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液壓機械傳動控制系統是一種流體傳動與控制技術有效結合的先進技術，其主要包括動力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件[1]。該系統采用液體作為能量傳動以及控制的有效介質，并由元件回路控制對能量進行傳遞。目前該系統已在諸多領域得到廣泛應用，特別是機械設計制造領域已離不開液壓機械傳動控制系統的大量使用，其也促使機械設計制造領域的不斷發展，因此研究液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的實際應用情況意義重大。
一、液壓機械傳動控制系統的優缺點
1.液壓機械傳動控制系統的優點
液壓機械傳動控制系統的優點可以歸納為以下4點：首先是功率高，液壓機械傳動控制系統主要由動力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件等組成。與傳統的液壓傳動和機械傳動相比，這種系統的液壓機械傳動功率相對較大，同時這種系統引入了微電子技術，使得該系統的功能集成化程度高，可在較小空間內達到功率有效控制。其次是小型化，這是由于液壓機械傳動控制系統的各元件高度集成化的特點，使得該系統小型化、輕質化發展。同時由于系統內部各元件的相互協作性較好，也使得該系統可操作程度高，可針對不同的工作要求進行有效的液壓機械傳動。接下來是穩定性好。這種液壓機械傳動控制系統實際應用可將機械工作過程中產生的熱量通過液壓油流動傳遞，可有效降低系統溫度，避免系統局部過熱的情況，進而保證機械的使用穩定性。同時由于上述原因，該系統也可用于低速重載條件的液壓機械傳動。最后是自動換擋功能，為了使得操作人員根據相關要求對機械進行簡便靈活操作，提高機械工作效率，可使用這種液壓機械傳動系統。該系統具有自動換擋功能，可根據實際工作條件和機械運行要求的不同進行有效的擋位自動調節，方便操作人員進行工作裝置的操作，不要考慮擋位操作的問題，可降低機械工作中的操作失誤概率，進而實現整體機械的工作效率。
2.液壓機械傳動控制系統的缺點
液壓機械傳動控制系統的缺點主要包括以下5個方面：首先是液壓系統漏油問題，這是液壓機械傳動控制系統的重要缺點之一，其嚴重影響整個傳動控制系統的穩定性和正確性。這種液壓系統漏油問題使得液壓機械傳動的傳動比率波動性大，達不到相關液壓機械傳動控制要求，嚴重影響液壓傳動系統的穩定運行和傳動控制的正確性，該缺點也會對整個機械工作狀態造成不利效果，使得機械工作效率低，同時由于這種原因，該系統不適宜長距離傳動。其次是溫度變化問題，通常系統內的溫度變化會直接影響到系統的運動特性。這種液壓機械運動控制系統對溫度要求較高，當系統溫度升高時，系統內的液體粘度發生變化，使得系統的運動特性也隨之改變，進而影響機械的工作穩定性。因此該系統運行過程中應對溫度變化進行重點監控，防止機械運行因溫度變化造成的偏差問題。再次是故障的檢查和排除難度大，液壓機械傳動控制系統的故障檢查和排除工作量和難度較大。該系統正常運行時，液壓元件運行產生的金屬粉末容易引起機械設備故障問題，而系統外的粉塵的大量附著到機器設備上，也會對系統的運行穩定性造成嚴重影響。對于系統而言，這些金屬粉末和粉塵通常是不可避免，其也增加了故障的檢查和排除工作量和難度。最后是清掃工作，實際運行時，液壓機械運動控制系統容易由于一些外界因素干擾，使得系統的穩定性和運行結果得不到保障，因此需要在系統實際運行前進行全面的清掃工作，盡可能的避免外界因素對系統的干擾。
二、液壓機械傳動控制系統在機械設計及制造中的具體應用
1.液壓機械傳動控制系統的應用特點
根據液壓機械傳動控制系統的高度集成化特點，其可有效滿足不同行業對機械設計及制造的規模、功率、精度和工作效率的嚴格要求。而小型化、輕質化的特點也使得該系統可應用在不同施工環境和施工條件。在機械設計和制造領域，液壓機械運動控制系統可以根據自身特點有效彌補傳統傳動系統的不足，同時該系統的大量應用可降低機械設計和制造的難度，提高機械制造精度和縮短制造周期。液壓機械傳動控制系統將自動化控制技術實際應用到機械設計和制造領域，其可加快機械設計和制造的自動化進程，同時自動化也是未來機械設計和制造的研究開發的重要方向[2]。這種應用可有效控制產品質量以及提高生產效率，實際滿足機械產品的行業需求。目前液壓機械傳動控制系統也廣泛應用在國防、農業、冶金和煤礦等眾多行業。
2.液壓傳動無級變速器
機械設計制造中，可采用液壓機械傳動控制系統來實現對其速度的有效控制，也就是無級變速技術。一般而言，該液壓系統正常運行需要使用變量泵以及定量馬達。當系統工作時，通過發動機將動力分離，其中一部分順著離合器傳送給行星架，而另一部分則是經過液壓系統到達太陽輪，這兩部分動力通過差動輪系部分進行有效合成后，再通過差動輪系的齒圈對外輸出。通常實際機械工作前需要斷開離合器C1，同時閉合C2，使得發動機的全部動力進入液壓系統，從而保證機械的正常啟動。而機械實際工作時，離合器C1閉合而C2斷開，采用控制系統將液壓馬達的轉速降至0，此時發動機的所有動力通過機械系統進行有效傳遞，其可提高機械工作過程中的動力傳遞效率，并對系統馬達轉動方向進行合理調整，進而調節機械工作的輸出速度，保證系統在不同速度下的正常運行，進而實現這個機械系統的無級變速。目前這個液壓傳動無級變速器已實際應用在裝載機和推土機上，該裝置運行效果良好，可大量應用在工程機械領域。
3.純水液壓機械傳動控制系統
目前機械制造業領域中，純水液壓機械傳動控制系統是液壓傳動技術的重要發展方向之一，該系統是科技進步和環境保護的結合產物，其是一種新型的液壓傳動技術，其采用純水作為能量傳動以及控制的有效介質，這是該系統的最大特點。與液壓油相比，純水價格便宜、制備簡單以及來源廣泛，可有效降低企業的運營成本，從而提升企業的經濟效益。冶金、煤礦等特殊行業，對液壓機械傳動控制系統要求較高，常規的液壓油泄漏容易引起火災，這嚴重威脅著企業的安全運營，而純水具有良好的阻燃性，可防止液壓機械傳動控制系統液壓油泄漏引發的安全問題。與礦物型的液壓油相比，純水的壓縮系數較低，使得純水的壓縮損失相對較少。同時常規液壓機械傳動控制系統的液壓油泄漏問題，會對水體和土壤造成嚴重的污染，這也制約著冶金、煤礦等行業綠色化、可持續化發展，而采用純水液壓機械傳動控制系統，其可造成的環境污染程度較低。
目前純水液壓機械傳動控制系統已在一些行業得到實際應用，該系統污染小、成本低等特點符合我國相關行業環境保護要求，其也是常規液壓機械傳動控制系統的代替技術，因此純水液壓機械傳動控制系統作為機械制造業領域中的熱點研究對象，該系統的研究開發以及實際應用前景廣闊。
三、液壓機械傳動控制系統實際應用存在的問題
液壓機械傳動控制系統采用的技術成熟度的不斷提高，也促使著該系統在諸多領域得到廣泛的應用，尤其是在機械設計制造領域，其不僅可以降低人工勞動強度，同時也可有效控制相應的企業運行成本。但是當前系統的實際應用還存在一些問題，其中較為突出的問題是當前我國液壓機械傳動控制系統使用的各種元件基本需從國外進口，如動力元件、液壓元件、控制元件和液壓輔助元件等[3]。與發達國際相比，我國制造的元件在強度和精度方面均較為落后，而系統正常運行時，系統需要這些元件的相互協作才能完成相關工作，因此這些元件的質量嚴重影響著整個液壓機械傳動控制系統的完善性和功能性。如這些元件的質量達不到相關要求，可能造成系統運行的不穩定和低功能性。因此為了實現液壓機械傳動控制系統在各領域的大規模應用，需要對液壓機械傳動控制系統的各種元件實現國產化，并通過國外技術引進和自主創新，保證相關元件的強度和精度達到系統要求，有效提升相關元件的功能性和適應性，優化和改善液壓機械運動控制技術，實現液壓機械運動控制系統運行的穩定性，從而帶動機械設計制造領域和相關領域的深入發展。
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關鍵詞：模塊；傳動系統；機械；設計
1 引言
在機械傳動系統中，大多都是由于若干種串聯形成的展開式、同軸式的多級系統。對于較為常用的單級機械傳動而言，傳動的零件在設計工作中存在強度計算、公差查詢及自動繪制等，這些都可以實現可視化語言的協同開發，來完成可視化機械設計。在機械傳動系統中控制模塊設計是通過模塊化設計方法來完成的，將基礎模塊作為單級可視化的機械設計，并不斷的進行機械傳動系統控制的開發，這樣便會提高常用機械傳動系統控制的設計質量及效率。這種開發模式可以解決傳動系統在總體設計上的問題。主要是對傳動系統的方案問題進行正確的解決。在進行傳動系統方案的設計時，方案對系統具有隨機性問題，但如果利用人工判斷，這樣系統使用便會較為靈活。但會存在干預較多，人工的勞動量較大，有著較低的效率，在開發方面較為復雜。對機械傳動系統進行開發有這樣兩個較為關鍵的因素，一個是要對用戶所選擇的傳動系統方案進行準確有效的判斷，這包括傳動級數傳動類型、傳動比及傳動效率，另一個是對傳動方案所匹配的各個基礎模塊進行自動的交換問題。
2 機械傳動系統控制模塊設計
在對機械傳動系統進行模塊設計時，要采用正確的設計方法，對系統功能進行合理的劃分，可以將其劃分為主、從模塊，并利用調用的順序及深度，將其繼續劃分為四級模塊，具體如圖1所示。
圖1 系統功能模塊結構示意圖
在進行控制模塊的設計時，可以將主模塊分為四個子模塊，在進行子模塊設計時，主要是體現用戶輸入工作機的工作參數，并進行電機類型和同步轉速的選擇，從而使得若干種傳動選擇，并將相應級數的傳動方案進行組合。在進行各級傳動的傳動比及傳動效率選擇的時候，可以實現傳動系統與原動機的確定，從而確定工作機之間的聯軸器是否可以完成使用。并對用戶進行理論總傳動在誤差范圍之內的基礎下，實現各級傳動比的準確修改，并利用各級傳動比、功率、轉速瀏覽的允許，將二級模塊與方案匹配的傳動設計計算模塊進行調用，從而實現自動地依次調用，使公差數據庫查詢模塊與傳動零件自動繪制模塊能夠依次進行調用。
3 控制模塊設計開發平臺及操作計算
對一級模塊與二級模塊中的單級傳動設計計算模塊，可以運用Visual Basic6.0來進行開發，二級模塊中還存在數據庫維護模塊，這與三級模塊共同利用Visual FoxPro6.0來進行開發。這些都是通過將模塊進行編碼翻譯的過程，成為可執行文件。但對于四級模塊，其是不能夠進行編譯過程，其繪圖模塊是利用Visual LISP開發，并保存為.lsp文件，來在AutoCAD平成運行過程。
在機械傳動系統中控制模塊操作關鍵技術方面，模塊在保存為文件時，在運行順序上存在于數據之間的傳遞。這些傳遞都是通過各個模塊的接口程序來實現的，所以這便是系統在開發中的關鍵技術。
對“設計”子模塊的接口程序設計，為了操作更為便利、帶給我們更深刻的記憶力，可以采用這樣一些措施。
（1）BasDeclare模塊進行全局建立，并將5個全局數組及1個全局變量進行定義過程。
（2）將1個文本框對象及4個對象數組進行在主輸入界面的設置。這主要分為兩個步驟，一是將文本框對象txtJishu來為用戶進行傳動級數的提供，并再將級數存儲在變量Jishu中。二是對框架對象數組framel，進行傳動類型組合框架對象數組的安置，及傳動比文本框對象數組textl和傳動效率文本框對象組textX的安置。從而形成具體的關系對應。
（3）對jishu個框架對象數組中的元素可見
這是利用文本框對象txtJishu的改變事件過程，使得其中的framel個對象數組中元素都可見，但其他的元素則不可見。
（4）對用戶的輸入進行接收
利用命令按鈕對象在Click事件的過程中，完成對用戶選擇的接收機各級傳動類型名稱、傳動比及傳動效率的輸入過程。
在進行“設計”子模塊的接口程序中，要將傳動比修改界面中的使命按鈕進行寫入時，主要包括這樣兩個核心部分。一是對修改后的各級傳動比要進行數組lduan（）的存入，二是對調用的數據進行逐級實現，并將數據進行傳輸。
4 結束語
機械傳動系統控制模塊的設計和操作可以采用可視化的多平臺進行協同開發技術的利用，這樣可以將不同的平臺特長都能夠發揮出來，更好的實現自動連續的機械傳動總體設計、各級承載能力的計算以及公差數據庫的查詢和傳動零件圖的繪制。對于關鍵的開發技術要進行細節上的注意，并善于利用對象數組及變量數組，從而更好的實現程序模塊間的正確調用及數據的傳輸。
參考文獻
[1] 秦汝明. 計算機輔助機械設計[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2010.
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關鍵詞：泄漏同軸電纜，地鐵隧道，鏈路計算，場強測量
Abstract: in this paper, the leakage coaxial cable transmission system characteristics, application places and leak coaxial cable structural features and main technical parameters were briefly introduced; And with a subway tunnel leakage cable transmission system design, for example, a detailed description of the link calculation and system design method, at last, this paper introduces the electromagnetic field of the free space of the field test method.
Keywords: leakage coaxial cable, the subway tunnel, link calculation, the field measurement
中圖分類號： TM247 文獻標識碼：A 文章編號：
隧道、地鐵、礦井、車站和地下停車場等都是空間狹窄的特殊通信區域，影響無線信號正常傳輸；此外，由于車體對信號的遮擋，車輛行駛速度快，導至隧道內的通信信號極差，產生通信盲區。采用泄漏同軸電纜分布覆蓋解決方案，可以克服常規天線電磁場分布不均勻和頻帶窄等諸多弊病。泄漏同軸電纜還適用于金屬框架結構的建筑物，或者信號需要被限制在一個比較小的范圍（幾米）內。信號覆蓋范圍可以被限定在一個特定的區域內，從而可以最大限度降低同頻道干擾。
泄漏同軸電纜(Leaky Coaxial Cable)簡稱為“漏纜”。是一種可以安裝在建筑物內及隧道內的無線覆蓋設備，它可以解決在室外基站信號無法穿透建筑物的難題。
泄漏同軸電纜的結構與普通同軸電纜基本一致，由內導體、開有周期性槽孔的外導體和絕緣介質三部分組成，如圖1所示。電磁波在泄漏同軸電纜中縱向傳輸的同時，還通過外導體槽孔向外界輻射電磁波；外界移動設備發射的電磁場也可通過外導體槽孔感應到泄漏電纜內，并傳送到無線基站(BTS)的接收端。
當今，寬頻泄漏電纜已經成為室內無線通訊系統的重要組成部分，包括第二代和第三代商業網絡、緊急服務通訊網絡、WLAN、WiMAX和移動電視等。
泄漏同軸電纜具有同軸電纜和天線的雙重作用。與傳統的直放站＋轉發天線、饋電系統相比,泄漏電纜分布式天饋系統具有以下特點：
(1) 信號覆蓋均勻，尤其適合地下停車場、隧道、礦井等狹小空間；泄漏電纜和傳統天線輻射的電磁場分布相比，就像長日光燈管與電燈泡照明的亮度分布相比那樣；如圖2所示。
(2) 泄漏電纜是一種寬頻帶系統,其頻段覆蓋在45MHz－2GHz以上，適應現有各種無線通信體制，即可同時提供多種通信服務覆蓋，例如可同時用于：CDMA800、SM900、GSM1800、WCDMA、1/4 1/2 7/8 1-1/4 1-5/8
WLAN等多種不同頻段的無線通信系統；圖1各種規格的泄漏電纜
(3) 在障礙物多的復雜空間環境下，泄漏電纜通信的信號穩定、性能優異；
(4) 泄漏電纜的始端與末端的場強差異較大；(5) 泄漏電纜價格較貴，但當多系統同時接入時可大大降低總體造價。
圖2泄漏電纜與傳統天線輻射電磁場分布比較
一. 泄漏電纜的主要技術特性
1.1泄漏電纜分類
根據信號泄漏機理，泄漏電纜可分為：耦合型、輻射型和分段型三種類型。
1. 耦合型泄漏電纜：
耦合型漏纜外導體上的槽孔間距遠小于工作波長。電磁波通過槽孔衍射；外導體表面波的二次效應電流，在電纜周圍激發出電磁場，電磁場能量以同心圓的方式擴散，它輻射的電磁能量是無方向性的，并隨著距離的增加迅速減小。耦合型漏纜適合于寬頻譜傳輸。典型的耦合型漏纜結構是外導體上有軋紋，紋上銑橢圓形孔。由于耦合型漏纜的傳輸頻帶寬，因此地鐵專網無線通信系統一般都選用耦合型漏纜，在地鐵里，一根漏纜可傳輸多路公網（GSM/CDMA等）信號。
耦合型泄漏電纜一般有兩類，一類是耦合損耗小而線路損耗較大，另一類是耦合損耗大而線路損耗小，可根據不同情況和不同用途選取。
2.輻射型泄漏電纜：
輻射型漏纜的典型結構是在外導體上開著周期性變化的一字、八字形槽孔。槽孔間隔約等于1／2工作頻率波長，槽孔結構使得在槽孔處的信號產生同相迭加，但只在相應波長的窄頻段才會產生同相迭加效應，因此工作頻帶較窄。
輻射型漏纜電磁能量相對集中在槽孔方向，并與電纜軸心垂直，輻射能量有方向性，并且不會隨距離的增加而迅速減小。耦合損耗在某一頻段內保持穩定，適用于800－2200MHz頻段。
3.分段型泄漏電纜：
分段型漏纜是每隔一定距離在外導體上開槽口(分段槽孔)，分段的距離使電纜的線路損耗在某一頻帶內最小，并可隨著電纜線路損耗的增加而增加開口數量，即不斷增加泄漏量，從而增加傳輸距離。
表1是耦合型漏纜和輻射型漏纜兩種泄漏電纜特性的比較。
1.2泄漏電纜的主要技術參數
1. 頻率范圍：漏纜的工作頻帶寬度。通過不同的外導體開槽設計，可以使漏纜在不同的工作頻帶上獲得優化。頻率分段范圍的規定：
L：70 300 MHz T：300 500 MHz C：800 1000 MHz
P：1700 2000 MHzU：2000 2300 MHz S：2300 2400 MHz
2. 耦合損耗Lc：耦合損耗Lc是漏泄電纜區別于普通同軸電纜的一個重要指標，它是指泄漏電纜內的傳輸功率Pt與自由空間接收到的信號功率Pr之比。是表征泄漏電纜與外界環境之間相互耦合程度的一個特征參數。
耦合損耗的定義和測量方法在 IEC61196-4和GB/Tl7737.4同軸通信電纜第4部分：輻射電纜分規范中有明確規定。
Lc＝10 lg(Pt/Pr)----------------------------------------------------------------- (1)
式中：
Lc――耦合損耗，單位dB；
Pt――漏泄電纜內的傳輸功率，W；
Pr――標準偶極子天線的接收功率，W。
式(1)表明，當泄漏電纜內傳輸同樣大的功率Pt，自由空間獲得的接收功率Pr越大時，耦合損耗Lc就越??；也就是說，耦合損耗Lc越小，自由空間獲得的輻射能量越大。耦合損耗Lc與泄漏電纜外導體的槽孔設計和傳輸頻率密切相關。
3. 傳輸損耗：傳輸衰減又稱線路損耗或插入損耗，是指漏纜傳輸線路的線性損耗，以dB/100m表示。它隨頻率而變化，通常傳輸頻率越高，漏纜的傳輸損耗越大。
4. 漏纜總損耗：漏纜總損耗是指傳輸損耗＋耦合損耗的總和。是鏈路設計的依據。
系統鏈路計算時，漏纜的總損耗不得超過系統允許的最大損耗。例如，如果系統允許的最大損耗的典型值為120dB，應扣除系統共用器、環境屏蔽和其他因素引起約15dB左右的衰減損耗，因此，漏纜的總損耗應不超過105dB。通常長度越短，漏纜總損耗也越小。
圖3漏纜總損耗α=傳輸損耗+耦合損耗Lc
圖3是兩條尺寸相同，但耦合損耗不同的漏纜總損耗圖。漏纜②的耦合損耗(實線)小于漏纜(虛線)①，于是漏纜②的傳輸衰減就會大于①。隨著漏纜長度的增加，漏纜②的總損耗會超過漏纜①。
正常情況下的系統總損耗會隨傳輸距離增加而增大，采用分段型可變衰耗泄漏電纜可顯著地增加泄漏電纜的可用長度。
5. 實際環境中的系統總損耗在實際環境中（如隧道、建筑物或地下車庫內），需考慮周圍環境內導體的反射或界面的吸收損耗?？赏ㄟ^以下途徑處理： 安裝時使用使用圖4所示的非金屬支架，因為金屬支架會影響漏纜內的駐波。圖4泄漏電纜的非金屬安裝支架
保留15-17dB的衰減損耗儲備。
泄漏電纜的安裝位置對耦合損耗的影響很大。安裝時，漏纜的軸線與墻壁或金屬橋架應保持有20cm以上的距離。
不同開放空間的隧道或地下停車場、礦井等安裝環境，會產生不同的多徑效應，取決于隧道的形狀、尺寸和材料等因素。
表2是耦合型泄漏電纜的主要技術特性；表3是輻射型泄漏電纜的主要技術特性；表4是分段型泄漏電纜的主要技術特性。
1.3 耦合損耗的測量
耦合損耗Lc源自電纜內的信號功率Pt與自由空間一個半波偶極子接收天線收到的信號功率Pr的比值：Lc=10lg(Pt/Pr)（單位dB）。依照國際電工技術委員會標準IEC 61196-4《同軸通訊電纜（第4部分:輻射電纜分規范）》和GB/T 17737.4介紹的自由空間測量方法如下：
測量時將一個半波偶極子天線與漏纜保持D＝2m，并沿漏纜方向移動。耦合損耗的采樣值隨測量位置的變化而變化。測量數據還與半波偶極子天線與漏纜的相互方位（正交、垂直或平行）有關。根據IEC 61196-4規定，耦合損耗值是空間測量數據的平均值。圖5是耦合損耗的測試及計算圖。
如果接收天線D的距離是6m，測得的耦合損耗會增大5dB(即信號電平減小5dB)。
圖5耦合損耗的測試及計算圖
Lc＝Pin－[PR(d)－(Pin－Pout)d]--------------------------------------(2)
在 IEC61196-4和GB/Tl7737.4標準中，泄漏電纜的長度至少要10倍于測量頻率下的波長，同時為確保測量有效，在95%覆蓋接收率時，每半波長需要進行10次測量，才能作為計算耦合損耗的依據。由于要求的測量點太多，因此耦合損耗的測量依靠人工是不可能實現的，必須借助計算機和自動測量系統耒完成。
由于某一處漏泄電纜內的傳輸功率等于電纜輸入功率減去電纜輸入端到該處的功率衰減，因此，局部漏纜的耦合損耗ac (z)計算公式如下：
ac(z)=Ne-（a×z）-Nr(z)-------------------------------------------------------------- (3)
式中：
ac (z) ：局部漏纜的耦合損耗，單位dB；
Ne ：漏纜輸入端的電平，單位dBm；
Nr (z) ：測量天線處的接收電平，單位dBm；
a ： 漏纜的衰減常數(傳輸損耗)，單位dB/km；
z ： 漏纜輸入端到接收天線的距離，單位km。
耦合損耗Lc可由ac50和ac95兩個典型值來表征，
ac50(即50％覆蓋率)耦合損耗：是指在50 %覆蓋區測得的局部漏纜的耦合損耗平均值；
ac95(即95％覆蓋率)耦合損耗：是指在95%覆蓋區測得的局部漏纜的耦合損耗平均值。
ac50和ac95之間的差值，可以幫助系統設計員評估并計算連接的可用性。
二. 泄漏電纜傳輸系統的設計
由于漏泄同軸電纜能保證信號覆蓋的連續性和均勻性，因此可以在任何地方、甚至存在電磁波干擾或沒有電磁波的地方都可實現無線通信，例如：隧道、礦山、地鐵、建筑大樓和大型復雜的地下停車場。
耦合型寬帶泄漏同軸電纜可覆蓋從900MHz的蜂窩系統到1900MHz的PCS (個人通訊服務) 服務，包括用于應急服務的超高頻系統。這些系統可以通過組合器(合波器)或者交叉波段耦合器把信號合成到一根泄漏同軸電纜。能在同一根電纜上完成不同波段的各種服務。
在長達2～3公里的隧道中，應每隔一定距離安裝一臺雙向放大器，把信號放大到合理的程度。原則是電纜信號下降20分貝時，放大器就應介入補償20分貝的損耗。在裝有蜂窩系統的大樓，樓頂天線與樓內放大器連接時，可以把接收信號電平放大25～30分貝。只要足以補償路徑損耗就行。
泄漏同軸電纜的耦合損耗設計一般選擇在55～85分貝之間(與漏纜的槽孔參數有關)。對于狹長的隧道系統來說，無線電波在隧道中傳播時具有隧道效應，信號傳播是墻壁反
射與直射的結果，其中直射為主要分量。因此隧道本身也能幫助提高泄漏同軸電纜的耦合性能，所以耦合損耗設計一般選擇為75～85分貝(即輻射量可小一些)，這樣有利于增長漏纜的覆蓋長度。
對于地下停車場和建筑樓宇內，漏泄同軸電纜的單向長度一般都較短，在50～100米之間，傳輸衰減(線路損耗)一般都不會大。因此泄漏同軸電纜的耦合損耗設計一般選擇在55～65分貝之間(即輻射量可大一些)，讓漏泄同軸電纜能盡量多的發射信號功率，并能穿透周圍界面。
泄漏同軸電纜系統設計時需要考慮的主要因素有：耦合損耗、傳輸衰減(線路損耗)、系統總損耗、各種接插件及跳線的插損、環境影響、射頻功放的輸出功率、中繼器的增益以及移動設備的最低工作電平。規格尺寸大的漏泄同軸電纜系統的傳輸損耗較小，可獲得較長的覆蓋長度。
2.1 系統設計步驟：
1. 確定移動終端設備參數：
由于移動終端的輸出功率較低，因此一般以移動終端的發射功率來確定漏泄同軸電纜的最大覆蓋長度。根據設備的最大輸出功率電平（手機為2W）和系統要求的最低接收場強（典型值為85dBm～105dBm）確定系統允許的最大總損耗值αmax. 。
2. 選定漏泄同軸電纜的耦合損耗值Lc：
確定選定泄漏同軸電纜在指定工作頻率上規定長度L所對應的傳輸衰減為α×L。
α為該漏泄同軸電纜的線路損耗(dB/100米)。從而可確定該漏泄同軸電纜的系統總損耗值αs=α×L＋Lc 。(α為線路損耗，dB/100米；L為漏纜長度，m ；Lc為耦合損耗，dB。)
3.根據工作環境應留出一定的損耗裕量M：
損耗裕量M涉及的因素一般有以下幾點：
漏纜提供的耦合損耗數據為統計平均值，必須考慮其波動性；
按50％覆蓋率的耦合損耗值設計時，需留出10dB的裕量；
按95％覆蓋率的耦合損耗值設計時，需留出5dB的裕量；
應考慮跳線及接頭的插損；
地鐵系統車體的屏蔽作用和吸收損耗也要考慮，
上述各項的環境影響，根據經驗M的推薦值為15dB到17dB；
4. 確定泄漏同軸電纜的最大覆蓋距離：
因為系統允許的最大總損耗為：αmax. ＝αs ＋M＝α×L＋Lc＋M
則漏纜的最大覆蓋距離L=(αmax.－Lc－M)÷α-------------------(4)
2.2 某地鐵隧道泄漏電纜鏈路計算
地鐵隧道長2800米，傳輸900MHz波段的GSM移動通信信號；系統覆蓋要求：90%的車內覆蓋電平應達到-85dBm。采用無線直放站作為GSM信號源。
1. 漏泄同軸電纜選用的依據
漏泄同軸電纜選用的依據是：使用頻率、傳輸距離、傳輸衰減和耦合損耗。本方案選用HLHTAY-50-42 (1-5/8") 輻射型寬頻帶異型槽泄漏電纜，技術參數為：..
工作頻率：900MHz
耦合損耗Lc：該電纜的50%覆蓋率的耦合損耗為72dB，在保證90%覆蓋概率時，耦合損耗增加9dB，即90%覆蓋概率時的耦合損耗為72+9＝81dB。
標稱傳輸衰減α為2.34dB/100m；
2. 移動終端技術參數
手機最大輸出功率為2W（33dBm）
90%的車內覆蓋電的接收電平為 -85 dBm
3.系統損耗裕量M
耦合損耗的波動裕量為5dB
跳線及接頭損耗為2dB
車體影響為10dB
系統損耗裕量M ＝5 dB＋2 dB＋10 dB＝17 dB
4. 系統允許的最大總損耗值αmax.：
系統允許的最大總損耗值：αmax.＝手機發射功率(33 dBm )接收功率電平Pr（-85 dBm）＝118 dB
5. 計算漏纜最大長度：
漏纜最大長度 L＝(αmax.-Lc-M)÷α＝（118 dB－81 dB－17 dB）÷23.4 dB/km
＝0.879km ＝854米。
此結果說明在以上條件下，該種規格泄漏同軸電纜的最大覆蓋距離為854米，由于地鐵隧道長為2800米，，必須由四段700米泄漏同軸電纜組成，中間需用雙向(收、發)中繼放大器來完成全部覆蓋距離。
6.計算泄漏電纜需要的輸入功率Pt：
接收電平Pr＝Pt ―Lc－M－α；
則：Pt＝Pr ＋Lc＋M＋α----------------------------(5)
式中：
Pr：接收電平，-85dBm；
Lc：耦合損耗，81dB；
M：損耗裕量，17dB；
α：傳輸衰減＝2.34 dB/100m×700m＝16.38dB
Pt＝－85dBm＋81dB＋17dB＋16.38dB＝29.38 dBm (即1w)
考慮到需要抑制上行信號的噪聲和抑制下行信號交互調制產生的噪聲，實際需要的發射功率還需提高50％，即33 dBm。
如果需轉發4路載波信號，4路載波信號用合波器合成一路輸入到漏纜，4合1合波器的衰耗為8dB，則每路雙向射頻功放的功率輸出應為33dBm＋8dB＝41 dBm(12w)。
(6) GSM信號源和第一個放大器之間允許的最大縱向衰減為：
LossLong＝33+85-17-81＝20dB。因此，第一個放大器的增益應為20-25dB。
2.3系統設計
圖6是由四段700公尺泄漏電纜組成的雙軌地鐵隧道無線通信系統。寬帶雙向射頻功率放大器的功率增益為25～30分貝。
系統設計還需考慮下面一些問題：
接地的考慮
饋線或漏纜的接地
接地點的選擇
隧道的環境影響
產品手冊的誤差范圍
垂直極化方式下的耦合損耗指標
直流阻斷器的考慮
功分器選擇
合波器/耦合器的選擇
泄漏同軸電纜的終端匹配電阻。
三. 泄漏同軸電纜在自由空間電磁波場強的測量
場強是電磁場強度的簡稱，它是天線在空間某點的感應電信號大小，以表征該點的電磁場強度。單位為微伏/米(μv/m)。
3.1場強測量
接收天線與漏纜的相互方位有：水平、垂直和水平正交三種。場強的測量數據不僅與測量位置的電磁場強弱有關，還與接收方位有關，如果接收天線的方位與被測漏纜軸線平行，可獲得最大的感應信號。如圖7(C)所示。
圖7接收天線的極化方向與漏纜相對的三種測量方位
場強一般可用射頻（RF）有效值型電平表（電壓表）來測量。圖8是場強測量原理圖。
當線路匹配良好時，儀表讀取的電平值是儀表輸入端口（一般50Ω或75Ω）所取得的射頻電壓Er（dBμv)。Er可用下式表示：
Er=E+Ga+20lgLe-Lf-6---------（6）
式中：
Er：儀表輸入口讀取的電平（dBμV）；
E；電場強度（dBμV/m）；
Ga：接收天線增益（dB）。
如果采用半波長偶極天線時Ga=0dB；圖8 電場強度測量原理
Le：接收天線有效長度（λ/π）；
Lf：接收饋線損耗（dB）；
6：從終端值換算為開放口的校正值（dB）。
而電場強度E（dBμV/m）則可從（6）式求出，即：
E =Er-Ga-20lgLe+Lf+6------------------------------------(7)
舉例說明：
測試頻率：228.25MHz(λ=1.31m)
則20lgλ/π=20lg1.31/π≈-7.6dB；
接收天線為全向半波長偶極天線，Ga=0dB；Lf選用衰減10dB/100m型電纜，實用長度10m時的衰減為1dB；儀表指示電平為15dBμV。
將上列數據代入（7），即可求得：可求得：
場強E =Er-Ga-20lgle+Lf+6 =15-0-（-7.6）+1+6 =15+7.6+1+6 =29.6dBμV/m。
3.2場強儀
場強儀是由電平表和天線組成的儀器。場強儀的量值是以μV/m作單位。從原理上來說，電平表（或電壓表）它量度的是儀表輸入端口的壓值，而場強儀所量度的是天線在自由空間中某一點感應的電壓。
目前市面上的場強儀，是將電平表的技術指標與天線分開。如日本安立公司ML524場強儀主機就是按一個電平表給出技術指標，頻率范圍、靈敏度、電平測量范圍、電平測試精度。天線MP534A、MP666A作為選件，按頻段給出技術指標和天線增益。
國內無線領域常用的是南韓生產的PTK3201場強儀，它也是按電平表給出指標，頻率范圍0.1～2000MHz，靈敏度0.3mV等都是以儀器輸入端口給出，有一根鞭裝天線，沒有天線系數，只能定性地測量信號場強的相對大小，如果要測定dBμV/m 場強，則要選配測量天線。
由此可見，電平表Er (以dBμV作單位)和場強儀E (以dBμV/m作單位)是有很大區別的?？捎檬?7)換算。請注意：Er(電平)和E(場強)是兩個不相同的數值，不能互相替代。
場強儀，它與天線關系非常密切，如果要求一定的測量精度，那么從式（7）可知，它直接與天線增益Ga有關，再則與天線的工作頻率范圍有關，這是最起碼的要求，因此不能隨便找一根天線接在電平表上就行了。在實踐中，這種天線稱為測試天線，它有嚴格技術指標，如頻率范圍，天線增益以及阻抗、駐波比、波束的前后比等等。為適應它的頻率范圍，其形狀大有區別，有鞭狀天線，半波振子天線，對數周期天線，環行天線等。
3.3譜分析儀與場強儀
以前場強儀總是將天線配套供給。隨著電子技術和電子測量技術的發展，特別是20世紀80年代以來，頻譜分析儀的大量使用，傳統的場強儀已越來越少，它的功能己被頻譜儀代替。頻譜儀本身就是測量頻譜范圍內的信號電平，如果在頻譜儀上加上標準測試天線不就是可測量場強了嗎！比較好的頻譜儀，可以將天線系數存在機內，使用時直接顯示場強數值μV/m。如安捷倫公司、安立公司的頻譜儀大都有天線系數存儲功能。
結束語：
在山區隧道和地鐵、礦井等場合進行無線通信，無線電波傳播會受到阻礙，尤其是短波和超短波受到的傳輸衰減更大。測試表明，一臺在中等開闊地、有效通信距離為5千米的無線電臺，放到礦井下或坑道里，它的有效通信距離只能為20來米。增大無線電臺的發射功率固然可以增大通信距離，但通信效果并不明顯。有專家作過試驗，即使將無線電臺的發射功率加大100倍，在礦井下或隧道中，它的傳播距離也不過只能增加1/5罷了。何況，在礦井下是不允許隨意增大發射功率的，不然容易因電火花引發爆炸事故。那么，在隧道、礦井內實現無線電通信，路在何方？經過科學家們的研究，終于找到了利用泄漏同軸電纜進行無線電通信的良方。泄漏電纜隧道無線通信覆蓋系統主要得益在于：
(1) 可減少信號陰影和遮擋區域。在復雜的隧道中如果采用分布式天線，手機與某特定天線之間可能會受到遮擋，導致覆蓋不好。
(2) 信號波動范圍減少。與其它天線系統相比，隧道內信號覆蓋連續、均勻。
(3) 可對多種服務同時提供覆蓋。泄漏電纜本質上是一種寬帶系統，多種不同的無線系統可以共享同一套泄漏電纜系統。
(4) 泄漏電纜覆蓋設計是一項非常成熟的技術，其設計方案相對簡單。
傳統機械設計范文4
在當今世界，計算機技術的飛速發展，導致廣告設計越來越機械化、模式化；而在激烈的市場經濟競爭下，廣告的持續發展必然要求設計家要突破各種常規，在注意信息傳達功能的同時，更應該注重獨特風格的發展，用富有創意的設計去打動消費者的心。于是人們發現，將情感融和到設計之中，廣告會獲得更易打動人心的力量。其原因在于，中國是一個具有五千年歷史的文化古國，每個人在其成長的過程中都受到過傳統文化的熏陶和感染，人們在傳統文化中受到最為單純、最為原始的溫暖人性，因此，在廣告設計作品中，如果能巧妙地運用中國傳統文化，會使人倍感親切、溫馨、信任，從而在心靈上引起共鳴，激發消費者消費的欲望?，F代廣告設計只有真正引起消費者的情感共鳴，才能實現最佳的廣告效果。
如何將中國傳統文化融合到現代廣告設計中去?其作用又有哪些?這自然不是簡單的問題，對于傳統文化我們是照搬照抄，還是將傳統文化放置一邊，不予理睬?筆者認為好的設計應著重于人與人、人與空間和人與自然的融合上，是對傳統文化的再創造。而這種再創造是在理解的基礎上，用現代的審美觀對傳統的一些元素加以改造、提煉和運用，使其更富有時代的特征：或者把傳統的造型方法與表現形式運用到現代設計中來表達設計的理念，體現民族個性，這是對傳統文化再創造的理解。中國傳統文化對現代廣告設計的融合作用究竟體現在哪些方面呢?
一、中國傳統文化對現代廣告設計構圖的作用
所謂傳統文化，是指中國幾千年文化發展史中在特定的自然環境、經濟形式、政治結構、意識形態的作用下形成、積累和流傳下來，并且至今仍在影響著當今文化的“活”的中國古代文化，這些文化又包含了國畫、剪紙、建筑、皮影、雕刻等等。而傳統文化又與廣告有著不解之緣，兩者在構圖上的融和關鍵在于廣告設計中傳統美學的審美性。之前我們說過；中國是一個歷史文化古國，每個人都受到傳統文化的熏陶，這必然導致我們對“美”的崇拜和追求觀念不同與西方國家，形成具有中國傳統文化獨色的廣告作品。因此，中國傳統美學的審美性影響著廣告設計作品中“美”的體現，也影響著中國傳統文化的繼承和發展。
我們都知道廣告設計是屬于“瞬間藝術”，人們駐足于前的時間短，視線集中的程度有限，要想在這苛刻的條件下給人留有印象，廣告的設計就不能太過于復雜，必須要做到一目了然，簡潔明確，使人在一瞬之間、一定距離外能看清楚所要宣傳的事物。為了達到這個目的，廣告的設計總是盡可能采取假定的設計手法，將不同時間、空間發生的活動組合在一起，并經常運用象征手法，啟發人們的聯想來吸引消費者。所以在廣告構圖中，要突出重點，就要刪去次要的細節，甚至是背景。這種設計手法與國畫處理構圖的手法一致。例如：在國畫構圖中要求“以一當十”、“以少勝多”的精煉：或者“計白當黑”、“無畫處皆成妙境”的簡潔；“疏可走馬，密不透風”的對比關系等。由此我們可以看出，在現代廣告設計中，構圖要概括集中，突出醒目地表達所要宣傳的事物，表現物與物之間的內在聯系，賦予畫面更廣泛的含義并使人們在有限的畫面中能聯想到更廣闊的生活，感受到新的意義。我們只有將中國傳統文化的精髓融合到現代廣告設計的理念中去，才能使民族傳統文化與現代廣告設計真正的融為一體，從而增強廣告設計的傳播效率與文化藝術意蘊。另外，傳統文化與現代廣告設計的融和還可以有效增加廣告的附加價值，傳統文化由于自身特有的功能性和特殊的文化底蘊，本身就具有“滿足人們精神需要”的價值，這種價值可以在現代廣告設計中起到增強附加價值的作用。
二、中國傳統文化對現代廣告設計構思的作用
在現代廣告設計中，我們在跟隨西方現代設計潮流的時候，已不滿足于純粹跟隨，開始對傳統文化進行探索，并應用傳統文化的構思方法來結合現代廣告設計，體現中國傳統文化的意蘊及自身的文化內涵，把握并創造出具有東方特色的廣告設計作品。廣告設計是一種“瞬間藝術”，好的廣告作品不僅要讓人“一目了然”，還要“一見傾心”，為它所吸引，留下深刻的印象。這就要求在廣告設計中要具備精湛的構思。清代一位學者曾說過，一幅畫“與其令人愛，不如使人思”，好的廣告設計作品也是如此。它要讓人聯想、引起人的美好愿望、表現意境，就要有手段，我們稱之為“意匠”。如：“獨具匠心”指的就是別人沒有想到的你想到了，這也是在廣告設計中我們經常提到的一種構思方法?！耙饨场本唧w說來就是選材(先取最精粹部分)、剪裁(去污存清)、夸張(強調形象的特征)、經營位置(構圖)、表現(選項用恰當的技法)等，而這一切，恰恰是我國廣告設計者最為常用的構思手段。
三、中國傳統文化對現代廣告設計內容的作用
傳統文化是現代廣告傳播成功的基礎，而現代廣告傳播則是因為傳統文化的滋養才具備了強勁的精神發散效力，“越是民族的就越是世界的”這句話在一定程度上對于廣告同樣適用。中國傳統文化源遠流長，怎樣在廣告設計的內容上體現傳統文化的精髓??這是我們值得深思的問題。筆者認為應從一個“意”字開始，廣告設計內容上的意字，指的是傳統文化所要表達的意蘊，也是意味深長之意?！耙狻笔莻鹘y文化在內容設計上的關鍵，也適合于現代廣告設計所提出的吉祥如意的設計理念，更符合中國人在廣告設計上的要求。例如：腦白金的廣告語“今年孝敬咱爸媽，送禮還送腦白金”、“今年過節不收禮，收禮還收腦白金”，就是利用了中國傳統文化對“意”的理解。中國自古就有尊老愛幼、孝敬父母的傳統美德，“腦白金”定位成一種禮品，并且是一種能帶給人健康的禮品，極力宣傳送禮更要送健康的“意”念。這個觀念定位恰好順應了中國的傳統，為廣大消費者所能接受，從而有效地樹立了企業、品牌形象。整個廣告根植于中華民族傳統文化，是有強烈的現代氣息，既符合了廣告主的要求，又達到了準確的廣告定位。
我國的傳統文化具有很強的東方文化的表現風格，它能完美地將我國的傳統文化融合到現代廣告設計理念中去。這不僅僅是對中華藝術精神的繼承，更是對中國傳統文化走向世界的一種推廣和弘揚。我們只有不斷加深對傳統文化的理解，將傳統文化融和到現代廣告設計中，才能對傳統文化加以改造、提煉和運用，更好地利用它創造新的富有中國特色的現代廣告設計理念。
傳統機械設計范文5
（國家海洋技術中心，天津300112）
摘要：為解決在外場條件下不便于測試數傳電臺通信性能的問題，提出了便攜式數傳電臺測試系統的設計思路。該系統由鋰聚合物電池、電源管理模塊、主控芯片、電臺通信接口模塊等部分組成，通過對系統主控芯片編程可為數傳電臺提供測試數據以滿足要求。試驗結果表明：該系統能夠在外部無源的復雜環境中完成對多種性能數傳電臺的測試，具有便攜性、實用性、工作穩定的特點。
關鍵詞 ：數傳電臺測試；便攜式系統；電池充電管理；串口通信
中圖分類號：TN924?34 文獻標識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）15?0005?03
收稿日期：2015?01?30
基金項目：國家海洋防災減災項目支持（2009?008）
0 引言
數傳電臺（Radio Modem），又可稱為“無線數傳電臺”、“無線數傳模塊”，是指借助DSP技術和軟件無線電技術實現的高性能專業數據傳輸電臺。數傳電臺在無線通信系統中使用廣泛，因此對其工作性能的測試十分重要，通常利用有線測試的方法獲得電臺的發射功率、靈敏度、二次和三次諧波功率等指標[1?2]，從測試結果對其性能加以評價；然后會根據電臺發射功率、接收靈敏度、收發天線的方向圖、極化匹配因子、電磁波自由空間損耗等因素，估算出電臺有效的通信距離[3?4]，以此來評價電臺在無線通信環境下的通信性能。
由于實際應用環境（如地形、建筑、遮擋物、供電不便等）復雜多變，僅根據理論計算評價電臺的通信性能是不夠且不具有說服力的，必須通過在現場選擇合理的位置加以測試，從而確定電臺實際可靠的通信距離。為了滿足不同性能電臺的測試要求，需設計能與多種電臺相配合使用的便攜式測試系統，以滿足在各種復雜測試環境下的需要。
測試系統以大容量鋰聚合物電池作為系統電源，在電源管理電路的控制下完成電池的充放電管理，并可為多種數傳電臺提供穩定可調的工作電壓輸出，系統具有剩余電量指示功能，并可及時對電池充電。系統上的主控芯片通過編程可為電臺提供多種測試數據，具有標準的RS 232 接口，可與多種電臺進行數據通信以滿足測試要求。
1 系統總體構成
便攜式測試系統由鋰聚合物電池、電源管理模塊、開關、主控芯片、電臺通信接口模塊等部分組成。選用鋰聚合物電池是因其具有能量高、小型化、安全性好等特點[5]，其容量為10 000 mA·h，最大輸出電流為2.1 A，可滿足測試系統及較大功率電臺的需要；電源管理模塊完成鋰電池充電、測試系統和電臺供電等功能；系統通過主控芯片、開關、電臺通信接口模塊等部分完成對待測電臺無線通信有效性和可靠性的測試，其組成框圖如圖1所示。
便攜式測試系統與待測電臺連接后，開啟開關，系統運行并為電臺提供適當的工作電壓和電流，通過對系統上的主控芯片編程產生與待測電臺相符合的測試數據，通過電臺通信接口模塊傳給電臺并由其發射出去，數據發送時會伴隨指示燈的閃爍，發送完畢后系統電源自動關閉。
2 硬件設計
2.1 電源管理模塊設計
2.1.1 鋰聚合物電池充電管理電路設計
測試系統使用TI公司的BQ24702芯片對鋰聚合物電池進行充電管理，該芯片是一款高集成度電池充電控制器，可通過動態功率管理功能最小化充電時間，具有0.4%的充電電壓精度和4%的充電電流精度，適合對鋰電池進行充電控制[6]，其電路連接如圖2 所示。其中VREF引腳為芯片的5 V 參考電壓輸出，通過上拉電阻將ENABLE引腳置為高電平使芯片保持在工作狀態，通過電阻分壓的方式控制SRSET和BATSET引腳電壓，從而設置電池的充電電流和電壓，該設計中將二者分別設為2.5 A和5 V。R9 為25 mΩ精密電阻，通過SRP和SRN引腳對其兩端電壓進行檢測從而控制電池充電電流達到設定值，通過BATP引腳檢測電池的充電電壓，達到設定值后電池充電電壓保持不變而充電電流逐漸減小，當其減小到芯片內部設定的電流門限后停止充電[7]。電池的剩余電量通過4個發光二極管進行顯示。
2.1.2 測試系統電源電路設計
測試系統使用鋰聚合物電池提供的5 V 電壓作為系統輸入電壓，由于各種電臺正常工作時的供電電壓各不相同，應設計具備輸出電壓可調且范圍較寬的調節電路，這里使用NS公司的LM2621芯片，該芯片的輸入電壓范圍為1.2~14 V，輸出電壓范圍為1.24~14 V，最大可輸出1 A的負載電流[8]，效率高達90%，充分滿足本設計要求，其電路連接如圖3所示。其中EN 引腳為芯片的使能端，由測試系統上的單片機和系統開關共同控制；通過調節與芯片FB引腳相連的可調電阻，可對輸出電壓進行調節，這里選用阻值為50 kΩ的多圈精密電位器，調節電位器R20 使管腳7的輸出電壓為6 V。為了滿足測試系統上單片機和其他數字芯片的供電要求，選用NS公司的LM2937?3.3芯片，將LM2621芯片的輸出電壓作為其輸入，從而獲得穩定、低噪聲的3.3 V電壓輸出。
2.2 系統開關設計
為了在測試系統進行數據發送時通信指示并節省設計空間，使用帶有發光二極管的非自鎖開關作為系統開關，通過對其自帶的LED 進行控制實現發送數據時的閃爍效果，非自鎖的方式允許測試系統在工作完畢后可自動關斷電源。
測試系統的啟動流程如下：系統電源芯片LM2621的使能端EN由兩個光電耦合器的輸出引腳共同控制，當開關按下后，一個光耦瞬間導通，LM2621因EN為高電平開始工作，系統上的單片機和數字芯片獲得工作電壓，單片機程序運行，通過其I/O口控制另一個光耦導通，EN因此繼續保持高電平，當程序運行結束后關斷該光耦從而關閉LM2621芯片，系統電源關閉。
2.3 主控芯片選型及設計
由于測試系統主要完成對外圍芯片的控制和測試數據的生成，對于計算要求并不復雜，因此對主控芯片的運算處理能力要求不高；同時，由于測試系統的電池容量為10 000 mA·h，而系統在工作時所需時間也較短，因此對主控芯片的功耗要求也不高，但在軟件開發過程中要求開發難度低，以縮短研發周期，經對比選型，最終選用Silicon Laboratories 公司的高性能微控制器C8051F310作為主控芯片。它具有與8051兼容的CIP?51微控制器內核，是完整的混合信號片上系統SoC芯片。其主要性能為：采用高速流水線結構（25 MIPS），70%的指令執行時間為1~2個時鐘周期，具有16 KB可在系統編程flash和1 280 B SRAM，最多可達14個中斷源等特點，以上性能完全滿足本測試系統的設計需求。
2.4 電臺通信接口模塊設計
為了給待測電臺供電并與其進行數據傳輸，測試系統應具備電臺通信接口。使用單片機的I/O口、光電耦合器和MOSFET組成電臺供電的控制邏輯。通常各種電臺都具有RS 232 接口，測試系統上的單片機使用的是TTL 電平，選用MAXIMUM 公司生產的MAX3221 芯片完成二者間的電平轉換，其電路原理框圖如圖4所示。
3 軟件設計
為了保證測試系統的可靠運行且可維護性強，采用模塊化編程完成程序設計，根據待測電臺數據的需求對系統單片機程序進行編寫，以生成測試數據源。采用Keil公司的Keil μVision4作為編程環境開發，程序設計語言采用C語言為主，匯編語言為輔的設計方案，匯編語言僅完成MCU寄存器的初始化，其程序流程圖如圖5所示，其中測試數據格式由待測電臺的要求來確定。
4 系統測試結果及分析
對待測電臺使用有線測試的方法獲得其發射功率和接收靈敏度，選擇帶寬與電臺相匹配的天線，根據電磁波的自由空間損耗公式、收發天線的方向圖及增益等參數估算出電臺的理論有效通信距離。在現場測試中，根據場地的要求盡可能將測試系統和其接收系統拉開距離，當受場地限制時，可在待測電臺射頻輸出端加一定量的衰減起到拉遠距離的效果。在進行試驗前，對便攜式測試系統進行高低溫試驗和8 h不間斷工作試驗，以確定其正常工作的環境溫度范圍和可靠的工作時間。
現選用三種不同的數傳電臺作為待測電臺，經有線測量得知，其發射功率分別為9 dBm，15 dBm，27 dBm，接收靈敏度為-75 dBm，-84 dBm，-82 dBm，工作頻率為160 MHz，433 MHz，915 MHz，工作電壓分別為6 V，9 V，12 V，選擇中心頻率與其相匹配，帶寬為20 MHz，增益為0 dB 的單極子全向天線作為發射和接收天線。使用直流12 V的電源適配器，對測試系統進行充電直至電量指示燈顯示充電完成，調節3套測試系統的電臺供電電壓以滿足要求。編寫模擬測試數據，數據幀格式由測試系統標號、幀標號、模擬數據內容三部分組成[9?10]，每秒發送1幀數據。
選擇遮擋相對較少的岸邊作為測試環境，將測試系統放置于船上，將其接收系統放置于岸邊高臺處，開啟測試系統與接收系統且船駛離岸，用頻譜分析儀實時監測對應頻率的數據發送狀態并記錄接收系統的結果，記錄船的經緯度以用于測量船岸距離。船的航速為8 kn，數據連續發送40 min，船岸間距約為10 km時結束測試，結果如表1所示。三套測試系統在外場環境下均完成了對相應電臺的測試。通過計算可知三種電臺的理論通信距離分別為2.5 km，6 km，8 km，而實測通信距離均比理論值要近，這與電臺自身性能、收發天線的駐波比、饋線損耗、環境噪聲、空氣中固態和液態顆粒物引起的傳輸損耗等因素有關。由此可見，使用便攜式測試系統在外場驗證對評估電臺在實際應用環境下的通信性能是非常必要的，為全面評估電臺的有效通信距離提供了保證。
5 結語
本文提出了便攜式數傳電臺測試系統的設計思想并詳細給出了硬件和軟件的實現方案，最后選擇海岸邊作為實測場地對系統進行外場測試。結果表明：該測試系統能在外部無源的復雜環境中完成對多種數傳電臺無線通信性能的測試，具有便攜性好、實用性高、工作穩定等特點。本設計對數傳電臺通信性能的實際檢驗方法起到一定的借鑒作用。
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作者簡介：王心鵬（1983—），男，天津人，工學碩士，助理工程師。主要研究方向為無線通信、電路設計、嵌入式系統等。
傳統機械設計范文6
作者簡介：
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