工,可以共同完成整个系统的设计要求。 2.2.2

手动逐一选择被测芯线电路。

远端编号器:用以算好阻值的电阻分8路接入,包括断路与短路

两种告警情况。接在排阻R0上共同模拟电缆接入时的电阻及各支路的电压情况。

A/D转换器:用ADC0809实现,将8路模拟电压信号接入ADC0809

的模拟接入端,选取输出数据中的2125五个通路接入译码器。

译码器:用2片74283和2片7485实现由二进制码到8421BCD

码的转换。译码电路的输出分别接入2片7448七段显示器,即分别显示个位与十位数值。

显示器:7448的译码结果接入C—562X 2位静态数码管,通电源

后显示所选择电路编号的个位与十位。

控制器:用1片F555加适当电阻电容构成延时电路,触发信号直

接由A/D转换器的转换结束信号EOC+START提供。

告警电路:用1片7430,1片7427,1片7400,1片7404及2个

发光二极管实现,通过逻辑门电路实现短路时1个二极管发光,断路时另一个二极管发光。

2.2.3

8路自动测试电路。

其余电路组成同上,加入自动搜索电路。

自动搜索电路:由一片74161计数器实现。将74161和7404反

相器有机连结构成3位二进制同步计数器(异步清零,模入)再接入电路中即可进行8路自动测试。

2.3框图及原理

图 2 电缆对线器的原理框图如图2。

在图2中,先在远端把被测电缆芯线分别与远端编号器中的

R1Rm连接,并约定与R1连接的为

1号线。依次类推。

若定义远端编号器中某一电阻为Rx,在忽略电缆导线电阻的情况

下,在近端可测得Vx,为:

Vx

RxR0Rx

Vs

k位于不同位

由于R1Rm均为事先选定的,所以,当近端的开关

置时,都可事先算出m个Vx值,这项Vx值经A/D转换成为一组数量化的数字值。可事先将这m个数字值建立一张译码表,表中m个量化后的数字值对应着m个导线号码。当近断开关位于其中某个通道,即得一个Vx值经A/D转换后的量化值,将这一量化值译码为数字,该数字显示成为芯线编号。

关于A/D转换器输出位数及转换阶梯的确定。 ADC0809A/D转换器得分解度为8位,参考电压V阶梯可达

Vref2

8

ref

Vs5V,转换

0.0195

(V)。为提高器可靠性和抗干扰性能力,可只

使用高n位输出,因本实验只需32个输出状态,则

2m230232

n

(n=5) (V)

变换阶梯为:V

S

VS2

n

532

0.156

输入模拟量Vx与输出数码的关系

2.4数字电路的设计原则 2.4.1

电路设计的第一步是选择符合电气参数要求的数字器件,即选择最高工作频率、工作电压、接口电平、驱动能力、延迟时间等参数。初学者往往只重视逻辑要求的设计而忽略电气参数的选择,这种做法极易造成设计工作的重大返工。 2.4.2

合理选择器件类型。目前有标准数字器件(如74系列、4000系列等)、可编程器件(如GAL、CPLD、FPGA等)和半定制的ASIC,选择时应该考虑器件性能、系统可靠性要求、开发时间和成本等因素。目前可编程器件已基本替代了标准数字器件,在选择可编程器件时应根据逻辑电路类型和对器件时延的可接性要求选择CPLD或FPGA。 2.4.3

选择使用的电子设计自动化(EDA)开发软件。在选择可编程器件的同时还必须考虑与其配套的开发软件。选择EDA软件时应考虑其逻辑描述方式是否完备,硬件描述语言是否为国际标准语言,还要考虑该软件是否是当前市场的主流产品。

2.4.4

必须充分考虑可测性问题。目前大规模的数字集成器件都支持边界扫描等可测试技术,选用器件和设计软件时应尽量选用这类器件和软件。 2.4.5

设计完成后必须整理好设计文档,以便以后的生产、维修和再次利用。数字电路的原理图描述法的可读性较差,电路复杂时其逻辑关系仅从图上是难以读懂的。 码制转换

将5位量化值二进制码转换成8421BCD码,以便用显示译码器和输吗管完成数字显示。码制转换的示意图如图所示。

第三章 单元电路设计

3.1 修正电路设计

码制转换

将5位量化值二进制码转换成8421BCD码,以便用显示译码器和输吗管完成数字显示。码制转换的示意图如图所示。

3.2

3.1.1 修正原理

将5位量化值二进制码转换成8421BCD码,以便用显示译码器和数码管完成数字显示。

二进制码与8421BCD码转换表

修正电路包括大于4的判别电路和加3电路,判别电路由4位二进制比较器7485

10

10

实现,加310

可由74283全加器实现。

3.1.2修正电路图如下:

3.2 控制电路原理

3.2.1 控制原理

控制电路的作用是对测量结果刷新。用F555时基电路构成的单稳态触发器,触发信号直接由A/D转换器的转换结束信号EDC提供,或者由START+EOC提供

3.2.2 控制电路图

2=RTCT㏑

505

23*5

=1.1RTCT

k CT220uF RT8.4

3.3 远端编号电路

3.3.1 远端编号原理

由A/D转换关系可知,第X级的取样电压Vx≤x△Vs,即 VX

RXR0RX

VSxVS

这里Vx= x△Vs取了Vx的下限值。为了提高转换的抗干扰能力,在转换误差允许的条件下,可将Vx的下限值提高1/2 x△Vs,即

VX 将 ∴ Rx

R3

R0

VS

VS2

n

12

VS

RXR0RX

VS

VS

带入上式可解的Rx.即

R0KxR0

2x12(2x)1

n

取51K。

13)1

5

2*32(22*52(2

5

*51

1

取6k.266.8KΩ

R5

*51

5)1

取10KΩ 10k.5 8

取24KΩ 取47KΩ 取91KΩ

R10

2*1012(210)12*1512(215)12*201

55

*5124k

R15

*5147.91k

R20

2(220)12*2512(225)1

5

5

*5189.13k

R25

*51200k

取200KΩ

R0接地,R31接高即可。详见整体图。

3.4 告警电路 3.4.1 告警电路原理 ABCDE=ABCDE 用7430和7404即可实现。

ABCDEABC*DE

用7427.7400和7404即可实现。

3.4.2 告警电路图

3.5 CLOCK电路 3.5.1 CLOCK的原理

用F555构成自激多谐振荡器 3.5.2 CP发生电路

3.6 显示电路

3.6.1 显示电路原理

用两片7448译码器译码后连接数码管,分别显示个位与十位。

3.6.3 显示电路

3.7 A/D转换电路

详见整体电路图。 3.8 整体电路图

附图在报告后。 3.9 整体元件清单

第四章 测试与调整

检测结果

合格

第5章 设计小结

5.1 设计任务完成情况

成功完成自动选择被测芯线电路和8路自动测试电路。 5.2 心得体会

一周的电子电路课程设计已经结束,通过了这两周的学习和动手实践,我觉得受益匪浅,不仅是在专业技术上有所提高更培养了我的各方面能力,尤其是独立思考.实践和研究能力。最终我成功完成了设计要求和扩展要求,甚为欣慰。

从头开始讲,当老师把作业布置下来的时候,我看了老师给的题目当时就觉得很难做,因为似乎什么都不会还要画图。我自己想应该怎么做呢,幸好老师给了我们参考的实例,这给我减少了很多不必要的麻烦,这样我知道了设计的一些基本的方法和流程,再加上自己借来的参考书,基本上就足够了,在开始设计之前我把参考书仔细的看了看。从中知道了大概要设计的内容。

从设计实验刚开始,我就碰到一系列的难题,因为这是第一次做如此大型的电路设计,开始就很不习惯并且有畏难情绪。设计时要考虑每个单元电路并且也要顾及整体的效果,在克服了畏难情绪和查阅

了多本资料后终于独立完成了电路图的设计。在搭板时也遇到很多难以预料的麻烦,这次使用真实电线和面包板搭电路和以往在实验室用实验箱有很大不同,是全新尝试。剪电线时往往由于没有经验剪得过长或过短,剥电线时也时常因用力过猛而不小心将铜丝剪断,一天忙下来往往是手指刺痛。最让人头疼的是考虑不周以致芯片的安排不够合理,越往后搭越困难,致使无法布线只能拆掉重新安排。但通过不断努力终于克服了这些困难,当看到数码管上跳动的正确显示,我的心情难以言表.喜悦.成就感油然而生。

期间我发现了很多问题,经过反复思考与分析,发现原来许多理论的功率放大器原理图都与实践有很大的区别,我耐心的一个个对原理图进行分析,最后我们确定了自己的合理的原理图,进行了分析和元件参数的一定程度的修改。通过这短暂几天的学习,让我体会到想要创造一个实用的电子设备要经过很长时间的设计与改造,因为实际与理论又很大的区别。另外仿真软件的方针效果也很重要,对实物的焊接又很大的影响。有了较好的仿真将使焊接工作变得方便、简捷。在画完电路图后,出了很在我们学习的过程中不仅考验了我们对知识的吸收和掌握,而且也考验了我们的细心和耐心。特别是在仿真过程中对参数的改进和电路图的查找过程中,我深有体会。我认为这次实习不仅仅学习了软件知识,还提高了我们专业素质。更多的是让我看清了自己,明白了凡事需要耐心,实践是检验真理的唯一标准。理论知识的不足在这次实习中表现的很明显。这将有助于我今后的学习,端正自己的学习态度,从而更加努力的学习。只有这样我们才能真正

的去掌握它,而不是只懂得一点皮毛。同时我认为我们的工作是一个团队的工作,团队需要个人,个人也离不开团队,必须发扬团结协作的精神。只有一个人知道原理是远远不够的,必须让每个人都知道,否则一个人的错误,就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点,这也是非常宝贵的。

我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

平时看课本时,有时问题老是弄不懂,做完课程设计,那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能,平时看课本,这次看了,下次就忘了,通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

经过一周的实验,我总结了很多的经验,例如做事要有条理,每做完一部分电路要及时检查,在做完显示电路和校验电路后我就发现十位显示总是闪动,经检查是7400的6脚和2脚没有接地,排除问题后对后面的电路实验也带来方便。经过两个星期的实习,过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过,也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情,点点滴滴无不令我回味无长。

生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习,我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义,我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说,设计确实有些辛苦,但苦中也有乐,在如今单一的理论学习中,很少有机会能有实践的机会,但我们可以。

此次设计实验对我实验能力的提高有很大帮助,为为今后的毕业设计也打下了良好的基础。

范文七:单片机多机通信(课程设计) 投稿:田芛芜

南京人口学院

课程设计报告

课 程 单片机微型计算机原理与接口技术 论文题目 单片机多机通信 学生姓名 徐良飞 学 号 07705334 指导教师

2011年 1月

单片机多机通信

一﹑数据通信协议 1.帧格式:

总字节数 + 命令 + 地址 + 内容 + 校验

2.帧格式说明:

总字节数:4 位 命令:4 位 地址:1 字节 校验:1 字节

内容:实际传送的数据,最大为13字节

3.总字节数说明:总字节数4位,一帧数据最大16个字节,最小3个字节 4.命令格式说明:

0000:寻址命令,此时地址表示从机的ID 0001:应答寻址命令

0010:主机向从机写数据命令 0011:主机向从机读数据命令

0100:从机应答主机的读/写命令

此时是片内寻址命令。地址表示从机内存的起始地址,主机读/写数据

的起始地址,地址的增长方向由主机决定,寻址范围:0 ~ 255

0101:从机向主机写数据命令 0110:从机向主机读数据命令 0111:主机响应从机读/写

此时是片内寻址命令。地址表示主机内存的起始地址,从机读/写数的

起始地址,地址的增长方向由从机决定,寻址范围:0 ~ 255

1000: 1001: 1010: 1011: 1100: 1101:

此时是片外寻址命令,地址增为2个字节,寻址范围:0 ~ 64K 此命令是未开发命令

1110:帧错误 1111:通信结束命令 5.地址格式说明:

当片内寻址命令时,地址是一个字节,寻址片内范围:0 ~ 255 当片外寻址命令时,地址是两个字节,寻址范围:0 ~ 64K 6.内容格式说明:

是传输的数据,总大小有帧大小以及命令格式决定 7.校验格式说明:

校验是存储帧中数字1的个数

四、主机通信功能模块

1

设置缓冲区16个字节(既是发送,又是接收缓冲区) 设置计数值M 设置堆栈指针

设置帧的通信方式(总字节数、命令、地址、内容、校验) 计算校验方式即设置校验字节

送数据到指定的缓冲区 5 解析帧大小 解析帧命令 解析地址 五、从机通信功能模块

1

设置缓冲区16个字节(既是发送,又是接收缓冲区)

设置计数值M 设置堆栈指针 2

设置帧的通信方式(总字节数、命令、地址、内容、校验) 计算校验方式即设置校验字节

3 设置接收缓冲区 4

根据解析格式发送数据 5 解析帧大小 解析帧命令 解析地址

/* 多机通信中的主机通信程序 将以地址04H开始的数据发送到从机缓冲区中 */

org 0000h ljmp start

org 0024h ;0014h~0023h,16字节为数据缓冲区 start: mov sp,#03h ;0004h~0013h为堆栈区 mov r2,#6 ;计数值N mov 07h,#255 clr es ;关闭串口中断 sloop1:call set_frame mov a,r2 jz error call send_frame dec r2 call receive_frame mov a,07h jz sloop1 ;没有收到应答帧 call analy_frame ;有收到应答帧 cjne r6,#01h,sloop1 ;没有收到从机地址应答帧 mov r2,#6 ;重设N的值

sloop2:call send_frame ;发送数据帧 mov a,r2 jz error dec r2 call receive_frame mov a,07h jz sloop2 ;没有收到应答帧 call analy_frame ;有收到应答帧 cjne r6,#04h,error;没有收到数据应答帧,失败 jmp mreturn error: sjmp $ mreturn: ljmp start /*

函数名称:set_frame

入口参数:r0(帧缓冲区首址)、r1(帧数据区首址) r7(帧大小)、r6(帧命令)

r5(地址)、r4(校验)、r3(帧数据大小) 出口参数:r0(帧缓冲区首址)、r1(帧数据区首址) r7(帧大小)、r6(帧命令) r5(地址)、r4(校验)、r3(帧数据大小) 功能:设置帧 */

set_frame: mov r0,#14h mov a,r7 ;设置帧的大小 swap a mov @r0,a mov a,r6 ;设置帧命令 orl a,@r0 mov @r0,a inc r0 mov a,r5 mov @r0,a ;设置地址(从机地址或内存地址) cjne r3,#0,sloop jmp sreturn sloop: inc r0 mov a,@r1 mov @r0,a djnz r3,sloop sreturn: call check_frame ;此处应该增加一个校验函数 ret /*

函数名称:send_frame

入口参数:r0(帧缓冲区首址)、 r7(帧大小)、r3(帧数据大小) 出口参数:无 功能:发送帧 */

send_frame: loop2: mov a,@r0 mov sbuf,a jnb ti,$ inc r0 djnz r7,loop2 clr ti ret /*

函数名称:receive

入口参数:r0(帧缓冲区首址)、07h(表示接受时限) 07h = 0表示主机等待超时,接收失败 出口参数:r0(帧缓冲区首址)、07h 函数功能:*/ receive_frame: wait: jb ri,rec djnz 07h,wait jmp rreturn rec: mov a,sbuf mov @r0,a swap a ;计算接收帧的大小 anl a,#0eh mov r7,a clr ri

loop3: ;接收帧的数据 jnb ri,$ inc r0 mov @r0,sbuf djnz r7,loop3 call analy_frame rreturn: ret /*

函数名称:check_frame 出口参数:r0(帧缓冲区首址) 入口参数:r0(帧缓冲区首址) r4(校验)

功能:帧校验函数,累加帧中1个数 */

check_frame: mov r4,#00h mov a,@r0 anl a,#0f0h swap a mov r7,a mov a,#01h

check: ;累加帧中1的个数 anl a,@r0 jz cloop inc r4 cloop:

rl a djnz r7,check ret /*

函数名称:analy_frame

入口参数:r0(帧缓冲区首址)

出口参数:r0(帧缓冲区首址)、r1(帧数据区首址) r2(帧命令标志)、r7(帧大小)、r6(帧命令) r5(地址)、r4(校验)、r3(帧数据大小) 函数功能:*/ analy_frame: mov a,@r0 ;取帧大小,存到r7中 anl a,#0f0h swap a mov r7,a mov a,@r0 ;取帧命令,存到r6中 anl a,#0fh inc r0 mov r5,@r0 mov r6,a ;判断帧命令 cjne r6,#00h,rel0 cjne r6,#01h,rel1 cjne r6,#02h,rel2 cjne r6,#03h,rel3 cjne r6,#04h,rel4 cjne r6,#05h,rel5 cjne r6,#06h,rel6 cjne r6,#07h,rel7 cjne r6,#0eh,rele cjne r6,#0fh,relf rel0: ajmp areturn rel1: clr TB8 ajmp areturn rel2: ajmp areturn rel3: ajmp areturn rel4: ajmp areturn rel5: ajmp areturn rel6:

ajmp areturn

rel7:

ajmp areturn

rele:

ajmp areturn

relf:

ajmp areturn

areturn:

ret

End

/*

从机通讯程序,从机地址为:ID

*/

org 0000h

ljmp start

org 0024h ;0014h~0023h,16字节为数据缓冲区 start:

mov sp,#03h ;0004h~0013h为堆栈区 mov r2,#6 ;计数值N

mov 07h,#255

clr es ;关闭串口中断

setb SM2

sloop1:

mov a,r2

jz error

call receive_frame

dec r2

mov a,07h

jz sloop1 ;没有收到帧

call analy_frame ;有收到应答帧,解析收到的帧 cjne r6,#00h,sloop1

cjne r5,ID,sloop1

sloop2:call receive_frame ;接收数据帧

mov a,r2

jz error

dec r2

call send_frame

mov a,07h

jz sloop2 ;没有收到应答帧

call analy_frame ;有收到数据帧

cjne r6,#04h,error;没有收到数据应答帧,失败 jmp mreturn

error:

sjmp $

mreturn:

ljmp start

/*

函数名称:set_frame

入口参数:r0(帧缓冲区首址)、r1(帧数据区首址) r7(帧大小)、r6(帧命令)

r5(地址)、r4(校验)、r3(帧数据大小)

r7(帧大小)、r6(帧命令)

r5(地址)、r4(校验)、r3(帧数据大小) 功能:设置帧

*/

set_frame:

mov r0,#14h

mov a,r7 ;设置帧的大小

swap a

mov @r0,a

mov a,r6 ;设置帧命令

orl a,@r0

mov @r0,a

inc r0

mov a,r5

mov @r0,a ;设置地址(从机地址或内存地址) cjne r3,#0,sloop

jmp sreturn

sloop:

inc r0

mov a,@r1

mov @r0,a

djnz r3,sloop

sreturn:

call check_frame ;此处应该增加一个校验函数 ret

/*

函数名称:send_frame

入口参数:r0(帧缓冲区首址)、

r7(帧大小)、r3(帧数据大小)

出口参数:无

功能:发送帧

*/

send_frame:

loop2:

mov a,@r0

mov sbuf,a

jnb ti,$

inc r0

djnz r7,loop2

clr ti

ret

/*

函数名称:receive

07h = 0表示主机等待超时,接收失败 出口参数:r0(帧缓冲区首址)、07h

函数功能:*/

receive_frame:

wait:

jb ri,rec

djnz 07h,wait

jmp rreturn

rec:

mov a,sbuf

mov @r0,a

swap a ;计算接收帧的大小

anl a,#0eh

mov r7,a

clr ri

loop3: ;接收帧的数据

jnb ri,$

inc r0

mov @r0,sbuf

djnz r7,loop3

call analy_frame

rreturn:

ret

/*

函数名称:check_frame

出口参数:r0(帧缓冲区首址)

入口参数:r0(帧缓冲区首址)

r4(校验)

功能:帧校验函数,累加帧中1个数

*/

check_frame:

mov r4,#00h

mov a,@r0

anl a,#0f0h

swap a

mov r7,a

mov a,#01h

check: ;累加帧中1的个数

anl a,@r0

jz cloop

inc r4

cloop:

rl a

djnz r7,check

ret

/*

函数名称:analy_frame

入口参数:r0(帧缓冲区首址)

出口参数:r0(帧缓冲区首址)、r1(帧数据区首址) r2(帧命令标志)、r7(帧大小)、r6(帧命令) r5(地址)、r4(校验)、r3(帧数据大小) 函数功能:*/

analy_frame:

mov a,@r0 ;取帧大小,存到r7中

anl a,#0f0h

swap a

mov r7,a

mov a,@r0 ;取帧命令,存到r6中 inc r0

mov a,@r0

anl a,#0fh

mov r6,a ;判断帧命令

cjne r6,#00h,rel0

cjne r6,#01h,rel1

cjne r6,#02h,rel2

cjne r6,#03h,rel3

cjne r6,#04h,rel4

cjne r6,#05h,rel5

cjne r6,#06h,rel6

cjne r6,#07h,rel7

cjne r6,#0eh,rele

cjne r6,#0fh,relf

rel0:

ajmp areturn

rel1:

clr TB8

ajmp areturn

rel2:

ajmp areturn

rel3:

ajmp areturn

rel4:

ajmp areturn

rel5:

ajmp areturn

rel6:

ajmp areturn

rel7:

ajmp areturn rele:

ajmp areturn relf:

ajmp areturn areturn: ret

end

范文八:通信电子电路课程设计 投稿:谭榰榱

通信电子电路课程设计

题 目:高频功率放大器

姓 名:

学 号: 6

专业班级:通信工程

指导老师:

日 期:2013/7/10

摘 要

高频功率放大器是发射机的重要组成部分,因而也是通信系统必不可少的环节。介绍高频功率放大器的基本原理和特性,利用电子设计工具软件Multisim2001对丙类功率放大器电路从方案选择、单元电路设计、元器件参数选取等方面进行具体设计分析, 同时对高频功率放大器原理和特性进行仿真分析,实现了对高频功放电路的几种外部特性的分析以及仿真测试,通过仿真结果分析电路特性,使电路得到进一步完善。仿真结果表明,该电路设计方案正确, 仿真数据与理论数据一致,并且能显示出一些无法用电子仪器设备显示的波形和曲线,使结果更直观,更易于理解,能达到预期设计要求,性能良好。

关键词:高频功率放大器;Multisim2001;仿真

高频功率放大器

一、引 言

高频功率放大器是无线电发射机末端的重要部件,是评价通信系统性能的重要参数。近年来,针对功率放大器设计的各种研究不断涌现,对功率放大器的性能进行优化的算法不断出现。本文在Multisim2001软件仿真基础上给出了丙类功率放大器电路的设计步骤和仿真过程, 利用Multisim软件工具,通过仿真结果对高频功率放大器原理和电路的特性进行仿真分析,实现了对高频功放电路的几种外部特性的分析以及仿真测试,逐步完善了电路。

二、对功率放大器的要求

功率放大器是通过将直流输入功率转换化为交流功率输出,以提高发射信号能量,便于接收机接收的电路,因而要求输出功率大,效率高,同时,输出中的谐波分量应该尽量小,以免对其他频道产生干扰。根据电流导通角的不同,功率放大器分为甲类、乙类、丙类等,电路由馈电电路、输入匹配、输出匹配及级间耦合四部分组成。

对电路设计要求如下:工作频率为14.5 MHz,要求带宽为1.5MHz,输出功率为不小于20W。

三、高频功率放大器工作原理分析 高频功率放大器用于发射机的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内 的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器,通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器。

利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器,这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小,放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180,效率η最高也只能达到50%,而丙类功放的θ< 90º,

效率η可达到80%,甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。

高频功放的基极偏置电压为负值,使集电极电流的导通时间比较短,导通角小于90度,集电极电流为脉冲状。脉冲电流可以分解为如下形式:

ic=Ic0+ic1+ic2+„+icn=Ic0+Ic1mcosωt+Ic2mcos2ωt+„+Icnmcosnωt (1)式中, Ic0表示直流成分; ic1表示基波频率成分;ic2、icn分别表示二次谐波、n次谐波成分;ω表示角频率,2ω、nω分别表示角频率的2倍和n倍。

利用集电极调谐电路的选频作用,让谐振回路工作于基频,从而取出基频分量,使输出信号与输入信号的频率成分相同。

当放大器的集电极电源、基极偏置电压、输入信号幅度以及负载四个参数中的一个发生改变,其余三个参数不变的前提下,了解放大器输出电流、输出功率及效率的变化与参数之间的关系即为外部特性。对应各个参数变化的外部特性分别称为集电极调制特性、基极调制特性、振幅特性和负载特性。

四、结构设计

4.1 设计分析

为了在较宽的通带内使功率放大器增益相对稳定,电路由甲类、丙类两级功率放大器组成。甲类功率放大器的输出信号作为丙类功率放大器的输入信号,丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。电路原理如图1所示。

根据设计要求和晶体管实际参数,采用Philips公司的NPN型高压晶体管2N5551作为放大管,三极管Q1、电感L1、电容C2组成甲类功率放大器,工作在线性放大状态。三极管Q和由电感L3、电容C7、C6构成的负载回路组成丙类功率放大器。

R1、R2、R3、R4组成第1级静态偏置电阻,调节R2、R3可改变放大器的增益。L1、C2组成一级调谐回路,L2、R5、C4组成的部分在丙类功率放大器基极处产生负偏压馈电,R7为射级反馈电阻,调整R7可改变丙类功率放大器的增益。C6、C7、L3组成末级调谐回路, C6用来微调谐振频率以获得最佳工作状态。C8、C9和L4组成滤波回路,起到改善波形的作用。R9和C10、R11和C11以及R8和C12均为负载回路外接电阻。集电极可选择连接不同的负载。

当基极输入的正弦信号频率取值在L1、C2谐振频率附近时,集电极输出正弦信号电压增益最大。C5为射级旁路电容,有效地控制了可能由于射级电阻R3、R4过大而引起电压增益下降的问题。当甲类功率放大器输出信号大于丙类功率放大器三极管Q2的be间负偏压时,Q2才导通工作。当L3、C7处谐振频率与从甲类功率放大器集电极获得的放大输出正弦信号的频率一致时,丙类功率放大器工作于谐振状态,集电极将获得最大的电压增益,达到功率放大的目的。

4.2 元件参数选取

a)功率放大器管:选用Philips公司的NPN型高压晶体管(2N5551)作为放大管。

b)直流电源:根据设计要求放大器的电源电压初始值均取+12V。

c)甲类功率放大器的调谐回路由L1和C2组成,根据谐振频率公式

:

及工作中心频率为14.5MHz,取参数为L1=1.0μH,C2=120 pF,丙类功率放大器的调谐回路由L3、C6、C7组成,为使甲类功率放大器集电极的输出信号能在丙类功率放大器产生谐振,两功率放大器调谐回路的谐振频率应一致,因此,取L3=1.0μH,C7=120 pF,C6(最大值取30 pF)用来微调调谐回路的谐振频率,保证丙类功率放大器的输入信号产生谐振。

d)甲类放大器参数选取

甲类功率放大器的静态偏置由R1、R4、R2和R3组成。R1、R2一般在同一数量级,取R1=10 kΩ,R2最大值为50 kΩ,通过调节R2改变三极管基极Q点电压,即改变放大器增益,R2取值越大时Q点电压越大。取R4=51Ω,R3最大值为1 kΩ,通过调节R3改变输出信号增益,R3不宜过大,否则会影响增益。此外,C5为射极旁路电容,有效地控制了由于射极电阻R3、R4

而引起电压增益下降的问题。在高频电路中射极旁路电容取值一般较小,这里取C5=10 nF[1]。

e)丙类功率放大器参数选取

丙类功率放大器三极管Q2的be间负偏压由L2、R5、C4组成的电路产生, L2起到传送直流、隔离交流的作用,使得R5两端为直流电压。取L2=100μH,R5=51Ω,C4=10 nF。Q2射极电阻由R6、R7组成,取R6=51Ω,R7最大值为1 kΩ,通过调节R7改变丙类功率放大器增益,R7取值不宜过大,否则会降低增益。L4、C8、C9组成滤波回路,减小集电极输出信号的失真。C8、C9一般取等值,这里取C8=C9=10 nF,L4=470μH。

f)外接负载分别取51Ω, 150Ω, 680Ω。3个电阻的取值差异较大是为了后面仿真测试丙类功率放大器的特性做准备。

g) C1、C3以及C10、C11、C12均为隔直电容,其作用是传送交流,隔离直流。在高频电路中隔直电容取值一般较小,这里取C1=51 pF,C3=10 nF,C10=C11=C12=10 nF。

五、仿真测试及结果分析

5.1 高频功率放大器工作状态的测试分析

调整高频功率放大器输入电压振幅为300 mV,通过示波器或仿真分析可得到输出信号的波形,如下图2所示。图2中上面的波形为集电极输出信号,下面的波

形为基极输入信号。从图中可知二者频率相同,相位相反,幅度得到一定程度的放大。集电极电流曲线(图3)无法直接从示波器中得到,在Multisim可以通过相关电流经后处理后得到。电流曲线为余弦脉冲,频率成分可由傅里叶分析得到(见图

4)。由图4可知余弦脉冲的频率成分有直流、基频和各次谐波,各个分量的幅度及相位数据均可求出。输出回路谐振于基频,因而输出信号的频率为基频。由此可看出丙类功率放大器工作状态的特点。

5.2 丙类功率放大器工作状态的测试分析

调整丙类功率放大器电源电压为12 V,不接负载电阻。将基极与甲类功率放大器断开,从基极处输入300mV、14.5 MHz的高频信号,用万用表测量三极管Q2 be间的电压,测得该电压为负偏压,改变输入电压振幅,该偏压随之改变。此时,接在集电极处的示波器上可看到放大输出信号,如图2所示。下面的波形(信道B)为基极输入信号,上面的波形(信道A)为集电极输出信号,电压增益约为12倍。若使基极激励信号,Ub=0。则测得负偏压也为0,由此可看出丙类功率放大器工作状态的特点。

5.3 丙类功率放大器的调谐特性

调整参数使电路正常工作,保持功率放大器管的输入信号为300 mV左右,不接负载电阻,改变输入信号从8MHz~20MHz[3],输出电压值如表1所示。

基极输入正弦信号频率取f=1 /(2πRC)≈14.5MHz(C6、C7、L3回路谐振频率)时集电极获得最大的电压增益,约为12.25倍,这就说明了丙类功率放大器的调谐特性,如图3所示。

5.4 外部特性分析

改变放大器的外部参数,输出电压发生变化。利用Multisim的参数扫描分析功能,可以将电压的变化曲线在同一个图形中显示出来,曲线如图6、图7所示。曲线幅值由小到大分别对应负载和集电极电源电压。在图6中负载较小时,输出信号出现失真,且幅值较小。当负载大小在6 kΩ~10 kΩ变化时,幅度基本保持不变,说明放大器已经处于过电压状态。此时集电极电流出现失真,顶部出现凹陷。这种情况无法采用现有的仪器设备进行观测,而采用Multisim的后处理即可得到电流曲线(如图8)。在图7中集电极电源电压在2~20 V之间变化,输出电压逐渐增大,基本成线性增加。

六、结束语

本文利用电子设计工具软件Multisim2001设计了高频功率放大器, 并对其各项性能进行仿真分析。仿真结果表明放大器的各项性能与理论分析结果相一致,并能够得到实际电子仪器设备无法观测的图形和曲线,放大器满足设计要求,性能良好。高频功率放大器是通信系统中发送装置的主要组件,经过对高频功率放大器电路的设计使我对高频电路课程有了更深一步的了解,课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。此次的高频课程设计,不仅让我加深了对电子电路理论知识的理解,还加强和同学交流沟通的能力,在设计电路时和同组成员共同讨论解决问题,同时设计出的电路经过Multisim软件仿真达到预期的放大效果,了解了Multism软件的使用。总之,这次课程设计让我受益匪浅,收获很大,学到了真正的知识。

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参考文献:

[1]张肃文,陆兆熊.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社, 1992.

[2]陈松,金鸿.电子设计自动化技术Multisim2001 & Protel99se[M].南京:东南大学出版社, 2001.

[3]路勇.电子电路实验及仿真[M]. 2版.北京:清华大学出版社, 2004.

[4]李雅茹.基于Multisim2001的DSB信号的调制与解调[J].机电技术, 2009 (4): 44-46.

[5]辛修芳,曾庆国.计算机仿真在高频电子线路教学中的应用[ J].佳木斯大学学报:自然科学版, 2010(2): 190-192.

[6]周绍平,杜洪林. Multisim仿真在“高频电子技术”教学中的应用[ J].扬州职业大学学报, 2009 (1):49-51.

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范文九:SDH与通信网课程设计 投稿:余宏宐

《 SDH与通信网 》

课程设计报告

题 目: 院 (系): 专业班级: 学生姓名: 学 号: 指导教师:

20 13 年 5 月 27 日至20 13 年 6 月 18 日

华中科技大学武昌分校制

SDH与通信网 课程设计任务书

目 录

一、课程设计目的…………………………………………………4 二、课程设计内容…………………………………………………4 2.1设计要求…………………………………………………4 2.2 自行设计拓扑图进行组网………………………………4 三、实验步骤………………………………………………………4 3.1完成网络组网图的设计…………………………………4 3.2组网图规划,光纤规划…………………………………5 3.3连接光纤…………………………………………………5 3.4 T2000配置………………………………………………6 3.4.1登陆网元 …………………………………………7 3.4.2创建网元 …………………………………………7 3.4.3配置网元硬件 …………………………………9 3.4.4创建纤缆连接 ……………………………………10 3.4.5创建保护子网 ……………………………………11 3.4.6 配置网元公务电话参数 ……………………………13 3.4.7 配置网元系统时钟 ……………………………13 3.4.8 配置业务 ……………………………………………15 四、课程设计测试结果…………………………………………………18 五、 调测检测 ………………………………………………………19

六、课程设计总结 …………………………………………………19 主要参考资料 ………………………………………………19 课程设计成绩评定表 ………………………………………20

1设计目的

(1) 规划、设计光纤通信网。

(2) 熟悉华为光传输设备的功能、用途

(3) 熟练掌握T2000网管软件对传输设备进行配置 (4) 学会基本的排障方法。

2设计内容

2.1 设计要求

自行设计点对点、环形、环带链、交叉环等组网方式,并通过网管软件T2000配

置完成2M、10M业务,保护形式选用复用段保护、通道保护两种不同保护方法。 2.2 自行设计拓扑图进行组网

图1-1 拓扑图

3.实验步骤

3.1 完成网络组网图的设计

图3-1是网络组网参考图。

图1-2 网络组网图

光传输网中,S1、S2、S3为华为OPTIX155M设备,组网为单向通道保护环型组网,S1、S2通过一组光纤相连,S1、S3通过一组光纤相连。三个光传输设备中分别对2M、10M的业务进行保护,当S1、S2、S3中任一站点出现断纤都可自行恢复。 3.2 组网图规划,光纤规划

3#网元

图1-3 光纤规划图

光传输设备S1的13槽位的光线路板与S2的11槽位的光线路板相连。光传输设备S2的12槽位的光线路板与S3的11槽位的光线路板相连。光传输设备S1的11槽位的光线路板与S3的12槽位的光线路板相连。光传输设备S1与光传输设备S2之间占用光线路板的1-10时隙,光传输设备S1与光传输设备S2之间占用光线路板的11-12时

隙。 3.3 连接光纤

按照图3-3连接光纤。连接时注意确保光纤的好坏,收与发相连,(奇偶相连)。连接成功则设备光板显示绿色,若光板显示红色则连接错误。

图1-4 ODF配线架连接图

3.4 T2000配置

在完成T2000配置之前,首先应熟练掌握传输设备的命令行配置,以下提供3#网元关键命令行,供大家参考,T2000的步骤需对应命令行功能完成。 #3:login:1,"nesoft"; :cfg-init;

:cfg-set-nepara:nename="155-3":device=sbs622:bp_type=type3:gne=true; :cfg-create-lgcsys:sys1;

:cfg-create-board:1,pl1:9,gtc:11&&12,sl1:15,stg:18,ohp2; :cfg-set-gtcpara:work_mode=main; :cfg-set-xcmap:xlwork,9,gtc; :cfg-set-ohppara:tel1=103;

:cfg-set-ohppara:meet=999:reqt=5:dial=dtmf; :cfg-set-ohppara:rax=sys1;

:cfg-set-stgpara:sync=intr:syncclass=intr; :cfg-set-gutumap:gw1,11,sl1,0; :cfg-set-gutumap:ge1,12,sl1,0;

:cfg-set-gutumap:t1,1,pl1,0; :cfg-set-tupara:tu1,1&&16,p&75o;

:cfg-set-attrib:155:2f:uni:pp:adm:ring; :cfg-set-sysname:"sys1"; :cfg-init-slot; //3站--4站 vc12*2

:cfg-create-vc12:sys1,gw1,1&&2,sys1,t1,1&&2; :cfg-create-vc12:sys1,t1,1&&2,sys1,ge1,1&&2; //3站--5站 vc12*2

:cfg-create-vc12:sys1,gw1,3,sys1,t1,3; :cfg-create-vc12:sys1,t1,3,sys1,ge1,3; :cfg-checkout; :cfg-get-nestate;

T2000网管软件配置业务的流程图如图6-3所示:

图1-5 流程图

3.4.1登陆网元

在终端上双击“T2000client”快捷键,则进入如下界面:

图1-6 登陆图

输入用户名admin,密码为T2000,服务器为local,点击登录即可。

3.4.2创建网元

在右边空白处,用鼠标单击右键,进入“新建/拓扑对象”图标。选择“OPTIX 155/622(METRO 2050)”,输入要创建第一个网元的ID、名称、是否网关、IP地址、密码等参数。本实验中,ID:3 ;名称:NE3;网关类型:IP网关;IP地址:129.9.0.3;密码:password

按上述输入完成后,点“应用”或者“确定”。按照同样方法继续创建第二、三个网元NE4、NE5。在配置NE4、NE5的属性时,网关类型:非IP网关;IP地址:129.9.0.4、129.9.0.5即可。配置完成如下图:

图1-7为NE3的网元属性 图1-8 为NE4的网元属性

图1-9 为NE5的网元属性

网管要实现对网络设备的管理,必须通过网络和网元相连进行信息通信。这种通

过网络和网管直接通信的网元就是网元网关,简称网关,而必须通过网元网关才能和网管进行通信的其他网元就是非网元网关。相当于命令行:

:cfg-set-nepara:nename="NE3":device=sbs622:gne=true

3.4.3配置网元硬件

在导航界面中分别双击NE3、NE4、NE5网元图标:则会出现如图3-12所示配置向导界面:选择“手工配置”,然后按“下一步,点击“下一步”之后进入如下界面:按“确定”,然后继续按“下一步”

图1-10 网元后的界面图

然后进行物理板位的查询下图为三个网元的运行状态

图1-11 网元NE3的运行状态

图1-12 网元NE4的运行状态

图1-13 网元NE5的运行状态

查询逻辑板位:指从网元的主控板的配置数据中提取板位配置,查询物理板位是指查询网元实际的物理板位配置,对于新建网元一般选择查询物理板位。单板类型要与网元实际配置的单板类型一致。相当于命令:

:cfg-create-lgcsys:sys1;

:cfg-create-board:1,pl1:9,gtc:11&&12,sl1:15,stg:18,ohp2;

3.4.4创建纤缆

点击“创建纤缆”快捷键确定后,出现纤缆连接的一些信息后点击“确定”

按“确定”,即完成纤缆创建工作。依次按照上述操作,完成3个网元之间光纤的连接。

图1-14 网关连接图

由图可知第一根光纤是以光纤网元NE3为源网元,NE4为目的网元,是由NE3的12号1*STM-1光接口板发出信号,由NE4的11号1*STM-1光接口板接收信号,方向是双纤双向。第二根光纤是以NE4为源网元,NE5为目的网元,由NE4的12号1*STM-1光接口板发出信号,由NE5的11号1*STM-1光接口板接收信号,方向是双纤双向。第三根光纤以光纤网元NE5为源网元,NE3为目的网元,是由NE5的12号1*STM-1光接口板发出信号,由NE3的11号1*STM-1光接口板接收信号,方向是双纤双向.。以上是光纤环网的主环连接,由于SDH的自愈环保护功能,会自动生成备环。

图1-15 光纤连接完成图

3.4.5创建保护子网

进入“视图/保护视图”界面,进入后的保护视图界面,点击右键,选择“创建”,“二千单向通道保护环”。选择要创建的无保护链级别为“STM-1”,然后双击保护视图界面中的NE3、NE4、NE5, 至此保护子网创建成功。

图1-16 创建保护子网

二纤单向保护环是一种1+1业务保护方式,一根光纤为主用环,称为S光纤,另一个光纤为备用环,称为P光纤,在两根光纤上传送相通的业务,但方向相反。

在业务配置成功后,网元NE3和网元NE4、NE5的之间的业务实际信号流向是从环的两个方向传输,即发送方式采用“并发”方式,既可以通过主环方向传输,也可以通过备用环传输,而接受采用的是“选收”方式,正常情况下,网元都可以收到主环上的业务,这样构成了三个网元之间的业务连接,即1+1保护方式。二纤单向保护环是一种1+1业务保护方式,一根

创建保护子网是当某两个网元间的线路被切断,通过二纤单向通道保护环使系统恢复正常。二纤单向保护通道保护环的可靠性高,保护动作影响面小,保护倒换时间快,业务容量低,二纤单向通道环多用于地端、业务集中型的组网中,如155Mb/s

(STM-1)、622Mb/s(STM-4)系统中。

从逻辑系统的观点来看,创建保护子网的实质就是给各网元配置相应的逻辑系统,并将各单板光口(或VC4)映射到逻辑系统中去,然后将这些孤立的逻辑系统联系起来,构成一个完整的网络结构,从这里看出,保护子网与逻辑系统不同,逻辑系统是一个孤立的网元级的概念,而保护子网则是全网性的、网络级的概念,如果配置了可以构成保护子网的逻辑系统的网元,如果在网管侧没有正确的纤缆连接,是无法构成保护子网的。

3.4.6 配置网元公务电话参数

点击“配置”中SDH配置中开销接口,如图 进入配置界面:设置NE3公务电话为“103”,会议电话为“999”以选公务电话端口为12-SL1-1。照相同操作配置网元NE4、NE5的公务电话参数,NE4的公务电话为“104”,NE5的公务电话为“105”.

图1-17 网元公务电话2

NE3的公务电话为999,网元的公务电话可以为网络维护者提供一条专用的紧急通话通道。被呼电话为103,接口板位为11、12号板

相当于命令::cfg-set-ohppara:tel1=103;

:cfg-set-ohppara:meet=999:reqt=5:dial=dtmf;

:cfg-set-ohppara:rax=sys1;

3.4.7 配置网元系统时钟

点击“视图”中“时钟视图”,如图3-30; 选择“时钟优先级表”。点击“查询”后,出现3种不同类型时钟,NE3选择“内部时钟”;NE4和NE5选择“内部时钟”和“西向时钟”;建立成功后时钟优先级别已发生改变,按“应用”则出现下图界面:

图1-18 时钟优先级图1

NE3的系统的时钟源内部时钟源,时钟源级别为内部时钟源。

图1-19 时钟优先级图2

NE4系统的时钟源为西向时钟源,时钟源级别为西向时钟源、内部时钟源。

图1-20 时钟优先级图3

NE5系统的时钟源为西向时钟源,时钟源级别为西向时钟源、内部时钟源。

稳定的时钟是网元正常工作的基础,在配置业务之前,必须为所有网元配置时钟。时钟优先级表是不启动SSM时,时钟源选择和倒换的主要依据,表中的每一个时钟源都被赋予一个唯一的优先级,网元设备在所有存在的时钟源中选择优先级最高的时钟源作为跟踪源。相当于命令:

#3:cfg-set-stgpara:sync=intr:syncclass=intr;

#4:cfg-set-stgpara:sync=wls8k:syncclass=wls8k&intr;

#5:cfg-set-stgpara:sync=wls8k:syncclass=wls8k&intr;

3.4.8 配置业务

点击“配置”中“SDH配置”中“SDH业务配置”,点“新建”,则进入业务配置菜单,选择好源、宿板位、时隙、业务方向后,按“确定”或者“应用”,按照图3-36至图3-所示,依次完成网元NE3、NE4、NE5业务配置完成。

参数说明:

级别:指创建业务的级别,类似于命令行中的:cfg-create-vc12等

方向:指配置业务的单双向,若选择单向则配置一条源到宿的交叉,如选择双向业务,则配置源到宿和宿到源的业务。

源板位/源VC4:选择板位所占用的VC4,只有存在多个VC4时才支持选择VC4,支路板该选项不可选。

源保护子网名称:选择线路板所属的保护子网,当一个线路板属于多个保护子网时将有多个选项’支路板该选项不支持。

图1-21 NE3的业务配置

由图知:NE3的网元配置的业务有4个,第一个业务为11-SL1-1的9时隙作为源,传送到宿源1-PL1板的9时隙。第二个业务为以1-PL1的9时隙为源传送业务到宿源12-SL1-1的9时隙。第三个业务为11-SL1-1的9时隙作为源,传送到宿源1-PL1的10时隙。第四个业务以1-PL1的10时隙为源,传送业务到宿源12-SL1-1的10时隙。其中1-PL1作为源的输入信号,而12-SL1-1为源的接收信号。业务配置完后,点击激活,可以看到已激活4。同时看到网元NE3呈黄色(警告状态)。相当于命令:

cfg-set-gutumap:gw1,11,sl1,0;

:cfg-set-gutumap:ge1,12,sl1,0;

:cfg-set-gutumap:t1,1,pl1,0;

:cfg-set-tupara:tu1,1&&16,p&75o;

:cfg-set-attrib:155:2f:uni:pp:adm:ring;

:cfg-set-sysname:"sys1";

:cfg-init-slot;

图1-22 NE4的业务配置

由图知:网元NE4配置的业务有3个,第一个为11-SL1-1的9时隙作为源传送业务到宿源1-PL1的的8时隙。第二个业务为1-PL1的8时隙作为源传送到宿源12-SL1-1的9时隙.第三个业务为11-SL1-1的10时隙作为源传送业务到宿源12-SL1-1的10时隙。其中1-PL1作为源的输入信号,而12-SL1-1为源的接收。完成NE3的9时隙与NE4的8时隙进行业务相通。业务配置完后,点击激活,看到已激活3。同时NE4呈黄色(警告状态)。相当于命令:

:cfg-create-vc12:sys1,gw1,1&&2,sys1,t1,1&&2;

:cfg-create-vc12:sys1,t1,1&&2,sys1,ge1,1&&2;

图1-23 NE5的业务配置

由图知:网元NE5有3个配置业务,第一个业务为11-SL1-1的9时隙作为源传送业务到宿源12-SL1-1的9时隙。第二个业务为11-SL1-1的10时隙作为源传送业务到宿源1-PL1的10时隙。第三个业务为1-PL1的10时隙作为源传送业务到宿源12-SL1-1的10时隙。其中1-PL1作为源的输入,12-SL1-1为宿源接收业务。完成网元NE3的10时隙与网元NE5的10时隙业务相通。业务配置完成后,点击激活,看到激活业务3,最后网元NE5呈黄色(警告状态)。相当于命令:

:cfg-create-vc12:sys1,gw1,3,sys1,t1,3;

:cfg-create-vc12:sys1,t1,3,sys1,ge1,3;

4 结果测试

正确配置DDF配线图架业务连接

图1-24 DDF配线架连接图

通过上述的相关配置后,NE3的号码为103,NE4 的号码为104,NE5的号码为105。通过打电话,相互之间都能打通。表明环网连通。

当三个网元配置业务完成后,都激活业务了,三个网元都显示为黄色(警告状态),完成了三个网元配置完成2M业务。

5 调测检测

在测试过程中,首先检查线缆的连接。由于设计中用到的连接线类型多,须测试物理连接是否正常。双绞线可以通过测线仪测试。光纤可以测试其光功率。光功率的测试数据为正常情况下,SDH设备的发光功率 OPTIX 155/622应该在-8dBm ~ -15dBm之间。OPTIX 2500+应在5dBm ~ -12dBm之间。

环形组网自愈功能测试:断掉ODF架任意一处光纤,业务应该不受影响。误码仪无误码告警。

6、课程设计总结

通过这次SDH与通信网课程设计,首先是让我们对T2000client网管软件的进行业务配置的更深层的掌握与理解,而且学到了很多关于配置SDH网元的知识。以前SDH业务配置是由T2000网管软件实现,主要是通过写代码来完成业务配置,这次是通过T2000client网管软件建立模型,然后连接,与设备配套来完成这次课程设计。相比于用命令行完成业务的配置,这种方法更直观,提供的信息更多,也基本理解了如何规划设计光纤通信网,熟悉了华为光传输设备的功能和用途。

本次课程设计是设计环形组网方式,通过网管软件T2000配置完成的是同道保护的环形2M业务的对通,做完实验我了解了运营商组建通信网络的基本形式,了解了组

建光纤网络的基本流程以及配置业务中出现的各种问题。为今后进一步学习SDH奠定基础,在写报告的过程中也更加牢固的掌握了理论课上学过的相关知识。

主要参考资料

[1] [中国]杨世平.SDH光同步数字与工程应用.人民邮电出版社,2001.

[2] [中国]向阳.SDH网络管理系统维护基础.西安电子科技大学出版社,2004.

[3] [中国]田瑞雄.宽带IP组网技术.人民邮电出版社,2003.

课程设计成绩评定表

范文十:数字通信原理课程设计 投稿:覃氯氰

课 程 设 计 报 告

课程设计名称: 通信原理 系 别: 三系 学生姓名:班 级: 学 号:

成 绩: 指导教师:

开课时间:2010~2011学年学期

一.设计题目

数字频带传输系统的仿真设计

二.主要内容及具体要求

a.利用所学的《通信原理及应用》的基础知识,设计一个2ASK数字调制器。完成对

2ASK的调制与解调仿真电路设计,并对其仿真结果进行分析。要求理解2ASK信号的产生,掌握2ASK信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。

b.设计一个2FSK数字调制器。要求给出2FSK的产生原理框图(调频法、键控法)、SystemView仿真电路图、调制解调的原理框图,给出信号的频谱图、调制前与借条后数据波形比较覆盖图,加噪前后相关波形。

三.进度安排

5.28-5.29 图书馆查阅资料,确定选题,思考总体设计方案

熟悉软件的编程环境 推荐的参考资料有:

《MATLAB通信工程仿真》

《MATLAB/SIMULINK通信系统建模与仿真实例分析》 《MATLAB在通信系统建模中的应用》

5.30 总体设计方案的确定与设计 5.31 各部分的具体实现 6.01—6.02 程序调试并程序注释 6.03 整理完成设计报告

四.成绩评定

总成绩由平时成绩(考勤与课堂表现)、程序设计成绩和报告成绩三部分组成,各部分比例为30%,50%,20%.

(1)平时成绩:无故旷课一次,平时成绩减半;无故旷课两次平时成绩为0分,无故旷课三次总成绩为0分。迟到15分钟按旷课处理

(2)设计成绩:按照实际的设计过程及最终的实现结果给出相应的成绩。 (3)设计报告成绩:按照提交报告的质量给出相应的成绩。 备注:每人提交一份课程设计报告(打印稿和电子稿各一份)

课程设计报告按照模板撰写内容,要求详细、准确、完整。

第一部分 1 2ASK调制方法

1.基本原理调

频移键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息“0”或“1”。一种常用的也是最简单的二进制振幅键控方式称为通—断键控(OOK),其表达式为:

1”时Acosct,以概率P发送“

(1-1) eOOK(t)

0,以概率1P发送“0"时

典型波形如图1-1所示:

图1-1

2ASK信号的一般表达式为:

e

2ASK

(t)s(t)cosct (1-2)

n

s(t)ang(tnTs) (1-4)

时钟:Ts - 码元持续时间;

g(t) - 持续时间为Ts的基带脉冲波形,通常假设是高 度为1,宽度等于Ts的矩形脉冲;

a

n

- 第N个符号的电平取值,若取

1,概率为P

an1P0,概率为

则相应的2ASK信号就是OOK信号。

2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种:模拟调制法(相乘器法)和键控法,

相应的调制器如图1.2。图(a)就是一般的模拟幅度调制的方法,用乘法器实现;图(吧)是一种数字键控法,其中的开关电路受s(t)控制。

(a)模拟相乘法

(b)数字键控法

图1.2

2 2ASK的解调方法

与AM信号的解调方法一样。2ASK/OOK有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的接收系统方框图如图:

(a)非相干解调(包络检波)

(b)相干解调

图1.3 2ASK/OOK调制框图

3 解调模块

解调模块中,相干解调法经过相乘器—低通—抽样判决后输出;非相干解调经过整流—低通—抽样判决后输出。这里调制信号省略了经过带通滤波器这一环节,影响不大。低通滤波器后面整个部分是抽样判决器。其中,抽样由同步冲激信号与解调信号相乘实现,信号值与开关门限值进行比较后,若信号值较大,则输出1,否则输出0,这样就实现了判决功能。原理图如图14所示,参数表如表4所示。

Simulink解调模块

4 2ASK的仿真

1、2ASK信号的调制仿真如图1.4所示。

Token5输出频率为20Hz,幅值为500e-3的矩形波作为调制电路输入信号,token7输出频率80Hz,幅值为1V的正弦波,Token6为乘法器,矩形波与正弦波经乘法器相乘输出2ASK/OOK信号。Token8、Token9为分析观察点。

图1.4 2ASK调制图

Token8显示波形(随机数字信号):

Token9显示波形(2ASK调制信号)

2、2ASK信号的解调仿真

Token0,Token2,Token9,Token17,Token18 组成2ASK调制电路Token10,Token11,Token12,Token13,Token14,Token15组成2ASK相干解调电路,

Token10、13为抽样判决器;Token11、17为相乘器;Token10、13为抽样判决器;Token7为逻辑缓冲器;Token18,19,20为分析观察点. 2ASK调制信号波形Token18:

输入随机数字序列:

2ASK相干解调输出波形:

相干解调法输出波形,可见与上面的基本相同,相比于调制信号在时间上有一定延迟,但基

本上是相同的。

参考文献

[1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理(第6版).国防工业出版社,2007 [2] 王力宁.MATLAB与通信仿真.人民邮电出版社,1999 [3] 陈亚勇等.MATLAB信号处理详解.人民邮电出版社,2001

第二部分

1 2FSK调制方法

1.基本原理调

频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息,而其振幅保持不变。在2FSK中,载波的频率随二进制基带信号在达式为:

Acos(t),发送“1”时n1

e2FSK(t)Acos(t),发送“0"时 (2-1)

2n

f

1

f

2

两个频率点之间变化。其表

图2.1 2FSK信号时间波形

由图可见,2FSK信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形(c),也就是

说,一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。因此,2FSK信号的时域表达式也可写成:

式中:g(t) 为单个矩形脉冲,宽度等于Ts

P1,概率为

an

0,概率为1P

n

a

n

的反码。

2 2FSK信号的解调方法

2FSK信号的产生方法通常有两种:模拟调制法(相乘器法)和键控法,相应的调制器如图2.2。图(a)就是一般的模拟幅度调制的方法,用乘法器实现;图(b)是一种数字键控法,其中的开关电路受s(t)控制。

(b)数字键控法

图2.2 2FSK调制框图

2FSK信号有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调

(同步检测法),相应的接收系统方框图如图:

(a)非相干解调(包络检波)

(b)相干解调(同步检测) 图2.3 2FSK信号的接收系统组成方框图

下图为2FSK信号非相干解调过程的时间波形:

图2.4 2FSK信号非相干解调过程的时间波形

3 2FSK信号调制电路设计

(1)2FSK的调制部分

打开simulink工具箱,点击file图标,选择新建中的model,新建一个仿真空白模型,将2FSK信号调至所需要的模块拖入空白模型中,也可点击鼠标左键单击“add to untitled”。

下图中Pulse Generator模块为正弦基带信号模块,Sine wave1,Sine wave2为频率为f1和f2载波模块,Product为乘法器模块,Scope为示波器模块,NOT为反相器模块,Power Spectral是功率谱模块,To File为封装模块,目的是方便调用调制部分。2FSK信号是由频率分别为Sine wave1和Sine wave2的两个载波对信号源进行频率上的控制而形成的,其中Sine wave1和Sine wave2是两个频率有明显差别的且都远大于信号源频率的载波信号。调制模型图如下图所示:

2FSK信号调制部分的simulink模型方框图

(2)2FSK的调制部分参数设置

载波sin wave1的参数设置

其中f1幅度为2;频率3HZ;采样时间为0.002的信号。

载波sin wave2的参数设置

其中f1幅度为2;频率2HZ;采样时间为0.002的信号。

本信号源s(t)序列是用随机的0 1信号产生,在此为了方便仿真就选择了基于采样的Pulse Generator信号模块其参数设置如下:

基带信号Pulse Generator信号模块参数设置

其中方波是幅度为1,周期为3,占1比为1/3的基于采样的信号。 (3)2FSK的调制部分仿真以及功率谱分析

经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真,其各点的时间波形如下:

2FSK调制波形图

4 加入高斯噪声的2FSK非相干解调

高斯噪声是指它的概率密度函数服从高斯分布(即正态分布)的一类噪声。在理想信道调制与解调的基础上,在调制信号上加入高斯噪声,把Simulink噪声源下的高斯噪声模块(Gaussian Noise Generator)加入到模型中。噪声参数设置、模型与波形图如下:

图 3-19 2FSK加入高斯噪声模型

图 3-20 高斯躁声Variance参数设置为1

原理想信道下的2FSK解调图

方差为1时候的高斯躁声下的2FSK解调图

如图所示,图3-19为理想信道解调波形,均为加入高斯噪声的波形,可通过修改参数表中的方差来改变加入噪声的大小,把噪声的方差设为1,与理想信道的输出波形相比较可以看出,波形均出现不同程度的失真,当方差为1的时候比较接近原理想信道下的波形图不同的噪声使信号发生失真的参数各不相同。在现实生活中,无处不存在着噪声,因此研究如何减小噪声对信道的影响有着重大意义。

5 2FSK的仿真

1、2FSK信号调制图如图3.1所示

图3.1 2FSK调制图

Token8为随机数字信号,F=30Hz,A=500e-3,Token9为延迟,Token7,12为载波信号,频率和幅度分别为:75Hz,1V;150Hz,1V,Token10,13,14,15为观测点,且Token 14输出为2FSK调制信号; Token10输出:

Token13输出:

Token15:

2FSK调制信号(Token14输出)

2.2FSK信号解调的仿真

如图3.1为2FSK信号的非相干解调电路,输入随机数字信号频率为10Hz,载波分别为90Hz和120Hz,Token0,1,3,15,20,32组成2FSK调制电路,Token4,5,24,25,12,27,28,29,14,10组成2FSK信号非相干解调电路。

Token4为加法器,Token24,27带通滤波器,25,28为全流整波器,12,29为低通滤波器,14为抽样判决器,10和32为观测分析点。 Token32:

2FSK非相干解调输出:

上图为非相干解调法得到的输出波形,可见其与输入波形出入不大。

参考文献

.《通信原理》樊昌信 曹丽娜 国防工业出版社

2.《现代通信系统分析与仿真——matlab通信工具箱》李建新 刘乃安

西安电子科技大学出版社

3.《数字信号处理教程——matlab释义与实现》陈怀琛 电子工业出版社

4.《现代通信系统——使用matlab》约翰-G-普罗克斯 西安交通大学出版社

5. 《MATLAB通信工程仿真》张德丰 机械工业出版社

实验心得

通过实验,基本掌握了SystemView的基本功能和使用方法,对数字基带传输系统有了一定的了解,加深了对2ASK和2FSK信号的调制原理的认识,理解了如何对他们进行解调,掌握了2ASK信号相干解调法和2FSK非相干解调法,通过使用System View仿真,对个调制和解调电路中各元件的特性有了较为全面的理解。

对于2ASK信号,由调制时通过仿真所得结果可知,调制信号变化规律与输

入随机数字信号基本一致,只是调制信号存在一定的相位差,表明载波信号和随机信号参数设置符合要求。在解调系统中,由仿真结果可知,输入随机数字信号与相干解调输出信号变化规律完全一致,不存在相位差等,表明参数设置正确。

对于2FSK信号,在调制时,由仿真结果可知,调制信号变化规律与输入随

机数字信号基本一致,也存在一定相位差,但这是允许的。在解调时,由仿真结果可知,非相干解调输出信号与输入数字随机信号变化规律几乎是一致的,但是由于通信系统往往存在码间串扰和噪声干扰,使解调系统的输出与输入随机信号 有些差别,但这是允许的。

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