接收机系统设计
接收机设计是一种综合性的挑战，首先要明确设计目的，即设计那一种接收机，不同种类接收机的设计方法是大不相同的。然后根据系统设计的指标要求进行全面分析，寻找出设计重点或难点，即是高灵敏度设计；或是高线性设计；或是大动态范围设计；还是宽频带设计。不同的设计重点有不同的实现方法，根据系统要求的性能指标，首先要确定：
1．接收机的结构形式，设计系统实现的原理方框图。
确定采样超外差式结构，零中频结构，还是数字IF结构；确定采样
本振频率合成器的类型；确定是一次变频还是多次变频结构，是否
用高中频；确定信号的动态范围及接收机的线性度。
2．接收机功能电路实现及系统线路组成，设计电路图。
本章对一般接收机的设计方法不作详细的讨论，只重点讨论接收机设计中有关高线性度和大动态范围实现的具体方法，这也是本课题实现中的难点所在。
§大动态范围接收机设计方法
接收机动态范围DR（Dynamic Range）,是指接收机能够接收检测到的信号功率从最小可检测信号MDS到接收机输入1－dB压缩点之间的功率变化范围,是接收机最重要的性能指标之一。第二章对动态范围已经作了详细的论述。通常，一般的接收机都具有60dB～80dB的动态范围，现代接收机则对动态范围指标提出相当苛刻的要求，往往超过100dB。如本项目动态范围指标要求做的大于120dB。
实现接收机动态范围的功能电路是接收机中的AGC，自动增益控制电路。AGC是一个闭环负反馈自动控制系统，是接收机最重要的功能电路之一。接收机的总增益通常分配在各级AGC电路中，各级AGC电路级联构成总的增益。在接收微弱信号时，接收机要具有高增益，将微弱信号放大到要求的电平，在接收机靠近发射电台式时，AGC控制接收机的总增益，使接收机对大信号的增益很小，甚至衰减。接收机动态范围实现的示意图如下图所示。
图1-1 接收机动态范围实现
AGC 的一般原理框图如下，是一个直流电压负反馈系统，控制信号代表信道输出幅度检波后的直流值与参考电压之间的误差值，若输
图1-2 接收机动态范围实现
入信号幅度变化，则控制信号也随着变化，其作用是使误差减小到最小值。对AGC 环路的要求随输入信号的调制类型不同而不同。通常，AM 信号对AGC 的要求较FM 接收机或脉冲雷达接收机要严格的多。
通常接收机第一级AGC 的输入级的信号动态范围最大，而且第一级AGC 一般要求要具有衰减作用以提高接收机接收大信号的能力。在AGC 电路中必须保证信道放大器工作在线性区域，即小于器件的1－dB 压缩点，否则就会产生失真。
-
-
-
-
-
-
ou d B 0-5-15--20输入信号功率
§1.1.1 自动增益控制AGC 原理
§1.1.1.1 线性AGC 原理
AGC 系统从根本上说是一个非线性系统。很难得到描述系统动态特性的非线性动态方程的通解。但是，对于一些系统，可以求得系统的闭环解。对于大多数系统可以根据系统的小信号模型导出近似解。
图1-3 线性(以分贝为单位)AGC 系统
上图是一个能用解析法求解的线性AGC 系统。在这个系统中，可变增益放大器VGA 的增益为P ，服从以下的控制律：
C aV e K P +=1 (1-1) 因此： C aV i o e K V V +=1 (1-2) 上式中V i 和V o 分别表示输入和输出信号的包络幅度。而对数放大器的增
益为：
12ln V a V = (1-3)
上式中K 2为包络检波器的增益。包络检波器的输出总式正的，因此，对
数放大器的输出为实数，即可正可负。于是控制电压为
)ln )((2o r V K V s F -= (1-3)
上式中，F （s ）为滤波器的传递函数。
因为可变增益放大器服从指数规律，有：
i c o V K aV V 1ln ln += (1-4)
V r
控制电压为： i o c V K V aV 1ln ln -= (1-5) 即： 21ln )(ln )(ln )](1[ln K s aF K V s aF V s aF V r i o -++=+ (1-6) 对输入信号的响应为：
r i o V s aF V s aF V )(ln )](1[ln +=+ (1-7)
因为由对数运算有下式关系：
o o V V 10log 3.2ln = (1-8)
所以，可得到下式： o o o V V V 115.0203.2ln ==
（dB ） (1-9) 令e o 和e i 分别表示以分贝为单位的输出和输入，则：
)
(1)(7.8)(1s aF V s aF s aF e e r i o +-+= (1-10) 因此，只要给出的输入量和输出量以分贝为单位表示，则具体的AGC 电路便可以用线性微分方程来描述。该AGC 系统就可以用如下图所示的线性负反馈系统等效方框图来描述系统。
图1-4 线性(以分贝为单位)AGC 系统等效方框图
上图中，环路的动态特性由滤波器的传递函数F （S ）和可变增益放大器的系数a 来描述。由于环路带宽必须受到限制，使它对存在于输入信号的任何幅度调制不作出响应，所以F （S ）必须使低通滤波器。环路的稳定性取决于滤波器的阶数和环路增益。随着输入幅度的变化而产生的输出稳态增益为：
)0(1aF e e i
o +?=? (1-10)
r
式中F （0）为滤波器的直流增益。应该使增量Δe o 随输入幅度的变化尽可能小。为达到这一目的，应使直流环路增益尽可能大。
如果F （S ）是一个一阶滤波器，且：
1
/)(-=B s K s F (1-11) 式中，K 是滤波器的直流增益，B 是滤波器的带宽，那么直流特性为：
aK
e e i o +?=?1 (1-12) 则图3－4所示的线性AGC 系统的总直流输出为：
aK
aK V aK e e r i o +++=1655.81 (1-13) 通常，环路传输aK 远大于1，所以输出
e o 等于。若以分贝为单位，则输出幅
度与参考电压V r 成正比。 含有参考电压的AGC 环路，称为延迟AGC 。延迟AGC 并不是指带宽的限制而延迟了增益控制，主要是指AGC 环路包含有参考信号。简单的AGC 环路里不含有参考电压，这在一般低要求的接收机中是常见的，比如普通的收音机。
具有一阶低通滤波器环路的AGC 闭环传递函数为：
1)
1(11+++?+?=?aK B s B s aK e e i o (1-14) 对于所有的aK>0的闭环极点总在左半平面，所以这个系统基本是稳定的。闭环系统频率响应的幅频响应图如下图1－5所示。
为了对输入信号幅度变化作出响应，AGC 环路应具有高通滤波器特性，即在高频时，AGC 的作用很小。对于幅度调制信号，角频率ωL 应低于最低调制
频率ωM ：
M L aK B ωω<+=)1( (1-15)这意
味着滤波器带宽要比最低调制频率小得多，其原因是负反馈增大了闭环带宽。
图1-5 线性AGC 系统的频率响应
如上所述，为了保持输出电平地恒定，应该保持尽可能大的直流环路增益。一种方法是采用积分器作为滤波器，即F （S ）=C/S 。理想的积分器对直流的增益为无穷大，因此稳态输出幅度不会随着输入幅度的慢变化而变化。这种滤波器的输出为：
aC
s a V aC s s s e s e r i o +++=6.8)()( (1-16) 在输入恒定时，稳态输出仍与参考电压成正比，即
C
V t e r o t 6.8)(lim =∞→ (1-17) §1.1.1.2 另一种AGC 模型分析
许AGC 环路不含有对数放大器，因为对数放大器要和指数型可变增益放大器一起应用时才能构成线性AGC 模型。但是对于不含对数放大器的AGC 系统，仍然可以导出其小信号模型。小信号的限制时指：分析系统只对某一特定的工作点附近的微小变化量时正确的。下图3－6是一个AGC 系统的原理方框图模型。在该AGC 系统中，可变增益放大器和检测器是环路中仅有的非线性部件。为了简化分析，而又不失一般性，假定检测器、差动放大器以及在可变增益放大器之后的放大器的增益都为1。
图3-6 具有两个非线性部件的AGC 系统
基于以上的假设，上图所示的系统可用下图3－7所示的简化模型表示。
图1-7 图3－6所示AGC 系统的简化模型
上图中，V o 和V i 现在指的是包络值，F 为低通滤波器和放大器组合的与
频率有关的传递函数。输出电压V o ＝PV o ，可变增益放大器的增益P 是V c 的函数。控制电压为：
F V V V o r c )(-= (1-18)
输出电压对输入电压的导数为：
i
i i i i o dV dP V P PV dV d dV dV +==)( (1-19) 由于： i
o c i o o c c i c c i dV dV F dV dP dV dV dV dV dV dP dV dV dV dP dV dP )(-=== (1-20) 将式（3－20）代入到式（3－19），可得到：
电
V o
P dV dP FV dV dV c
i i o =+)1( (1-21) 或 1)1(-+=c
i i i o o dV dP FV V dV V dV (1-22) 式（1－21）和（1－22）是图1－7所示AGC 环路的小信号微分方程。对于在某一特定控制电压的增量变化，上式是正确的。环路的传输函数为：
c
i dV dP V s F L )(-= (1-23) 是输入信号的函数，因此系统一般是非线性的。由于系统的非线性特性，随着输入幅度变化而产生的如图1－5所示的系统暂态性能一般是难以得到的。因为环路传输取决于输入幅度，故而闭环系统的极点也取决于输入幅度，暂态响应的速率也是如此。
如果图1－7所示系统中，AGC 环路含有一个具有线性特性的 P （V c ）＝V c 可变增益放大器和一个作为低通滤波器F （s ）的积分器，且F （s ）＝K/s ，
从式（3－23）可得：
i V s
K L -= (1-24) 而输入信号的微小阶跃变化为： s
s V V i i i ?=?)( (1-25)因此，输出电压的归一化变化量为：
i
i o o KV s s V V +?=?)( (1-26) 反变换到时域： t KV i o
o i e t V V -?=?)( (1-27) 可以看出环路动态特性时任何取决于输入信号的幅度的。在AGC 系统中，关键时对暂态响应的控制，一般需要更复杂的环路。如果可变增益特性P （V c ）已知，就可以通过选择一个控制电压值作为起始点，来进行环路直流特性的数值计算。
以上讨论的AGC 系统都能提供对输出振幅的连续监测和对可变增益放大器的连续调整。还有许多系统是间歇地监测输出负载的，并在间歇期间调节
增益。在其余时间，环路控制是开路的，并且在开路期间增益保持恒定。例如,电视接收机就是一个用选通门控制的AGC 系统。如果用作AGC 的选通门信号不包含任何调制（例如TV 同步脉冲），则AGC 系统带宽可以做得很宽以提供快速响应，而且不会抑制脉冲之间的调制。现在已经用数据采样技术来分析脉冲型AGC 系统。当AGC 系统有线性模型可以适用时，这种方法具有实用意义。
§1.1.1.3 AGC 系统部件
AGC 系统的设计者应该了解几种可变增益放大器（VGA ）的控制律，以便从中选择。选择的标准包括：频率响应、控制电压的有效范围、以及所需可变增益放大器的工作范围等。增益为控制电压的指数函数的VGA ，比线性控制函数的VGA 有较宽的增益变化范围。模拟乘法器按定义有线性控制律，双栅MOSFET 增益控制器和PIN 二极管衰减器是呈现指数控制律的许多电路中的常用的两种电路。
图1-8 AGC 系统常用得指数放大器图和环路中常用得对数放大器 双极差动放大器一般用于集成电路中，它的电压增益与集电极偏置电流成正比，因而可以通过调节集电极直流电流来改变增益。上图1－8中左所示得是简化的差动放大器电路，其中晶体管Q 3为一恒流源，Q 3的集电极电流为：
T R V V s c e I I / (1-28)
因此指数放大器的增益（与I c 成正比）是控制电压V R 的指数函数。上图
3－7中右所示的电路可供采样对数放大器的AGC 环路作为对数放大器使用。
＋ ＋ PIN 管结构
PIN 管符合 由于运算放大器的同相端接地，因此：
T o V V s c s
i i e I I R V I /=== (1-29) 输出电压为：
s
s i T o I R V V V ln = (1-30) 是输入电压的对数函数。
§1.1.2 PIN 二极管电调衰减器AGC 设计
用PIN 二极管构成的电调衰减器在通用宽带接收机中经常使用，控制线性度好，适用频段宽，插损小，体积小，成本低，而且是完全阻性线性衰减，与VGA 相比，不受P －1dB 点的制约，因此可以用在接收机RF 前端，提高接收机的抗堵塞能力和大信号接收能力。因此大多数控制电路都采样PIN 管。 §1.1.2.1 PIN 二极管原理极其特性
在两个高参杂的P ＋和N ＋半导体之间夹入一个未参杂的本征层即I 层，就可以构成PIN 二极管，结构和符号如下图1－9所示。PIN 管与一般的PN 结二极
管相似，具有整流特性，但是它的结电容要小
一些。因为耗尽层的宽度与P 层或N 层的电阻
率（或者参杂浓度）成反比，且PIN 管的参杂
浓度较低，所以PIN 管的耗尽层比PN 结二极管
宽，因此结电容也就较小。由于PIN 管在方向
偏置时 具有低电容，高阻抗特性，可以等图1-9 PIN 二极管的结构与符号 未开
效路，所以在作为控制电路时效果 很好。
如开关、阻性衰减器、限幅器、数字移相器及数字调制器等。
PIN 二极管的等效电路如下图1－10所示：
图1-10 PIN 二极管的等效电路与I －V 特性曲线
左图中，正向偏置时，开关指向R j ，反向偏置时，开关指向C j ，如下两种情
况：
1． 正向偏置时：上图右中A 点，忽略封装效应L s 和C p ，则可以等效为：
0≈+==j s f f R R R Z (1-31)
即PIN 管正向偏置时与PN 结二极管相似，只有极小
的结电阻，等效为断路。见左图所示。
图1-11 PIN 管正向等效电路
2．
反向偏置时：上图1－10中B 点，忽略封装效应L s 和C p ，则可 以
等效为： j s r C j R Z ω1-=
(1-32)
即反向偏置时等效
未开路。等效电路如左图所示。 正向与反向偏置时
的典型参数值变化规律如下表所示： 图1-12 PIN 管反向等效电路
表1-1 PIN 管正向偏置时R f 随I o 的变化规律
R f =R s +R j R s
C j
表1-2 PIN管反向偏置时电容C
随偏压的变化规律
j
PF
可见正偏时，PIN管基本上时一个线性可控的可变电阻器，且结电容很小，对频率特性的影响很小，在几十兆到几千兆频段上都适用，因此广泛用于大动态范围宽带接收机中。
§3.1.2.2 PIN二极管电调衰减器
图1-13 PIN管电调衰减器的几种电路结构
上图1－13中所示为PIN电调衰减器的几种电路结构，当小信号时，不希望有衰减，则PIN应该处于完全导通状态，这时候对信号的衰减是电调衰
减器的最小衰减量，即电路的插损。一般PIN管电调衰减器的插损可以做的小于2dB。当信号增大，在需要进行衰减的信号电平输入时，将AGC输入设置为临界值，即此时AGC输入电压与PIN管的正极电压差为PIN管的正向导通电压，通常为左右，随着信号的增大，同时增大AGC输入端的电压，使PIN 管的导通程度线性降低，即PIN管的正向电流线性减少，对信号的衰减器逐渐增加，输出信号的电平因此基本保持恒定。
需要说明的是，AGC输入的控制电压一般是AGC反馈系统自动提供的，AGC 电压随着输入信号电平的增大而线性增大，当AGC输入电压是人为的控制电压时，则称为MGC，人工增益控制。
一般用作AGC系统中电调衰减器的PIN管多数是成对的使用，用多个PIN 管来提高最大衰减量，改善控制线性度。PIN管可以串联，也可以并联。
通常PIN管电调衰减器最大衰减量为20～40dB，取决于PIN管的数目及构成方式。下图1－14所示的π型结构PIN管电调衰减器是HP公司最早提出，且结构多年改进的结构，具有优异的衰减线性度、校大的动态范围和较低的插损。
图1-14 宽频带4－PIN管π型电调衰减器结构上图1－14所示的宽带4－PIN管π型结构电调衰减器有许多优点如下：1、双管串联结构大大提高了衰减器的最大衰减量，和上限频率限制。使衰
减器的适应度更高。最大衰减量可以到60dB以上，且可以工作在100KHz～3000MHz频段上。
2、由于两个PIN管串联取代了π型结构衰减器中的串联电阻，PIN管的
相位特性消除了通过电调衰减器的信号中的偶次失真分量，且理论上抵消了一半的噪声，这种结构大大减小了失真量和噪声量，具有较高的线性度。
3、这种结构的衰减器在电路结构上使对称的，因此简化了电路的直流馈
电，直流馈电是电调衰减器的难点之一。
下图是这种π型结构衰减器的主要性能曲线。
图1－15衰减量频率响应图1－16回退损耗频率响应图1－17电压控制衰减特性通过多次实验和电路上的改进，应用在本项目实现中的这种4－PIN管π型结构衰减器具有相当优异的性能：
1．插损在工作频段中优于3dB。
2．最大衰减量为45dB。即动态范围为－3dB～－45dB，大于40dB。
3．控制线性度好，通过调整电路参数，控制灵敏度可以做到～dB。
§1.1.2.3 PIN二极管电调衰减器AGC实现
实现
的AGC系统。该态范围，若接RF放大器的P－下，RF输入信
§
便，成本低，集成度高，控制线性度好，动态范围大等许多优点，非常适合用在接收机中频AGC电路中，一级通常就可以获得30dB～50dB的动态范围。
§1.1.3.1 VGA可变增益放大器
过去通常用控制晶体管集电极电流来控制正向传输导纳，因而控制晶体管的增益，来实现放大器的增益可变。但是这种可变增益的晶体管放大器用在AGC中，其谐振特性往往发生很大的变化，频率特性不理想。随着半导体器件的发展，出现了双栅MOSFET，它相当于把两个场效应管结合在一起，这种器件特别适合用作AGC系统中的可变增益放大器或混频器。双栅MOSFET的一个栅极用作RF信号输入端，另一个栅极作为AGC控制电压的输入端。由于双栅分别连接，当AGC电压控制放大器增益时，MOSFET放大器的输入－输出阻抗基本不变。
目前在VGA芯片领域，几乎较为着名的公司都在开发VGA芯片，性能结构发展非常迅速。比较具有代表性的VGA结构原理框图如下图3－19所示：图1-19 可变电阻衰减网络＋高增益放大器实现VGA原理框图
这种结构由一个可变阻性衰减网络和一个固定增益的放大器相结合，用控制阻性衰减网络的衰减量来实现整体的增益可变。由于阻性衰减时最理想的衰减方式，基本上不受频率的影响，且时线性衰减，输入输出匹配不受影响。用在中频AGC中非常理想。
如美国着名的IC芯片制造商AD公司的VGA芯片AD603，上图就是其结
构原理框图，具有非常优异的性能：
1． 42dB 的大动态范围，且通过改变输出与电阻衰减网络之间的反馈方式，
可以增益方式，增益可为：－11dB ～＋31dB （90MHz 带宽）或－1dB ～＋41dB （30MHz 带宽）或＋9dB ～＋51dB （9MHz 宽带）。
2． 完全线性控制，控制灵敏度为25mV/dB 。考增益控制运算放大器的同相
端和反向端之间的电压差来控制阻性衰减网络的衰减量，控制电压差为±，共1V 以获得42dB 的动态范围。
3．
控制精度高，典型控制精度为误差±。 4． 低噪声设计，噪声谱密度为Hz nV /3.1。
§1.1.2.3 VGA 可变增益放大器AGC 实现
用VGA ，AGC 检波器，直流运放和RC 低通滤波器就可以构成AGC 系统。AGC 检波器对VGA 的输出进行包络检波，输出的电压与VGA 输出信号的包络即调制成正比，经过直流运放放大后，低通滤波器对其滤波，消除交流杂散，而后控制VGA 的增益，实现自动增益控制。
用VGA 构成的AGC 系统的性能主要取决于VGA 的性能，通常VGA 的工作频段不高，一般在几十兆赫兹，这是限制VGA 应用的主要因素，现在各大公司都在向射频VGA 挑战，但是上百兆的VGA 芯片价格非常昂贵。
VGA 构成的AGC 系统还有一个重大的缺陷，就是VGA 芯片本身的P －1dB 压缩点问题，对大信号的处理能力差。一般的VGA 芯片为CMOS 型，其输入功率通常较小，输入P －1dB 压缩点一般为－30dBm ～－30dBm 之间，因此，既使VGA 可以工作在接收机工作频段中，VGA －AGC 也不能用在RF 前端。但是用在中频AGC 中是非常适合的，一级就可以获得大于40dB 的动态范围，而且控制线性度好，性价比高。
§1.1.3 级联AGC 实现接收机大动态范围
将多级AGC 级联起来就可以展宽接收机得动态范围，但AGC 级联得方式是多种多样得，并且根据不同得接收机类型有不同得考虑。在整体AGC 实现时需要主要考虑：
1． AGC 控制电压是直流电压，RC 低通滤波器的时间常数应该根据信号的形
式来选择。RC 时间常数太大，AGC 控制电压跟不上信号的变化，AGC 就不起作用；RC 时间常数太小，则AGC 控制不太灵敏，会产生反调制，抵消调幅波中的的幅度变化。
2．增益控制的级数以及在接收机电路中所处的位置，这要根据设计的要求的不同而重点考虑之处，特别要防止信道中出现饱和。但是第一级高放不宜受控，因为要保证接收机的灵敏度，整机的噪声系数必须控制在一定的范围内，而第一级高放对整机的噪声系数起决定性的作用。选择受控级位置的一般原则是：在不影响最大信噪比，保证接收机灵敏度的前提下受控级应尽量靠前。
3．设计AGC环路的增益，保证环路的稳定性。
一般来说，第一级AGC用该用处理大信号能力强，工作频段高的AGC，PIN 管结构的AGC较为合适，来获取大于30dB的动态范围，第二级可以用VGA构成的AGC，也可以用分量器件的AGC，主要是看输入信号的最大电平是否适合。第三级AGC一般在IF级，由于频段较低，可以用VGA－AGC。通常，三级AGC 级联可以获得大于80dB，的动态范围，为了保证许多的稳定性，AGC级联之间一般要加一定的衰减保证在小信号时不自激。如果接收机所接收的RF信号频段不高，VGA可以在接收机的RF段上工作，那么可以在变频前就将信号电平拉平，完成动态范围要求，这样可以保证信号变频前功率处于同一量级，时IF电路能较好的工作，减少IF级以及后级电路调试难度，减少问题。但是多级AGC电路在同一频率上之间级联，会带来一些问题，增加AGC电路的调试难度。必须保证以下几点要求，这是在本项目经过三次改版，多次反复调试AGC电路后的一点体会，如下：
1．第一级AGC在小信号时的插损必须很小，因为如果在这级AGC之前没有第一级高放的情况下，这一级AGC的插损就之间加到整机的噪声系数上，带来的后果时很严重的。因此插损一般必须小于2～4dB。在设计苛刻的灵敏度的接收机时，这种方案时不可行的，信号是不能直接进入AGC的。
2．仔细考虑起控点。一般第一级AGC要在输出信号电平满足下一级要求的情况下，完全实现动态范围，这一级对小信号的作用是最关键的。后级AGC的起控点必须仔细考虑，越后级的AGC的控制灵敏度应设置的越高。
比如信号输入为－110dBm～0dBm，要满足110dB的动态范围，第一级PIN－AGC的动态范围为30dB，－10～＋20dB；第二、三级为VGA－AGC，动态范围分别为40dB，。第二级为－10～＋30dB，第三级为0～40dB，每级输入不能超过－15dBm，每两级之间加5dB的衰减量。信号经过第
一级AGC后为：－90～－10dBm；衰减5dB：－95～－15dBm；经过第二级AGC后为：－65～－25dBm；衰减5dB：－70～－30dBm；最后一级AGC 后：0dBm 2dBm。这样基本上实现了110dB的动态范围。AGC级与级之间加衰减是为了防止小信号时信道自激，因为小信号输入时AGC对信号没有衰减，每级AGC中的放大器直接级联经常会自激。以上讨论时基于理论上的，在实际调试中，级联AGC的调试难度是非常大的，会出现许多意想不到的问题，需要反复调试。如上所述的110dB的动态范围实现用三级AGC一般是不够的，实际中，并不是每级的动态范围加起来就能满足总的动态范围，后级AGC的控制灵敏度一般很难做到所要求的，而且在小信号时，接收机噪声及杂散的影响很大，级联AGC对小信号的放大量并不是每级AGC中放大器的增益只和。
3．慎重考虑信道中每一点处的最大功率值，尤其时在放大器前，要满足有源器件的P－1dB压缩点要求，防止信号压缩。因此第一级AGC中的放大器选择要选压缩点高，线性度好的管子，接收机接收的最大信号到第一级AGC电路，经过AGC的最大衰减后的功率必须小于放大器的1dB压缩点。一般为了保证信道的不失真，要在P－1dB压缩点处回退6～10dB。
同样以次设置后级有源器件前的最大功率值，这需要在设计电路时就要仔细的考虑，在调试时通过对AGC起控点的设置来满足此要求。
4．最后一级AGC最难实现。因为经过前几级AGC电路，到最后一级AGC时，信号功率一般较高，因此检波后直流值比较大，这要求AGC控制灵敏度很高才能满足要求，而且前级电路的噪声以及杂散在这一级的影响明显增大，会出现在不需要衰减时，直流运放的输出过大，控制电压大而时衰减量过大。
5．级联AGC的调试应从前往后一级一级级联调试，当全部级联后不满足系统要求时，断开后从后级一级一级往前级联调试，从中不断发现问题的根本所在，找到解决问题的方法。如果时设计中的问题，就需要改版，重新设计电路。
级联AGC可以用下图1－20所示的方法来设计，确保每一点处的功率值满足压缩点要求，信号功率处于图中最大信号和最小信号两条曲线之间。级联之间的固定衰减量以量级之间放大器不自激为，并且在下一级AGC最大衰减量不够的情况下将最大信号衰减到下一级AGC中放大器的P－1dB以下。
动态，下
力提为－围最衰减。
2． 当输入信号小于－10dBm 时，两个单刀双掷开关接通到无衰减一边，信号被接收机直接处理。
这种结构带来的好处不仅仅时提高了接收机的大信号处理能力，而且可以降低AGC 的实现难度。在加入固定衰减的同时，就减小了AGC 的动态范围。这种方法时在本项目第三次改版时使用的，效果非常明显。由于在前两版中，实现120dB 的AGC 非常困难，用四级AGC 级联，总增益130dB ，反复调试都难以满足指标，只能做到110dB ，而且在接收信号频率低端100KHz 处还有所下降，只能满足100dB ，且信号上限为0dBm 。采用这种结构后，加入了40dB 的概固定衰减量，将AGC 输入最大信号控制在－30dBm 以下，则AGC 只需要满足－30dBm 以下信号的处理，即－120～－30dBm ，90dB 的动态范围，较原来的容易实现，而总的接收机动态范围则扩展到－120～＋10dBm ，即130dB 。
但采用这种结构的代价时牺牲了一定的灵敏度。由于时加在系统的RF 前端，在小信号时这两个开关的插损直接加到接收机的总噪声系数上面，降低G 输入（信
接收机的灵敏度。采用FET管的微波开关一般噪声系数比较低，优于。本项目采用的开关片子的插损仅为，加入这种结构使灵敏度仅仅恶化了1dB。但是低插损的微波FET开关通常价格较昂贵。
FET管微波开关的控制通常为TTL电平控制，对开关的控制可以在系统控制中单独控制，比如在接收机靠近发射电台时或大信号失真时开启此功能对信号进行衰减。也可以与系统的其他控制一起由程序进行控制。
nRF2401无线收发系统设计 一 实验目的 培养基本实验能力和工程实践能力，通过实验锻炼基本实验技能，使同学们掌握单片机的基本工作原理和单片机系统应用设计的技能，掌握单片机的简单编程方法以及调试方法，并能应用于电子系统设计中，提高同学们对综合电子系统的设计能力，加深对无线通信系统理论知识的理解，增强工程实践能力，培养创新意识，提高分析问题和解决问题的能力。 二 实验基本要求 （1）正确使用电子仪器； （2）根据项目设计要求能够进行单片机系统硬件电路设计和软件编程； （3）学会查阅接口电路手册和相关技术资料； （4）具有初步的单片机电路硬件和软件分析、寻找和排除常见故障的能力； （5）正确地记录实验数据和写实验报告。 三 实验器材 万能板、单片机、nRF2401无线收发模块、液晶屏、晶振、按键、发光二级管、开关、电容、电阻、5V 电源适配器、导线、万用表、电烙铁、焊锡。 四 GFSK 调制解调原理 4.1 调制 频移键控方式，幅度恒定不变的载波信号频率随着调制信号的信息状态而切换，通常采用的是二进制频移键控，即载波信号频率随着数据信息码的“0”、“1”变化进行切换。根据频率变化影响发射波形的方式，FSK 信号在相邻的比特之间，呈现连续的相位或不连续的相位。一种常见的二进制FSK 信号产生方法是根据数据比特码是“0”还是“1”，在两个振荡频率分别为 c d f f +和 c d f f -的振荡器间切换，这种FSK 信号的表达式为： []()()2π() 0FSK H c d b S t v t f f t t T == +≤≤ （二进制1） []()()2π() 0FSK L c d b S t v t f f t t T == -≤≤ （二进制0） c f 和d f 分别代表载波信号频率和恒定频率偏移，而b E 和b T 分别表示单比特能量和比 特周期。这种方法产生的波形在比特码“0”，“1”切换时刻是不连续的，这种不连续的相位会造成诸如频谱扩展和传输差错等问题，信号的功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落，在无线系统中一般不采用这种FSK 信号，而是使用信号波形对单一载波振荡器进行调制，这样FSK 信号可以表示如下： [ ]()2π()2ππ()t FSK c c S t f t t f t h m d θττ-∞??=+=+???? ? 上式中，h 是频率调制系数，定义为2/b b h f R =，b R 为比特率，尽管调制波形()m t 在“0”和“1”比特间转换时不连续，但是相位函数()t θ是与()m t 的积分成比例，所以是连 续的，大部分信号能量集中在以载波频率为中心的主瓣范围，功率谱密度函数按照频率偏移的负四次幂衰减。 为了进一步减小信号的频谱旁瓣，可以在前加入一级高斯滤波器，高斯滤波器的传递函
光学系统设计(五) 一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．对于密接双薄透镜系统，要消除二级光谱，两透镜介质应满足 ( )。 A.相对色散相同，阿贝常数相差较小 B.相对色散相同，阿贝常数相差较大 C.相对色散相差较大，阿贝常数相同 D.相对色散相差较小，阿贝常数相同 2．对于球面反射镜，其初级球差表达公式为 ( )。 A.?δ2h 81L =' B. ?δ2h 81L -=' C. ?δ2h 41 L =' D. ?δ2 h 41 L -=' 3．下列光学系统中属于大视场大孔径的光学系统是 ( )。 A.显微物镜 B.望远物镜 C.目镜 D. 照相物镜 4．场曲之差称为 ( )。 A.球差 B. 彗差 C. 像散 D. 色差 5．初级球差与视场无关，与孔径的平方成 ( )。 A.正比关系 B.反比关系 C.倒数关系 D.相反数关系 6．下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有( )。 A.球差 B.场曲 C.畸变 D.倍率色差 7．不会影响成像清晰度的像差是 ( )。 A.二级光谱 B.彗差 C.畸变 D.像散 8．下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统是 ( )。 A.显微物镜 B.望远物镜 C.目镜 D. 照相物镜 9．正弦差属于小视场的 ( )。 A.球差 B. 彗差 C. 畸变 D. 色差 10．初级子午彗差和初级弧矢彗差之间的比值为 ( )。 ：1 ：1 C.5：1 ：1 11．光阑与相接触的薄透镜重合时，能够自动校正 ( )。 A.畸变 B.场曲 C.球差 D.二级光谱 12．在子午像差特性曲线中，坐标中心为z B '，如0B '位于该点左侧，则畸变值为 ( )。 A.正值 B.负值 C.零 D.无法判断 13．厚透镜之所以在校正场曲方面有着较为重要的应用，是因为 ( )。 A.通过改变厚度保持场曲为零 B.通过两面曲率调节保持光焦度不变 C.通过改变厚度保持光焦度不变 D.通过两面曲率调节保持场曲为0 14．正畸变又称 ( )。 A.桶形畸变 B.锥形畸变 C.枕形畸变 D.梯形畸变 15．按照瑞利判断，显微镜的分辨率公式为 ( )。 A.NA 5.0λσ= B. NA 61 .0λ σ= C.D 014' '=? D. D 012' '=? 16．与弧矢平面相互垂直的平面叫作 ( )。 A.子午平面 B.高斯像面 C.离焦平面 D.主平面 17．下列软件中，如今较为常用的光学设计软件是 ( )。 软件 软件 软件 软件 18．光学传递函数的横坐标是 ( )。 A.波长数 B.线对数/毫米 C.传递函数值 D.长度单位 19．星点法检验光学系统成像质量的缺陷是 ( )。
1、系统实施阶段的主要内容和步骤是：按总体设计方案购置和安装计算机网络 系统；建立数据库系统；进行程序设计；输入基础数据，进行系统测试；进行人员培训，系统转换和试运行。 2、系统设计的任务是依据系统分析报告和开发者的知识与经验在各种技术和实 施方法中权衡利弊，合理地使用各种资源，将分析阶段所获得的系统逻辑模型，转换成一个具体的计算机实现方案的物理模型，最终勾画出新系统的详细设计方案，提交一个系统配置方案报告和一份系统设计报告。 3、系统分析阶段需要确定的主要内容 开发者对于现有组织管理状况的了解；用户对信息系统功能的需求；数据和业务流程；管理功能和管理数据指标体系；新系统拟改动和新增的管理模型； 提出新系统的各种方案和设想；对所有方案和设想进行分析、研究、比较、判断和选择，获得一个最优的新系统的逻辑模型；编制系统分析报告。 4、总体规划的必要性及主要目的 总体规划是管理信息生命周期的第一个阶段，也是系统开发过程的第一步，它的主要任务是明确“系统是什么”的问题，也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。由于MIS开发项目往往是投资巨大、时限较长，对企业现行管理体制冲击较大的工程，因此，在系统开发前必须要进行总体规划，并把它置于战略高度。 归纳起来，总体规划阶段的主要目标可概括为三点：（1）保证信息共享；（2）协调子系统间的工作（3）使系统开发工作有序进行。 5、总体规划的主要内容 总体规划主要是编制指导性和纲领性文件，主要包括：（1）系统总体需求分析；（2）制定一套系统开发的文档规范作为各分系统书写文档的标准；（3）设计系统总体结构；（4）设计系统总体网络结构；（5）初步进行系统所需编码分析；（6）初步完成系统的接口设计；（7）制定系统的安全标准；（8）设计统一规范的系统平台；（9）制定系统运行及维护标准；（10）统一协调系统的开发与实施。 6、管理信息系统的网络计算结构的种类 管理信息系统的网络计算模式大致可划分为四种，即集中式处理模式，文件服务器模式，客户机/服务器模式(C/S)，以及基于Web 的网络计算模式或称浏览器/服务器(B/S)模式。这几种网络计算模式在进行数据处理方面大不相同。
JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 3140301171 指导教师：毛卫平 2017年 6月
目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19) 五：参考文献 (20)
一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。
1 引言 伴随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。 但以往的无线产品存在范围和方向上的局限。例如，一些无线产品在使用时，无法将信息反馈给控制者；还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息，如果能在系统中增加一块小型液晶显示电路，产品不仅能向用户显示其状态或状态的改变，而且可以大大降低成本。正如人们所发现的，只要建立双向无线通信-双工通信并且选择成本低的收发芯片，就会出现许多新应用。 本次设计主要是利用无线收发电路，加上单片机控制与液晶显示制成一套完整的数据收发系统。考虑到目前市场上的一些需求，设计的主要要求是方案成本低，体积小，低功耗，集成度高，尽量无需调外部元件，传输时间短，接口简单。nRF401是国外最新推出的单片无线收发一体芯片，它在一个20脚的芯片中包括了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、多频道切换等功能，并且外围元件少，便于设计生产，功耗极低，集成度高，是目前集成度较高的无线数传产品，它为低速率低成本的无线技术提出了解决方案。 2 无线数据收发系统 2.1 系统组成 无线数据传输系统有点对点，点对多点和多点对多点三种。本系统由于实际应用的需要，接收器和数据终端之间的数据传输通过nRF401进行，构成点对点无线数据传输系统。整个系统中，两数据终端之间的无线通信采用433MHz的频段作为载波频率，收发通过串口通信。 无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理如图2-1所示： 图2-1 无线数据收发系统原理图
政府公文收发管理系统的设计与实现 上篇下篇政府公文收发管理系统的设计与实现2014年05月05日??共1077字?字号小中大?暂无评论?阅读1,430views次 检测前原文: 随着科技的发展以及互联网的发展,传统的办公方式已经不能适应信息快速传播和及时反映的客观需要要求,政府办公也面对同样的问题.针对这种问题基于工作流和协同办公的电子政务系统运营而生——政府办公管理系统.政府办公管理系统的主要功能是根据工作流办公的客观需要,实现多个部门协调工作,达到提高办公效率的目的.因此,越来越多的专家学者也从不同的角度对政府办公自动化系统进行了研究,提出了多种组建模型,但是尚未形成统一的标准,并且没有把理论切实的应用到实际管理工作中. 知网查重检测后相似论文片段: 本文就是针对这种问题,结合本人工作的经验,在调查分析的基础上,对整个政府的公文收发流程进行了设计,结合工作流理论,并用petri网对工作流网中控制流结构进行了分析,设计开发了一套符合实际操作的政府公文收发管理系统. 该系统采用优良的b/s架构设计,利用跨平台jsp技术并搭配sqlserver数据库进行开发.通过系统功能和性能测试,该系统具有较完善的功能及性能.在安全性、服务器抗压能力、系统容错性以及鲁棒性都优于同类软件系统.同时,该系统具有友好的人机界面,对于提高政府的办公质量和改善整体办公流程起到借鉴作用和参考价值. 优点:1)开放的技术:jsp技术基于平台和服务器的相互独立,技术支持来自广泛的、专门的、各种工具包,有服务器的组件和数据库产品开发商提供.相比之下,asp技术主要依赖microsoft支持.2)平台和服务器的独立性:jsp编写的代码可运行在任何符合java语法结构的环境中.这样jsp就能够运行在多种web服务器上并支系统中
光学系统设计（Zemax初学手册） 蔡长青 ISUAL 计画团队 国立成功大学物理系 （第一版，1999年7月29日） 前言 整个中华卫星二号“红色精灵”科学酬载计画，其量测仪器基本上是个光学仪器。所以光学系统的分析乃至于设计与测试是整个酬载发展重要一环。 这份初学手册提供初学者使用软体作光学系统设计练习，整个需要Zemax光学系统设计软体。它基本上是Zemax使用手册中tutorial的中文翻译，由蔡长青同学完成，并在Zemax E. E. 7.0上测试过。由于蔡长青同学不在参与“红色精灵”计画，所以改由黄晓龙同学接手进行校稿与独立检验，整个内容已在Zemax E. E. 8.0版上测试过。我们希望藉此初学手册（共有七个习作）与后续更多的习作与文件，使团队成员对光学系统设计有进一步的掌握。（陈志隆注） (回内容纲目) 习作一：单镜片(Singlet) 你将学到：启用Zemax，如何键入wavelength，lens data，产生ray fan，OPD，spot diagrams，定义thickness solve以及variables，执行简单光学设计最佳化。 设想你要设计一个F/4单镜片在光轴上使用，其focal length 为100mm，在可见光谱下，用BK7镜片来作。 首先叫出ZEMAX的lens data editor(LDE)，什么是LDE呢？它是你要的工作场所，譬如你决定要用何种镜片，几个镜片，镜片的radius，thickness，大小，位置……等。 然后选取你要的光，在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入你要的波长，同时可选用不同的波长等。现在在第一列键入0.486，以microns为单位，此为氢原子的F-line 光谱。在第二、三列键入0.587及0.656，然后在primary wavelength上点在0.486的位置，primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes等。 再来我们要决定透镜的孔径有多大。既然指定要F/4的透镜，所谓的F/#是什么呢？F/#就是光由无限远入射所形成的effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm)。于是从system menu上选general data，在aper value上键入25，而aperture type被default为Entrance Pupil diameter。也就是说，entrance pupil的大小就是aperture的大小。 回到LDE，可以看到3个不同的surface，依序为OBJ，STO及IMA。OBJ就是发光物，即光源，STO即aperture stop的意思，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一组光学系统时，STO可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO这一栏上按滑鼠，可前后加入你要的镜片，于是STO就不是落在第一个透镜上了。而IMA就是imagine plane，即成像平面。回到我们的singlet，我们需要4个面 (surface)，于是在STO栏上，选取insert cifter，就在STO后面再插入一个镜片，编号为2，通常OBJ 为0，STO为1，而IMA为3。 再来如何输入镜片的材质为BK7。在STO列中的glass栏上，直接打上BK7即可。又
第一章 绪论 一、机电一体化产品 1、按机电结合程度和形式分类 （1）、功能附加型 （2）、功能替代型 （3）、机电融合型 2、机电系统的构成要素 机电一体化系统功能组成：系统必须具有以下三大“目的功能”：变换(加工、处理)功能、传递(移动、输送)功能和储存(保持、积累、记录)功能。 不管哪类系统（或产品），其系统内部必须具备如所示的五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。 机电一体化系统的构成要素 1. 机械本体: 机身、框架、等。 2. 动力系统：电源、电机及电路等。 3. 传感与检测装置：传感器及检测电路 4. 信息处理及控制系统：计算机硬件、软件 5. 执行装置：机械传动、操作机构 相互补充，相互协调，共同完成产品功能。 3、传感检测技术 主要技术： (1)、可靠性、抗干扰性 (2)、提高灵敏度和精度 (3)、集成化 (4)、智能化 (5)、微型化 4、伺服驱动技术 伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。 能源部 信息处理信息驱动部执行元机械本 检测部
执行元件分为电动、气动、液压等多种类型，机电一体化产品中多采用电动式执行元件． 驱动装置指各种电动机的驱动电源电路，目前多采用电力电子器件及集成化的功能电路构成。 所谓“伺服”（Servo）即“伺候服侍”的意思。 机械动作 在控制指令的指挥下，控制执行元件，使机械运动部件按照指令的要求进行运动，并具有良好的动态性能。 液压、气动驱动系统比较复杂。包括：泵、阀、油缸（气缸）、过滤器、管路等。目前存在着功能、可靠性、标准化以及减轻重量、减小体积等问题。电机作为驱动机构已被广泛采用。 5、机电一体化的特点 机械部分：可承受较大载荷；实现微小运动和复杂运动困难。 电子部件：利用传感器和计算机可实现复杂检测与控制；无法承受较大载荷。机电结合：可在重载条件下实现微小运动和复杂运动。 特点（1）体积小、质量轻 （2）速度快、精度高 （3）可靠性高 （4）柔性好 第二章机电一体化系统传感器与检测系统 1、传感器基本概念 传感器是借助检测元件将一种形式的信号转换成另一种形式的信号的装置。 2、相关概念 敏感元件：是一种能够将被测量转换成易于测量的物理 量的预变换装置。如弹性敏感元件将力转换 为位移或应变输出。 传感元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号 （如电阻、电感、电容等）形式。 基本转换电路：将电信号量转换成便于测量的电量, 如电压、电流、频率等。 3、分类： 1)、按被测物理量的性质分; 位移传感器、温度传感器、压力传感器等等； 2)、按工作机理分；电阻式、电感式、电容式、光电式； 3)、按照输出信号的性质分类；可分为开关型(二值型) 、数字型和模拟型.
接收机系统设计 接收机设计是一种综合性的挑战，首先要明确设计目的，即设计那一种接收机，不同种类接收机的设计方法是大不相同的。然后根据系统设计的指标要求进行全面分析，寻找出设计重点或难点，即是高灵敏度设计；或是高线性设计；或是大动态范围设计；还是宽频带设计。不同的设计重点有不同的实现方法，根据系统要求的性能指标，首先要确定： 1．接收机的结构形式，设计系统实现的原理方框图。 确定采样超外差式结构，零中频结构，还是数字IF结构；确定采样 本振频率合成器的类型；确定是一次变频还是多次变频结构，是否 用高中频；确定信号的动态范围及接收机的线性度。 2．接收机功能电路实现及系统线路组成，设计电路图。 本章对一般接收机的设计方法不作详细的讨论，只重点讨论接收机设计中有关高线性度和大动态范围实现的具体方法，这也是本课题实现中的难点所在。 §大动态范围接收机设计方法 接收机动态范围DR（Dynamic Range）,是指接收机能够接收检测到的信号功率从最小可检测信号MDS到接收机输入1－dB压缩点之间的功率变化范围,是接收机最重要的性能指标之一。第二章对动态范围已经作了详细的论述。通常，一般的接收机都具有60dB～80dB的动态范围，现代接收机则对动态范围指标提出相当苛刻的要求，往往超过100dB。如本项目动态范围指标要求做的大于120dB。 实现接收机动态范围的功能电路是接收机中的AGC，自动增益控制电路。AGC是一个闭环负反馈自动控制系统，是接收机最重要的功能电路之一。接收机的总增益通常分配在各级AGC电路中，各级AGC电路级联构成总的增益。在接收微弱信号时，接收机要具有高增益，将微弱信号放大到要求的电平，在接收机靠近发射电台式时，AGC控制接收机的总增益，使接收机对大信号的增益很小，甚至衰减。接收机动态范围实现的示意图如下图所示。
实验一：单镜头设计(Singlet) 实验目的： 1、学习如何启用Zemax 2、学习如何输入波长（wavelength）、镜头数据（lens data） 3、学习如何察看系统性能（optical performance），如ray fan，OPD，点列图（spot diagrams）， MTF等。 4、学习如何定义thickness solve以及变量（variables） 5、学习如何进行优化设计（optimization） 实验仪器：微机、zemax光学设计软件 实验步骤： 1、设计一个孔径为F/4的单镜头，物在光轴上，其焦距（focal length）为100mm，波长为可见光， 用BK7玻璃为材料。 2、首先运行ZEMAX，将出现ZEMAX的主页，然后点击lens data editor(LDE)。什么是LDE呢？它是你要 的工作场所，在LDE的扩展页上，可以输入选用的玻璃，镜片的radius，thickness，大小，位置等。 3、然后输入波长，在主菜单的system下，点击wavelengths，弹出波长数据对话框wavelength data，键入你 要的波长，在第一行输入0.486，它是以microns为单位，此为氢原子的F-line光谱。在第二、三行键入 0.587及0.656，然后在primary wavelength上点在0.587的位置，primary wavelength主要是用来计算光学 系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes等。 4、确定透镜的孔径大小。既然指定要F/4的透镜，所谓的F/#是什么呢？F/#就是光由无限远入射所形成的 effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm)。于是从system menu上选general data，aperture type里选择entrance pupil，在apervalue 上键入25，然后点击ok。 5、回到LDE，可以看到3个不同的surface，依序为OBJ，STO及IMA。OBJ就是发光物，即光源，STO 即孔径光阑aperture stop的意思，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一组光学系统时，STO可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO这一栏上按鼠标，可前后加入你要的镜片，于是STO就不是落在第一个透镜上了。而IMA就是imagine plane，即成像平面。回到我们的singlet，我们需要4个面(surface)，于是点击IMA栏，选取insert，就在STO后面再插入一个镜片，编号为2，通常OBJ为0，STO为1，而IMA为3。 6、输入镜片的材质为BK7。在STO行中的glass栏上，直接键入BK7即可。 7、孔径的大小为25mm，则第一镜面合理的thickness为4，在STO行中的thickness栏上直接键入4。Zemax 的默认单位是mm 8、确定第1及第2镜面的曲率半径，在此分别选为100及-100，凡是圆心在镜面之右边为正值，反之为负 值。再令第2面镜的thickness为100。 9、现在数据已大致输入完毕。如何检验你的设计是否达到要求呢？选analysis中的fans，然后选择其中的 Ray Aberration，将会出现如图1-1所示的TRANSVERSE RAY FAN PLOT。
密级：内部公开 文档编号：NTT_SD_PROC_XTSJBMGC 版本号：V1.0 系统设计编码过程 惠州市新中新电子技术开发有限公司 ----------------------------------------------------------------- 惠州市新中新电子技术开发有限公司对本文件资料享受著作权及其它专属权利，未经书面许可，不得将该等文件资料（其全部或任何部分）披露予任何
第三方，或进行修改后使用。文件更改摘要：
目录 1. 目的/方针 (3) 2. 范围 (3) 3. 术语 (3) 4. 角色与职责 (3) 5. 入口准则 (3) 6. 输入 (3) 7. 流程图 (3) 8. 主要活动 (4) 8.1.设计原则 (4) 8.2.设计方法 (4) 8.3.多方案选择 (5) 8.4.概要设计 (5) 8.4.1.概要设计 (5) 8.4.2.概要设计评审 (7) 8.5.详细设计 (7) 8.5.1.详细设计 (7) 8.5.2.详细设计评审 (7) 8.6.编码 (8) 8.7.单元测试 (8) 8.8.代码走查 (8) 8.9.制作用户文档 (9) 8.10.变更 (9) 9. 输出 (9) 10. 出口准则 (9) 11. 引用文档 (9) 12. 使用模板 (10)
1.目的/方针 系统设计编码的目的在于开发、设计和实现关于需求的解决方案。 本过程规定了项目开发设计工作应遵循的步骤和原则，保证《软件需求说明书》中的各项要求在设计时都能够得到满足；对项目的编码实现进行质量控制，保证编码实现活动按计划顺利完成并与设计相一致。 2.范围 适用于公司的研发类、合同开发类、维护开发类项目的系统设计编码过程。 3.术语 无 4.角色与职责 5.入口准则 ●《软件需求说明书》已通过评审。 6.输入 ●《软件需求说明书》 7.流程图
数据库系统的设计步骤 数据库设计(Database Design)是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求。下面小编整理了数据库系统的设计步骤，供大家参考！ 进行数据库设计首先必须准确了解和分析用户需求。需求分析是整个设计过程的基础，也是最困难，最耗时的一步。需求分析是否做得充分和准确，决定了在其上构建数据库大厦的速度与质量。需求分析做的不好，会导致整个数据库设计返工重做。 需求分析的任务，是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新的系统功能，新系统还得充分考虑今后可能的扩充与改变，不仅仅能够按当前应用需求来设计。 调查的重点是，数据与处理。达到信息要求，处理要求，安全性和完整性要求。 分析方法常用SA(Structured Analysis) 结构化分析方法，SA方法从最上层的系统组织结构入手，采用自顶向下，逐层分解的方式分析系统。 数据流图表达了数据和处理过程的关系，在SA方法中，处理过程的处理逻辑常常借助判定表或判定树来描述。在处理功能逐步分解的同事，系统中的数据也逐级分解，形成若
干层次的数据流图。系统中的数据则借助数据字典来描述。数据字典是系统中各类数据描述的集合，数据字典通常包括数据项，数据结构，数据流，数据存储，和处理过程5个阶段。 概念结构设计是整个数据库设计的关键，它通过对用户需求进行综合，归纳与抽象，形成了一个独立于具体DBMS 的概念模型。 设计概念结构通常有四类方法： 自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架，再逐步细化。 自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构，然后再将他们集成起来，得到全局概念结构。 逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩张，以滚雪球的方式逐步生成其他的概念结构，直至总体概念结构。 混合策略。即自顶向下和自底向上相结合。 逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并将进行优化。 在这阶段，E-R图显得异常重要。大家要学会各个实体定义的属性来画出总体的E-R图。 各分E-R图之间的冲突主要有三类：属性冲突，命名冲突，和结构冲突。
无线通信射频收发系统设计研究 射频是一种特定频率的电磁波信号，它可以在自由空间中传播，射频通信技术具有宽频带、高信息容量、体积小、可用频谱多、干扰小等特点，在无线通信系统中应用广泛，日常生活中有线电视信号就是通过由射频通信系统传送的。射频收发系统处理线通信系统中信号的接收和发射，它位于无线通信系统的最前端，关系到通信的质量。研究射频收发系统工作原理优化其设计方案，可有效提高无线通信质量。 一、射频收发系统的构成及工作原理 射频收发系统根据它的应用目的和使用环境的不同，会有不同的组成部分。但从射频收发系统的工作原理来看，射频发射机、射频接收机、天线是系统的基本组成部分。（一）射频发射机的构成及工作原理。射频发射机是通过调制、功率放大、上变频、滤波等手段把低频的基本频带信号转换为对应的高频信号，并把处理后的信号经天线发出。天线、滤波器、数模转换器、调制器、混频器、放大器、本振器等组成射频发射机系统。调制器通过数字调制或模拟调制的方式将低频信号向高频段传播；本振器通过数字分频电路、鉴相器电路,锁相环电路等将频率送至混频器；滤波器可以对不同的信号进行分离，得到特定频率的信号或消除干扰信号，滤波器种类繁多，实际使用时可根据需要处理信号的形式选用模拟滤波器或数字滤波器；数模转换器主要作用是完成数字信号到模拟信号的转换；混频器主要作用是实现频率变化，常用的有双平衡混频器和三平衡混频器。放大器是把信号通过幅度放大器增大或降低，在经由功率放大器将信号功率放大用以满足天线发射需要。（二）射频接收机的构成及工作原理。射频接收机主要作用是从天线接收的众多信号中选出基本频带所需的有用信号并放大。射频接收机的信号选择能力关系到信号的接收质量，影响无线通信射频收发系统的运行状况。射频接收机把天线接收到信号传送至低噪声放大器，通过两次下变频，将信号变为满足需要的基本频带信号。射频接收机主要性能指标要求包括：接收微弱信号的灵敏度要求，降低系统噪声系数要求，相似频率信号的选择能力要求及射频接收机接收信号大小比的动态范围要求，射频接收机的性能指标关系到无线通信射频收发系统运行质量。
系统开发过程 □五个阶段 各种系统开发方法学在范围、复杂性、完善程度以及方法上有很大的不同。尽管有的方法学分三个阶段，有的分15个阶段，但是每个方法学所描述的要完成的活动基本上是相同的。本章要阐述的最重要的一点是：最好的方法学是那些始终把用户考虑进去的方法学。过去的情况是，用户管理人员与信息服务开发组合作来完成系统的一般功能说明书，然后，由信息服务人员来进行系统开发。现在，系统开发是各占50%的比例；因此，用户管理人员应该非常熟悉系统开发的大体过程，特别应该熟悉他们单位自己使用的方法学。 系统开发过程可分为五个阶段来描述。这五个阶段是： 1.第Ⅰ阶段—系统开始和可行性研究 2.第Ⅱ阶段—系统分析和设计 3.第Ⅲ阶段—程序设计 4.第Ⅳ阶段—转换和实现 5.第Ⅴ阶段—实现后的评价 第Ⅰ阶段—系统开始和可行性研究是在为开发一个建议的系统提供人力和资源之前完成的。第Ⅰ阶段多数的工作和编写的资料是第Ⅱ阶段的输入。在第Ⅱ阶段—系统分析和设计期间，系统分析员与用户一起工作以编写详细的功能和系统的说明书。将这些说明书交给程序员，然后开始第Ⅲ阶段——程序设计。在第Ⅵ阶段—转换和实现期间，一旦软件开发出来，则建立数据文件，转换现有系统，并且实现新系统。第Ⅴ阶段—实现后的评价。在开始了系统寿命期中的生产阶段之后，提出(经常被忽略的)实现后的评价要求。 □具体开发过程 下面将逐步地描述系统开发过程。至于具体的细节、相互的影响、方法、形式等，用户管理人员应该与信息服务经理联系，与他们讨论公司当前使用的方法学，同时再看看公司内部描述方法学的手册。 1.第Ⅰ阶段—系统开始和可行性研究 在第Ⅰ阶段的活动中很少有与其他四个阶段的活动相一致的。此处所提供的方法包括对于受拒绝后的再次服务请求的方法以及将技术转移可能性的研究合并到诸过程中这些内容。第Ⅰ阶段最终的产品有两个部分。第一部分是实际的可行性研究报告，它包含对建议的或改进的系统的描述以及利润/成本分析。第二部分是系统的初步设计。它对于估价成本和利润是必要的。该初步设计是第Ⅱ阶段—系统分析和设计的直接输入。 将系统的初步设计并入可行性研究的依据是，多数可行性研究是以概念而不是以设计为基础的。如果在描述系统目标上花的时间太少，那么成本估计，甚至利润估计将是错误的。用概念来指导可行性研究注定会导致成本过高，而且用户不满意。在系统初步设计上所花费的时间是值得的，即使拒绝可行性研究也是如此。因为所编写的资料将必然会被证实其他项目中是有价值的。 下述编号的活动与表20.9.2的系统开发责任矩阵相对应。 (1)提交服务请求 图20.5.1说明了包括对受拒绝的请求再次请求处理的一种方法。所请求的服务毕竟是用户做的，因此，应该由用户着手进行。我们鼓励用户管理人员请求信息服务人员的帮助，但是应该再一次强调，业务领域的管理人员应该对各种大小的服务请求都提供合适的资料。 (2)估价服务请求 正如在责任矩阵中所注释的那样，信息服务管理人员只能承诺小的项目(由公司的方针所确定的小项目)。 (3)指定可行性研究组 信息服务经理和用户经理共同来指定适当的混合的人选以组成可行性分析研究组。该组至少由一名系统分析员和一名用户代表组成。可行性研究组的大小取决于可行性研究的范围和时间限制。 用户代表应该熟悉当前专业领域的所有工作，用户经理、总经理助理，或专业领域分析员是合理的候选者，用户的系统分析员，具有计算机信息处理基础知识的情况已经越来越普
数控工作台机电系 统设计
广西工学院机械工程系 《数控机床》课程设计说明书 设计题目: X-Y数控工作台机电系统设计 班级: 姓名: 指导教师: 广西工学院 机电一体化教研室 6 月
目录 一、《数控机床》课程设计目的……………………………………………… 3 二、设计任 务 (3) 三、设计主要步 骤 (3) 1、确定设计总体方 案 (4) ( 1) 、机械传动部件的选 择 (4) ( 2) 、控制系统的设 计 (4) 2、机械传动部件的计算与选 型 (5) ( 1) 、导轨上移动部件的重量估 算 (5) ( 2) 、计算切削力 (5)
( 3) 、滚珠丝杠传动的设计计算及校 验 (6) ( 4) 、步进电机的传动计算及电动机的选 用 (9) ( 5) 、滚动导轨的设计计 算 (15) 3、其余附件的选 择 (16) 四、控制系统的设 计 (17) 五、机械部分装配图的绘 制 (19) 六、参考文 献 (20) 七、总结体 会 (20) 一、设计的目的 《数控机床》课程设计是一个重要的时间性教学环节, 要求学生综合的运用所学的理论知识, 独立进行的设计训练, 主要目的:
1、 经过设计, 使学生全面地、 系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想怪知识, 学习总体的方案拟定、 分析与比较的方法。 2、 经过对机械系统的设计, 掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、 设计计算及选用的方式 3、 经过对机械系统的设计, 掌握常见伺服电机的工作原理、 计算控制方法与控制驱动方式 4、 培养学生独立分析问题和解决问题的能力, 学习并树立”系统设计”的思想 5、 锻炼提高学生应用手册和标准、 查阅文献资料及撰写科技论文的能力 二、 设计任务 设计一套供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台, 主要参数如下: 1、立铣刀最大直径的d=15mm, 立铣刀齿数 Z=3, 最大铣削宽度c a =15mm 最大背吃刀量p a =8mm, 加工材料为碳素钢或有色金属。 2、 X 、 Z 方向的定位精度均为±0.02mm 。 3、 工作台面尺寸为230mm 230mm ?, 加工范围为250mm 250mm ?; 4、 工作台空载进给最快移动速度: max max 3000mm /min x y V V ==, 工作台进给最快移动速度:max ymax 400mm /min x f f V V ==, 加减速0.4s 。 三、 设计主要步骤 1、 确定设计总方案
河北工业大学实验设计报告书 题目：无线电报收发系统设计 （理论设计） 学院：信息工程学院 专业：电子信息工程 班级： XX 姓名： XXX 学号： XXXX 2012年12 月8 日
无线电报收发系统设计 1、引言 随着科学技术的不断发展，我们的生活越来越科技化。正是这些科学技术的进步，才使得我们的生活发生了翻天覆地的变化。 这学期，我们学习了《高频电子线路》这门课，让我对无线电通信方面的知识有了一定的认识与了解。通过这次的实验课程理论设计，可以来检验和考察自己理论知识的掌握情况，同时，将理论变成实践，更是能使自己加深对理论知识的理解，提高自己的设计能力。 1.1 发报机原理概述及框图 发报机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。 通常，发射机包括三个部分：高频部分，低频部分和功率发大器部分。高频部分为载波振荡器，载波振荡器的作用是产生频率稳定的载波。低频部分包括音频振荡器、音频放大器、发报电键。低频信号通过放大，在振幅调制器处获得所需的调幅信号，末级高频功率放大器进行信号发射。因此，末级为高频功率放大器和发射天线。发报机系统原理框图如图1.1所示。 图1.1 发报机系统原理框图 1.2 接收机原理概述及框图 接收机的主要任务是从已调制AM波中解调出原始有用信号，主要由输入电路、选频放大器、检波电路、滤波低频功率放大电路和喇叭或耳机组成。原理框图如图2所示。
输入电路和选频放大器把空中许多无线电信号选择其中一个并放大，送给检波电路。由检波器将调幅信号所携带的音频信号取下来，送给低频放大器。滤波低频放大器检波出来音频信号并进行放大。放大到其功率能够推动扬声器或耳机的水平。由扬声器或耳机将音频电信号转变为声音。 2、调幅发射机电路设计与工作原理 2.1 载波振荡器的设计 此次设计，主振荡器采用经典的克拉泼振荡电路，要求产生一个30MHz 的正弦波。该电路的稳定性较好，所以，其振荡器的频率也相对稳定。 图2.1 克拉泼振荡电路 图2.1为克拉泼振荡电路， L2为高频扼流圈，为集电极提供直流偏置；C4为旁路电容，保证晶体管的基极交流接地，直接接入LC 回路，减小损耗；极小的C3可以获得较高的频稳定度。 2.2 音频振荡器的设计 音频信号是一个低频信号，音频放大器被用作一个普通的低频放大器，放大到调制信号需要的幅值上。 图1.2 接收机系统原理框图
基于单片机的短信收发系统设计 前言 SMS（Short Message Service）短信息服务是GSM（Global System for Mobile Communication）系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心(Service Center)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。以GSM网络作为数据无线传输网络，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用，如无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等。典型的应用有：变电站、电表、水塔、水库或环保监测点等监测数据的无线传输和无线自动警报；远程无线控制高压线路断路器、加热系统、防洪拦阻系统或其它机电系统的启动和关闭；车队交通管理和控制指挥系统；控制和监测香烟、食品和饮料自动售货机的运行状态和存货水平；远程加点控制等等。鉴于此，本文对基于单片机的短消息收发系统进行了设计研究。 1 系统模型 中国联通数字移动电话（GSM）网是向社会公众提供通信服务的公用通信网，与中国电信网同为国家通信网的有机组成部分。两网互联互通，自动接续，共享国家通信资源。目前，中国联通数字移动电话业务由GSM网130、131业务和CDMA网133业务组成。基于GSM的短信信息服务，是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用，是一种信息在移动网络上存储和转寄的过程。本软件的设计基于GSM网络的温度数据采集与无线传输系统正是借助该网络平台，利用短信息业务实现数据的自动双向传递。系统模型图如图1-1所示。 本系统由数据采集部分、数据接收和发送部分、终端处理部分三个模块组成。数据采集模块将采集到的温度数据存入存储器中。数据收发模块采用双单片机共用EERPOM 的方式，单片机2控制数据从存储器转存入EEPROM中；单片机1负责将数据从EEPROM 中读出，并经GSM模块2借助GSM网络将数据发送出去。单片机1不仅控制数据的发送，也控制数据的接收。在这里，EEPROM是温度数据临时存储和上传的中转站。终端处理模块负责将接收到的数据交给计算机处理，并将处理后的结果存放到数据库中，以供查询。当终端处理模块需要向GSM模块2发送控制命令时，GSM模块2接收过程正好与上述过程相反，从而实现数据的自动双向传递。
光学系统设计
用ZEMAX实现对光源的仿真 要精确地模拟一个照明系统，实现对光源的精确模拟是关键。 这里讨论三个问题： 一、如果只知道有关的光源的简单数据，如何模拟？ 二、如果已知关于光源的详细数据，又如何模拟？ 三、如何模拟一个几何形状复杂的光源？ 下面从第一个问题开始讨论：若仅知道光源的简单数据，如何对光源进行仿真？ 打开ZEMAX，将其切换到非序列模式： 接下来，完成单位的设置，执行system>general>units
有关光能及其计算的问题，要特别注意物理单位。本例中光照度单位采用勒克司。 将缺省的非序列物的类型设为source_radial。在ZEMAX中，source_radial 代表一个矩形或椭圆形平面光源，它能向半球面空间内发射光线。在半球面内，光线关于本地Z轴呈对称分布，并且光线的强度随角度的分布属立方样条拟合。将null object定义为source_radial是将光源数据输入到ZEMAX的最简单直接的方式。 右键单击null object： 如下图所示，是美国Lumileds(流明)公司的LED产品LXML-PWW1说明书中提供的发光强度分布曲线。它呈明显的余弦分布。
根据上述曲线，我们可以构造这样出表2： 表2 LXML-PWW1的空间强度分布 度相对强度(任意单 位) 0 100 5 99 10 98 15 96 20 94 25 90 30 86 35 82 40 74 45 68 50 63 55 53 60 45 65 38 70 28 75 23 80 16 85 10 90 5 说明书上还注明，LXML-PWW1的直径是6mm，典型输出功率是120 lumens。设layout rays数量为30，analysis rays 数量为10000000。将上述参数输入到ZEMAX中： 我们得到光源的外形图和灰度度：