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Cable Modem的介绍以及技术讲解-不要分

Cable Modem的介绍以及技术讲解-不要分
Cable Modem的介绍以及技术讲解-不要分

Cable Modem的介绍以及技术讲解

2010-06-17 20:43

44.1 Cable Modem

44.1.1 CATV简介

在宽带接入方案中,有一种方案是利用现有CATV有线电视网络进行数据传输。有线电视运营商在封

闭的同轴电缆中建立了一个部分无线电频率(RF)谱。在整个CATV系统中包含了5个组件:头端,中继电缆,邻接中的分布电缆,分接电缆和终端设备。这样的结构我们一般将其称为HFC结构。

在CATV行业使用大约5MHz和1GHz之间的一部分电磁波频谱。如下图所示,有线电视网络可以在同一

电缆上同时的双向传送信号,到用户的出频率和RF频谱通常占据50MHz到860MHz,入频率则在5MHz到

42MHz。

下行链路被分成6MHz, 7MHz和8MHz的信道,CATV频谱被有线电视行业定义如下:

电视频道2到16上的VHF高波段(lowband)

电视频道98,99,14到22上的VHF中波段(midband)

电视频道7到13上的VHF高波段(highband)

电视频道23到36上的VHF超波段(superband)

电视频道37及以上的VHF超高波段(hyperband)

上行链路工作在5MHz到42MHz范围内,没有频率规划,但通常5至15MHz间的区域是吵杂而不能使

用的。电缆数据传输服务接口规范(DOCSIS)定义了有线电视可以使用的数字信号特定带宽为200kHz/400kHz

800kHz/1.6MHz和3.2MHz.DOCSIS基于NTSC规范。

对于欧洲和中国,由于采用PAL,则使用Euro-DOCSIS规范。

DOCSIS1.0定义了第一个标准,

DOCSIs1.1定义了部署端到端质量的VoIP分组电缆标准,

DOCSIS2.0定义了30Mbit/s的上行链路。

Cable Modem从下行的模拟信号中划出6MHz频带,将信号转化为符合以太网协议的格式,与电脑实

现通讯。用户需要给电脑配置以太网卡和相应的网卡驱动程序。同轴电缆中的6MHz频带用于提供数据通

讯。电视和电脑可以同时使用,互不影响。射频信号在用户和前端之间沿同轴电缆上行或下行。上行和下

行信号共享6MHz频带,但是调制在不同的载波频率上,以避免相互干扰。

下行通道的频率范围为88~860MHz,每个通道的带宽为6MHz(NTSC 6 G-MHz, PAL 8MHz),采用64QAM或256QAM调制或42~884Mbit/s。上行通道的频率范围为5~65MHz,每个通道的带宽可为200、400、800、1600、3200kHz,采用速率为320~5120Kbit/s或640~10240Kbit/s。上行通道的带宽可根据所需的数据传输速率设定。在同样的带宽但其抗干扰性能好,适用于噪声干扰较大的上行通道,而16QAM调制适用于信道质量好且要求高速传输数据的场

在CMTS设备中,为了减小上行通道的干扰,一个下行通道一般对应多个不同频率的上行通道,CMTS设备根据信道用户察觉不到该跳频过程。

媒体通路控制层MAC(Media Access Control Layer)和逻辑链接控制层LLC(Logical Link Control Layer)

这两个协议层规定了不同信号和用户怎样共享公共带宽。由于目前还没有统一的行业标准,故不同的Cable Modem厂家采用不同的协议,较常见的协议有:用于以太网的公共CSMA/CD(Carrier Sense Multiple

Access/Collision Detection,载波复用通路/冲突检测)和ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式)协可以根据需要分配带宽,保证通讯质量。

44.1.2 Cable Modem工作流程

Cable Modem通过电缆调制解调器终端系统(CMTS)进行参数配置和链路建立,CMTS主要定义了上行

频率,下行调制方式,下行电平等参数。下行频率在指定的频率范围内可以任意设定,但为了不干扰其它频道的信定的频点上。调制方式的选择应考虑信道的传输质量。

此外,还必须设置DHCP、TFTP服务器的IP地址,CMTS的IP地址等。

CMTS的下行输出电平为110~121dBμ V,接收的输入电平为44~86-dBμ V;Cable Modem接收的电平

范围为45~75dBμ V;上行信号的电平为68~118dBμ V(QPSK)或68~115dBμ V(16QAM)。上下行信号在经过H 求.

CMTS设备中的上行通道接口和下行通道接口是分开的,使用时需经过高低通滤波器混合为一路信号,

再送入同轴电缆。在实际使用中,也可用分支分配器完成信号的混合,但对CMTS设备内部的上下行通道

的干扰较大。

Cisco CMTS平台包括uBR7200、uBR7246 VXR,uBR7100和 uBR10000系列路由器。

Cable Modem工作流程如下:

1. 初始化和注册过程:Modem通电后,扫描并锁定下行路径中的RF数据通道;

2. MODEM读取下行路径中特定的维护信息,这些信息指出了如何、在什么地方、何时通过上行

路径进行通信。

3. MODEM与CMTS通信,以建立第1层和第2层连接。

4. MODE向DHCP服务器请求IP地址和配置信息,要给MODEM提供IP地址,DHCP服务器必须支持

RFC2131,然后MODEM请求一个内部IP地址(通常是有线电视运营商使用的私有地址,用于测试和诊断),供自己5. MODEM向TFTP服务器请求DOCSIS配置文件,这是由专门的DOCSIS编辑人员创建的ASCII文件。

为处理MODEM的请求,TFTP服务器必须支持RFC1350。

6. MODEM向CMTS注册,以协商并确保QoS。

7. 初始化完成,其下游的PC可以向DHCP服务器请求自己的IP地址,这是全局IP地址,被分配给

与MODEM相连的PC或CABLE Modem工作在指定的带宽,基于DOCSIS.

44.1.3 Cisco Cable解决方案

Cisco Cable Modem解决方案如下:

在用户接入方面,Cisco提供了uBR 925、uBR924、CVA124、

uBR905 系列产品,而在国内更多使用其它厂商的DOCSIS兼容的

CM产品。Cisco uBR925为DOCSIS 1.1标准Modem,并内置DHCP服务器,可以为内网用户动态分配IP,同时在905可以支持传真收发及IP电话功能,针对HFC网络容易搭线偷听的缺点, uBR925还实现了基于硬件的IPSec VPN 也提供众多的CM产品支持。低端的Linksys产品线也提供CM产品线。

在CMTS端,Cisco提供了uBR7200、uBR7246 VXR,uBR7100和 uBR10000系列路由器。

在一些用户相对较少的运营商可以使用相对低廉的uBR7100系列路由器,7100系列最多支持2000个CableModem用户的接入

同时使用集成的NPE-175处理器,内置2个10/100M以太网卡,同时可以有选择的支持串口,HSSI以及ATM

等广域网接口卡,它是Cisco的第一款CMTS产品,可以同时支持DOCSIS1.1和Euro-DOCSIS某些场合.

也可以使用Cisco uBR7200系列产品,

uBR7200采用Cisco 7200系列路由器成熟的架构,支持NPE-400等更快速的路由处理引擎。同时支持MPLS

-VPNs以及Cable Manager2.0等功能。该系列一共有3个型号分别为uBR7223/uBR7246和uBR7246VXR。7200系列

uBR7200系列和后续的uBR10012支持多种RF线

卡,从最初的MC11线卡到MC12/MC14/MC16到现在

的MC28线卡。早期的MC28C系列仅支持DOCSIS1.1标

准,而升级后的MC28X可以支持DOCSIS2.0以及

Euro-DOCSIS标准。

Cisco uBR10012 通用宽带路由器能满足大型有线电缆头端或者分布集中器的容量、功能和复杂性要求。

Cisco uBR10012能够提供现有 CMTS产品中最高水平的服务可用性和功能。它能通过分布式、集中式和并行处理,已经通过了 CableLabs的检验,符合 PacketCable 1.1、DOCSIS 1.0 和1.1规范。该产品还通过了 tComLabs的该产品还能支持高级模式DSG。

8个用于有线电缆线卡的插槽;4个用于局域网/广域网接口的插槽; 2个用于性能路由引擎(PRE)的插槽;2个用最高的密度和容量: 5000-64000 个用户。

在uBR10012背部支持8个RF卡插槽,同时还可以支持4个LAN/WAN线卡以及2块Unity Card。如右图所示。左端8线卡。右端上放用于Unity Card.

如上图所示,uBR10012前面板拥有2个插槽,用于PRE性能优化引擎插入(如左图所示)。它是整个系统的路由及主要用于提供交换服务引擎,使uBR10012可以基于ASIC的包转发以及队列管理,同时提供热备份以及其他特性

uBR10012还支持新型的Cisco 5x20U宽带处理引擎(BPE),该卡支持卡内的包处理功能,同时提供了更大的Cable接口密度。该卡同时支持DOCSIS1.1和DOCSIS2.0标准,也支持Euro-DOCSIS标准

在冗余性方面,10012系统内置冗余双电源,同时可以支持8块线卡中,7块在线,剩下一块作为备份线

卡的功能,对于7200系列,则可以使用多台7200进行备份的功能,为了实现CMTS的备份,Cisco拥有RF 3x10 250个MCX接口,可以同时为uBR7200和uBR10012系统进行备份,它超过PacketCable可用性要求,同时建立一

44.1.4 Cisco CMTS配置

一个常见的CMTS系统需要配置上行和下行线路的相关参数,同时需要配置一个DHCP服务器,并制定相

应的TFTP服务器,为CM提供TFTP下载配置文件的服务,CMTS将路由器来的帧封装成MPEG-2 TS帧,经过QAM调调制的数据进行解调,再转换为标准的以太网帧,或ATM信元传送给路由器。一个简单的Cable Modem系统如下

1.配置上行链路:

首先需要配置上行通道的频率,通常选择较高的频率以避免噪音干扰。

Router(config)#interface cable 3/0

Router(config-if)#cable upstream 0 frequency 39000000

然后配置上行通道的输入功率,uBR系列路由器可以控制CM的输出功率,使其满足上行通道的输入功率

要求,在调整上行通道的输入功率时要求30s间隔内功率调整小于5dBmV。

Router(config-if)#cable upstream 0 power-level dBmV

此后需要设置上行通道带宽

Router(config-if)#cable upstream 0 channel-width 3200000

上行通道带宽可以设置为200Khz/400Khz/800Khz/1600Khz/3200Khz

最后我们需要激活上行链路

Router(config-if)#no cable upstream 0 shutdown

由于Cable容易受杂音等其他信号干扰,所以还需要在上行链路中配置跳频(frequency-hopping)功能,跳频功能使用使用Spectrum-group功能

Router(config-if)#cable spectrum-group group-number [time day hh:mm:ss] frequency upstream-frequency [dBmV]

配置方式如下:

Router(config)#cable spectrum-group 20 frequency 29000000

Router(config)#cable spectrum-group 20 frequency 33000000

Router(config)#cable spectrum-group 20 frequency 35000000

Router(config)#cable spectrum-group 20 frequency 39000000

Router(config)#interface cable 3/0

Router(config-if)#cable upstream 0 spectrum-group 20

由于CMTS担任了提供DHCP服务,TFTP以及ToD服务器等功能,所以还需要在上行接口上配置帮助地址Router(config-if)#cable help-address 10.1.1.1

验证配置如下:

Router# show controllers cable5/0 u0

Cable5/0 Upstream 0 is up

Frequency 24.016 MHz, Channel Width 1.600 MHz, QPSK Symbol Rate 1.280 Msps

Spectrum Group is overridden

SNR 33.2560 dB

Nominal Input Power Level 0 dBmV, Tx Timing Offset 2288

Ranging Backoff automatic (Start 0, End 3)

Ranging Insertion Interval automatic (60 ms)

Tx Backoff Start 0, Tx Backoff End 4

Modulation Profile Group 1

part_id=0x3137, rev_id=0x03, rev2_id=0xFF

nb_agc_thr=0x0000, nb_agc_nom=0x0000

Range Load Reg Size=0x58

Request Load Reg Size=0x0E

Minislot Size in number of Timebase Ticks is = 8

Minislot Size in Symbols = 64

Bandwidth Requests = 0xFE

Piggyback Requests = 0xD

Invalid BW Requests= 0x2

Minislots Requested= 0x2963

Minislots Granted = 0x2963

Minislot Size in Bytes = 16

Map Advance = 4000 usecs

UCD Count = 32964

DES Ctrl Reg#0 = C000C043, Reg#1 = 0

2.配置下行链路:

配置下行通道需要激活下行通道的载波,同时需要设置下行通道射频载波的中心频率,并且设置MPEG

帧格式,同时设置下行通道的调制方式和交织深度。

首先配置下行通道中心频率,频率范围540MHz~1000Mhz

Router(config-if)#cable downstream frequency 69000000

配置下行信号调制方式,可以选择64qam/256qam

Router(config-if)#cable downstream modulation 64qam

配置交织深度,可选参数8/16/32/64/128

Router(config-if)#cable downstream interleave-depth 32

同时还须设置MPEG帧格式

Router(config-if)#cable downstream annex B

然后还需设置下行RF输出的功率

Router(config-if)#cable downstream rf-power 55

此后开启CMTS上射频输出功能

Router(config-if)#no cable downstream rf-shutdown

最后启用Cable接口

Router(config-if)#no shut

3.配置TFTP和DHCP

首先需要将TFTP会话数目设置成为无限制

Service udp-small-servers max-servers no-limit

Cisco uBR系列路由器可以配置CM配置文件

cable config-file platinum.cm

service-class 1 max-upstream 1000

service-class 1 guaranteed-upstream 100

service-class 1 max-downstream 10000

service-class 1 max-burst 1600

cpe max 10

timestamp

如上配置文件表示:最大上行带宽是1Mbps,保证的上行是100Kpbs,最大下行带宽是10Mbps,并且允许30个CPE 设备连接到此。

同时也需要配置不允许与CM连接的用户端设备接入网络,但CM仍然在线的功能

cable config-file disable.cm

access-denied

service-class 1 max-upstream 1

service-class 1 max-downstream 1600

service-class 1 max-burst 1600

cpe max 1

timestamp

DOCSIS的配置文件也可以由Cisco DOCSIS CPE Configrator来生成

DHCP服务器配置如下:

ip dhcp pool cm-platinum

network 10.1.4.0 255.255.255.0

bootfile platinum.cm

next-server 10.1.4.1

default-router 10.1.4.1

option 7 ip 10.1.4.1

option 4 ip 10.1.4.1

lease 7 0 10

其中option 7代表日志服务器,option 4代表ToD服务器,lease为租期,设置时间为7天零10分钟。此后还要配置与CM相连的主机地址池,也就是Cable Modem后端主机所使用的ip地址

ip dhcp pool host

network 199.199.0.0 255.255.0.0

next-server 199.199.0.1

default-router 199.199.0.1

domain-name https://www.doczj.com/doc/691228430.html,

dns-server 199.199.1.1 199.199.1.2

lease 7 0 10

TFTP服务器可以直接在DHCP配置中指定外部TFTP服务器,也可以在CMTS上配置,路由器内置TFTP服务器

配置如下,首先需要将配置文件拷贝到路由器中,然后配置TFTP服务器

tftp-server slot0:silver.cm alias silver.cm

tftp-server server

最后,我们还需要通过使用静态路由,或者路由协议,将所有的Cable接口和CMTS出口连通。

4.检验配置

通过show cable modem可以看到在线的Modem

7246VXR#show cable modem

Interface Prim Online Timing Rec QoS CPE IP address MAC addr Sid State Offset Power

Cable4/0/U0 75 online 2290 0.00 5 1 10.1.4.2 0010 Cable4/0/U0 76 online 2809 0.00 5 0 10.1.4.3 0002 Cable4/0/U0 77 online 2288 0.25 5 1 10.1.4.5 0010.7b Cable4/0/U0 78 online 2810 0.50 5 0 10.1.4.4 0004 Cable4/0/U0 79 online 2813 0.25 5 0 10.1.4.6 0002 Cable4/0/U0 80 online 2812 -0.50 5 0 10.1.4.7 0001.

通过show interface cable x/y modem z可以查看CM和CM后端Host的信息

7246VXR#show interface cable 4/0 modem 0

SID Priv bits Type State IP address method MAC addre 75 00 host unknown 199.199.29.2 static 00c0.4f97

75 00 modem up 10.1.4.2 dhcp

76 00 modem up 10.1.4.3 dhcp

77 00 host unknown 199.199.29.3 dhcp 00a0.243c.eff5

77 00 modem up 10.1.4.5 dhcp

78 00 modem up 10.1.4.4 dhcp

79 00 modem up 10.1.4.6 dhcp

80 00 modem up 10.1.4.7 dhcp

对于一些非法的地址,我们可以采用如下方式进行封禁

ip dhcp pool cm-0010.7bed.9b45

host 10.1.4.65 255.255.255.0

client-identifier 0100.107b.ed9b.45

bootfile disable.cm

例如,被封禁的用户如下所示,将为对其在线进行拒绝

7246VXR#show cable modem

Interface Prim Online Timing Rec QoS CPE IP address MAC ad Sid State Offset Power

Cable4/0/U0 7 online 2813 0.00 7 0 10.1.4.7 Cable4/0/U0 8 online 2809 0.25 7 0 10.1.4.10 0 Cable4/0/U0 9 online 2288 -0.25 5 1 10.1.4.66 00 Cable4/0/U0 10 online(d) 2287 0.50 6 0 10.1.4.65 0010. Cable4/0/U0 11 online 2809 -0.50 7 0 10.1.4.6 00 Cable4/0/U0 12 online 2812 -0.50 7 0 10.1.4.9 00

同时也可以对于不同类别的用户提供不同的CM配置文件,来支持不同的服务。

ip dhcp pool cm-0010.7bed.9b23

host 10.1.4.66 255.255.255.0

client-identifier 0100.107b.ed9b.23

bootfile silver.cm

如下输出可以显示不同的服务类型

7246VXR#show cable modem detail

Interface SID MAC address Max CPE Concatenation Rx SNR

Cable4/0/U0 7 0002.1685.b5db 10 yes 33.52

Cable4/0/U0 8 0002.fdfa.0a63 10 yes 33.24

Cable4/0/U0 9 0010.7bed.9b23 1 no 33.29

Cable4/0/U0 10 0010.7bed.9b45 1 no 33.23

Cable4/0/U0 11 0001.64ff.e47d 10 yes 33.20

Cable4/0/U0 12 0004.2752.ddd5 10 yes 33.44

也可以使用如下命令,检验CM是否获得正确的级别

7246VXR#show cable qos profile

ID Prio Max Guarantee Max Max TOS TOS Create B upstream upstream downstream tx mask value by priv ra bandwidth bandwidth bandwidth burst enab

1 0 0 0 0 0 0x0 0x0

2 0 64000 0 1000000 0 0x0 0x0 cmts

3 7 31200 31200 0 0 0x0 0x0 cmts

4 7 87200 87200 0 0 0x0 0x0 cm

5 4 64000 0 512000 0 0x0 0x0 cm

6 0 1000 0 1600000 0 0x0 0x0 cm

7 0 128000 10000 10000000 1600 0x0 0x0 cm

8 0 0 0 0 0 0x0 0x0

44.1.5 Cable Modem配置

在CM端,通常将其配置为桥接模式。如右图拓扑所示:

首先需要关闭路由功能:

uBR925(config)#no ip routing

uBR925(config)#interface Ethernet0

uBR925(config-if)#no ip address

uBR925(config-if)#interface cable-modem0

uBR925(config-if)#ip address docsis

然后设置桥接组

uBR925(config)#interface Ethernet0

uBR925(config-if)#bridge-group 59

uBR925(config-if)#bridge-group 59 spanning-disable

在Cable-modem接口上配置

uBR925(config)#interface cable-modem0

uBR925(config-if)#cable modem compliant bridge uBR925(config-if)#bridge-group 59

uBR925(config-if)#bridge-group 59 spanning-disable

当然也可以配置uBR925为路由模式,配置方式如下:

首先打开路由功能:

uBR925(config)# ip routing

然后配置接口IP地址

uBR925(config)#interface Ethernet0

第一性原理计算原理和方法

第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质就是旧键的断裂与新建的形成,参与成键原子的电子壳层重新组合就是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排,借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学,为解决这一问题提供了一般的方法,然而,对于一些实际的体系,不引入一些近似,就不可能求解其Schrodinger 方程。这些近似使一般量子力学方程简化为现代电子计算机可以求解的方程。这些近似与关于分子波函数的方程形成计算量子化学的数学基础。 2、1 SCF-MO 方法的基本原理 分子轨道的自洽场计算方法 (SCF-MO)就是各种计算方法的理论基础与核心部分,因此在介绍本文计算工作所用方法之前,有必要对其关键的部分作一简要阐述。 2、1、1 Schrodinger 方程及一些基本近似 为了后面介绍各种具体在自洽场分子轨道(SCF MO)方法方便,这里将主要阐明用于本文量子化学计算的一些重要的基本近似,给出SCF MO 方法的一些基本方程,并对这些方程作简略说明,因为在大量的文献与教材中对这些方程已有系统的推导与阐述[1-5]。 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构与性质,在非相对论近似下,须求解 R AB =R 图2-1分子体系的坐标

定态Schrodinger 方程 ''12121212122ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??????? ?-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ (2、1) 其中分子波函数依赖于电子与原子核的坐标,Hamilton 算符包含了电子p 的动能与电子p 与q 的静电排斥算符, ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 (2、2) 以及原子核的动能 ∑?-=A A A N M H 2121? (2、3) 与电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? (2、4) 式中Z A 与M A 就是原子核A 的电荷与质量,r pq =|r p -r q |,r pA =|r p -R A |与R AB =|R A -R B |分别就是电子p 与q 、核A 与电子p 及核A 与B 间的距离(均以原子单位表示之)。上述分子坐标系如图2、1所示。可以用V(R,r)代表(2、2)-(2、4)式中所有位能项之与 ∑∑∑-+=≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,1 2121),( (2、5) 原子单位 上述的Schrodinger 方程与Hamilton 算符就是以原子单位表示的,这样表示的优点在于简化书写型式与避免不必要的常数重复计算。在原子单位的表示中,长度的原子单位就是Bohr 半径

光波分复用系统的基本原理

光波分复用系统的基本原理 本文简要介绍光波分复用系统的基本原理、结构组成、功能配置、关键技术部件和技术特点,说明光波分复用WDM系统是今后光通信发展的方向。 一、光波分复用(WDM)技术 光波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号,而每个光载波可以通过FDM或TDM方式,各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用),并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开(解复用),并作进一步处理,恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用,简称光波分复用技术。 WDM技术对网络的扩容升级,发展宽带业务,挖掘光纤带宽能力,实现超高速通信等均具有十分重要的意义,尤其是加上掺铒光纤放大器(EDFA)的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。 二、WDM系统的基本构成 WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送,在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起,并在一根光纤中单向传输,由于各信号是通过不同波长的光携带的,所以彼此间不会混淆,在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开,完成多路光信号的传输,而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输,所用的波长相互分开,以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛,而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响,目前实际应用较少。 三、双纤单向WDM系统的组成 以双纤单向WDM系统为例,一般而言,WDM系统主要由以下5部分组成:光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。 1.光发射机 光发射机是WDM系统的核心,除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外,还应根据WDM系统的不同应用(主要是传输光纤的类型和传输距离)来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号,再利用合波器合成多通路光信号,通过光功率放大器(BA)放大输出。

第一性原理简介

第一性原理是什么 第一性原理怎么用 1什么是第一性原理 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律,运用,从具体要求出发,经过一些近似处理后直接求解的算法,称为第一性原理。广义 的第一原理包括两大类,以Hartree-Fock自洽场计算为基础的从头算和 (DFT计算。 从定义可以看出第一性原理涉及到量子力学、、Hartree-Fock自洽场、等许多对我来说很陌生的物理化学定义。因此我通过向师兄请教和上网查资料一点点的了解并学习这些知识。 2第一性原理的作用 以密度泛函理论(DFT)为基础以及在此基础上发展起来的简单而具有一定精度的局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)的第一性原理电子结构计算方法,与传统的解析方法一样,不但能够给出描述体系微观电子特性的物理量如波函数、态密度、费米面、电子间互作用势等,以及在此基础上所得到的体现体系宏观物理特性的参量如结合能、电离能、比热、电导、光电子谱、穆斯堡尔谱等等,而且它还可以帮助人们预言许多新的

物理现象和物理规律。密度泛函计算的一些结果能够与实验直接进行比较一些应用程序的发展乃至商业软件的发布,导致了基于密度泛函理论的第 一原理计算方法的广泛应用。 密度泛函理论(DFT)为第一性原理中的一类,在物理系、化学、材料科学以及其他工程领域中,密度泛函理论(DFT及其计算已经快速发展成 为材料建模模拟的一种“标准工具”。 密度泛函理论可以计算预测固体的晶体结构、晶格参数、能带结构、态密度(DOS、光学性能、磁性能以及原子集合的总能等等。 3第一性原理怎么用 目前我所学到的利用第一性原理的软件为Material Studio 、VASP软件。其中Materials Studio (简称MS是专门为材料科学领域研究者幵发的一款可运行在PC上的模拟软件。使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型,并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。 模块简介 Materials Studio 采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面, 允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。 目前,Materials Studio 软件包括如下功能模块: Materials Visualizer: 提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具,可以操作、观察及分析结构模型,处理图表、表格或文本等形式的数据,并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio 的其他产品。是Materials Studio 产品系列的核心模块。 Discover: Materials Studio 的分子力学计算引擎。使用多种分子力学和动力学 方法,以仔细推导的力场作为基础,可准确地计算出最低能量构型、分子体系的结构和动力学轨迹等。

涡扇发动机工作原理

动力原理: 涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机冲压喷气发动机涡轮轴发动机 升力原理: 飞机是比空气重的飞行器,因此需要消耗自身动力来获得升力。而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用。 在下面这幅图里,有一个机翼的剖面示意图。机翼的上表面是弯曲的,下表面是平坦的,因此在机翼与空气相对运动时,流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远,所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快 (V1=S1/T >V2=S2/T1)。根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。”,因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。F1、F2的合力必然向上,这就产生了升力。 从机翼的原理,我们也就可以理解螺旋桨的工作原理。螺旋桨就好像一个竖放的机翼,凸起面向前,平滑面向后。旋转时压力的合力向前,推动螺旋桨向前,从而带动飞机向前。当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑,而有着复杂的曲面结构。老式螺旋桨是固定的外形,而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计,改善螺旋桨性能。 飞行需要动力,使飞机前进,更重要的是使飞机获得升力。早期飞机通常使用活塞发动机作为动力,又以四冲程活塞发动机为主。这类发动机的原理如图,主要为吸入空气,与燃油混合后点燃膨胀,驱动活塞往复运动,再转化为驱动轴的旋转输出:

单单一个活塞发动机发出的功率非常有限,因此人们将多个活塞发动机并联在一起,组成星型或V型活塞发动机。下图为典型的星型活塞发动机。 现代高速飞机多数使用喷气式发动机,原理是将空气吸入,与燃油混合,点火,爆炸膨胀后的空气向后喷出,其反作用力则推动飞机向前。下图的发动机剖面图里,一个个压气风扇从进气口中吸入空气,并且一级一级的压缩空气,使空气更好的参与燃烧。风扇后面橙红色的空腔是燃烧室,空气和油料的混和气体在这里被点燃,燃烧膨胀向后喷出,推动最后两个风扇旋转,最后排出发动机外。而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上,因此会带动压气风扇继续吸入空气,从而完成了一个工作循环。

波分复用技术(WDM)

波分复用技术(WDM)介绍 --------密集波分复用(DWDM)和稀疏波分复用(CWDM) 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。 WDM本质上是光域上的频分复用FDM技术。每个波长通路通过频域的分割实现,每个波长通路占用一段光纤的带宽。WDM系统采用的波长都是不同的,也就是特定标准波长,为了区别于SDH系统普通波长,有时又称为彩色光接口,而称普通光系统的光接口为“白色光口”或“白光口”。 通信系统的设计不同,每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同,WDM 可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM的信道间隔为20nm,而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm,所以相对于DWDM,CWDM称为稀疏波分复用技术。 1 DWDM技术简介 WDM和DWDM是在不同发展时期对WDM系统的称呼。在20世纪80年代初,人们想到并首先采用的是在光纤的两个低损耗窗口1310nm窗口和1550nm窗口各传送1路光波长信号,也就是1310nm、1550nm两波分的WDM系统。随着1550nm窗口EDFA的商用化,WDM系统的相邻波长间隔变得很窄(一般小于1.6nm),且工作在一个窗口内,共享EDFA光放大器。为了区别于传统的WDM系统,人们称这种波长间隔更紧密的WDM系统为密集波分复用系统。所谓密集,是指相邻波长间隔而言,过去WDM系统是几十纳米的波长间隔,现在的波长间隔只有0.4~2nm。密集波分复用技术其实是波分复用的一种具体表现形式。如果不特指1310nm、1550nm的两波分WDM系统外,人们谈论的WDM系统

喷气发动机原理简介

喷气发动机原理简介

分类 涡轮喷气式发动机 完全采用燃气喷气产生推力的喷气发动机是涡轮喷气发动机。这种发动机的推力和油耗都很高。适合于高速飞行。也是最早的喷气发动机。离心式涡轮喷气发动机 使用离心叶轮作为压气机。这种压气机很简单,适合用比较差的材料制作,所以在早期应用很多。但是这种压气机阻力很大,压缩比低,并且发动机直径也很大,所以现在已经不再使用这种压气机。 轴流式涡轮喷气发动机 使用扇叶作为压气机。这样的发动机克服了离心式发动机的缺点,因此具有很高的性能。缺点是制造工艺苛刻。现在的高空高速飞机依然在使用轴流式涡喷发动机。 涡轮风扇发动机 一台涡扇发动机的一级压气机 主条目:涡轮风扇发动机

在轴流式涡喷发动机的一级压气机上安装巨大的进气风扇的发动机。一级压气机风扇因为体积大,除了可以压缩空气外,还能当作螺旋桨使用。 涡轮风扇发动机的燃油效率在跨音速附近比涡轮喷气发动机要高。 涡轮轴发动机 主条目:涡轮轴发动机 涡轮轴发动机类似涡桨发动机,但拥有更大的扭矩,并且他的输出轴和涡轮轴是不平行的(一般是垂直),输出轴减速器也不在发动机上。所以他更类似于飞机上用的燃气轮机。 涡轴发动机的大扭矩使他经常用于需要带动大螺旋桨的直升机。它的结构和车用燃气轮机区别不大。 涡轮喷气发动机(Turbojet)(简称涡喷发动机)[1]是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力。油耗比涡轮风扇发动机高。 涡喷发动机分为离心式与轴流式两种,离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年取得发明专利,但是直到1941年装有这种发动机的

飞机才第一次上天,没有参加第二次世界大战,轴流式诞生在德国,并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力参加了1944年末的战斗。 相比起离心式涡喷发动机,轴流式具有横截面小,压缩比高的优点,但是需要较高品质的材料——这在1945年左右是不存在的。当今的涡喷发动机均为轴流式。 一个典型的轴流式涡轮喷气发动机图解(浅蓝色箭头为气流流向)图片注释: 1 - 吸入, 2 - 低压压缩, 3 - 高压压缩, 4 - 燃烧, 5 - 排气, 6 - 热区域, 7 - 涡轮机, 8 - 燃烧室, 9 - 冷区域, 10 - 进气口

各种飞机发动机原理

一、活塞式发动机 航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合,在密闭的容器(气缸)内燃烧,膨胀作功的机械。活塞式发动机必须带动螺旋桨,由螺旋桨产生推(拉)力。所以,作为飞机的动力装置时,发动机与螺旋桨是不能分割的。主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。气缸是混合气(汽油和空气)进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞(俗称电嘴),以及进、排气门。发动机工作时气缸温度很高,所以气缸外壁上有许多散热片,用以扩大散热面积。气缸在发动机壳体(机匣)上的排列形式多为星形或V形。常见的星形发动机有5个、7个、9 个、14个、18个或24个气缸不等。在单缸容积相同的情况下,气缸数目越多发动机功率越大。活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动,并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。连杆用来连接活塞和曲轴。曲轴是发动机输出功率的部件。曲轴转动时,通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力。除此而外,曲轴还要带动一些附件(如各种油泵、发电机等)。气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。 二、涡轮喷气发动机 在第二次世界大战以前,所有的飞机都采用活塞式发动机作为飞机的动力,这种发动机本身并不能产生向前的动力,而是需要驱动一副螺旋桨,使螺旋桨在空气中旋转,以此推动飞机前进。这种活塞式发动机+螺旋桨的组合一直是飞机固定的推进模式,很少有人提出过质疑。到了三十年代末,尤其是在二战中,由于战争的需要,飞机的性能得到了迅猛的发展,飞行速度达到700-800公里每小时,高度达到了10000米以上,但人们突然发现,螺旋桨飞机似乎达到了极限,尽管工程师们将发动机的功率越提越高,从1000千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飞机的速度仍没有明显的提高,发动机明显感到“有劲使不上”。问题就出在螺旋桨上,当飞机的速度达到800公里每小时,由于螺旋桨始终在高速旋转,桨尖部分实际上已接近了音速,这种跨音速流场的直接后果就是螺旋桨的效率急剧下降,推力下降,同时,由于螺旋桨的迎风面积较大,带来的阻力也较大,而且,随着飞行高度的上升,大气变稀薄,活塞式发动机的功率也会急剧下降。这几个因素合在一起,决定了活塞式发动机+螺旋桨的推进模式已经走到了尽头,要想进一步提高飞行性能,必须采用全新的推进模式,喷气发动机应运而生。 喷气推进的原理大家并不陌生,根据牛顿第三定律,作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。喷气发动机在工作时,从前端吸入大量的空气,燃烧后高速喷出,在此过程中,发动机向气体施加力,使之向后加速,气体也给发动机一个反作用力,推动飞机前进。事实上,这一原理很早就被应用于实践中,我们玩过的爆竹,就是依*尾部喷出火药气体的反作用力飞上天空的。早在1913年,法国工程师雷恩.洛兰就获得了一项喷气发动机的专利,但这是一种冲压式喷气发动机,在当时的低速下根本无法工作,而且也缺乏所需的高温耐热材料。1930年,弗兰克.惠特尔取得了他使用燃气涡轮发动机的第一个专利,但直到11年后,他的发动机在完成其首次飞行,惠特尔的这种发动机形成了现代涡轮喷气发动机的基础。现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种,就必须遵循热机的做功原则:在高压下输入能量,低压下释放能量。因此,从产生输出能量的原理上讲,喷气式发动机和活塞式发动机是相同的,都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段,不同的是,在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的,但在喷气发动机中则是

电喷发动机工作原理

电喷发动机工作原理 现在的电喷车在行驶过程中,当司机突然松开油门踏板(使节气门完全关闭)时,发动机不需要输出转矩,而是由汽车的动能拖动。这一工况被称为拖动工况或滑行工况。 在拖动工况为了减少废弃排放和降低燃油消耗以及改善行驶特性,电控系统中央控制器识别出发动机处于拖动工况后,首先立即推迟当时的点火角,然后全部切断向发动机喷油,这样可使工况的过度过程较为平稳。 当发动机转速超过规定转速界限(转速界限2)并且节气门关闭时,喷嘴将不再喷油,发动机的供油被切断;而发动机转速一旦低于下个转速界限(转速界限3),则喷嘴又重新开始喷油。如果在拖动工况出现发动机转速急剧下降,如在紧急刹车时,则喷嘴将在较高转速(转速界限1)恢复喷油,以防止低于发动机怠速转速或发动机完全熄火。 一、简介 电子燃油喷射控制系统(简称EFI或EGI系统),以一个电子控制装置(又称电脑或ECU)为控制中心,利用安装在发动机不同部位上的各种传感器,测得发动机的各种工作参数,按照在电脑中设定的控制程序,通过控制喷油器,精确地控制喷油量,使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。 此外,电子控制燃油喷射系统通过电脑中的控制程序,还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能,满足发动机特殊工况对混合气的要求,使发动机获得良好的燃料经济性和排放性,也提高了汽车的使用性能。 电子控制燃油喷射系统的喷油压力是由电动燃油泵提供的,电动燃油泵装在油箱内,

浸在燃油中。油箱内的燃油被电动燃油泵吸出并加压,压力燃油经燃油滤清器滤去杂质后,被送至发动机上方的分配油管。分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。喷油器是一种电磁阀,由电脑控制。通电时电磁阀开启,压力燃油以雾状喷入进气歧管内,与空气混合,在进气行程中被吸进气缸。分配油管的末端装有燃油压力调节器,用来调整分配油管中燃油的压力,使燃油压力保持某一定值,多余的燃油从燃油压力调节器上的回油口返回燃油箱。 进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。节气门开度不同,进气量也不同,进气歧管内的真空度也不同。在同一转速下,进气歧管真空度与进气量成一定的比例关系。进气管压力传感器可将进气歧管内真空度的变化转变成电信号的变化,并传送给电脑,电脑根据进气歧管真空度的大小计算出发动机进气量,再根据曲轴位置传感器测得信号计算出发动机转速。根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量。电脑根据进气压力和发动机转速控制各缸喷油器,通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。喷油持续时间愈长,喷油量就愈大。一般每次喷油的持续时间为2~10ms。各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由电脑根据安装于离合器壳体上的发动机转速(曲轴位置)传感器测得某一位置信号来控制。这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发动机每个工作循环中喷油两次,喷油是间断进行的,属于间歇喷射方式 二、电子燃油喷射控制的原理 (一)各种工况控制简介

连接线 Cable 基础知识大全

连接线 Cable 基础知识大全 Post By:2011-3-13 10:48:00 [只看该作者] a. USB電纜有全頻寬型及半頻寬型之分,用於電腦周邊設備配線. b. CAT.5、CAT.5e高性能數位電纜,用於資訊區域路語言、數據及影像之傳輸. c. UL2464電腦線,用於廣播視聽器具儀器、電腦及其它電子. d. UL2725複合電腦線,用於滑鼠、電視游樂器、儀器、電腦線. e. UL2835多芯電腦線,用於低壓內部設備之用線. f. UL2919低壓電腦線,應用於VGA監視器、電子計算機或機器. g. UL2990低壓電腦線應用於電腦主機與磁碟機、光碟機、掃瞄器,網絡用線. h. UL20276(IEEE-1394)低電壓電腦線,應用於電腦主機與數位相機用線. 3.2.CABLE之結構及相關知識: a. 外被(JACKET):廣泛使用PVC(聚氯乙烯),高低溫皆可使用,具有較好的耐熱性及柔軟性,起保護及隔離導體作用. b. 編織(BRAID):分金屬編織和非金屬編織,金屬編織通常用鍍錫銅線等交叉編成,起遮蔽防幹擾或地線作用,非金屬編織通常用人造絲、尼龍線、石棉線等編成,用於電線之外被保護. c. 鋁箔(AL-FOIC):導電、抗幹擾. d. 麥拉(Mylar):一種多脂材料,用於電纜芯之包帶. e. 地線(DRAID):置於遮蔽層上或下的軟銅線,用於接地線. f. 導體(CONDCTOR):指線材中銅絲部份,起連接傳導、傳達信息的作用.

3.3.電線電纜常見用語簡介: a. AWG:美國線規.( AWG (American Wire Gauge) 中文译名: 美国线规) b. IEEE:美國工程師協會,英文(Institute of Electical and Electr onics Engineers)的縮寫. c. CSA:加拿大標準協會. d. UL:英文Underwrite Laboratories Lnc之縮寫,美國著名檢驗機構,只有經過UL認證之產品才可在美國地區販賣. e. Coverage:遮蔽率,遮蔽率越高,對外來幹擾之防止效果越強. f. Filler:填充,多芯電纜集合後,絕緣芯線之間有空隙存在,以麻線、石棉線、棉紗等材料填充之. g. Ohm:歐姆 h. PE:聚乙烯,熱塑性絕緣材料,其耐磨性、防濕性、耐溶性、耐低溫劣化性能優良,通常用於通信電纜,高壓電纜等絕緣或被覆.PP:聚丙烯,特性與PE大至相當,其耐熱性、抗張強度及耐磨性較PE優良,廣泛用於通信電線之絕緣體. PE是英文Polyethylene的缩写 a. Semi-Rigid:半硬質,介於軟質與硬質之間,芯線被覆使用. b. UL VW-1:垂直耐燃試驗(相當於CSA之FTI),指芯線與外被一起燃燒. c. VW-ISC:垂直耐燃試驗,指芯線與外被分開單獨燃燒. d. VW-IS:指芯線單獨燃燒,外被不燃燒. e. Spiral Shield纏繞遮蔽,電纜之一種遮蔽方式,即將金屬線以螺旋狀纏繞於絕緣芯線上. 3.4.經常使用之公制平方導體結構:

WDM 技术和要求

第1章WDM概述 1.1 WDM技术的产生背景 1.1.1 光网络复用技术的发展 随着信息时代宽带高速业务的不断发展,不但要求光传输系统向更大容量、更长 距离发展,而且,要求其交互便捷。因此,在光传输系统中引入了复用技术。所 谓复用技术是指利用光纤宽频带、大容量的特点,用一根光纤或光缆同时传输多 路信号。在多路信号传输系统中,信号的复用方式对系统的性能和造价起着重要 作用。 光纤传输网的复用技术经历了空分复用(SDM)、时分复用(TDM)到波分复用 (WDM)三个阶段的发展。 SDM技术设计简单、实用,但必须按信号复用的路数配置所需要的光纤传输芯数, 投资效益较差;TDM技术的应用很广泛,缺点是线路利用率较低;WDM技术在 1根光纤上承载多个波长(信道),使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段。 光纤通信系统经历了几个发展阶段,从70年代末的PDH系统,90年代中期的 SDH系统(经历了准同步数字体系(PDH)、同步数字体系(SDH),和波分复用 (WDM)三个阶段),以及近来风起云涌的DWDM系统,乃至将来的智能光网 络技术,光纤通信系统自身正在快速地更新换代。 波分复用技术从光纤通信出现伊始就出现了,80年代末、90年代初,AT&T贝尔 实验室的厉鼎毅(T.Y.Lee)博士大力倡导波分复用(DWDM)技术,两波长WDM (1310/1550nm)系统80年代就在美国AT&T网中使用,速率为2×1.7Gb/s。 但是到90年代中期,WDM系统发展速度并不快. 从技术和经济的角度,DWDM技术是目前最经济可行的扩容技术手段。 WDM WDM又叫波分复用技术,是新一代的超高速的光缆技术,所谓波分复用技术, 就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波,让数据传输速度和容量获得倍 增,它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源,采用合波器,在发送端将 不同规定波长的光载波进行合并,然后传入单模光纤。在接收部分将再由分波器 将不同波长的光载分开的复用方式,由于不同波长的载波是相互独立的,所以双

第一性原理计算原理和方法精编

第一性原理计算原理和 方法精编 Document number:WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986

第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质是旧键的断裂和新建的形成,参与成键原子的电子壳层重新组合是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排,借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学,为解决这一问题提供了一般的方法,然而,对于一些实际的体系,不引入一些近似,就不可能求解其Schrodinger 方程。这些近似使一般量子力学方程简化为现代电子计算机可以求解的方程。这些近似和关于分子波函数的方程形成计算量子化学的数学基础。 SCF-MO 方法的基本原理 分子轨道的自洽场计算方 法(SCF-MO)是各种计算方法的理论基础和核心部分,因此在介绍本文计算工作所用方法之 前,有必要对其关键的部分作 一简要阐述。 Schrodinger 方程及一些基本近似 为了后面介绍各种具体在自洽场分子轨道(SCF MO)方法方便,这里将主要阐明用于本文量子化学计算的一些重要的基本 R AB =R 图2-1分子体系的坐标

近似,给出SCF MO 方法的一些基本方程,并对这些方程作简略说明,因为在大量的文献和教材中对这些方程已有系统的推导和阐述[1-5]。 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构和性质,在非相对论近似下,须求解定态Schrodinger 方程 ''12121212122ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??????? ?-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ () 其中分子波函数依赖于电子和原子核的坐标,Hamilton 算符包含了电子p 的动能和电子p 与q 的静电排斥算符, ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 以及原子核的动能 ∑?-=A A A N M H 2121? 和电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? 式中Z A 和M A 是原子核A 的电荷和质量,r pq =|r p -r q |,r pA =|r p -R A |和R AB =|R A -R B |分别是电子p 和q 、核A 和电子p 及核A 和B 间的距离(均以原子单位表示之)。上述分子坐标系如图所示。可以用V(R,r)代表-式中所有位能项之和 ∑∑∑-+=≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,12121),( 原子单位

涡喷发动机的工作原理

1.涡喷发动机的工作原理? 涡喷发动机以空气为介质,进气道将所需的的外界空气以最小的流动损失送到压气机;压气机通过高速旋转的叶片对空气压缩做功,提高空气的压力;空气在燃烧室内和燃油混合燃烧,将燃料化学能转变成热能,生成高温高压燃气;燃气在涡轮内膨胀,将热能转为机械能,驱动涡轮旋转,带动压气机;燃气在喷管内继续膨胀,加速燃气,燃气以较高速度排出,产生推力。 2.涡轮发动机的特征,什么是燃气涡轮发动机的特性?发动机特性分哪几种? 特征:发动机作为一个热机,它将燃料的热能转变为机械能,同时作为一个推进器,它利用所产生的机械能使发动机获得推力。 发动机的特性:燃气涡轮发动机的推力和燃油消耗率随发动机转速、飞行高度和飞行速度的变化规律叫发动机特性。发动机特性分为:保持飞机高度和飞机速度不变的情况下,发动机推力和燃油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转速特性。在给定的调节规律下,保持发动机的转速和飞机速度不变时,发动机的推力和燃油消耗率随飞机的高度的变化规律叫高度特性。在给定的调节规律下,保持发动机的转速和飞行高度不变时,发动机的推力和燃油消耗量随飞机速度(或马赫数)的变化规律叫速度特性。 3.净推力和总推力 根据牛顿第2,第3定律,气流进入发动机和离开发动机的动量发生变化,产生推力。 净推力:取决于离开发动机的燃气动量与进来的空气动量加进来的燃油动量。净推力还包括喷管出口的静压超过周围空气的静压产生的推力。Fn=Qma(Vj-Va)+Aj(Pj-Pam) 总推力:是指当飞机静止时发动机排气产生的推力,包括排气动量产生的推力和喷口静压和环境空气静压之差产生的附加推力。Fg=Qma(Vj)+Aj(Pj-Pam)。 正常飞行时,压气机、扩压器、燃烧室、排气锥产生向前推力,涡轮、尾喷口产生向后的推力。 4.影响热效率的因素? 热效率表明,在循环中加入的热量有多少变为机械功。影响因素有:加热比(涡轮前燃气总温),压气机增压比,压气机效率和涡轮效率。加热比、压气机效率和涡轮效率增大,热效率也增大。压气机增压比提高,热效率增大,当增压比等于最经济增压比时,热效率最大,继续提高增压比,热效率反而下降。热效率也称做内效率。 5.进气道的作用?什么是进气道总压恢复系数? 一是尽可能多的恢复自由气流的总压并输送该压力到压气机,这就是冲压恢复或压力恢复;二是提供均匀的气流到压气机使压气机有效地工作。进气道出口截面的总压与进气道前方来流的总压比值,叫做进气道总压恢复系数,该系数是小于1的数值,表示进气道的流动损失。 6.进气道冲压比的定义,影响冲压比的因素? 进气道的冲压比是:进气道出口处的总压与远方气流静压的比值。冲压比越大,说明空气在压气机前的冲压压缩程度越大,影响冲压比因素:流动损失,飞行速度和大气温度。(大气密度、高度、发动机转速):当大气温度和飞行速度一定时,流动损失大,则冲压比下降;当大气温度和流动损失一定时,飞行速度越大,则冲压比增加;当飞行速度和流动损失一定时,大气温度上升,则冲压比下降。 7.压气机分哪两种?目前燃气涡轮发动机中常采用哪一种,为什么? 离心式和轴流式。目前燃气涡轮发动机中常采用轴流式压气机。这是因为轴流式压气机具有下述优点:总的增压比高,压气机效率高,单位面积的流通能力高,迎风面积小,阻力小。缺点:单级增压比低,结构复杂 离心式优点:单级增压比高,压气机稳定工作范围宽,结构简单可靠,重量轻,长度短,起动功率小,缺点:流动损失大,效率低,单位面积的流通能力低,迎风面积大,阻力大 8.进口导向叶片的功能是什么?决定进入压气机叶片气流攻角的因素是什么? 为了保证压气机工作稳定,有的在第1级工作叶轮前还有一排不动的叶片称为进口导向叶片。其功能是引导气流的流动方向产生预旋,使气流以合适的方向流入第1级工作叶轮。决定因素是:工作叶轮进口处的绝对速度(包括大小和方向),压气机的转速。 9.简要说明空气在多级压气机中的流动。 基元级的叶栅通道均是扩张形的。在叶轮内,绝对速度增大,相对速度减小。同时,总压、静压和总温、静温都升高;在整流器内,绝对速度减小;静压和静温升高,总压略有下降,总温保持不变。由此可见,空气流过基元级时,不仅在叶轮内受到压缩,而且在整流器内也受到压缩。

波分复用技术论文

波分复用技术 摘要波分复用(WND)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。 关键词波分复用技术(WDM),光纤,光传输网,交叉连接 引言 WDM是一种在光域上的复用技术,形成一个光层的网络既全光网,将是光通讯的最高阶段。建立一个以WDM和OXC(光交叉连接)为基础的光网络层,实现用户端到端的全光网连接,用一个纯粹的“全光网”消除光电转换的瓶颈将是未来的趋势。现在WDM技术还是基于点到点的方式,但点到点的WDM技术作为全光网通讯的第一步,也是最重要的一步,它的应用和实践对于全光网的发展起到决定性的作用。 1 波分复用技术 指在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。光波分复用包括频分复用和波分复用。光频分复用(FDM)技术和光波分复用(WDM)技术无明显区别,因为光波是电磁波的一部分,光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解,光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。光波分复 用指光频率的粗分,光倍道相隔较远,甚至处于光纤不同窗口。 光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器(也称合波/分波器)分别置于光纤两端,实现不同光波的耦合与分离。这两个器件的原理是相同的。光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型,介质膜型,光栅型和平面型四种。其主要特性指标为插入损耗和隔离度。通常,由于光链路中使用波分复用设备后,光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。当波长11,l2通过同一光纤传送时,在与分波器中输入端l2的功率与11输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。光波分复用的技术特点与优势如下: 1.1 充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分,波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz,传输带宽充足。 1.2 具有在同一根光纤中,传送2个或数个非同步信号的能力,有利于数字信号和模拟信号的兼容,与数据速率和调制方式无关,在线路中间可以灵活取出或加入信道。 1.3 对已建光纤系统,尤其早期铺设的芯数不多的光缆,只要原系统有功率余量,可进一步增容,实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动,具有较强的灵活性。 1.4 由于大量减少了光纤的使用量,大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时,恢复起来也迅速方便。 1.5 有源光设备的共享性,对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。 1.6 系统中有源设备得到大幅减少,这样就提高了系统的可靠性。目前,由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高,技术实施有一定难度,同时多纤芯光缆的

第一性原理计算原理和方法

第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质是旧键的断裂和新建的形成,参与成键原子的电子壳层重新组合是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排,借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学,为解决这一问题提供了一般的方法,然而,对于一些实际的体系,不引入一些近似, 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构和性质,在非相对论近似下,须求解定态Schrodinger 方程 ''12121212122 ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??? ?????-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ (2.1) 其中分子波函数依赖于电子和原子核的坐标,Hamilton 算符包含了电子p 的动能和电子p

与q 的静电排斥算符, ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 (2.2) 以及原子核的动能 ∑?-=A A A M H 2? (2.3) 和电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? (2.4) 式中Z A 和M A 是原子核A 的电荷和质量,r pq =|r p -r q |,r pA =|r p -R A |和R AB =|R A -R B |分别是电子p 和q 、核A 和电子p 及核A 和B 间的距离(均以原子单位表示之)。上述分子坐标系如图2.1所示。可以用V(R,r)代表(2.2)-(2.4)式中所有位能项之和 ∑∑∑-+= ≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,1 2121),( (2.5) 原子单位 上述的Schrodinger 方程和Hamilton 算符是以原子单位表示的,这样表示的优点在于简化书写型式和避免不必要的常数重复计算。在原子单位的表示中,长度的原子单位是Bohr 半径 能量是以Hartree 为单位,它定义为相距1Bohr 的两个电子间的库仑排斥作用能 质量则以电子制单位表示之,即定义m e =1 。

第一性原理计算

实验一、第一性原理计算 1. 实验目的 (1) 掌握第一性原理和密度泛涵的计算方法; (2) 学会使用Visualizer 的各种建模和可视化工具; (3) 熟悉CASTEP 模块的功能。 2. 实验原理 CASTEP 是基于密度泛涵理论平面波赝势基础上的量子力学计算。 密度泛涵理论的基本思想是原子、分子和固体的基本物理性质可以用粒子密度函数进行描述。可以归纳为两个基本定理: 定理1:粒子数密度函数是一个决定系统基态物理性质的基本参量。 定理2:在粒子数不变的条件下能量对密度函数变分得到系统基态的能量。不计自旋的全同费米子的哈密顿量为:H T U V =++ 其中动能项为:()()T dr r r ψψ+=??? 库仑作用项为:11'()(')()(')2 ' U drdr r r r r r r ψψψψ++=-? V 为对所有粒子均相同的局域势u(r)表示的外场影响:()()()V dru r r r ψψ+=?粒子数密度函数为: ()()()r r r ρψψ+=ΦΦ 对于给定的()r υ,能量泛函[]E ρ定义为: []()()E dr r r T U ρυρ=+Φ+Φ ?;[]F T U ρ=Φ+Φ系统基态的能量: ' ''''[]''''[][]()()[][]()()[] E T U V G E F dr r r E G G F dr r r E G ρρυρφρυρρΦ=Φ+Φ+ΦΦ==+>?=+=? 3. 实验内容 材料的电子结构计算; 4. 实验设备和仪器 (1) 硬件:多台PC 机和一台高性能计算服务器。 软件:主要利用Materials studio 软件包里的Materials Visualizer 和CASTEP 模块 5. 实验步骤

光波分复用通信技术的特点

光波分复用通信技术的特点 光波分复用技术之所以得到世界各国的普遍重视和迅速发展,是与其出色的技术特点密不可分的. 1.光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高 在波分复用技术中,技术的关键在于光波分复用器,它应具有将几种不同波长的光信号按一定顺序组合起来传输的功能,又具有将组合起来传输的光信号分开,并分别送入相应终端设备的功能.目前实用的光波分复用器,都为一个无源纤维光学器件,由于不含电源,因而器件具有结构简单、体积小、可靠、易于和光纤耦合等特点.另外由于波分复用器具有双向可逆性,即一个器件可以起到将不同波长的光信号进行组合和分开的作用,因此便于在一根光纤上实现双向传输的功能. 2.不同容量的光纤系统以及不同性质的信号均可兼容传输 由于光波分复用器是对不同波长的光载波信号以一定的次序进行排列以达到提高光纤频带利用率的目的,而与各系统的传输速率以及电调制方式无关,即各不同波长的光信号中所携带的信息以及数据,在光波分复用系统中将呈现透明传输.这样无论新加入的另一个系统的调制方式和传输速

率如何,均不受原系统的制约,使不同容量的光纤系统以及多种信息(声音、视频、图像、数据、文字、图形等)均可兼客传输. 3.提高光纤的频带利用率 在目前实用的光纤通信系统中,多数情况是仅传输一个光波长的光信号,其只占据了光纤频谱带宽中极窄的一部分,远远没能充分利用光纤的传输带宽.因而复用技术的使用大大地提高了频带利用率. 一般来说,两光波之间的波长间隔为l0~100nm时称为波分复用(稀疏波分复用);波长间隔为l~10 nm时称为紧密波分复用;当波长间隔小于l nm( lO GHz)情况时,则称之为光频分复用(FDM).如果采用后面将要介绍的相干光通信技术,则频率间隔能够进一步缩小到0.1 nm,那么一根光纤内可以安排2 000个光载波,若每一光载波信号的传输速率达到2.4 Gbit/s,则一根光纤就能同时传送10万路广播电视信号. 4.可更灵活地进行光纤通信组网 由于使用光波分复用技术,可以在不改变光缆设施的条件下,调整光通信系统的网络结构,因而在光纤通信组网设计中极具灵活性和自由度,便于对系统功能和应用范围的扩展. 5.存在插入损耗和串光问题

各种喷气式发动机简介

涡轮喷气发动机的诞生 二战以前,活塞发动机与螺旋桨的组合已经取得了极大的成就,使得人类获得了挑战天空的能力。但到了三十年代末,航空技术的发展使得这一组合达到了极限。螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候,桨尖部分实际上已接近了音速,跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降,推力不增反减。螺旋桨的迎风面积大,阻力也大,极大阻碍了飞行速度的提高。同时随着飞行高度提高,大气稀薄,活塞式发动机的功率也会减小。 这促生了全新的喷气发动机推进体系。喷气发动机吸入大量的空气,燃烧后高速喷出,对发动机产生反作用力,推动飞机向前飞行。 早在1913年,法国工程师雷恩·洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计,并获得专利。但当时没有相应的助推手段和相应材料,喷气推进只是一个空想。1930年,英国人弗兰克·惠特尔获得了燃气涡轮发动机专利,这是第一个具有实用性的喷气发动机设计。11年后他设计的发动机首次飞行,从而成为了涡轮喷气发动机的鼻祖。 涡轮喷气发动机的原理 涡轮喷气发动机简称涡喷发动机,通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧

室。 涡喷发动机属于热机,做功原则同样为:高压下输入能量,低压下释放能量。 工作时,发动机首先从进气道吸入空气。这一过程并不是简单的开个进气道即可,由于飞行速度是变化的,而压气机对进气速度有严格要求,因而进气道必需可以将进气速度控制在合适的范围。 压气机顾名思义,用于提高吸入的空气的的压力。压气机主要为扇叶形式,叶片转动对气流做功,使气流的压力、温度升高。 随后高压气流进入燃烧室。燃烧室的燃油喷嘴射出油料,与空气混合后点火,产生高温高压燃气,向后排出。 高温高压燃气向后流过高温涡轮,部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,驱动涡轮旋转。由于高温涡轮同压气机装在同一条轴上,因此也驱动压气机旋转,从而反复的压缩吸入的空气。 从高温涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速从尾部喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多,从而产生了对发动机的反作用推力,驱使飞机向前飞行。

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