一世相伴论文网 2023-08-25 09:07
前端设计论文范文篇1
【关键词】住宅小区；智能化通信网络；平台设计
中图分类号：F287文献标识码： A 文章编号：
一， 前言
改革开放以来，我国的互联网计算机技术取得了辉煌的发展成果，互联网覆盖范围不断扩大，计算机技术迅速普及，并运用到多个领域，网络通信日渐深入到居民的生活工作学习各个方面，通信网络成为了人们互相交流，互相学习的重要工具，也是人们获取各种资料信息的关键途径，智能化住宅小区通信网络是小区内综合信息服务、小区与外界广域网连接、小区智能物业管理的物理平台，构建小区通信网络平台，要考虑网络提供综合信息与资讯服务的能力，网络的先进性、扩展性、性价比以及开发商（用户）对投资费用的承受能力，综合考虑各方面因素，小区宽带通信网络平台采用以大网或有线电视HFC 网，也可采用两者结合的方式[1]。本文重点介绍以太网技术为基础的网络平台设计。
二．凭借以太网为基础构建住宅小区智能化通信网络平台设计概述和方案
1，以太网概述
在我国现阶段的网络系统中，以太网无疑是运用最为深入，最为普遍的的局域网络之一，由于这种网络被采用的范围很广泛，运用很普遍，社会各界的科研人员都在这类型的设备和技术研究上加重了投资力度，到目前为止，以太网已经可以通过基带输送，结合对绞线和各种新型的网络传输设备将10Mbps／lOOMbps／1000Mbps的数据完美的传输成功。到目前为止，以太网已经广泛运用到各种自动化和控制系统中来，而且日益渗入到社会的各个角落，和居民的生活已经逐渐融为一体。
相比其他几种计算机网络信息技术而言，以太网在不断的研究完善中，日益走向了成熟，与以前相比，以太网的兼容性更强大，性能也更加稳定，也正是因为这种网络系统已经趋向成熟，所以，在很多方面的成本比较低，显得更为廉价更加实惠，这也是以太网广泛运用的原因之一，在现阶段的经济水平下，从居民的平均收入水平出发，以太网从价格从性能上来讲，都具有着独特的优势，在很长一段时间中，将会成为小区住宅智能化网络通信平台设计的构建基层，构建主流之一。
2，将以太网作为基础的智能化平台设计方案
（一） 智能化平台设计的原则
智能住宅小区局域网一般涵盖若干标用户住宅楼、小区管理控制中心、小区公共会所、小区物业管理公司以及区内各类集团用户，并通过一定的方式与小区智能控制网连接[2]。同时，要采用先进的技术，进行科学合理的设计，使得任何一点的信息点都能够实现互相交换，要能够广泛的支持各种多媒体，要有着科学的管理，最后也是最为关键的，必须使得这个平台具有可升级性。
（二） 智能化平台的设计整体网络系统
整个网络包括广域网(Internet、各专业网)接人、小区网络系统及小区网络智能控制中心，小区网络系统采用星型拓扑结构．分为系统中心(小区管理控制中心)、区域中心、住宅楼栋和用户四级，根据小区的规模和用户楼栋的分布情况，为便于网络设计和管理，可将整个小区分成若干个区域，每个区域设一个区域中心，管辖若干个相近的楼栋[3]。
三，以以太网为基础的网络平台设计在小区中的设计操作
1.对整个住宅的综合布线设计
在以太网的网络平台设计中，做好布线系统工作室实现整个智能化住宅小区建设的最基本工作，通过采用各种先进的交换式集线器，采取好合理科学的布线是设计，将小区内部计算机用户连接一起，从而形成住宅小区的各种信息的网络平台通道，一般而言，智能化住宅的小区在实施布线设计时候，多半将整个小区分为三个方面，住宅单元子系统、楼层管理间和垂直干线子系统以及设备问子系统。各系统布线都采用5类以上对绞线．
2.住宅单元子系统
布线系统接线箱的出现使得只智能化小区的布线变得更加方便科学系统，通过在小区的每个单元住宅安装布线箱，使得布线箱成为用户和整个布线系统的中介。接线箱可安装各种系统接线模块，包括数据和语音通信模块、家庭安防系统模块、可视对讲系统模块等等，根据需要自由组合安装。[4]户内数据通信布线采用5类以上UTP(非屏蔽对绞线)，信息插座采用RJ45制式接口。如图1可分析得知。
3楼层管理阃和垂直干线子系统
垂直主干布线采用新型拓扑方法．由设备间主配线架敷设至各楼层管理问的干线电缆构成，系统采用五类以上4对UTP作为系统主干电缆。楼层管理问设置桥式模块板通过不同跳线实现水平线缆与垂直干线的连接。
4.设备间子系统
在以太网为基础的网络平台设计中，一般都在设备间子系统中安装上质量较好的交换式集线器和必将科学合理的布置主配线架，使得各种用途的主干网络线缆都通过主配线架接通，并输出，然后再连接跳线，最后和交换式集线器实现连接。
四，凭借HFC为基础的智能化网络平台设计简述
1. HFC技术概述
伴随着我国经济的飞速发展和科学技术的不断突破，有线电视网在我国的覆盖率越来越广泛，但随着人们生活水平的提高，对各种网络信息的要求更高，使得有线电视网开始实现朝着双向HFC综合信息网络的转变，不仅仅可以传输居民日常娱乐所采用的广播电视信息网络，而且可以用超高速将居民小区中所需要的各种数据，比如图像，视频，语音等各种信息，同时，在HFC网络中，通过使用双向的混合光纤电缆将各种信号快速传输到各个住宅小区，并实施科学严密的住户分布，使得宽带网络更加的迅速，同时网络信息也会变得更加稳定，因此，在新时期下，住宅小区智能化网络平台设计中，其也成为了一种比较广泛采用的设计方式，受到众多住宅小区智能化网络平台设计者的欢迎，随着信息化，网络化的普及，必将发展成为主流趋势之一。
2.HFC基于用户端和前端的平台设计
（一）HFC 前端
HFC 前端主要包括路由交换机、CMTS。前端路由交换机通过光纤与千兆IP 城域网连接，CMTS 用于连接双向HFC 网和宽带数据网，为用户端的CM 提供控制、管理和数据传输功能，它提供动态带宽管理、高速信息流量集中、数据网络资源的接入控制并保证数据服务质量。每个CMTS 可支持和管理2000 个CM。
（二）用户端
HFC 网用户端核心设备是电缆调制解调器（CM），用于完成HFC 网与用户PC 之间的数据格式转换，使用户PC 通过HFC 网络与前端设备进行全双工的数字通信。
五．结束语
加强对以太网和HFC网络技术的研究，不断实现理论的创新和技术的突破，加大对住宅小区智能化平台的建设力度，让现代计算机网络更加广泛的服务于人民的生活学习，实现整个居民小区智能化的监控和管理，从而推进整个住宅小区的信息化和智能化的进程，为我国的现代化，信息化发展，做出贡献。
参考文献：
[1]王喆 住宅小区智能化通信网络平台设计 [期刊论文] [科技信息] -2008年30期
[2]王光辉 浅谈智能化住宅小区通信网络平台设计 [期刊论文] [大科技•科技天地] -2010年5期
[3]季伟 智能化住宅小区通信网络平台设计 [期刊论文] [中国科技博览] -2010年3期
[4]焦方立 智能化住宅小区通信网络设计 [期刊论文] [现代电子技术] ISTIC -2003年15期
[5]汤涛 基于以太网技术的智能化住宅小区通信网络平台的设计与实现 [期刊论文] [电脑知识与技术（数字社区&智能家居）] -2006年10期
[6]雒宏礼 基于宽带无源光网络的数字化社区建设[会议论文]-2006
[7]刘春年.熊国经. 智能社区网络系统的构建研究[期刊论文]-科技情报开发与经济2007,17(1)
前端设计论文范文篇2
关键词：六端口；功分器；耦合器；接收机
六端口技术最初应用于微波和毫米波测量以及网络分析仪。1972年，美国国家标准局Hoer等人提出六端口电路的概念并将它用于微波网络分析。他们利用定向耦合器和功率分配器等具有特殊性能的微波分支元件组成六端口电路，并将信号源和负载接入6个端口中的2个端口，结果发现通过测量4个输出端口上的电压幅度或功率，便可得到输入信号的幅度和相位信息。这种电路结构简单，造价低，同时还具有多功能、宽频段、高精度、高速度和自动测量的优点。Engen从对称性角度出发，给出了六端口系统最佳条件经验准则，即要使六端口系统能准确地测量复反射系数，最好使3个用来确定反射系数的圆的圆心120°对称地分布在反射系数平面上，且其矢径在1~2之间。但由于定向耦合器很难实现宽带的60°相移，所以六端口结构无法完全符合最佳条件经验准则，但是只要近似符合经验准则仍可以得到很高的测量精度。因此，可以在最佳条件经验准则的指导下，运用定向耦合器、功率分配器等微波元器件组成不同的六端口结构，而其中最常见的形式就是由1个功率分配器和3个定向耦合器所构成Engen的准理想六端口电路。
1设计目的
六端口测量技术是根据矢量分析原理，采用幅度测量代替相位测量来测量复反射系数的幅度和相位。利用六端口测量技术可以精确测量反射系数的相位这一特点，将其应用于接收机，认为接收信号是发射信号的反射波，测量接收信号与发射信号的相位关系，进而得到接收信号所包含的回波或通信信息。
本课题来源于某横向合作项目，主要任务是完成某测相接收机的射频前端的整体设计。该微波前端既有一般直接变频接收机的优点又改善了它的弱势。第一，它的电路结构非常简洁，不存在镜频干扰，也就避免使用昂贵的高性能的滤波器和镜频抑制混频器。第二，六端口的隔离度很好，有效抑制了直接变频时的本振泄露。第三，检波输出的基带信号要通过差分运放电路处理，这有效的降低了由自混频引起的直流偏置的干扰。
2 设计思路
文中设计了由一个mini公司的GP2X+型功分器和三个mini公司的QCS-722+型耦合器构成的六端口电路，采用平方率检波器作检波电路。原理如图1所示。
易知，这种六端口结的理想S参数为
[S]=0 0 0 0 -j +j 0 0 0 0 +1 +j 0 0 0 0 +1 +j 0 0 0 0 -j -1-j +1 +1 -j 0 0+j +j +1 -1 0 0(1)
可知
bi=a1・s1i+a2・s2i，i=3，4，5，6(2)
而理想平方率检波器的输出与输入信号成正比关系
Vi=K・|bi|2，i=3，4，5，6(3)
其中K为常数，设f1=f2，φ仅为两输入信号相位差，所以
于是，图1所示的四个检波器输出具有如下关系
V5-V6=α・K・α2・cosφV4-V3=α・K・α2・sinφ(8)
这样，高频信号就转换为基带信号，又通过ADC被数字化后，再送到DSP信号处理单元。通过一些数字计算处理，就可以计算出两路信号的相位差φ。
3 相关电路
文中设计了一个功分器和三个耦合器构成六端口，采用平方率检波器作检波电路。出于六端口电路的对称性和测试结果的准确性考虑，由于左右输入端微带线形状不同，借助于HFSS软件仿真，求当电气长度一样时，两输入端微带线物理长度分别应为多少。选用Rogers RO4003板材作为基板，其相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm。如图2所示。
文中功分器选用mini公司的GP2X+型号芯片，带宽宽(2.8-7.2GHz)、体积小、幅度不平衡性优异(0.1dB)、相位不平衡性好(3°)。耦合器选用也是mini公司的QCS-722+型号芯片，频率范围4-7.2GHz，高功率，低不平衡性(0.2dB和2°)，在体积和带宽方面都居于行业领先。
4实物图
经过加工后我们得到了实物，各端口采用SMA接头连接，在匹配端接入匹配负载，使用矢量网络分析仪进行测试。实物图如图3、图4所示。
5结束语
端口5和3、端口6和4之间的相位差在一定频率范围内可以被认为是一常数，那么六端口对信号相位的影响可以通过数字校准来补偿掉，这是对于提高精度是关键的一点，也是六端口技术的重要优势。根据式(8)可以判断出六端口本身对两路输入信号相位差的影响很小。因此证明可以采用这种六端口结进行信号相位差的测量。?笮
参考文献
[1] 杨健，刘发林.六端口技术在雷达中的应用[J].雷达科学与技术，2005，3(2):71-76.
[2] 吴乔．Ka波段六端口直接变频接收机前端及宽频带MMIC功放的设计：[硕士学位论文]. 成都：电子科技大学，2008.
[3] 王建辉．雷达频综模块和中频接收模块的设计与实现：[硕士学位论文]. 成都：电子科技大学，2008 .
[4] 仝仲彬．基于六端口技术的直接变频接收前端：[硕士学位论文]. 成都：电子科技大学，2008.
[5] 吴乔，杨涛，杨自强，等．Ka频段六端口直接变频接收机．2007年全国微波毫米波会议论文集．2007年10月，1414-1417.
作者简介
前端设计论文范文篇3
关键词：RS 485总线；数据采集；串行通信；大气数据
中图分类号：TP392文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)07-120-02オ
Design and Implement of Atmosphere Data Former Transmission System Based on RS 485
YANG Shubin,LIU Mingzhong
(School of Electrical and Information Science & Engineering,Wuhan Institute of Technology,Wuhan,430073,China)
オ
Abstract：In order to acquire atmosphere data in industry and agriculture,data acquisition and communication system composed by former acquisition part,sub-stations and center station using RS 485 bus is designed.The former part acquires and processes the local atmosphere data and transmites data to sub-stations and center station through serial communication.Tests prove that the system can reliably acquire and communicate the atmosphere data and be applied in industry and agriculture production.
Keywords：RS 485 bus;data acquisition;serial communication;atmosphere data
在数据采集系统中，集散采集是最常用的数据采集方式。集散数据采集系统由主控计算机和一系列前端智能仪器(前端机)构成，他们通过一定的物理媒介连接在一起，并以一定的方式和控制中心连接进行通信，从而完成信息交换功能。目前，有RS 232,RS 422,RS 423和RS 485[1]接口总线标准可用于串行通信。其中RS 485串行总线具有很强的抗共模干扰的能力，允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备，适合远距离的数字通信，结构简单、组网容易。基于此，本文采用RS 485总线实现多点大气数据采集和控制，为工农业的生产提供必要的大气数据服务。
1 硬件设计
大气数据前端传输系统包括中心站、子站、前端机三大部分。前端机用于采集和控制大气数据，他们通过RS 485总线与各自子站连接，最多可有256个前端机，可完成256个不同地点的大气数据采集。子站与中心站之间有调制解调器通过PSTN公众电话网连接实现通信。系统结构如图1所示。
图1 系统框图
2 软件设计
总线网络可以认为是一个独立的系统，只需要应用层，因为应用层是OSI参考模型的最上层，直接面向用户，为用户访问提供手段和服务。基于此，本文的RS 485总线协议[2,3]方案就被简化成为三层的形式。具体如图2所示。按中心站和子站互相通信的要求，设计的帧格式如图3所示。具体使用时，制定了命令帧、复位帧和数据帧三种具体形式，他们类型字标志分别为00,10,01。按设计的图1系统完成数据采集与通信。
图2 RS 485总线协议设计模型
图3 帧格式
分别对下位机和上位机流程实现进行设计，具体流程如图4、图5所示。下位机等待地址呼叫，收到地址后检查是否本机地址，若是则发送应答帧并等待，同时在规定时间内检查收到命令帧，否则发送复位帧继续等待地址呼叫；若收到命令帧检查是否是复位帧，不是则看是否发送存储数据的命令，是就立即发送数据直到发送完毕。上位机对应下位机协调工作，协同完成数据的传输。
图4 下位机协议实现流程图
3 系统测试与结论
在WindowsXP环境下，使用Visual Basic 6.0[4,5]开发工具开发实现此系统，并进行测试如下。
3.1 接收端主界面
开发的接收端主界面如图6所示。
图5 上位机协议实现流程图
图6 接收端主界面
3.2 子站、RS 485总线、采集部分测试
在测试这个部分的时候采用的是每秒读一次数据，然后将数据保存在数据库中，每一小时调用数据库中的数据制作成数据图看一切是否正常。测试结果如表1所示。
3.3 总体测试
测试结果如表2所示。
お
表1 子站、RS 485总线、采集部分测试
表2 系统总体测试
基于RS 485总线设计结构，增强了分布式数据采集和通信系统的可靠性和可维护性，并可实现多点的实时数据采集与传输。通过测试可见，本文设计的大气数据前端传输系统能够稳定可靠地工作，满足工农业生产中大气数据采集与传输的要求。
参 考 文 献
［1］王常力，罗安.集散型控制系统选型与应用[M].北京:清华大学出版社,1992.
［2］高传善，钱松荣，毛迪林.数据通信和计算机网络[M].北京:高等教育出版社，2001.
［3］孙剑湘.测控系统串行接口与通信协议[J].长沙电力学院学报,1998,13(2):201-204.
［4］范逸之，陈立元.Visual Basic与RS 232串行通信控制[M].北京:清华大学出版社,2002.
［5］温渤婴，杨建华.Visual Basic在测控系统RS 485通信中的应用[J].测控技术,1997,16(2):145-147.
作者简介 杨述斌 男,1971年出生，副教授，硕士，湖北襄樊人。主要从事信号、图像处理与多媒体通信和自动化控制的教学与研究，在国内外学术刊物上公开20余篇。
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