序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇天線技術(shù)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

一、前言

隨著蜂窩移動(dòng)用戶的不斷增長(zhǎng)，如何解決頻譜資源緊張、抑制各種干擾、提高通信服務(wù)質(zhì)量成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。為此，人們提出了一系列的解決方案，例如，在通信密集的地方引入微蜂窩技術(shù)、頻率跳變技術(shù)、高效的編碼技術(shù)以及進(jìn)行功率控制等。而智能天線為這一切問(wèn)題的解決提供了一條新思路。智能天線能夠成倍地提高通信系統(tǒng)的容量，有效地抑制復(fù)雜電磁環(huán)境下的各種干擾，并且還能與各種通信系統(tǒng)和其他多址方式兼容，從而以較小的代價(jià)獲取較大的性能提高。目前，國(guó)內(nèi)外有許多大學(xué)和公司致力于智能天線的研究。歐洲電信委員會(huì)(ETSI)明確提出智能天線是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一，并制定了相應(yīng)的開發(fā)計(jì)劃。

二、智能天線的基本概念

智能天線綜合了自適應(yīng)天線和陣列天線的優(yōu)點(diǎn)，以自適應(yīng)信號(hào)處理算法為基礎(chǔ)，并引入了人工智能的處理方法。智能天線不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的單元，它已成為一個(gè)具有智能的系統(tǒng)。其具體定義為:智能天線以天線陣列為基礎(chǔ)，在取得電磁信息之后，使用人工智能的方法進(jìn)行處理，對(duì)電磁環(huán)境做出分析、判斷，并自動(dòng)調(diào)整本身的工作狀態(tài)使之達(dá)到最佳。依據(jù)天線的智能化程度可將天線分成可變波束天線、動(dòng)態(tài)相控陣列和自適應(yīng)陣列3類。可變波束天線依據(jù)接收功率最大原則，在幾個(gè)預(yù)設(shè)陣列波束中進(jìn)行切換；動(dòng)態(tài)相控陣列使用測(cè)向算法，能夠連續(xù)追蹤用戶的方向而改變天線的波束，使接收功率達(dá)到最大；自適應(yīng)陣列既對(duì)用戶進(jìn)行測(cè)向，又對(duì)各種干擾源進(jìn)行測(cè)向，在形成波束時(shí)，不僅使接收功率最大，而且使噪聲降到最低，從而使接收信噪比最高。

智能天線的發(fā)展可分成3個(gè)階段:第1階段是應(yīng)用于上行鏈路，通過(guò)使用智能天線增加基站的接收增益，從而使接收機(jī)的靈敏度和接收距離大大增加；第2階段是將智能天線技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于下行鏈路，在智能天線應(yīng)用于下行鏈路后，能夠控制波束的發(fā)射方向，從而有助于頻率的復(fù)用，提高系統(tǒng)的容量；最后一個(gè)階段是完全的空分多址，此時(shí)在一個(gè)蜂窩系統(tǒng)中，可以將同一個(gè)物理信道分配給不同的用戶，例如，在TDMA中，可以將同一小區(qū)內(nèi)同一時(shí)隙同一載波同時(shí)分配給兩個(gè)用戶。

三、智能天線的組成和關(guān)鍵技術(shù)

智能天線主要分為天線陣列、接收通道及數(shù)據(jù)采集、信息處理3部分。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，天線陣列通常采用直線陣列和平面陣列兩種方式。在確定天線陣列的形式后，天線單元的選擇就十分關(guān)鍵。天線單元不僅要達(dá)到本身的性能指標(biāo)，還必須具有單元之間的互耦小、一致性好以及加工方便的特點(diǎn)。目前微帶天線使用較多。

接收通道及數(shù)據(jù)采集部分主要完成信號(hào)的高頻放大、變頻和A/D轉(zhuǎn)換，以形成數(shù)字信號(hào)。目前，受A/D器件抽樣速率的限制，不能直接對(duì)高射頻信號(hào)和微波信號(hào)進(jìn)行采樣，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行下變頻處理，降低采樣速率。

信息處理部分是智能天線的核心部分，主要完成超分辨率陣列處理和數(shù)字波束形成兩方面的功能。進(jìn)行超分辨率陣列處理的目的是獲得空間信號(hào)的參數(shù)，這些參數(shù)主要包括信號(hào)的數(shù)目、信號(hào)的來(lái)向、信號(hào)的調(diào)制方式及射頻頻率等，其中信號(hào)的來(lái)向?qū)τ趯?shí)現(xiàn)空分多址和自適應(yīng)抑制干擾有著重要作用。在眾多的超分辨率測(cè)向算法中，MUSIC算法及其改進(jìn)算法一直占據(jù)主導(dǎo)地位，它不受天線陣排陣方式的影響，只需經(jīng)過(guò)一維搜索就能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)來(lái)向的無(wú)偏估計(jì)，并且估計(jì)的方差接近CRLB。此外，使用ESPRIT算法來(lái)解決移動(dòng)通信中的測(cè)向問(wèn)題也得到了廣泛的研究。數(shù)字波束形成主要通過(guò)調(diào)整加權(quán)系數(shù)來(lái)達(dá)到增強(qiáng)有用信號(hào)和抑制干擾的作用，它需要收斂速度快、精度高的算法支持。根據(jù)所需先驗(yàn)知識(shí)的不同，目前的波束形成算法主要有3類:以信號(hào)來(lái)向?yàn)橄闰?yàn)知識(shí)，如LCMV算法；以參考信號(hào)為先驗(yàn)知識(shí)，包括LMS算法及其改進(jìn)算法NLMS、RLS等；不需要任何先驗(yàn)知識(shí)，如CMA算法。由于移動(dòng)通信環(huán)境復(fù)雜，各種算法也有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此系統(tǒng)中必須對(duì)多種算法取長(zhǎng)補(bǔ)短，才能達(dá)到最佳效果。

四、智能天線的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

(1)提高系統(tǒng)容量

在蜂窩系統(tǒng)中，用戶的干擾主要來(lái)自其他用戶，而智能天線將波束零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)其他用戶，從而減少了干擾的影響。由于系統(tǒng)提高了接收信噪比，因此減少了頻譜資源的復(fù)用距離，從而獲得了更大的系統(tǒng)容量。

(2)擴(kuò)大小區(qū)覆蓋距離和范圍

使用智能天線可以提高用戶和基站的功率接收效率，進(jìn)一步擴(kuò)大基站的通信距離，減少功率損失，從而延長(zhǎng)電池的壽命，減小用戶的終端。

(3)減少多徑干擾影響

智能天線使用陣列天線，通過(guò)利用多個(gè)天線單元的接收信息和分集技術(shù)，可以將多徑衰落和其他多徑效應(yīng)最小化。

(4)降低蜂窩系統(tǒng)的成本

智能天線利用多種技術(shù)優(yōu)化了信號(hào)的接收，從而能夠顯著降低放大器成本和功率損耗，提高系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低成本。

(5)提供新服務(wù)

智能天線在使用過(guò)程中必須對(duì)用戶進(jìn)行測(cè)向，以確定用戶的位置，從而為用戶提供基于位置信息的服務(wù)，如緊急呼叫等。目前，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)已準(zhǔn)備實(shí)施用戶定位服務(wù)。

(6)更好的安全性

使用智能天線后，竊聽用戶的通話將會(huì)更加困難，因?yàn)榇藭r(shí)盜聽者必須和用戶處于相同的通信方向上。

(7)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理能力

利用智能天線可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電磁環(huán)境和用戶情況，從而為實(shí)施更有效的網(wǎng)絡(luò)管理提供條件。

(8)解決遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題和越區(qū)切換問(wèn)題

智能天線可自適應(yīng)地調(diào)節(jié)天線增益，較好地解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題，為移動(dòng)臺(tái)的進(jìn)一步簡(jiǎn)化提供了條件。在蜂窩系統(tǒng)中，越區(qū)切換是根據(jù)基站接收的移動(dòng)臺(tái)的功率電平來(lái)判斷的。由于陰影效應(yīng)和多徑衰落的影響常常導(dǎo)致越區(qū)轉(zhuǎn)接，增加了網(wǎng)絡(luò)管理的負(fù)荷和用戶呼損率。在相鄰小區(qū)應(yīng)用的智能天線技術(shù)，可以實(shí)時(shí)地測(cè)量和記錄移動(dòng)臺(tái)的位置和速度，為越區(qū)切換提供更可靠的依據(jù)。

五、智能天線的技術(shù)現(xiàn)狀

在分析智能天線理論的同時(shí)，國(guó)內(nèi)外一些大學(xué)、公司和研究所分別建立了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將智能天線應(yīng)用于實(shí)踐中，并取得了一些成果。

(1)美國(guó)

在智能天線技術(shù)方面，美國(guó)較其他國(guó)家更加成熟，已開始投入實(shí)際應(yīng)用中。美國(guó)的ArrayComm公司發(fā)展了針對(duì)GSM標(biāo)準(zhǔn)和日本PHS標(biāo)準(zhǔn)的智能天線系統(tǒng)。該公司已將智能天線應(yīng)用于基于PHS標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線本地環(huán)路中，并投入了商業(yè)運(yùn)行。該方案采用可變陣元配置，有12陣元、8陣元環(huán)形自適應(yīng)陣列可供不同的環(huán)境選用，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，在PHS基站采用智能天線技術(shù)可使系統(tǒng)容量增加4倍。

(2)歐洲

歐洲通信委員會(huì)在RACE計(jì)劃中實(shí)施了第一階段的智能天線技術(shù)研究，稱為TSUNAMI，由德國(guó)、英國(guó)、丹麥和西班牙共同合作完成。它采用DECT標(biāo)準(zhǔn)，射頻頻率為1.89GHz，天線由8個(gè)微帶貼片組成。陣元距離可調(diào)、組陣方式可變，有直線型、圓環(huán)型和平面型3種形式。數(shù)字波束形成的硬件主要包括2片DBF1108芯片，它在軟件上分別由MUSIC算法、NLMS、RLS完成測(cè)向和求得最佳的加權(quán)系數(shù)。在典型的市區(qū)環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)表明，該智能天線能有效跟蹤的方向分辨率大約為15°，BER優(yōu)于10-3。

(3)日本

ATR光電通信研究所研制了基于波束空間處理方式的多波束智能天線。天線陣元布局為間距半波長(zhǎng)的16陣元平面方陣，射頻工作頻率為1.545GHz。陣元組件接收信號(hào)在A/D變換后，進(jìn)行快速傅氏變換，形成正交波束后分別采用恒模算法或最大比值合并分集算法，數(shù)字信號(hào)處理部分由10片F(xiàn)PGA完成。ATR研究人員提出了智能天線的軟件天線概念。

(4)其他國(guó)家

我國(guó)的信威公司也將智能天線應(yīng)用于TDD方式的WLL系統(tǒng)中。該智能天線采用8陣元的環(huán)形自適應(yīng)陣列，射頻工作于1785~1805MHz，采用TDD工作方式，收發(fā)間隔為10ms，接收機(jī)靈敏度最大可提高9dB。此外，愛立信公司與德國(guó)運(yùn)營(yíng)商也將智能天線應(yīng)用于GSM基站上，但該天線的智能化程度不高。韓國(guó)、加拿大等國(guó)也開展了智能天線方面的研究。

(5)用于衛(wèi)星移動(dòng)通信的智能天線

上文主要介紹了基于蜂窩系統(tǒng)的智能天線，另外還有一種用于L衛(wèi)星移動(dòng)通信的智能天線。該天線采用了由16個(gè)環(huán)形微帶貼片天線組成的一個(gè)4×4的方形平面陣，它的射頻頻率為1.542GHz，左旋圓極化，中頻頻率為32kHz，A/D變換器的采樣速率和分辨率分別為128kHz和8位。在數(shù)字信號(hào)處理部分，選用了10個(gè)FPGA芯片，其中8個(gè)用于16個(gè)天線支路的準(zhǔn)相干檢測(cè)和快速傅里葉變換，另外2片則起到波束選擇、控制和接口的作用；自適應(yīng)算法則選擇了CMA。系統(tǒng)的外場(chǎng)測(cè)試表明，它能產(chǎn)生16個(gè)波束來(lái)覆蓋整個(gè)上半空間，并且不需要借助于任何傳感器，就能用最高增益的波束來(lái)自動(dòng)捕獲和跟蹤衛(wèi)星信號(hào)，從而在各種復(fù)雜的環(huán)境下均能提供比采用其他天線要高得多的通信質(zhì)量。

六、智能天線面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展方向

篇（2）

系統(tǒng)硬件主要由傳感器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器、控制開關(guān)器和上位機(jī)組成。傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器、處理芯片、及通信模塊組成，主要有溫濕度傳感器、H2S氣體傳感器、NH3氣體傳感器等；控制開關(guān)器主要是由主芯片、繼電器電路、接收通信模塊組成，主要用于控制通風(fēng)設(shè)備的工作狀態(tài)；協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立維護(hù)和數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)，主要任務(wù)是為各個(gè)傳感器分配地址，建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)；上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)，并能根據(jù)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行預(yù)警作用。傳感器節(jié)點(diǎn)由MSP430系列處理器模塊、無(wú)線通信模塊、串口通信模塊、傳感器模塊、電源模塊和其它擴(kuò)展模塊組成。選取MSP430系列處理器主要考慮低功耗。為了提高節(jié)點(diǎn)間的通信距離，需要在發(fā)射器的輸出端和發(fā)射天線之間增加一個(gè)功率放大器，并且采用定向傳輸技術(shù)。各種傳感器模塊、控制開關(guān)器和協(xié)調(diào)器都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，利于節(jié)點(diǎn)的重復(fù)使用，提高靈活度。

2．2定向天線技術(shù)

定向天線（Directionalantenna）是指在某一個(gè)或某幾個(gè)特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。定向天線具有增益高、方向性好等特點(diǎn)，能夠有效抑制干擾信號(hào)，大大減少節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)干擾，增大了數(shù)據(jù)的傳輸距離和數(shù)據(jù)傳送效率，降低信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延和節(jié)點(diǎn)的功耗、提高空間復(fù)用度，能夠使多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸，空間復(fù)用率高。并且通過(guò)定向天線傳輸增加額外增益能夠?qū)崿F(xiàn)WSN節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離通信，協(xié)議可靠性高，時(shí)延小，有效提高了WSN網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

2．3節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)的組成

軟件的設(shè)計(jì)主要由傳感器節(jié)點(diǎn)軟件、控制開關(guān)器軟件、監(jiān)測(cè)軟件組成，除監(jiān)測(cè)軟件外，所有程序采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控軟件采用eclipse軟件結(jié)合an－droid－sdk完成。各個(gè)應(yīng)用程序主要由各個(gè)傳感器硬件模塊的驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集和通信協(xié)議。

2．4通信協(xié)議

2．4．1通信算法

針對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在有障礙物影響，會(huì)導(dǎo)致傳輸距離受限制、監(jiān)測(cè)精度不高等結(jié)果，因此設(shè)計(jì)了傳輸通信協(xié)調(diào)。通信協(xié)議算法主要包含四個(gè)階段：初始化階段、路由發(fā)現(xiàn)階段、數(shù)據(jù)傳輸階段、路由重發(fā)現(xiàn)。

1）初始化階段

當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)定時(shí)器tt1時(shí)間，當(dāng)tt1時(shí)間到達(dá)后，節(jié)點(diǎn)就定期時(shí)間（tt2時(shí)間內(nèi)）向周圍節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)HELLO信息，發(fā)送HEL－LO信息后就等待回復(fù)號(hào)RET信息，如果在tt2時(shí)間內(nèi)收到周圍節(jié)點(diǎn)的RET信息，標(biāo)注節(jié)點(diǎn)已被發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，周圍節(jié)點(diǎn)在收到HELLO信息后，就會(huì)把此節(jié)點(diǎn)作為鄰節(jié)點(diǎn)保存在臨時(shí)列表中，在tt3時(shí)間內(nèi)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送RET信息。如果此節(jié)點(diǎn)在自己的通信范圍內(nèi)，就作為自己的鄰節(jié)點(diǎn)保存在正式鄰點(diǎn)列表中，否則拋棄此節(jié)點(diǎn)。

2）路由發(fā)現(xiàn)階段

每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，并且根據(jù)本身的能量、與基站節(jié)點(diǎn)的距離、整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的均衡等因素，設(shè)置成為初始的簇頭節(jié)點(diǎn)，各個(gè)簇頭負(fù)責(zé)簇內(nèi)數(shù)據(jù)的采集。除此，各個(gè)簇頭之間，為了保證路由的可靠性和降低傳輸數(shù)據(jù)消耗的能量，采用單跳或多跳的傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)。如果簇頭節(jié)點(diǎn)在基站的接收范圍內(nèi)，就直接把數(shù)據(jù)傳送給基站，如果不在基站接收范圍內(nèi)，就計(jì)算各個(gè)簇頭離基站的位置、本身剩余的能量，保證傳輸消耗能量最低原則，采用多跳方式傳輸數(shù)據(jù)到基站。

3）數(shù)據(jù)傳輸階段

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)傳送給簇頭節(jié)點(diǎn)，為了避免數(shù)據(jù)冗余，簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后發(fā)送給基站。數(shù)據(jù)會(huì)按照設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳送格式進(jìn)行傳輸。

4）路由重發(fā)現(xiàn)階段

由于能量的限制，如果一直保持原路由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，就會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量過(guò)多而不能工作，從而破壞整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行?？紤]到簇頭在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中承擔(dān)更重任務(wù)，設(shè)計(jì)簇頭更換策略。簇頭更換策略主要取決于三個(gè)因素：選舉系數(shù)、邊緣位置、閾值能量。選舉系數(shù)決定簇頭選舉的時(shí)間和更換的輪數(shù)，設(shè)置合理可行的選舉系數(shù)保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能；處于邊緣位置的節(jié)點(diǎn)若成為簇頭，會(huì)因傳輸距離太遠(yuǎn)，容易耗盡能量而死亡；閾值能量設(shè)置得太大，導(dǎo)致很多節(jié)點(diǎn)不能成為簇頭，勢(shì)必會(huì)因數(shù)據(jù)傳輸距離過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。所以，簇頭更換策略是當(dāng)簇頭的滿足選舉系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)入到簇頭更換，此時(shí)選取出簇內(nèi)具有最大剩余能量的節(jié)點(diǎn)，判斷此節(jié)點(diǎn)是否處于邊緣位置，如果處于邊緣位置，繼續(xù)尋找簇內(nèi)第二大剩余能量節(jié)點(diǎn)，一直到不處于邊緣位置為此，然后判定其剩余能量是否大于閾值能量，如果滿足則設(shè)置此節(jié)點(diǎn)為新一輪的新簇頭，并向周圍所有的節(jié)點(diǎn)發(fā)送成為簇頭的標(biāo)志信息，重新進(jìn)行簇內(nèi)成員的構(gòu)建，再形成新的路由進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。

2．4．2MAC協(xié)議

基于定向天線的MAC協(xié)議主要使用兩種方式：使用RTS／CTS握手方式和不使用RTS／CTS握手方式。前者使用RTS獲得鄰節(jié)點(diǎn)的信息，RTS需要硬件設(shè)備獲取鄰節(jié)點(diǎn)的位置信息，后者則使用了音的信號(hào)幀，但是這兩種方式會(huì)帶來(lái)隱藏終端和聾節(jié)點(diǎn)等問(wèn)題，從而降低了MAC的性能。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以結(jié)合定向虛擬載波偵聽（DVCS）機(jī)制、使用多跳、SDMA（空分多址）等的優(yōu)點(diǎn)，充分利用定向天線的優(yōu)勢(shì)。

2．4．3數(shù)據(jù)通信格式

考慮到數(shù)據(jù)通信過(guò)程中的可靠性和安全性，設(shè)置了數(shù)據(jù)通信格式。1）傳感器節(jié)點(diǎn)到協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式定義如：Head＋len＋data＋stx。其中：Head（2byte），固定為0xFF，0XFE；Len（1byte），data的字節(jié)數(shù)；Data：數(shù)據(jù)域———2byte本機(jī)地址＋2byte父節(jié)點(diǎn)地址＋nbyte傳感器數(shù)據(jù)（n大于等于2）；stx（2byte），固定為0x0D，0X0A。具體發(fā)送命令如：FFFE0800010000031200000D0A。其中：FFFE為固定數(shù)據(jù)頭；08為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；0001為本機(jī)地址（子節(jié)點(diǎn)地址）；0000為父節(jié)點(diǎn)地址；03為傳感器類型；12為傳感器數(shù)據(jù)，1Lsb＝0．1，如0x10表示1．8；0D0A為數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。2）協(xié)調(diào)器發(fā)往監(jiān)測(cè)軟件的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式定義如：FFFD000430300000hhhhhh。其中：byte1byte2：傳感器端數(shù)據(jù)發(fā)送的固定頭，固定為FFFD；byte3：數(shù)據(jù)類型的標(biāo)識(shí)，00為H2S傳感器的數(shù)據(jù)，01為溫濕度感測(cè)器的數(shù)據(jù)，02為NH3感測(cè)器的數(shù)據(jù)；byte4為傳感數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（統(tǒng)一為04）；byte4～byte7：為傳感器數(shù)據(jù)；Byte9～byte10：保留；byte11：byte1—byte10校驗(yàn)值（相加取低8位）。

2．5網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建系統(tǒng)上電后

協(xié)調(diào)器進(jìn)行搜索并尋找合理的信道，完成系統(tǒng)初始化和建立網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)。各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通電后，掃描信道，尋找協(xié)調(diào)器，并加入到網(wǎng)絡(luò)中。加入網(wǎng)絡(luò)后，則開始采集環(huán)境數(shù)據(jù)，傳輸給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，判定其格式正確后，將其傳輸給監(jiān)測(cè)軟件。

2．6監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

以eclipse軟件為開以平臺(tái)，結(jié)合android－sdk完成監(jiān)控軟件的開發(fā)。Android系統(tǒng)是一個(gè)源碼公開、開放和完整的軟件，是由操作系統(tǒng)、用戶界面中間件和重要應(yīng)用程序組成，得到手機(jī)運(yùn)營(yíng)商的廣泛使用。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用到了Activity、Intent、Service、An－droidUI、多線程等技術(shù)。本系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)方面組成：Android軟件與硬件傳感器通信的底層驅(qū)動(dòng)，包括打開串口、關(guān)閉串口、發(fā)送串口信息、接收串口信息以及異步方式讀取傳感器數(shù)據(jù)等；主界面內(nèi)容顯示，包含各種傳感器數(shù)據(jù)顯示、控制開關(guān)器的控制等信息。監(jiān)控軟件接收到數(shù)據(jù)時(shí)首先要對(duì)數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行分析，判定數(shù)據(jù)格式正確后，確定是哪個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算結(jié)果，在相應(yīng)界面位置顯示數(shù)值；把結(jié)果與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，如果不在設(shè)置數(shù)值范圍內(nèi)，就進(jìn)行報(bào)警，并把報(bào)警信息通過(guò)串口發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再轉(zhuǎn)發(fā)到控制開關(guān)器，驅(qū)動(dòng)通風(fēng)設(shè)備工作。

3系統(tǒng)的應(yīng)用

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成并搭建，在豬舍做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和相關(guān)的測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，成功讀取相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)。主界面運(yùn)行顯示圖中是各個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)采集發(fā)送回來(lái)的數(shù)值顯示和通風(fēng)設(shè)備工作狀態(tài)情況?？梢酝ㄟ^(guò)“菜單鍵”設(shè)置邏輯狀態(tài)的“關(guān)閉”和“啟動(dòng)”在邏輯狀態(tài)都已關(guān)閉情況下，只能顯示所有傳感器的數(shù)據(jù)和此時(shí)通風(fēng)設(shè)備工作狀態(tài)，不能達(dá)到超限預(yù)警的效果。為了能實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)控制，必須要開啟所有的邏輯狀態(tài)。通過(guò)“菜單鍵”設(shè)置溫度、濕度、H2S氣體和NH3氣體的范圍，當(dāng)采集數(shù)據(jù)中任一參數(shù)超出范圍，都可以自動(dòng)開啟和關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備，達(dá)到自動(dòng)控制效果。H2S和NH3參數(shù)范圍設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無(wú)公害畜禽產(chǎn)地環(huán)境要求（GB／T18407．3—2001）中的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)置，H2S和NH3應(yīng)控制在10、25mg•m－3以下。根據(jù)相關(guān)研究表明，豬舍最適宜的溫度為8℃～20℃，相對(duì)濕度根據(jù)豬體質(zhì)量類型的不同一般為65％～85％。

篇（3）

現(xiàn)在，各行各業(yè)在發(fā)展過(guò)程中在節(jié)能環(huán)保方面都有了新的要求，因此，為了更好的適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展變化，農(nóng)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中一定要非常的穩(wěn)定，這樣才能更好的保證糧食供應(yīng)不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題。在農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，水利工程對(duì)其發(fā)展有很大的保障作用。因此，在農(nóng)田水利方面也要重視高效、節(jié)能以及環(huán)保方面，這樣才能更好的推動(dòng)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在農(nóng)田水利技術(shù)方面，我國(guó)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，在水資源的利用效率方面有了很大的提高，同時(shí)，對(duì)作物的水分也需求進(jìn)行信息采集，因此，能夠更好的對(duì)水量進(jìn)行控制。在對(duì)理論進(jìn)行研究的時(shí)候，前期是比較單一的，只是對(duì)單純的土壤水分進(jìn)行了水分控制研究，因此，現(xiàn)在，研究理論已經(jīng)向多元化方向發(fā)展了，在這種情況下，能夠更好的對(duì)全方位的水分轉(zhuǎn)移進(jìn)行規(guī)律性研究，同時(shí)，對(duì)水分的承載體也進(jìn)行了更多方面的研究。在研究對(duì)象方面不僅僅進(jìn)行了水分的研究，同時(shí)對(duì)養(yǎng)分和水熱情況也進(jìn)行了分析。這樣能夠更好的對(duì)不同條件下的灌溉進(jìn)行研究，同時(shí)，在灌溉時(shí)候也能制定出不同的方式，在制定灌溉方式的時(shí)候，要對(duì)植物的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行必要的研究，同時(shí)，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境也要進(jìn)行分析，這樣才能更好的促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。農(nóng)田水利工程在節(jié)水方面要建立一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系，這樣能夠保證研究方面更加的科學(xué)，同時(shí)也能更加的系統(tǒng)。農(nóng)田水利在水系研究方面研究的對(duì)象非常多，其中包括地表水、農(nóng)田大氣水、土壤水、地下水以及植物水進(jìn)行研究，在研究的過(guò)程中要對(duì)其相互之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行掌握，這樣能夠更好的對(duì)農(nóng)作物的水分蒸發(fā)量和流域的蒸發(fā)量進(jìn)行計(jì)算，在研究的過(guò)程中，要將農(nóng)田水利工程的高效性和節(jié)能性作為工作的目標(biāo)。在對(duì)節(jié)水高效模型進(jìn)行研究的時(shí)候，要對(duì)相關(guān)的重點(diǎn)進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)相關(guān)的方法也要進(jìn)行重視。對(duì)農(nóng)作物的水分研究從單一的研究領(lǐng)域向更廣的范圍進(jìn)行研究，能夠更好的對(duì)水分的空間性進(jìn)行研究，同時(shí)也能更好的對(duì)分布規(guī)律進(jìn)行研究。在對(duì)農(nóng)田水利進(jìn)行研究的時(shí)候，針對(duì)傳統(tǒng)的農(nóng)作物主要有小麥、水稻和玉米，這些農(nóng)作物是大規(guī)模種植的，因此，在進(jìn)行現(xiàn)代農(nóng)田水利研究的時(shí)候要從這些農(nóng)作物的研究中走出來(lái)，研究的方向要向經(jīng)濟(jì)作物轉(zhuǎn)移，這樣能夠更好的滿足現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，同時(shí)，在研究過(guò)程中，對(duì)不同的作物在不同的階段的水分情況進(jìn)行研究，這樣能夠更好的掌握其水分需求變化，同時(shí)，對(duì)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)要進(jìn)行研究，這樣能夠更好的保證農(nóng)田水利節(jié)水建設(shè)的實(shí)現(xiàn)。在經(jīng)過(guò)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯糠治鲆院?，可以?duì)農(nóng)作物的灌溉水量進(jìn)行控制，同時(shí)，為了更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)約和高效的目的，可以建立必要的基礎(chǔ)保障措施，這樣能夠更好的做到適度的調(diào)節(jié)。

1.2設(shè)備、材料的節(jié)水研發(fā)

在節(jié)水灌溉設(shè)備方面有了很多的變化，現(xiàn)在，主要應(yīng)用的設(shè)備有外混式自吸泵、新型金屬快速接頭、地面移動(dòng)鋁合金管道系統(tǒng)設(shè)備、田間閘管系統(tǒng)設(shè)備、調(diào)壓給水栓、豎管萬(wàn)向座、恒壓噴灌設(shè)備、絞盤式噴灌機(jī)、折射式微噴頭、旋轉(zhuǎn)式微噴頭、微灌用壓力-流量調(diào)節(jié)器、微噴連接件、水動(dòng)式施肥泵、水動(dòng)反沖洗沙過(guò)濾器、平面迷宮式滴頭、毛管移動(dòng)機(jī)具、滴灌設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)、地下滴灌專用滴頭、經(jīng)濟(jì)型內(nèi)鑲式滴灌管及配套設(shè)備、波涌灌設(shè)備、U型防滲渠道施工機(jī)械、SYZW-1智能型量水儀、WIS-2智能型量水儀、長(zhǎng)喉槽量水槽等24種節(jié)水新設(shè)備，其中16種產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在節(jié)水新材料研究上，提出了適合U型渠道襯砌構(gòu)件的混凝土配合比，選用焦油塑料膠泥條和遇水膨脹橡膠止水條作為預(yù)制襯砌渠道伸縮縫材料，較好地解決了渠道接縫滲漏問(wèn)題。

1.3農(nóng)用水資源的合理開發(fā)及農(nóng)業(yè)節(jié)水新技術(shù)研究

在水庫(kù)灌區(qū)建立流域水資源的優(yōu)化調(diào)度模型能夠更好的對(duì)徑流的水量進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)蓄的水量和灌區(qū)的農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合，這樣能夠更好的保證輸水的能力，進(jìn)行更好的分析，能夠更好的對(duì)水資源進(jìn)行合理的配置，同時(shí)也能更好的實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化調(diào)度，對(duì)提高供水效率非常有幫助。在灌溉水源非常多的地區(qū)，要將灌溉區(qū)的地表水和地下水進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，這樣能夠更好的在優(yōu)化水資源方面進(jìn)行配合，同時(shí)，在自動(dòng)化控制技術(shù)方面也能取得很好的效果。農(nóng)田在灌溉方面要實(shí)現(xiàn)分散水源集中控制，這樣能夠更好的實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)，也能更好的對(duì)有限的水資源進(jìn)行更好的利用，這樣能夠更好的提高灌溉的效率。在輸水和配水的環(huán)節(jié)上也要進(jìn)行節(jié)水工程設(shè)計(jì)，在施工技術(shù)方面也要進(jìn)行提高，這樣能夠更好的形成集成灌溉的模式。在膜下滴灌技術(shù)中，能夠更好的通過(guò)滴灌的方式來(lái)使農(nóng)作物的根系更好的吸收水、肥和農(nóng)藥，這樣能夠更好的保證農(nóng)作物的生長(zhǎng)，同時(shí)，也能更好的保證農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中水分的充足。

2農(nóng)田水利科技發(fā)展方向

2.1作物節(jié)水高效灌溉制度研究

為了以最少的灌溉水投入獲取最高利益，應(yīng)制定相應(yīng)的灌溉方案，包括農(nóng)作物播種前及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)、灌水時(shí)間、灌溉定額。在灌區(qū)開展不同作物、不同生長(zhǎng)條件下的耗水量研究，特別是隨著作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，應(yīng)加大對(duì)各種經(jīng)濟(jì)作物的耗水量研究，尋求作物在不同生長(zhǎng)環(huán)境條件下的節(jié)水高效規(guī)律。以此為基礎(chǔ)，制定灌區(qū)在不同的供水、氣象、農(nóng)藝、管理等條件下的節(jié)水高效灌溉用水方案，采用現(xiàn)代化手段進(jìn)行灌區(qū)實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)，指導(dǎo)農(nóng)民進(jìn)行灌溉。

2.2農(nóng)業(yè)節(jié)水設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化

根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向高效集約化經(jīng)營(yíng)發(fā)展的趨勢(shì)，節(jié)省勞力、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高的節(jié)水灌溉機(jī)具應(yīng)成為今后研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)。如機(jī)械移管的噴灌機(jī)具，地下滴灌設(shè)備，大、中、小型的渠道防滲襯砌機(jī)具，農(nóng)田精細(xì)平地、開溝、打畦機(jī)具，各種自動(dòng)閥門，以及灌溉自動(dòng)化控制設(shè)備等。

2.3高新技術(shù)的應(yīng)用研究

目前農(nóng)田水利建設(shè)中突出問(wèn)題就是水資源的匱乏，由于用水的減少，在農(nóng)田灌溉上的供需關(guān)系就會(huì)出現(xiàn)矛盾，而在農(nóng)田相關(guān)的排水以及灌溉上又十分的復(fù)雜，所以，自動(dòng)化的智能農(nóng)田水利建設(shè)成為了必然的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)各種先進(jìn)的智能技術(shù)，將可利用技術(shù)有效的轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣咿r(nóng)田灌溉和排水的技術(shù)，應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)中，有效的消除不合理的農(nóng)田灌溉對(duì)生產(chǎn)以及生態(tài)的影響。這才是新時(shí)代的農(nóng)田灌溉所要發(fā)展的方向。

篇（4）

中圖分類號(hào)：TS202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2013）03-00-01

一、食品添加劑應(yīng)用中存在的技術(shù)倫理問(wèn)題

隨著社會(huì)的向前發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了各式各樣的食品，各種食品添加劑也如雨后春筍般的出現(xiàn)了，極大的豐富和改善食品品質(zhì)，同時(shí)食品添加劑在應(yīng)用中也出現(xiàn)了很多問(wèn)題，并由此引發(fā)了一系列的技術(shù)倫理問(wèn)題，而且呈現(xiàn)出愈演愈烈的態(tài)勢(shì)，給人們的物質(zhì)生活和精神生活都帶來(lái)了很多的負(fù)擔(dān)，食品添加劑的應(yīng)用方面存在的技術(shù)倫理問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）盲目的追求金錢利益，敗壞道德品質(zhì)

在食品的生產(chǎn)加工過(guò)程中，一些生產(chǎn)者片面的追求金錢利益，昧著良心把一些化工原料添加到食品中，例如三鹿奶粉事件導(dǎo)致30多萬(wàn)個(gè)嬰兒患上了結(jié)石病，三鹿公司破產(chǎn)。這種可恥的行為不僅嚴(yán)重的威脅人的生命和健康，而且還擾亂了正常的食品生產(chǎn)加工秩序，從而使食品添加劑在消費(fèi)者心中的形象大打折扣。

（二）拒不執(zhí)行生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，忽略道德規(guī)則

現(xiàn)代的食品工業(yè)需要食品添加劑，食品中使用食品添加劑時(shí)只要嚴(yán)格按照“GB2760-2008 食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的種類、范圍及最大使用量或殘留量的要求，食品的安全是可以保證的。但是很多食品生產(chǎn)加工者忽略了道德規(guī)則，在執(zhí)行食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)存在很多諸如如超標(biāo)準(zhǔn)使用食品添加劑、故意隱瞞或不明標(biāo)注食品添加劑含量等問(wèn)題。

二、 保障我國(guó)食品添加劑應(yīng)用安全的策略

解決食品添加劑應(yīng)用安全問(wèn)題，需要從邏輯理性與可行性兩個(gè)方面來(lái)考慮。因此我們要解決食品添加劑應(yīng)用安全問(wèn)題，既可以從相關(guān)的制度和規(guī)范入手，又可以從它所面臨的倫理問(wèn)題著手。但是由于食品添加劑的安全問(wèn)題涉及面廣，操作復(fù)雜，僅憑某一個(gè)部門或者某一個(gè)人是不可能輕易的解決問(wèn)題，因此需要政府、社會(huì)、每個(gè)人的齊心協(xié)力，共同面對(duì)。從技術(shù)倫理的視角尋求相關(guān)的對(duì)策，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）堅(jiān)持以人為本、安全健康的技術(shù)倫理原則

1.以人為本原則。從技術(shù)層面來(lái)看，堅(jiān)持以人為本的原則就是堅(jiān)持為人類服務(wù)的原則。堅(jiān)持以人為本要求人們?cè)趶氖录夹g(shù)工作的時(shí)候必須將“人”放在核心位置，不斷肯定人的價(jià)值，維護(hù)人的尊嚴(yán)和權(quán)利。馬克思認(rèn)為：“科學(xué)絕不是一種自私自利的享樂(lè)。有幸能夠致力于科學(xué)研究的人，首先應(yīng)該拿自己的學(xué)識(shí)為人類服務(wù)?！雹僭谑称钒踩珕?wèn)題上更是壓迫堅(jiān)持這一原則。

2.安全原則?！鞍踩枰笔侨说淖罨镜男枰弧Ｗ杂X遵循的人的生命安全的需要是重要的倫理道德原則。在食品添加劑應(yīng)用安全問(wèn)題上堅(jiān)持這一原則，確保人們?cè)谡麄€(gè)食用過(guò)程中的安全性才更是重中之重。安全性是人們?cè)谶x購(gòu)食品時(shí)的首要選擇，所以我國(guó)食品添加劑應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)該堅(jiān)持安全原則。

3.健康原則。把健康原則作為一種倫理原則來(lái)看待，是因?yàn)樗趯?shí)踐中有著普遍的應(yīng)用和普世的價(jià)值觀。在人類所進(jìn)行的所有活動(dòng)中，我們的行為不僅要盡可能有利于人和其他生命客體的發(fā)展，而且盡可能的有利于他人取得最大程度的健康效益。當(dāng)今世界，追求健康已經(jīng)被看做了一種新的社會(huì)潮流。它體現(xiàn)在飲食方面，就是消費(fèi)者已經(jīng)開始注重食品的安全性，是否有利于人的身體健康。

（二）推動(dòng)我國(guó)食品添加劑健康安全發(fā)展的道德規(guī)范

1.堅(jiān)持誠(chéng)實(shí)守信、文明生產(chǎn)。誠(chéng)信是傳統(tǒng)美德。食品生產(chǎn)行業(yè)，應(yīng)該立足誠(chéng)信，做好本質(zhì)工作，尤其更要以嚴(yán)肅的態(tài)度，在食品生產(chǎn)加工過(guò)程中使用食品添加劑時(shí)不應(yīng)以掩蓋食品腐敗變質(zhì)、食品本身或加工過(guò)程中的質(zhì)量缺陷或以參雜、參假、偽造為目的，明確標(biāo)明食品生產(chǎn)加工過(guò)程中所使用的食品添加劑，注明其使用功能及用途，以及使用劑量。從而讓消費(fèi)者了解這些信息，達(dá)到放心購(gòu)買的目的。

2.做到敬業(yè)盡責(zé)、恪守標(biāo)準(zhǔn)。確保食品添加劑應(yīng)用的安全，必須要有相應(yīng)的食品添加劑使用安全標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于食品行業(yè)的從業(yè)人員來(lái)說(shuō)，無(wú)論從事什么崗位，都應(yīng)該把愛崗敬業(yè)作為一種責(zé)任，愛護(hù)自己的職業(yè)崗位是最基本的條件，同時(shí)在生產(chǎn)管理、加工時(shí)都應(yīng)該嚴(yán)格的遵守遵守食品添加劑的使用標(biāo)準(zhǔn)。

（三）保障食品添加劑應(yīng)用安全的技術(shù)倫理措施

要切實(shí)加強(qiáng)和保障我國(guó)食品添加劑應(yīng)用安全，需要采取有效的措施。目前，在食品添加劑應(yīng)用中，最難解決的是平衡各方面的利益問(wèn)題，必須實(shí)現(xiàn)他律向自律轉(zhuǎn)變。

1.堅(jiān)持利益平衡原則，形成利益平衡機(jī)制。利益平衡機(jī)制是解決食品添加劑應(yīng)用安全問(wèn)題的有力杠桿。在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，食品生產(chǎn)企業(yè)與食品消費(fèi)者之間所存在的利益沖突表現(xiàn)為企業(yè)追求在利潤(rùn)最大化的過(guò)程中忽視了消費(fèi)者的生命健康權(quán)，導(dǎo)致消費(fèi)者的利益受損。如果不考慮兩者利益的平衡，最終影響食品企業(yè)的健康發(fā)展。因此需要由國(guó)家承擔(dān)保護(hù)消費(fèi)者權(quán)利的職責(zé)，通過(guò)立法、行政等給消費(fèi)者特殊保護(hù)，補(bǔ)救其弱者地位，建立企業(yè)與消費(fèi)者之間的利益平衡機(jī)制，維持企業(yè)與消費(fèi)者之間的利益平衡，從而建立公平公正、健康有序的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制。

2.實(shí)現(xiàn)他律走向自律的轉(zhuǎn)化。對(duì)于食品生產(chǎn)者和消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，利益平衡機(jī)制只是外在的制約力機(jī)制，還必須探尋內(nèi)在的制約機(jī)制，也就是哲學(xué)上所說(shuō)的內(nèi)因，即要求我國(guó)在食品添加劑安全應(yīng)用過(guò)程由他律向自律轉(zhuǎn)化。他律是外在的強(qiáng)制力，自律是內(nèi)在的驅(qū)動(dòng)力，兩者相輔相成。他律走向自律是實(shí)現(xiàn)我國(guó)食品企業(yè)肩負(fù)起社會(huì)責(zé)任、弘揚(yáng)道德誠(chéng)信的強(qiáng)大動(dòng)力。

注釋：

①拉法格.回憶馬克思恩格斯 [M].北京：人民出版社，1973年版第2頁(yè)。

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篇（5）

1 無(wú)線電系統(tǒng)探測(cè)輻射源的基本原理

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在無(wú)線電測(cè)向已經(jīng)越來(lái)越廣泛的被運(yùn)用在民用和軍用設(shè)施之中。無(wú)線電事業(yè)近年來(lái)突飛猛進(jìn)，給人們帶來(lái)了極大的便利。無(wú)線電測(cè)向系統(tǒng)主要由測(cè)向天線、輸入匹配單元、接收機(jī)和方位信息處理顯示四個(gè)部分組成。其中測(cè)向天線是電磁場(chǎng)能量的探測(cè)器、傳感器，它也是能量轉(zhuǎn)化器，主要利用感應(yīng)空氣中傳播的電磁波能量以及幅度、相位、到達(dá)時(shí)間等等信息來(lái)變成交流的電信號(hào)，饋送給接收機(jī)；輸入匹配單元從而實(shí)現(xiàn)天線甚至是接收機(jī)的匹配傳輸與轉(zhuǎn)變。接收機(jī)的作用包括選頻、下變頻、無(wú)失真放大和信號(hào)解調(diào)；而方位信息處理顯示部分的任務(wù)就是檢測(cè)、比較、計(jì)算、處理和顯示方位信息。

測(cè)向機(jī)示向度就是指在測(cè)向過(guò)程里顯示的測(cè)向讀數(shù)。測(cè)向站是由測(cè)向設(shè)備、通信系統(tǒng)和附屬設(shè)備三個(gè)方面構(gòu)成。其中測(cè)向站是擔(dān)任專門執(zhí)行測(cè)向任務(wù)的專職單位，它可以分成固定站和移動(dòng)站兩種形式。

無(wú)線電測(cè)向主要是利用無(wú)線電波在幾個(gè)位置不同的測(cè)向站組網(wǎng)來(lái)測(cè)向，用測(cè)向站的示向度進(jìn)行交匯。短波的單臺(tái)定位，主要是在測(cè)向的同時(shí)測(cè)定來(lái)波仰角，再利用仰角、電離層來(lái)計(jì)算距離，從而用示向度和距離粗步可以判斷臺(tái)位。

不過(guò)在實(shí)際操作上要確定輻射源的具置，還需要完成從遠(yuǎn)到近的分布交測(cè)，從而再實(shí)現(xiàn)具體確定輻射源的具置。

2 無(wú)線電測(cè)向系統(tǒng)的主要分類

目前，根據(jù)天線系統(tǒng)從來(lái)波信號(hào)取得信息和對(duì)信息處理系統(tǒng)的技術(shù)不同主要可以分成兩類：一是標(biāo)量測(cè)向，不過(guò)它僅僅可以獲得和使用到來(lái)波信號(hào)相關(guān)的標(biāo)量信息；另一種測(cè)向方法即是矢量測(cè)向，它可以依據(jù)它得到的矢量信息數(shù)據(jù)從而同時(shí)獲得和使用電磁波的幅度與相位信息。

兩種測(cè)向方法相比較而言，標(biāo)量測(cè)向的系統(tǒng)歷史悠久，應(yīng)用也更加廣泛。最簡(jiǎn)單的幅度比較式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)就是旋轉(zhuǎn)環(huán)形測(cè)向機(jī)，這種系統(tǒng)主要對(duì)垂直的極化波方向圖成8字形。在軍用方面，大多數(shù)采用比較式的標(biāo)量測(cè)向系統(tǒng)，其測(cè)向天線和方向圖都是采用了某種對(duì)稱的形式，如：阿爾考克測(cè)向機(jī)和沃特森-瓦特測(cè)向機(jī)以及各種使用旋轉(zhuǎn)角度的圓形天線陣測(cè)向機(jī)；其中有干涉儀測(cè)向機(jī)和多普勒測(cè)向機(jī)是屬于相位比較的標(biāo)量測(cè)向系統(tǒng)。而對(duì)于矢量測(cè)向系統(tǒng)，例如：空間譜估計(jì)測(cè)向機(jī)。它就是矢量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，它的前端就用多端口天線陣列和至少同時(shí)利用了兩部以上幅度、相位一樣的接收機(jī)，然后它再根據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和算法，用計(jì)算機(jī)來(lái)解答。矢量系統(tǒng)主要依據(jù)天線和接收機(jī)數(shù)量和后續(xù)的處理能力，它主要可以分辨兩元甚至多元波長(zhǎng)和來(lái)波方向。

3 無(wú)線電測(cè)向體制分類

利用不同的測(cè)向原理，現(xiàn)在主流的測(cè)向機(jī)制可以分為以下幾種：

3.1 幅度比較式測(cè)向體制

幅度比較式測(cè)向體制的工作原理是：依據(jù)電波在行進(jìn)中，利用測(cè)向陣或者測(cè)向天線的特性，對(duì)不同方向來(lái)波接收信號(hào)幅度的不同來(lái)測(cè)定來(lái)波方向。

幅度比較式的測(cè)向體制原理應(yīng)用十分廣泛，主要可以體現(xiàn)在：環(huán)形天線測(cè)向機(jī)、間隔雙環(huán)天線測(cè)向機(jī)、旋轉(zhuǎn)對(duì)數(shù)天線測(cè)向機(jī)等等，這些是屬于直接旋轉(zhuǎn)測(cè)向天線和方向圖的；交叉換天線測(cè)向機(jī)、U型天線測(cè)向機(jī)、H型天線測(cè)向機(jī)等，都屬于間接旋轉(zhuǎn)測(cè)向天線方向圖。間接旋轉(zhuǎn)測(cè)向方向圖，是通過(guò)手動(dòng)或電氣旋轉(zhuǎn)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。手持或者佩戴式測(cè)向機(jī)也是屬于幅度比較式測(cè)向體制。

3.2 沃特森-瓦特測(cè)向體制

沃特森-瓦特測(cè)向機(jī)實(shí)際上也是幅度比較式測(cè)向體制，不過(guò)它是利用計(jì)算求解或者顯示正反切值而不是采用直接或者間接旋轉(zhuǎn)天線方向圖。正交的測(cè)向天線信號(hào)，主要是分別經(jīng)過(guò)兩部幅度、相位特性相同的接受機(jī)來(lái)進(jìn)行變頻和放大的，最后求解或者是顯示反正切值，從而解出或者顯示來(lái)波方向。

單信道的沃特森-瓦特測(cè)向機(jī)就是將正交的測(cè)向天線信號(hào)，分別由兩個(gè)低頻率信號(hào)來(lái)調(diào)解，再由單信道 接收機(jī)來(lái)變頻、放大，從而解調(diào)出方向信息信號(hào)，最后求解或顯示正反切值，最后來(lái)確定出來(lái)波方向。

3.3 干涉儀的測(cè)向體制

干涉儀測(cè)向體制的測(cè)向原理是：利用電波在行進(jìn)中，從不同方向來(lái)的電波到達(dá)測(cè)向天線陣時(shí)在空間上各測(cè)向天線單元接受的相位不同，從而相互間的相位差也不同，最后由測(cè)定來(lái)確定來(lái)波相位和相差，即可確定來(lái)波方向。

我們至少需要在空間架設(shè)三副分開的測(cè)向天線的準(zhǔn)確的單值確定出電磁波的來(lái)波方向。干涉儀測(cè)向主要是在正負(fù)180度范圍里單值的測(cè)量相位，當(dāng)天線間距比較小時(shí)候，相位差的分辨能力就會(huì)收到限制，天線間距大于0.5個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)候就會(huì)引起相位模糊。利用沿著每個(gè)主基線來(lái)插入一個(gè)或者多個(gè)附加真元來(lái)提供附加的相位測(cè)量數(shù)據(jù)，用這些附加項(xiàng)為數(shù)據(jù)就可以解決主基線相位測(cè)量的模糊問(wèn)題從而來(lái)解決上述的矛盾。這種變基線的方法已經(jīng)被當(dāng)代干涉儀測(cè)向機(jī)所廣泛使用。而相關(guān)干涉儀測(cè)向，它是在測(cè)向天線陣列工作頻率范圍內(nèi)和360度的方向里，利用一定的規(guī)律設(shè)點(diǎn)，并且同時(shí)在頻率間隔和防衛(wèi)間隔上建立樣本群。這樣，在測(cè)向的時(shí)候，就可以把測(cè)得的數(shù)據(jù)和樣本群來(lái)相關(guān)運(yùn)算和插值處理，最后得到來(lái)波信號(hào)方向。

3.4 多普勒測(cè)向體制

多普勒測(cè)向體制主要是利用電波在傳播的時(shí)候，遇到的與它相對(duì)運(yùn)動(dòng)的測(cè)向天線時(shí)，被接受的電波信號(hào)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，來(lái)測(cè)定多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移最后來(lái)確定來(lái)波的方向。

我們必須采用測(cè)向天線和被測(cè)電波間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)得到多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移。一般來(lái)說(shuō)我們?cè)跍y(cè)向天線接收?qǐng)隼?，用足夠高的速度運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)測(cè)向天線作圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，我們利用來(lái)波信號(hào)的相位受到正弦調(diào)制。通過(guò)多普勒頻移f與0點(diǎn)參考頻率相比較，即可得來(lái)波方向角。

3.5 烏蘭韋伯爾測(cè)向體制

烏蘭韋伯爾測(cè)向體制的測(cè)向原理是采用大基礎(chǔ)測(cè)向天線陣，在圓周上面架設(shè)多副測(cè)向天線，來(lái)波信號(hào)可以經(jīng)過(guò)可旋轉(zhuǎn)的角度計(jì)、移相電路、合差電路形成合差方向圖，最后再利用測(cè)向找到方向。以民用的40副測(cè)向天線陣元為例，角度計(jì)瞬間可與12副天線元耦合，進(jìn)而分別利用移相補(bǔ)償電路把信號(hào)相位對(duì)齊，這樣就可以形成旋轉(zhuǎn)的等效直線天線陣，12副天線分為兩組，每組6副，進(jìn)而兩組間可以經(jīng)過(guò)合差電路的相加減形成合差方向圖。測(cè)向以合差方向圖來(lái)找來(lái)波方向，在來(lái)波方向里，用兩組天線信號(hào)均處在來(lái)波等相位位面上，兩組天線信號(hào)大小相等，差方向圖輸出相減為零，合方向圖時(shí)，為一組天線信號(hào)輸出的二倍。

3.6 空間譜估計(jì)測(cè)向體制

空間譜估計(jì)測(cè)向體制的測(cè)向原理：在已知坐標(biāo)的多元天線陣?yán)?，測(cè)量單元或多元電波場(chǎng)的來(lái)波參數(shù)，經(jīng)過(guò)多信道接收機(jī)變頻、放大來(lái)得到矢量信號(hào)，把采樣量化為數(shù)字信號(hào)陣列，送給空間譜估計(jì)器，再運(yùn)用確定的算法求出各個(gè)電波的來(lái)波方向、仰角、極化等參數(shù)。

空間譜估計(jì)測(cè)向體制的特點(diǎn)是空間譜估計(jì)測(cè)向技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)幾個(gè)相干波同時(shí)測(cè)向，這是其它測(cè)向體制所不具有的。它可以實(shí)現(xiàn)在同信道中對(duì)同時(shí)存在的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行超分辨測(cè)向?？臻g譜估計(jì)測(cè)向僅僅利用很少的信號(hào)采樣，就可以精確測(cè)向，它的測(cè)向準(zhǔn)確度比傳統(tǒng)的測(cè)向體制高了很多。并且測(cè)向場(chǎng)地要求不高，可以實(shí)現(xiàn)天線陣元特性選擇以及陣元位置的靈活性。

4 無(wú)線電測(cè)向在軍用和民用領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著無(wú)線電事業(yè)的飛速發(fā)展，無(wú)線電測(cè)向技術(shù)在民用和軍用得到了極大的應(yīng)用，但依靠傳統(tǒng)儀器設(shè)備組成的無(wú)線電監(jiān)測(cè)測(cè)向系統(tǒng)已不能滿足當(dāng)前各種新型、密集的無(wú)線電信號(hào)的監(jiān)測(cè)和測(cè)向的要求，尤其是在電子作戰(zhàn)中，無(wú)線電測(cè)向技術(shù)更是大顯身手，要將干擾功率最大化加載在敵方的通信設(shè)備上，首先要求我們的是，測(cè)出敵方的通信所在地。從軍用微波通信的特點(diǎn)看，其天線波束窄，電波方向性強(qiáng)，與軍用戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)廣播發(fā)射的電波截然不同。所以高度數(shù)字化、集成化和數(shù)字處理技術(shù)應(yīng)用，自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和小型化，多信道的信號(hào)監(jiān)測(cè)和測(cè)向就成為發(fā)展的潮流。因此，國(guó)內(nèi)外的許多公司都研發(fā)或集成了較為先進(jìn)的固定、車載、移動(dòng)及手持式測(cè)向設(shè)備。有的公司可根據(jù)用戶對(duì)設(shè)備性能及經(jīng)濟(jì)能力的要求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，可組成單信道、雙信道及多信道的相關(guān)干涉儀或其他體制的監(jiān)測(cè)測(cè)向系統(tǒng)，并具備寬帶掃描、本振共享、同步采樣、信號(hào)識(shí)別、信號(hào)分析功能，系統(tǒng)測(cè)向功能極其強(qiáng)大，且測(cè)向速度快、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、可靠性強(qiáng)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，界面友好、直觀，操作使用極為方便，大大提高了無(wú)線電技術(shù)人員測(cè)定無(wú)線電輻射源或無(wú)線電干擾的能力。

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篇（6）

中圖分類號(hào)：TN911.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）06-0056-01

多天線技術(shù)在廣義上是指使用多根發(fā)送天線或者接收天線的技術(shù)，在鐵路信號(hào)傳輸上得到了廣泛應(yīng)用。而空時(shí)碼技術(shù)是多天線系統(tǒng)的支撐技術(shù)，應(yīng)用于天線之間距離足夠遠(yuǎn)，相關(guān)性足夠小的情況。該技術(shù)可進(jìn)一步分為基于分集（包括發(fā)射分集和接收分集）的時(shí)空碼和基于空分復(fù)用的空時(shí)碼。空時(shí)碼技術(shù)是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一，其在空間域和時(shí)間域聯(lián)合處理鐵路接收信號(hào)的特點(diǎn)可以充分利用空間信號(hào)處理技術(shù)和時(shí)間處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有效抵抗符號(hào)間干擾，減少多址干擾，增加分集增益一級(jí)提高整個(gè)天線陣的增益。

在鐵路信號(hào)空時(shí)碼和MIMO技術(shù)中，通常假設(shè)發(fā)送天線和接收天線分別是獨(dú)立不相關(guān)的，然而實(shí)際系統(tǒng)對(duì)天線設(shè)置的限制，天線之間往往存在一定的相關(guān)性。為了更直接分析相關(guān)性的影響，本文采用平坦衰落MIMO信道進(jìn)行分析，并假設(shè)發(fā)送天線和接收天線分別呈均勻直線排列。在下面的分析中，設(shè)發(fā)送端和接收端天線數(shù)分別為和，MIMO信道沖激響應(yīng)矩陣為，其中，表示由第個(gè)發(fā)送天線到第個(gè)發(fā)送天線的平坦信道沖激響應(yīng)。接收天線上的高斯白噪聲獨(dú)立不相關(guān)，均值為，方差為。下面具體分析題錄信號(hào)中的空間相關(guān)性對(duì)多天線技術(shù)的影響。

1 空時(shí)分組碼STBC及空間相關(guān)性影響

當(dāng)發(fā)送天線之間和接收天線之間存在空間相關(guān)性時(shí)，假設(shè)相鄰發(fā)送或接收天線之間的空間相關(guān)數(shù)相等，即，對(duì)上述STBC方案的性能參數(shù)進(jìn)行分析：

使用上述參數(shù)仿真計(jì)算可知：空間相關(guān)性使得STBC性能惡化，并且隨著空間相關(guān)性的增強(qiáng)，性能損失增加；當(dāng)相鄰發(fā)送或接收天線之間的相關(guān)系數(shù)小于0.7時(shí)，性能損失小于1dB，因此存在較小相關(guān)系數(shù)時(shí)，STBC的性能損失較小；當(dāng)相關(guān)系數(shù)為0.99時(shí)，性能損失大約為3dB，因此較大相關(guān)系數(shù)會(huì)使得STBC的性能惡化。

2 分層空時(shí)碼V-BLAST及空間相關(guān)性影響

3 基于特征空間的MIMO技術(shù)及空間相關(guān)性影響

根據(jù)基于特征空間的MIMO算法，可知系統(tǒng)的頻譜效率為。由此課間，信道互相關(guān)矩陣的特征值是影響信道容量和頻譜效率的重要因素，二空間相關(guān)性影響特征值的經(jīng)驗(yàn)分布。仿真試驗(yàn)中假設(shè)發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)分別為4，且分別呈均勻直線排列，設(shè)發(fā)送相鄰天線和接收相鄰天線之間的相關(guān)數(shù)相同，即?？臻g相關(guān)性影響信道互相關(guān)矩陣的特征值分布。當(dāng)空間相關(guān)性較強(qiáng)時(shí)，只存在較少的可利用的特征子信道，進(jìn)而影響信道的頻譜效率，信道容量隨著空間相關(guān)性的增強(qiáng)而降低。

4 小結(jié)

上述多種多天線技術(shù)都有較為優(yōu)越的性能，但是在譯碼復(fù)雜度、最適于何種信道、對(duì)天線的要求又有所不同?？傊嗵炀€技術(shù)可以有效地抵抗衰落的影響，克服功率和容量極限。不同的多天線技術(shù)適用于不同的通信系統(tǒng)，從發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，可以將上述多種多天線技術(shù)有效地結(jié)合以適用多種需求。

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中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 14-0000-01

Broadband Patch Antenna Design

Jiang Jingjing,Liu Congmin,Chen Xingyi

(Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing210046,China)

Abstract:In recent years,due to the rapid development of the communications industry,the requirements of the antenna increases.Microstrip patch antenna with light weight,low cost,easy to manufacture,etc.,are widely used.But ordinary microstrip patch antenna has a major flaw-the bandwidth is narrow.Therefore,the broadening of the band microstrip patch antenna has become an important research direction.

Keywords:Communication;Antenna;Bandwidth

一、拓寬微帶天線帶寬的方法

對(duì)微帶天線而言，通常影響其帶寬的主要因素有微帶天線基底的相對(duì)介電常數(shù)，基底介質(zhì)損耗角正切，輻射單元的幾何尺寸、形狀結(jié)構(gòu)，天線的匹配網(wǎng)絡(luò)，天線的饋電方式等?，F(xiàn)有的眾多拓寬微帶天線頻帶的方法通常從微帶天線的結(jié)構(gòu)和天線匹配電路這兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)對(duì)天線結(jié)構(gòu)的改變，使其增加額外諧振頻點(diǎn)，將原有的簡(jiǎn)單RLC電路變?yōu)槎嘀C振點(diǎn)的耦合諧振電路。一種方法是用寄生貼片。但是這種方法需要擴(kuò)大天線的尺寸，不論是在天線刨面還是高度方面。另一種方法是在天線結(jié)構(gòu)中加載LC諧振電路，諧振電路中的容性阻抗使得天線的諧振頻率低于無(wú)載天線的諧振頻率，而感性阻抗使得天線的諧振頻率高于無(wú)線天線的諧振頻率，這樣天線就有兩個(gè)相鄰的諧振點(diǎn)，從而拓寬了天線的帶寬。由于現(xiàn)代的無(wú)線移動(dòng)通信要求天線小型化，因此本論文主要采用對(duì)天線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)來(lái)拓寬微帶天線的帶寬。目前普遍采用的補(bǔ)償探針引入電感的方法是在輻射貼片上開出U型槽，此方法可以使得天線獲得30%的帶寬（S11

圖2-1：U型槽微帶貼片天線，且它的帶寬能達(dá)到30%

二、微帶天線的饋電方式

對(duì)微帶天線的激勵(lì)方式主要分為兩大類：直接饋電法和間接饋電法。直接與貼片相接處的方法稱為直接饋電法，目前普遍采用的有同軸背饋法和微帶線側(cè)饋法。與貼片無(wú)直接接觸的激勵(lì)方法就是間接饋電法，此類方法主要有：電磁耦合法，縫隙耦合法和共面波導(dǎo)饋電法等。饋電技術(shù)直接影響到天線的阻抗特性，所以也是天線設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的組成部分。

本論文中采用的是同軸探針背饋的天線模型，饋電探針可以直接焊接在貼片上。此饋電方法的最大優(yōu)點(diǎn)是探針可以放置在貼片上的任何位置以達(dá)到天線的阻抗匹配，主要缺點(diǎn)是必須在介質(zhì)基底和接地板上鉆出孔眼，從而破壞了天線的平面結(jié)構(gòu)和對(duì)稱性。

三、E型微帶貼片天線的頻帶拓寬效果

眾多文獻(xiàn)提E型微帶貼片天線的帶寬可達(dá)到30%以上，現(xiàn)在我們選取一種尺寸的E型貼片天線，采用50Ω同軸線饋電，用CST仿真軟件對(duì)該天線的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到了一個(gè)帶寬為35.4%的E型微帶貼片天線。

四、頻帶為1.9GHz-2.4GHz的E型微帶貼片天線

由于現(xiàn)代通信對(duì)于頻段的要求，本章中具體設(shè)計(jì)了一個(gè)包含1.9GHz和2.4GHz頻段的帶寬為35.7%的E型寬帶貼片天線。這些覆蓋的頻段在現(xiàn)代無(wú)線電通信中非常重要。為TD-SCDMA的使用頻段。

五、天線介質(zhì)基板的選取

由于介質(zhì)基板材料的相對(duì)介電常數(shù)、損耗正切角、介質(zhì)厚度h對(duì)天線的性能影響很大，所用天線設(shè)計(jì)的第一步需確定所用介質(zhì)基板及其尺寸。由于本論文主要討論天線貼片部分的性能，所用選用空氣介質(zhì)，相對(duì)介電常數(shù)為1。通常情況下，要求基底介質(zhì)厚度h

由于基底的過(guò)多向外延伸對(duì)這種場(chǎng)分布沒有明顯影響，從減小天線重量及安裝面積和降低成本著眼，基底的尺寸不應(yīng)太大。試驗(yàn)表明沿輻射元各邊向外延伸λ/10就可以了。本論文中采用的基底尺寸為200mm×200mm。

六、帶寬為1.9GHz-2.4GHz的E型微帶貼片天線

本文此部分展示了一個(gè)E型微帶貼片天線的各種性能，天線覆蓋了1.9GHz~2.4GHz這一無(wú)線通信中的重要頻段。天線的參數(shù)如下（millimeters）：（L，W）＝（70，50），h=15，（Xf，Yf）=（6，35），Ls=40，Ws=6，d=10。

七、E型微帶貼片天線的增益

篇（8）

中圖分類號(hào):TN2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973 (2010) 01-099-01

1序論

超寬帶技術(shù)(UWB)是由一系列周期非常短、頻率非常高的脈沖波實(shí)現(xiàn)的一種通信方式,通常也被稱為脈沖通信技術(shù)。當(dāng)信號(hào)頻率與中心頻率的比值大于等于25%,或者帶寬大于等于500Mbps,則為超寬帶。

將MIMO技術(shù)用于UWB系統(tǒng)具有很高的鏈路可靠性和速率適配能力, MIMO-UWB系統(tǒng)能夠在時(shí)域上很好地解決有害的碼間干擾和信道間干擾問(wèn)題,原因在于接收信號(hào)具有良好的自相關(guān)及互相關(guān)特性。同時(shí)又有很多關(guān)鍵技術(shù)可以運(yùn)用,見文獻(xiàn)[1]。

2UWB信號(hào)選取

在本文中,我們選取高斯二階信號(hào)作為發(fā)送信號(hào),根據(jù)文獻(xiàn)[2]可知,從相干帶寬的數(shù)據(jù)來(lái)分析,高斯信號(hào)族相干帶寬較大。當(dāng)傳輸信號(hào)帶寬大于信道帶寬時(shí),信號(hào)經(jīng)過(guò)信道將會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰落,這種衰落將會(huì)造成傳輸信號(hào)的碼間干擾。而高斯信號(hào)所產(chǎn)生的碼間干擾較小。高斯二階信號(hào)又優(yōu)于其它階的高斯信號(hào)。由此,可以得出高斯二階信號(hào)建立的室內(nèi)信道模型較其它信號(hào)建立的模型更準(zhǔn)確。波形表達(dá)式為:

(2.1)

其中:――脈沖幅度,取值為1;――為脈沖成型因子,取值為;――為脈沖持續(xù)時(shí)間,1/中心頻率;進(jìn)行歸一化處理后可得到時(shí)域的高斯二階波形見圖1:

圖1時(shí)域的高斯二階脈沖波形

3用高斯信號(hào)仿真分析室內(nèi)MIMO信道

3.1計(jì)算過(guò)程

根據(jù)射線追蹤法的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程,我們可以求得信道的H矩陣中任意hij,可將其轉(zhuǎn)化為時(shí)域形式公式(3.1),接收波形的時(shí)域表達(dá)形式為式(3.2)

(3.1)

(3.2)

其中:為每一射線到達(dá)接收點(diǎn)的功率值,為相位變化,為發(fā)送信號(hào)的載波頻率,為每一射的時(shí)延,為有效射線數(shù)。為高斯二階信號(hào),由求得。

我們將式(2.1)及式(3.1)帶入式(3.2)可化簡(jiǎn)得到一對(duì)發(fā)送接收天線的接收波形表達(dá)式為式(3.3),總的接收波形為公式(3.4),N,M分別為發(fā)送接收天線數(shù)。

(3.3)

(3.4)

3.2仿真圖形

仿真環(huán)境: 2天線,發(fā)送天線(半波偶極子)坐標(biāo)[1,1,1],[1.2,1,1];接收天線[6,7.5,0.8],[6.2,7.6,0.8],發(fā)射頻率2.35GHz~2.85GHz。以1MHz為間隔,取500個(gè)點(diǎn),房間尺寸8, LOS環(huán)境。

我們把大的帶寬分為N個(gè)小的帶寬,在每個(gè)帶寬內(nèi)取中心頻點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,則分割之后的子信道,可視為平坦的,慢衰落信道,則可以由前文提到的頻域的射線追蹤算法進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算完每個(gè)子信道之后再進(jìn)行疊加處理。得到的仿真圖為:

圖2天線的接收波形

3.3結(jié)果分析

圖2為兩個(gè)接收天線接收到的波形圖,從圖中可以看出接收端的第一條到達(dá)路徑幅度最大,原因是第一條到達(dá)路徑是直達(dá)路徑,沒有傳播損耗和反射損耗。由于是MIMO信道,則兩個(gè)發(fā)送天線到達(dá)同一根接收天線的時(shí)延不一樣,則兩個(gè)直達(dá)路徑的時(shí)延不一樣,峰值則是由接收功率決定的。把圖中的部分波形進(jìn)行放大可以發(fā)現(xiàn)在有的位置出現(xiàn)了波形的混迭,原因?yàn)榉瓷浯螖?shù)多,到達(dá)接收天線的幾條路徑時(shí)延很接近,時(shí)域波形進(jìn)行了疊加,而由于多徑效應(yīng)造成了時(shí)延展寬,引入碼間干擾。

4結(jié)論

本文以確定性的射線追蹤算法為基礎(chǔ),通過(guò)理論分析選取高斯二階脈沖信號(hào)作為實(shí)驗(yàn)波形,在室內(nèi)MIMO情況下,進(jìn)行頻帶分割,推導(dǎo)接收波形的公式,通過(guò)公式仿真MIMO-UWB信道的接收波形,并分析波形出現(xiàn)混迭是由于多徑效應(yīng)造成了時(shí)延展寬,引入碼間干擾。

參考文獻(xiàn):

篇（9）

1 引言

XLPE電纜線路在城市供電電網(wǎng)中占有極其重要的地位。X LPE 電纜的安全運(yùn)行對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要，一旦發(fā)生故障，將引起所轄地區(qū)重大的停電事故，造成較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響[1]。而局部放電是電纜絕緣故障早期的主要表現(xiàn)形式，它既是引起絕緣劣化的主要原因之一，又是表征絕緣狀況的主要特征量。對(duì)電纜局部放電進(jìn)行檢測(cè)是定量分析絕緣劣化程度的有效方法之一[2]。

電纜局部放電檢測(cè)是診斷XLPE電纜早期故障的有效方法。局部放電的檢測(cè)方法主要包括聲測(cè)法、溫度測(cè)量法等非電氣測(cè)量法和差分法、電磁耦合法、電容耦合法、方向耦合傳感器及超高頻法等電氣測(cè)量法。超高頻法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，其原理是利用裝設(shè)的天線傳感器接收由電纜局放陡脈沖所激發(fā)并傳播的超高頻電磁波來(lái)檢測(cè)局放信號(hào)。它的主要優(yōu)點(diǎn)有：抗低頻干擾能力強(qiáng)，能對(duì)局放源進(jìn)行定位，根據(jù)所測(cè)信號(hào)的頻譜，可以區(qū)分不同的缺陷類型，同時(shí)可進(jìn)行長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，靈敏度能滿足工程要求[3]。超高頻法采用的傳感器大致分為內(nèi)置型和外置型兩類。內(nèi)置型傳感器可以獲得較高的靈敏度，但是對(duì)制作安裝的要求較高，最常用的就是電容耦合傳感器。外置型傳感器的靈敏度較內(nèi)置的差些，但是安裝靈活，不影響設(shè)備的運(yùn)行，安全性高，最常用的是天線傳感器[4，5]。當(dāng)電纜發(fā)生局部放電時(shí)，在超高頻段有豐富的頻率分量，而寬帶平面螺旋天線是檢測(cè)超高頻局部放電信號(hào)非常有效的傳感器。由此本文通過(guò)對(duì)阿基米德螺旋天線和對(duì)數(shù)螺旋天線兩種平面螺旋天線進(jìn)行對(duì)比，制作了一種工作頻帶在400MHZ～1GHZ的阿基米德螺旋天線，利用高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對(duì)對(duì)數(shù)螺旋天線和阿基米德螺旋天線進(jìn)行了仿真和分析，仿真結(jié)果表明兩種天線在400MHZ～1GHZ有效工作頻帶內(nèi)，都具有較高的靈敏度和優(yōu)越的性能，滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。

2平面螺旋天線的設(shè)計(jì)

2.1 天線的性能要求

為了使天線較準(zhǔn)確的采集到XLPE電纜發(fā)生局部放電時(shí)所激發(fā)的電磁波信號(hào)，必須滿足以下要求：

（l）可以較好的接收信號(hào)并且能抑制現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)；

（2）帶寬和中心頻率要合適，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，便于使用和安裝；

（3）電壓駐波比小于2，并且具有較高的增益和靈敏度，易于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配[6]。

2.2 天線的設(shè)計(jì)

2.2.1等角螺旋天線

等角螺旋天線是一種頻率無(wú)關(guān)天線，天線的形狀由具有一公共軸和相同參數(shù)的等角螺旋線構(gòu)成。天線具有由平衡饋電線饋電的兩個(gè)臂，螺旋線的等角臂形成在同一平面上。天線表面非導(dǎo)電介質(zhì)部分的形狀和尺寸與螺旋等角臂的形狀和尺寸全等。一般情況下該天線需視其對(duì)工作帶寬的要求，用 1.5～3 匝做成[7]。螺旋線的極坐標(biāo)表達(dá)式為：

（1）

為螺旋線矢徑；為極坐標(biāo)中的旋轉(zhuǎn)角；為時(shí)的起始半徑；為螺旋率，它決定著螺旋張開的快慢。

天線的最低工作頻率和最高工作頻率可以按下式計(jì)算：

（2） 其中為螺旋臂起始點(diǎn)到原點(diǎn)的距離，為螺旋臂末端到原點(diǎn)的距離，為上限工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，為下限工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。

用Ansoft HFSS軟件做出的天線輻射面如圖1。對(duì)數(shù)螺旋天線的各個(gè)尺寸為：，，匝數(shù)=1.5，。

2.2.2阿基米德螺旋天線

平面阿基米德天線螺旋線的方程為：。其中為曲線上任意一點(diǎn)到極坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，為方位角，為起始角，為螺旋線起始點(diǎn)到原點(diǎn)的距離，為常數(shù)，稱為螺旋增長(zhǎng)率。該天線的參數(shù)計(jì)算方法如下：

式中為天線外徑，為天線內(nèi)徑，為上限工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，為下限工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。愈小螺旋線的曲率半徑愈小。在外徑相同的條件下，螺旋線總長(zhǎng)度越大，終端效應(yīng)越小，波段持性較好。但太小，圈數(shù)太多，傳輸損耗就會(huì)加大，通常取每臂大約20圈。螺旋線寬度大一些，其輸入阻抗就低一些。自補(bǔ)結(jié)構(gòu)輸入阻抗理論值，實(shí)際結(jié)構(gòu)輸入阻抗約為左右。若螺旋線寬度大于間隙寬度，則可降低輸入阻抗[8]。

用Ansoft HFSS軟件做出的天線輻射面如圖2。阿基米德螺旋天線的各個(gè)尺寸為：，，匝數(shù)=22.8，。

2.2.3巴倫的設(shè)計(jì)

平面螺旋天線是平衡對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其饋電方式為平衡饋電。天線傳輸線采用同軸電纜，然而同軸線雖然屬于超寬帶饋電線，并且具有良好的寬頻帶特性，但是其饋電方式為非平衡饋電，因此需要增加平衡饋電到非平衡饋電的轉(zhuǎn)換裝置即巴倫。巴倫一般分為同軸線巴倫、雙面微帶線巴倫、共面微帶線巴倫、三線巴倫和Marchand巴倫五種。本文采用指數(shù)漸變線式的平行雙線微帶巴倫，以此來(lái)滿足寬帶平面螺旋天線對(duì)于寬帶、平衡饋電的要求。所謂平行雙線分別指微帶線和其對(duì)應(yīng)的地板，當(dāng)微帶線的地板同微帶線本身都應(yīng)用指數(shù)漸變，且變換至同樣的寬度時(shí)，就由初始端的非平衡饋電變成了平衡的平行雙線饋電結(jié)構(gòu)，并且在此變換過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了阻抗變換，因此這種指數(shù)漸變線結(jié)構(gòu)巴倫就實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配和非平衡到平衡的變換[9]。

該巴倫分為正反兩面，雙面均為微帶漸變線。始端寬度不同，接同軸電纜，終端寬度漸變到相等，接天線雙臂。平行雙線漸變線巴倫結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

由于平面阿基米德螺旋天線的輸入阻抗為，所以在工作頻帶內(nèi)由輸入端的變?yōu)檩敵龆说?。其非平衡?/p>

線寬可按微帶線寬計(jì)算，[10]。根據(jù)唯一性定理和鏡像原理，其特性阻抗約為同樣寬度的微帶線端口阻抗的2倍，根據(jù)上述計(jì)算方法，可得巴倫的各項(xiàng)參數(shù)為，，，[11]。

3 仿真結(jié)果

據(jù)XLPE電纜局部放電的特性，高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對(duì)對(duì)數(shù)螺旋天線和阿基米德螺旋天線進(jìn)行了仿真和分析。如下進(jìn)行詳細(xì)的分析。

天線的介質(zhì)基板選取的是環(huán)氧樹脂板，它的介電常數(shù)，介質(zhì)基板的厚度。

3.1駐波比

電壓駐波比系數(shù)VSWR通常用來(lái)表征天線與饋線的匹配情況，計(jì)算公式為：，其中：為反射損耗的反射系數(shù)。它與傳輸特性阻抗的關(guān)系為：

，式中：為天線的輸入阻抗；為傳輸特性阻抗。對(duì)數(shù)螺旋天線電壓駐波比如圖4所示，阿基米德螺旋天線電壓駐波比如圖5所示。

3.2增益

天線增益是綜合衡量天線能量和方向特性的參數(shù)，通常以天線在最大輻射方向上的增益作為天線的增益，以天線在最大輻射方向的方向系數(shù)作為這一天線的方向性系數(shù)。天線在某方向的增益G是它在該方向的

輻射強(qiáng)度同天線以同一輸入功率向空間均

勻輻射的輻射強(qiáng)度之比，即：

式中：U為天線在某方向的輻射強(qiáng)度；為輸入功率[12]。阿基米德螺旋天線的三維增益方向圖如圖6所示，對(duì)數(shù)螺旋天線的三維增益方向圖如圖7所示：

由仿真結(jié)果分析可知，阿基米德螺旋天線具有較小的尺寸、較大的增益、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，并且便于安裝使用。因此本設(shè)計(jì)采用阿基米德螺旋結(jié)構(gòu)做出了天線實(shí)物，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，天線仿真圖圖8和實(shí)物圖圖9如下：

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)XLPE電纜局部放電的特性，高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對(duì)對(duì)數(shù)螺旋天線和阿基米德螺旋天線進(jìn)行了仿真和分析，仿真結(jié)果表明兩種天線在400MHZ～1GHZ有效工作頻帶內(nèi)，都具有較高的靈敏度和優(yōu)越的性能，能夠滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求，并且設(shè)計(jì)了適合于XLPE電纜局放檢測(cè)的超高頻天線，天線中心頻率為700MHZ，天線在Z軸正方向具有最大增益值。

設(shè)計(jì)采用平行雙線漸變線巴倫經(jīng)50同軸電纜饋電，天線具有超寬頻帶特性，經(jīng)仿真和測(cè)量，在整個(gè)有效帶400MHZ～1GHZ內(nèi)電壓駐波比小于2， 并且具有較高的增益和靈敏度，可以較好的接收信號(hào)并且能抑制現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)，易于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，測(cè)試達(dá)到了要求。

阿基米德螺旋天線具有較小的尺寸、較大的增益、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，被用來(lái)檢測(cè)XLPE電纜局部放電的超高頻信號(hào)，此天線具有便于對(duì)電纜局放進(jìn)行非接觸檢測(cè)，其具有較高的靈敏度和良好的方向性，能夠滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求，同時(shí)還可以隔離工頻信號(hào)和避免空間電暈以及周期性脈沖信號(hào)的干擾。

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篇（10）

一、引言

隨著通信需求量的增加，為保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋和通信質(zhì)量，興建了大量的基站，這同時(shí)增加了環(huán)境中電磁輻射水平，引起了社會(huì)對(duì)電磁輻射對(duì)公眾健康的影響的廣泛關(guān)注。因此，探究基站電磁輻射對(duì)環(huán)境及公眾健康的影響意義重大。對(duì)于處于不同的地形地貌、環(huán)境、地區(qū)等的不同類型的基站天線，電磁輻射也各不相同，實(shí)地測(cè)量費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要對(duì)于具體移動(dòng)通信基站天線輻射的電磁場(chǎng)值的大小和分布情況，才能研究電磁污染程度，從而確定通信基站選址是否合適。本文從理論數(shù)值計(jì)算方面分析和研究，模擬基站天線電磁輻射過(guò)程。實(shí)用軟件進(jìn)行仿真，節(jié)省更多的人力，物力，財(cái)力。更高效，合理，全面的建立基站。此模型的建立與推廣應(yīng)用對(duì)通信基站的輻射環(huán)境管理，設(shè)計(jì)建設(shè)，環(huán)境影響預(yù)測(cè)和評(píng)估具有重要指導(dǎo)意義，對(duì)誠(chéng)城市可持續(xù)發(fā)展，城市電磁輻射環(huán)境規(guī)劃和保護(hù)具有現(xiàn)實(shí)意義和深刻影響。

二、國(guó)家頒布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家環(huán)境保護(hù)局、衛(wèi)生部頒發(fā)了《公眾照射導(dǎo)出限值》（GB8702-88）與《環(huán)境電磁波容許輻射強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB9175-88）兩個(gè)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并頒布了《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》、《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》兩項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1997年3月，又國(guó)家環(huán)境保護(hù)18號(hào)令及《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法》等。

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“電磁輻射防護(hù)規(guī)定”（GB8702-88）規(guī)定：在一天24小時(shí)內(nèi)，電磁輻射場(chǎng)量在任意連續(xù)6 min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足（30～3000MHz）：

職業(yè)照射≤2W/m2=200滋w/cm2

公眾照射≤0.4W/m2=40滋w/cm2

三、模型建立

3.1電磁輻射模型一：理論預(yù)測(cè)模型

自由空間是指一種理想、均勻的、各項(xiàng)同性的介質(zhì)空間，當(dāng)電磁波在該介質(zhì)中傳播時(shí)，不發(fā)生反射、折射、散射和吸收現(xiàn)象，只存在電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗。

電磁波在自由空間中的傳播損耗公式為：

Ls=32.45+20lgr（Km）+20lgf（MHz）

式中：Ls―――電磁波在自由空間的損耗；r―――天線軸向與被測(cè)點(diǎn)的直線距離；f―――電磁波的頻率；

測(cè)試點(diǎn)實(shí)際接收的電磁波接受功率為：

從表四的預(yù)測(cè)結(jié)果中看出，當(dāng)遠(yuǎn)場(chǎng)軸向距離為14.63m時(shí)，符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，功率密度已下降到0.08W/m2以下。

兩個(gè)模型得到的安全距離大致吻合，也就是說(shuō)，當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)距離大于14.63m以后，都符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)基站的電磁輻射不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

四、軟件仿真

在實(shí)際操作中，模型的計(jì)算比較繁瑣，而將理論模型導(dǎo)入軟件，制出專門分析移動(dòng)基站電磁輻射的軟件，便于我們對(duì)移動(dòng)基站的選址、估算。

我們利用VC++中MFC應(yīng)用程序框架制作軟件進(jìn)行仿真，將上述兩個(gè)模型導(dǎo)入軟件中，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，只有當(dāng)兩個(gè)模型的求解值都滿足國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才輸出可以建立基站。

在圖3中輸入相應(yīng)參數(shù)。

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