哈哈～～～这是和汽车电子约会时他提出的问题

三、智能天线的优点    在移动通信系统中，多径及多径时延扩展是移动通信中存在的主要问题。多径传播将导致信号严重衰落，时延扩展导致符号间干扰，这将会严重地影响通信链路的质量。同时，共信道干扰是移动通信系统容量的主要限制因素，它将影响用户对有效网络资源（频率、时间）的复用。智能天线通过利用多径可改善链路的质量，通过减小相互干扰来增加系统容量，并且允许不同的天线发射不同的数据。总之，智能天线的优点可以归纳如下：    （1）增加覆盖范围 在接收端天线阵列对信号进行相干接收，可产生阵列或波束成形增益，该增益与接收天线的数目成正比。    （2）降低功率/减小成本智能天线对特定用户的传输进行优化，可以降低发射功率，从而降低放大器的成本。    （3）改善链路质量/增加可靠性分集的形式包括时间分集、频率分集、码分集和空间分集等。当用智能天线对空间域进行抽样时就会产生空间分集。在非频率选择性衰落的MIMO信道中，最大的空间分集阶数等于发射天线数目和接收天线数目的乘积。多个发射天线通过采用特殊的调制和编码机制就可以产生发射分集，而多个接收天线的接收分集取决于对独立衰落信号的合并。    （4）增加频谱效率通过不同方法精确地控制发射功率会减小同道干扰，从而增加使用同样资源的用户数目。通过波束成形实现空分多址（SDMA）可以实现资源的复用，从而增加数据速率和频谱效率。该增益也被称为空间复用增益。MIMO 系统中利用多个独立的空间维数来同时传送数据，在不相关瑞利衰落MIMO信道中，其信道容量与收发天线数目的最小值成正比。    通常设计智能天线主要集中在上面提到的某一种增益，如波束成形、分集增益、复用增益。最近这些增益之间的相互折衷已经成为研究的焦点。     四、未来移动通信系统中的智能天线技术    未来移动通信系统需要可以适用于各种通信环境的信号处理技术，因此，未来智能天线设计的初始阶段必须认真地考虑在性能和复杂度之间折衷地优化。     1.物理层的可重配置性    为了使移动通信通信收发机可以工作在多参数连续改变的环境中，需要在收发机中采用可重新配置的自适应技术来调节结构，从而获得最好的性能。智能天线收发机中的可重配置性可以看作是在各种不同环境中收发机结构的智能切换。例如，文献 [8][9]提出了在MIMO信道中用于空间分集和复用相互折衷的算法。    2.不同层之间的优化    OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）模型定义的高层之间的相互作用可以提高整个系统的性能。通过结合物理层、链路层、网络层的参数设计智能天线，即考虑到各层之间相互关系来设计，而不是单独考虑某一层。实践表明，单独考虑一层的设计方法性能评估是低效的。例如，当引入调度后，通过空时编码所得到的增益将会减小，甚至会消失。    OSI不同层之间交换的信息可以归类如下：（1）CSI：需要估计出信道脉冲响应、定位信息、车载速度、信号强度、干扰强度、干扰模型等。（2）QoS相关的参数：包括时延、吞吐量、误比特率、分组差错率（PER，Packet Error Rate）等。（3）物理层资源：包括空间处理机制、天线阵列的数目、电池电量的损耗等。    考虑层之间的优化准则是非常重要的。在实际系统中，智能天线的链路质量不仅取决于采用的数据检测方法，而且还取决于特定的编码机制以及在链路层采用的媒体接入控制（MAC，Medium Access Control）功能，还取决于高层采用的协议栈性能。因此，在设计时应该综合考虑上述因素，而不是单独考虑某一个因素。对于时延不敏感业务，将智能天线技术如V-BLAST同混合自动请求重复（H-ARQ，Hybrid Automatic Repeat Request）机制结合。    3.多用户分集    在多用户通信中，一种叫做机会机制的通信方式得到了人们的重视。其基本思想是通过把信道分配给那些最有可能完成连续传输的用户来复用。这样可以使系统的吞吐量最大化。对于反射空间信道，机会波束成形方法会指向具有最高SNR的用户；另一方面，在充分散射情况下，机会机制会把信道分配给那些具有最高瞬时容量的用户。机会机制可以产生多用户分集，多用户分集可以是码分集、时间分集、频率分集或者空间分集的补充。但是影响MAC协议的设计，MAC将放弃冲突检测机制而转向多用户机制。    4.实际的性能评估    在未来移动通信系统中，采用智能天线主要依赖两种研究的结果：    （1）在未来系统的设计阶段就要考虑到智能天线和移动通信环境的特性，如传播特性、天线阵列配置、业务模式、干扰情况、信号带宽的有效性，从而保证兼容性；    （2）根据与未来系统相关的关键参数，通过链路级仿真和系统级仿真的优化折衷来评估智能天线的实际性能。     五、小结    在基于CDMA技术的3G中使用多天线技术能够有效降低多址干扰，空时处理能够极大增加CDMA系统容量。凭在提高频谱利用率方面的卓越表现， MIMO和智能天线成为4G发展中炙手可热的课题。本文采用智能天线与MIMO系统结合，给出了多输入多输出智能天线收发机空时信号处理方案，讨论了智能天线的优点和未来智能天线的发展趋势同时也阐述了设计中会遇到的问题。总之，合理地使用智能天线技术将大大地提高未来移动通信系统的性能。

2.MIMO的接收分集技术    MIMO系统在接收端的解码算法主要有ZF算法、MMSE算法、判决反馈解码算法、最大似然解码算法和分层空时处理算法（bell labs layered space-time，BLAST）。其中，迫零算法和MMSE算法是线性算法，而判决解码算法，最大似然解码算法和分层空时处理算法是非线性算法。在 SIMO或者MIMO通信链路的接收端，接收机或者均衡器利用多径信号重构发射信号。    非频率选择SIMO信道下，最优接收机制是最大比合并（MRC， Maximum Ratio Combining）；而对于频率选择SIMO信道，最优接收机制是ML检测，但它是非线性的，其复杂度与天线数目成指数关系（可以用线性译码器来代替，但是性能会有所下降）。ZF均衡器通过信道的逆可以消除符号间干扰ISI（InterSymbol Interference），但是其代价是对噪声产生了放大。MMSE接收机可以在噪声放大和ISI消除之间进行折衷。基于判决反馈的一种次优非线性机制判决反馈均衡（DFE，Decision Feedback Equalizer）可以用于改善线性均衡器的性能，它通过反馈滤波器将以前符号产生的部分ISI从目前的符号中消除。ML和线性均衡可以扩展到MIMO 信道中，与MIMO接收机相关的问题就是多流干扰（MSI，Multistream）的存在。MSI会导致多个数据流之间的相互干扰。非线性连续抵消均衡器或者V-BLAST均衡器可以将MIMO信道转换成一些并行信道，但是该机制可能存在差错传播现象。     3.MIMO系统中的波束成形技术    （1）特征波束成形MIMO系统的系统模型为r=Hs+n，将信道矩阵H进行奇异值分解，如果发射端已知信道信息，通过发射端的特征波束成形和接收端的线性处理，可将MIMO信道分成平行的子信道。如果发射端不知道信道状态信息，在多用户的环境下，可以采用随机波束成形方法实现多用户分集。    （2）波束成形与空时编码结合大多数情况下，假设CSI的部分信息在发射端已知是合理的，因而提出了空时编码和波束成形相结合的混合机制。空时编码和波束成形是两种不同的发送分集技术。空时编码属于开环分集技术，在发送端不需信道信息；阵列波束成形属于闭环分集技术，利用信道反馈信息进行空间滤波或干扰抑制，信道反馈的准确性会严重影响波束成形的效果。当发送端获得部分信道状态信息时（如信道均值或信道协方差矩阵），可以根据信道信息选择发射策略（波束成形或空时编码）。波束成形的权值在保证接收端达到信噪比和误码率要求的条件下，由反馈信道信息决定，文献中指出结合功率分配，波束成形和空时编码对发射机进行联合优化，在不增加设备复杂度和损失发射速率的条件下，提供了比传统空时编码更好的性能。    总之，描述多入多出智能天线收发机特征的性能度量为均方误差（MSE，Mean Square Error）、SNR、误比特率（BER，Bit Error Rate）、可达吞吐量、需要的发射功率和信道容量。发射和接收机制都是根据这些准则进行优化的。设计它的收发机要特别关注以下4个关键参数：（1）在发射端和接收端CSI的可靠性；（2）发射信号的特征（调制、复用和训练信息）；（3）要优化的性能度量；（4）计算复杂度的大小。

MIMO系统中的空时处理技术主要包括波束成形（beamforming）、空时编码（space-time coding）、空间复用（space multiplexing）等。波束成形是智能天线中的关键技术，通过将主要能量对准期望用户以提高信噪比。波束成形能有效地抑制共道干扰，其关键是波束成行权值的确定。     1.MIMO系统的发射方案    MIMO系统的发射方案主要分为两种类型：最大化数据率的发射方案（空间复用 SDM）和最大化分集增益的发射方案（空时编码STC）。最大化数据率发射方案主要通过在不同天线发射相互独立的信号实现空间复用。空时编码的方案是指在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声所导致的符号错误率，它通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度，从而使信号在接收端获得分集增益，但空时编码方案不能提高数据率。    （1）空时编码 一些文献中给出了大量的发射机制，这些机制分别可以使频谱效率最大、速率最高、信噪比（SNR，Signal to Noise Ratio）最大，它们都依赖信道状态信息（CSI，Channel State Information）在发射端和接收端的已知程度。CSI在接收端通过信道估计可以获得，然后，通过反馈可以通知发射端。    对于发射端不需要CSI的发射机制，可以引入空时编码或者采用空间复用增益来利用空间维数。空时编码主要分为空时格码和空时块码。接收到的信号通过最大似然（ML，Maximum Likelihood）译码器进行检测。最早的空时编码是空时格码STTC（Space-Time Trellis Code），在这种方式下，接收端需要多维维特比算法。STTC可以提供的分集等于发射天线的数目，提供的编码增益取决于码字的复杂度而无需牺牲带宽效率。空时分组编码（STBC，Space-Time Block Code）可以提供与 STTC相同的分集增益，但是它没有编码增益。又由于STBC在译码时只需要线性处理，因此，通常都使用STBC。空时编码技术一般假设CSI在接收端是完全已知的，当CSI在两端都未知时，提出了酉空时编码和差分空时编码。    （2）空间复用 空间复用是指在发射端发射相互独立的信号，在接收端用ZF，MMSE，ML，V-BLAST[3]等方法进行解码。它能最大化MIMO系统的平均发射速率，可牺牲一些数据率获得更高的分集增益。    （3）空间复用和空时编码结合将空间复用和空时编码相结合，在保证每个数据流获得最小分集增益的条件下，最大化平均数据率。目前，将空间复用和空时编码相结合的方案主要有两种，链接编码和使用块码映射的自适应MIMO系统。链接编码方案是指在内部使用空时编码，外部使用传统的信道纠错码（TCM，卷积码，RS码）的编码方案[4]，这种方案既能提供分集增益，又能提高系统容量。因为信道间的相关性将影响多天线系统的频谱效率，当信道处于理想状态或信道间相关性小时，发射端采用空间复用的发射方案，当信道间相关性大时，采用空时编码的发射方案。

图3　动态跟踪技术FSO系统设备功能结构 激光的安全问题也会影响其使用，超过一定功率的激光可能对人眼产生影响。人体也可能被激光系统释放的能量伤害。由于这类系统采用的是毫瓦量级的小功率光源，其主要的危险是激光对肉眼造成的伤害，所以产品要符合眼睛安全标准。 3、光无线通信技术的应用 国外已经开始了将近10年的研究，但是FSO产品真正投入使用也就是最近几年的事情。FSO设备最初进入中国应该在2000年前后，那时国内从事FSO研究的主要是一些具有军方研究项目的研究所。目前，国内FSO的发展还基本在起步阶段，但在发射功率、接收灵敏度、捕获和瞄准要求、热稳定性和机械稳定性等关键技术方面已取得明显进步，光无线通信尽管仍存在不少问题，但其技术优势更为明显。目前，光无线通信的优势正在逐渐吸引电信运营商，而其劣势正在被技术的进步抵消。由于技术的进步，在可视距离范围内，实现全天候“ 最后一公里”无线光通信已经没有技术障碍。光无线通信系统是一种物美价廉、有广泛应用前景和巨大市场潜力的通信系统。任何技术要想取得真正的成功，必须经受住市场与用户的考验。由于光纤成本过高，用户无法在短期内实现光纤接入，而他们却渴望享受宽带接入带来的便利，于是，FSO成了他们实现“最后一公里”宽带接入的替代选择。需要指出的是，DSL、LMDS和以太网是目前宽带接入的主流方式，但和FSO相比，它们建设成本要高、建设周期要长，所提供的带宽更是远远不及FSO。FSO的另一个主要应用是作为光纤通信系统的备份，即对光纤通信设施进行冗余备份设计时，选用FSO作为备份链路，以节省投资。FSO还可以用于城域网的扩展，即在现有城域网上向外延伸、连接新的网络；FSO还非常适用于企业网、校园网等局域网，实现各局域网网段的互联。可见，自由空间光通信技术有着广阔的市场需求。 到目前为止，FSO已被多家电信运营商应用于商业服务网络，在悉尼奥运会上，Terabeam公司成功地使用FSO设备进行图像传送，并在西雅图的四季饭店成功地实现了利用FSO设备向客户提供100 Mbit/s的数据连接。Airfiber公司则在美国波士顿地区将FSO通信网与光纤网（SONET）通过光节点连接在一起，完成了该地区整个光网络的建设。2003年5月，佳能美国公司宣布他们的多套FSO系统成功应用到美国纽约州地方法院系统，并在“911”恐怖袭击之后的重建工作中发挥了出色作用。在国内，2003年3月17日，上海铁通宣布已经采购至少50套无线光通信设备厂商Terabeam的FSO系统。上海铁通表示采用Terabeam 的设备将大大缩短他们提供服务的时间，有利于他们获得新客户。 4、结束语 当前，用户对高速数据服务日益高涨的需求与网络基础设施建设资金相对短缺的矛盾，是困扰运营商的一个现实问题。FSO作为一种宽带接入方式，具有高带宽、低误码率、部署迅捷、费用合理、体积小、安全性高等特点，很多企业把FSO网络与光纤网、微波网和高频段无线网结合起来使用，发挥各自的优点，弥补彼此的不足。在本质上FSO是一种连接方式，而非覆盖方式。所以，FSO通信是以一种补充的角色出现的，但FSO有自己的独特的市场定位，在其他接入方式鞭长莫及或力不从心的一些特殊场合下将发挥其优势。

显而易见，在经常出现浓雾的地区，同样的光无线系统，可能传送的距离要比无雾或少雾的地区短得多。所以，系统的设计一定要考虑地区的气象条件，以保证良好的性能。FSO系 统在发射机和接收机之间需要严格的视线传播，使发送的光信号在接收端的光瓣能够覆盖接收望远镜，不会因为大气折射率的起伏而漂离目标。此外，建筑物结构的热膨或晃动将影响两个点之间的激光对准，实际测量中发现，大楼顶部的水平移动可达楼高的1/800～1/200。为保证可靠的数据传输，FSO系统的光链路两端的激光束的对准和跟踪是系统的关键技术之一。目前在国内外普遍采用扩束法、多束法和动态跟踪技术克服这些缺陷。扩束法是展宽激光的发射光束，但扩束法降低了接收端的光斑能量密度，传输距离和速度受到影响和限制，于是业界又提出了多束法，利用多个激光器和发射镜同时发射激光束，每个光束都以相同的发射角发射，在接收处就得到一个大而相互重叠的激光光斑。从而提高了接收端的能量密度，也扩大了可接收面积。 随着通信技术的发展，对FSO系统的传输速率和距离均提出了更高的要求，如果要提高这两个技术指标，就必须要增大激光器的发射功率和提高接收机的灵敏度，但扩束法和多束法对性能指标的改善有限，于是动态跟踪法就应运而生，即利用伺服系统通过反馈装置获得光束偏差信息，调整可调微镜，使光束时刻对准接收器。采用动态跟踪技术的FSO系统设备功能结构如图3所示，一般采用双反馈方式，外反馈是位置探测器输出的入射激光束的位置误差信号，内反馈是伺服系统控制的可调微镜的位置信号，入射激光束通过接收光学系统后，聚集到位置探测器上，位置探测器将激光束的位置误差信号输出到主处理器。同时可调微镜位置探测器将探测到的微镜位置信号送到控制处理器中，控制处理器利用优化的跟踪算法进行计算，输出的角度控制信号控制伺服系统调整可调微镜，使接收光学系统始终对准入射激光束。

2．确定工艺参数  　根据用户要求确定各种工艺参数。工艺参数可能有如下几种情况。   (1)根据后序工艺的要求，确定光绘底片是否镜像     ①底片镜像的原则  为了减小误差，药膜面(即乳胶面)必须直接贴在感光胶的药膜面。     ②底片镜像的决定因素  如果是网印工艺或干膜工艺，则以底片药膜面贴基板铜表面为准。如果是用重氮片曝光，由于重氮片拷贝时镜像，所以其镜像应为底片药膜面不贴基板铜表面。如果光绘时为单元底片，而不是在光绘底片上拼版，则需多加一次镜像。   (2)确定阻焊图形扩大的参数     ①确定原则  阻焊图形的增大以不露出焊盘旁边的导线为准；阻焊图形的缩小以不盖住焊盘为原则。由于操作时的误差，阻焊图形对线路可能产生偏差。如果阻焊图形太小，偏差的结果可能使焊盘边缘被掩盖，因此要求阻焊图形加大一些；但如果阻焊图形扩大太多，由于偏差的影响可能露出旁边的导线。     ②阻焊图形扩大的决定因素  本厂阻焊工艺位置的偏差值，阻焊图形的偏差值。由于各种工艺所造成的偏差不一样，所以对应各种工艺的阻焊图形扩大值也不同。偏差大的阻焊图形扩大值应选得大些。板子导线密度大，焊盘与导线之间的问距小，阻焊图形扩大值应选小些；板子导线密度小，阻焊图形扩大值可选得大些。 (3)根据板子上是否需要插头镀金(俗称金手指)确定是否要增加工艺导线。 (4)根据电镀工艺要求确定是否要增加电镀用的导电边框。 (5)根据热风整平(俗称喷锡)工艺的要求确定是否要加导电工艺线。 (6)根据钻孔工艺确定是否要加焊盘中心孔。 (7)根据后序工艺确定是否要加工艺定位孔。 (8)根据板子外型确定是否要加外形角线。 (9)当用户高精度板子要求线宽精度很高时，要根据本厂生产水平，确定是否进行线宽校正，以调整侧蚀的影响。 3．底版的光绘制作一输出     由于许多印制板厂家都不把光绘机绘制的底片直接用于成像生产，而是用它来翻拍工作底片，这里我们把光绘底片称之为底版。在新开始光绘之前，首先要调整光绘机的各参数，使之处于适宜的工作状态。     (1)光绘机参数的设置     ①光源强度的设置  在光绘过程中，如果光源强度过高，则绘制的图形会出现光晕；如果光源的强度过低，则绘制的图形会曝光不足，因此无论是矢量光绘机还是激光光绘机都存在一个光强调节问题。在高档的光绘机中设置有一个光强检测电路，当光强不足时，光绘机将拒绝工作或快门不打开，并且将错误提示在屏幕上。有时激光光绘机绘制过的底片一点也没有曝光的迹象，就是由于光强不足所致。通常可以通过调节发光器件的电压来控制光源的强度，每当更换一次发光器件或更换一次显影液之后，应用光绘试验片来检查光强是否适当。     ②光绘速度的调节  光绘机，特别是矢量光绘机，其绘图的速度也是影响绘片质量的重要因素。在矢量光绘机划线时，若绘图速度过快，即光束在底片上停留时间过短，则会产生曝光不足现象；若绘图速度过慢，即光束在底片上停留时间过长，则会曝光过度出现光晕现象。不仅光绘速度会影响绘片效果，而且光绘时的加速度和曝光时快门打开和关闭的延迟时间都会对结果有影响，这些参数也需认真调节。     ③光绘时底片的放置  由于各种外界因素的变化，光绘底片会发生微小的伸缩变形，一般情况下它对印制电路板的加工不会产生多大的影响，但有时也会使底片不能用。因此，除了尽量消除外界环境因素的影响外，在光绘操作时也应加以注意。在放置底片时，应尽量保证要绘制的同一印制电路图不同层(如元件面和焊接面)的X、y方向和一张底片的X、y方向是一致的，这样变起形来多少有点同一性。对有些精度不是很高的光绘机，绘片时尽可能从绘图台面的原点开始，绘制同一电路不同层次的图形时，尽量在台面的相同坐标范围上，放置底片时也相应要加以注意。另外，放底片时应保持底片的药膜面朝上对着光源，以减小底片介质对光的衍射作用。     ④底片台面的保养  绘图台面(或弧面)的清洁平整是绘图质量的重要保证，在底片的台面(弧面)上除了需绘制的底片外不应有其他物品，也不要划伤工作面，真空吸附底片的小孔应保持畅通，这样才能绘出高精度的底片。     (2)图形底版的绘制  当光绘处于正常工作状态时它通过磁盘、RS232口或磁带(目前磁带方式已很少采用)输入光绘数据，然后就在底片上绘出这些数据所描述的图形。事实上，在光绘机上除了简单的操作外，并不需要做更多的工作，光绘图形的大量工作是在光绘文件的产生和处理方面。 转载请标明PCB资源网 PCBRES.COM     ①线路片的绘制  一般只需对审查合格的设计图形直接生成光绘数据，把光绘数据输入光绘机即可。通常线路片应是1：1的，对于某些比 较复杂的电路，应注意光绘底片上的图元尺寸与设计值的误差是否会给生产造成影响，如果有影响，应修改设计的图元尺寸以弥补光绘值的偏差。     ②阻焊片的绘制  对阻焊片要求比线路片低，但根据不同的工艺要求，阻焊片的焊盘应比线路片放大一些，在生成阻焊片的光绘数据就应加以注意。 　③字符片的绘制  对字符片的要求稍低一些，不过由于器件的字符往往是布局时随着器件从库中调出来的，其字符的大小，构成字符的线宽往往参差不齐。有的字符太小，用油墨印出时会模糊不清；有的线太细，丝印效果也不好，这就要求在生成字符的光绘文件前对字符进行认真检查，在生成字符的光绘文件时，尽量把字符的线宽归并为一种或几种，使之符合工艺要求。     ④钻孔片的绘制  一般情况下并不需要绘制钻孔底片，但有时为了更好地检验钻孔情况或清楚地区分孔径，也可以绘一张钻孔片。对于矢量光绘机，在绘制区分孔径的钻孔时，应考虑到节省光绘时间，即生成光绘数据时应注意采用简单的符号来标识孔径。     ⑤大面积覆铜的电源、地层的绘制  对于标准设计的电源、地层，按照设计绘制的底片与印制板上图形是相反的，也就是说底片上没曝光的部分才是铜箔，而底片上有图形的部分在印制板上是隔离部分，没有铜层。由于工艺的需要，在绘制电源、地层时，隔离盘应比线路层的焊盘大一些，对于与电源或地层相连接的孔，最好不要什么都不绘，而应绘出专门的花焊盘，这不仅仅是保证可焊性的问题，更重要的是有利于底片的检查，哪个位置有孔、哪个位置无孔，哪个孔接电源或接地，一目了然。     ⑥镜像绘片  由于在印制电路板成像工序中需要将底片的药膜面(图形面)贴在印制板铜箔附着的干膜上。因此在绘片时就应考虑到图形的相位(即图形面的正反)问题，不提倡通过把底片的药膜面反放来实现调图形相位的方法，而且当几个小图形绘在一张大底片上时，用此方法也不能使它们的相位不同，应当在生成光绘数据文件时就加以注意。一般情况下，由于在用底片成像前需要翻一次片，因此对印制电路板的单数层(1、3、5、…、层)图形，生成的光绘数据应该为正相位，面对双数层图形，生成的光绘数据所描述的图形应该为镜像图形。如果直接用光绘底片进行印制板成像加工，则前面说的相位应反过来。 转载请标明PCB资源网 PCBRES.COM     ⑦图形层次的标识标识出底片图形所对应的印制板层次相当重要，例如一个最简单的单面板，如果不标识出图形所在的面(层)，可能会把焊接面做成元件面，到头来将会导致器件不好安装，双面板及多层板更是如此。有的印制板辅助设计软件可以生成光绘文件时自动加上图形所在的层次，这无疑带来许多方便。但在应用时应注意两点，首先是印制电路布线时的层次是否就是加工所安排的层次；其次，设计时图形的零点往往远离坐标原点，而自动加上的层次标记是在坐标原点附近，这样在层次标记与图形之间会有很大的间隔，这不仅会影响标识的效果，而且会造成底片的浪费。     ⑧光圈的匹配  无论是矢量光绘机还是激光光绘机，都存在光圈匹配问题。如果设计图形中用的是40mil的焊盘，而光绘时用50mil的光圈，显然绘出的图形会有差异，但是由于在图形设计时图元(线段、焊盘)的尺寸可以随便制定，因此若要求光绘机的光圈与之完全相符，对于矢量光绘机来说是做不到的，对于激光光绘机来说也是麻烦的，而且从加工角度来看大都没这个必要，就是做到了光圈完全相配，由于聚焦及显影等因素的影响，绘出底片上的图元尺寸还是会与设计值有一点差别。因此，在实际的处理过程中只要加工工艺允许，完全可以选用现有的光圈(对矢量光绘机)或已设置好的光圈(对激光光绘机)。在许多时候用50mil的光圈去对应46mil或55mil的设计值，甚至用60mil的光圈去对应40mil的设计值都是允许的。

在时域中，峰值周期性地出现在图 3 所示的钳位脉冲频率上。在频率域中，峰值出现在 FFT 上的 15.6 kHz 频率处（频率轴的低端）。当模拟输入引脚上的 DC 压差为 0.5V（AIN+ 为 1 V，而 AIN– 为 0.5 V）时，15.6 kHz 频率时的峰值为 –67 dBFS，这是 FFT 中最大的峰值（请参见图 4）。该峰值要比 FFT 上的任何谐波都要高许多，并且有利于实现较低值的无杂散动态范围 (SFDR)。 当压差为 0V（AIN+ 和 AIN– 均为 1 V）时，相同频率时的峰值为 –82 dBFS， 提高了 15-dB（请参见图 5）。该峰值不但低于二阶和三阶谐波，而且还低于总谐波失真 (THD)。 图 4 和图 5 显示：随着 AIN+ 和 AIN– 之间的 DC 压差增加到一定的水平， 如果输入模拟信号小，SFDR 则会下降并且会变得比 THD 更为糟糕。如果 Clampout 处的去耦电容 C3（请参见图 2）不够大的话，尤为如此。在这些测试结果的基础上，我们利用 Clampout 处不同的去耦电容进行了进一步的测试。 由于一个 –21dBFS（低于 THS1041 2V 满量程输入 21 dB）模拟输入振幅、一个 0.4 μF 的 C3 值以及 AIN+ 和 AIN– 之间一个 0.5 V 的 DC 压差， SFDR 比 THD 要低大约 16 dB。在相同 C3 值的情况下，当 AIN+ 和 AIN– 之间的 DC 压差降至 0V 时 SFDR 要比 THD 低 3 dB。 如果 C3 被增加至 1.4 μF，那么包括 SFDR、THD 以及信噪比 (SNR) 在内的整体 AC 性能就会大大提高。因此，当 AIN+ 和 AIN– 之间的 DC 压差为 0V 时 SFDR 要比 THD 高大约 5 dB，且当 AIN+ 和 AIN– 之间的 DC 压差为 0.5V 时 SFDR 要比 THD 低大约 6 dB。该测试数据如表 5 所示。

该峰值周期性地出现在钳位脉冲频率时的 AIN+ 端，且其幅度会随着模拟输入引脚间 DC 压差的增加而增加。测试数据显示，当 Clampin 被连接到一个 1V 电源且 AIN- 被连接到一个 0.5V 电源时，在钳位脉冲逻辑高电平和逻辑低电平期间 AIN+ 端的 DC 测量值为 1V。AIN+ 端的 AC 测量值为大约 20 mV 的正峰值，并且会在钳位脉冲从低到高的转换时出现。当 AIN- 被连接到一个 1.5V 电源且 Clampin 仍然被连接到一个 1V 电源时，AIN+ 端的 DC 测量值为 1V。AIN+ 端的 DC 测量值是一个大约为 30mV 的负峰值，并且会在钳位脉冲从低到高的转换时出现。当 AIN– 被连接到一个 1V 电源（与 AIN+ 端的 DC 电压相等）时，就会出现该峰值且 AIN+ 端的 1V DC 电压平滑稳定。 更多的测试显示，当钳位脉冲的占空比变高时，峰值就会变小。在 Clampout 引脚处添加一个电容器 C3 将会大大限制该峰值。 钳位脉冲控制条件下的 THS1041 AC 性能 模拟输入端 AIN+ 处的峰值会降低 THS1041 的 AC 性能（请参见图 4 和图5）。图 4 和图 5 均为在钳位脉冲控制和模拟输入引脚上不同 DC 电压条件时 THS1041 的 FFT 图。该 FFT 图是由 Labview FFT 程序根据 HP1600 逻辑分析器从 THS1041 EVM 采集的数据生成的。EVM 模拟输入端的测试信号为一个 2.2-MHz 的正弦波，振幅为 –20 dBFS（即低于 ADC 满量程 20 dB）。该测试信号由一个 HP8644 正弦波生成器生成，并通过一个板上变压器由 THS1041 SE 输入端完成接收（本测试 EVM 板详尽的设置工作将在本文的后面讨论）。由 HP8644 触发的脉冲生成器将以 40 MHz 运行 THS1041 输入时钟。钳位脉冲由具有 15.6 kHz 频率和 50% 占空比的脉冲生成器生成。 http://www.mcuwork.com/data/2008/09_img/20089211270077804.gif 图 4 钳位模式下 THS1041 的 FFT，模拟输入引脚之间的 DC 压差为 0.5V http://www.mcuwork.com/data/2008/09_img/200892112704677805.gif 图 5 钳位模式下 THS1041 的 FFT，模拟输入引脚之间的 DC 压差为 0V

表 3 当时钟处于非激活状态时的模拟输入 DC 电压 钳位逻辑Clampin（连接至 DC 电源时）(V)AIN-（连接至 DC 电源时）(V)AIN+（根据 Clamp 逻辑充电或放电后）(V)低1.510高1.511.5低1.510**慢慢放电 表 4当时钟处于非激活状态且 AIN- 正在浮动时的模拟输入 DC 电压 钳位逻辑Clampin（连接至 DC 电源时）(V)AIN-（充电或放电后）(V)AIN+（充电或放电后）(V)低1.500高1.501.5低1.500**慢慢放电 利用钳位脉冲控制功能测试 DC 行为 钳位脉冲控制就是在 Clamp 引脚处施加一个脉冲信号以控制 Clampout 引脚的内部缓冲器接入。为了观察 THS1041 模拟输入端的 DC 行为，我们将一个脉冲信号而非一个 DC 信号施加到具有 16kHz 和 6% 占空比的 Clamp 引脚（请参见图 2）。与之前的测试相类似，将去耦电源的 1V 固定 DC 电压施加到 Clampin，并将一个可变 DC 电压施加到 AIN-。在这种情况下，在脉冲钳位期间，AIN+ 被内部缓冲器驱动至 1V，并且当 AIN- 为 1V 时，在钳位脉冲间隔期间，电容器 C2 很好地保持了该电平。电容 C2 必须要足够大且钳位脉冲间隔要足够小以使 AIN+ 端的 DC 电压与 Clampin端的 DC 电压保持一致。但是，如果 AIN- 端的 DC 偏移与 AIN+ 端的 DC 偏移设置的不一样，那么 DC 信号就出现失真。如前所述，当一个引脚或另一个引脚正在浮动时，模拟输入引脚处的 DC 电压就会发生漂移。利用钳位脉冲控制进行的测试进一步证明了这一表述。在将一个脉冲施加到 Clamp 引脚时，DC 漂移表现为一个电压峰值，这一现象是通过图 3 所示的示波器观察到的。 图 3 峰值可出现在 AIN+ 端（AIN– 端上具有 DC 电压）

利用钳位 DC 控制功能测试 DC 行为 钳位 DC 控制就是在 Clamp 引脚施加一个 DC 信号以控制 Clampout 引脚的内部缓冲器接入。为了了解当钳位功能开启时 AIN+ 和 AIN- 端的 DC 行为，我们将两个不同的 DC 电压施加到 AIN+ 和 AIN-，并且对 Clamp 端的逻辑电平进行手动控制。根据图 2 中的结构，Clampin 端的 V2 被设置为 1.5V，AIN- 端的 V1 被设置为 1V，C2 为 0.6μF 且 R 为 10Ω。在这种情况下，我们没有将 AC 信号施加到模拟输入端 AIN+。ADC 时钟将以 40MHz 运行。当 Clamp 被手动设置为高逻辑电平 (3VDC) 时，AIN+ 将稳定在 1.5V；当 Clamp 被手动设置为低逻辑电平 (0VDC) 时，AIN+ 将稳定在 1V。换句话就是说，当 Clamp 引脚为高逻辑电平时，AIN+ 端的电压将由内部缓冲器驱动；当 Clamp 引脚为低逻辑电平时，AIN+ 将与缓冲器断开，且其电压将向 AIN- 端的电压漂移。另外，如果 AIN- 正在浮动，那么 AIN- 端的电压将追随 AIN+ 端的电压。在 AIN+ 和 AIN- 端的电压源被断开以后，他们二者的 DC 电压将向着对方彼此相互漂移，这是因为在多个时钟周期以后的保持阶段在 ADC 采样与保持电路的采样电容之间发生了显著的内部充电或放电。测试数据如表 1 和表 2 所示。 表 1 当时钟处于激活状态且 AIN- 被连接至 DC 电源时的模拟输入 DC 电压 钳位逻辑Clampin（连接至 DC 电源时）(V)AIN-（连接至 DC 电源时）(V)AIN+（根据 Clamp 逻辑充电或放电后）(V)低1.511高1.511.5低1.511 表 2 当时钟处于激活状态且 AIN- 正在浮动时的模拟输入 DC 电压 钳位逻辑Clampin（连接至 DC 电源时）(V)AIN-（充电或放电后）(V)AIN+（根据 Clamp 逻辑充电或放电后）(V)低1.500高1.51.51.5低1.500 表 1 和表 2 中的测试数据（该数据是在 ADC 时钟被激活的情况下测量得出的）显示将模拟输入引脚与源断开会使其 DC 电压相互影响；当 ADC 时钟处于非激活状态时，AIN+ 和 AIN- 端的 DC 电压不会相互影响（请参见表 3 和表 4）。此外，虽然使用 C2 与否都不会影响 DC 电压测试结果，但是确实会影响 AIN+ 端电压变化的转换时间。

本帖最后由 dontium 于 2015-1-23 13:27 编辑 钳位功能 如图 1 所示，THS1041 的钳位功能是通过设置 4 个引脚（Clampin 引脚、Clampout 引脚、Clamp 引脚和 Mode 引脚）以及该器件的内部寄存器实施的。凭借片上 DAC，就可以将来自 THS1041 内部寄存器的由数据总线 b0～b9 书写的数字数据转换成一个模拟 DC 电压，然后该电压将被缓冲并通过内部开关输出到 Clampout 引脚。缓冲器和 DAC 之间的内部开关可以根据寄存器的设置方式进行开启或关闭。该 DAC 可提供电压范围介于参考电压 REFT 和 REFB 之间的不同的 DC 电压，以满足不同的应用要求。设置 Mode 引脚不同的电压电平将允许内部缓冲器输入端与一个内部固定的 DC 电压相连，或与 一个外部 DC 电压输入端的 Clampin 引脚相连。Clampout 引脚通过控制 Clamp 引脚上的 DC 信号或脉冲信号可以和钳位功能的缓冲器输出端连接或断开。通过一个 ADC 差动输入或 SE 输入结构，THS1041 的钳位功能可以被开启。其来自 Clampout 引脚的输出可以被连接至两个模拟输入端 AIN+ 和 AIN– 以提供共模电压或仅连接至其他应用其中的一个输入端。 图 1 THS1041 钳位功能结构图 图 2 显示了 SE 输入端具有钳位功能的 THS1041 的基本结构。将 Mode 引脚设置为 AVDD/2 可使该器件进入一个内部参考模式；且 Clampout 引脚的 DC 电压来自 Clampin 引脚，而不是来自内部 DAC。钳位功能的输出端 Clampout 被连接至 AIN+，此外该输出端还通过钳位脉冲控制应用的一个小电阻器 R 被连接至电容器 C2。电容器 C2 不但用于当 Clampout 在钳位脉冲间隔期间被内部断开时保持 DC 电压，而且还用于耦合从源到 AIN+ 的AC 信号。另一个 ADC 模拟输入端 AIN- 被连接到一个外部 DC 源，而且对于正常运行而言应具有和 AIN+ 相同的 DC 电压。Clamp 引脚将控制 Clampout 和缓冲器输出端之间的内部开关。当 Clamp 为高电平逻辑时，Clampout 就被内部连接至缓冲器输出端；当 Clamp 为低电平逻辑时，Clampout 就和缓冲器输出端断开。 http://mcuwork./data/2008/09_img/20089211265990677802.gif 图 2 THS1041 的钳位模式结构

reentrant函数局部变量在堆栈区，不在data区！也许你应该看看SP的差别。

和我合作的兄弟也遇到类似的问题，结果没办法只有换一个管脚，以后尽量少用这种准双向口，希望有高手作答

温度及水位控制系统（I） （本题目可用于高职高专学生选用，本科生不能选用） 一、任务 设计并制作温度及水温自动控制系统。控制对象为能盛1升水的容器。 二、要求 1.基本要求 （1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃，标准温差≤1℃。 （2）环境温度降低时（例如用电风扇或加入冷水降温）温度控制的静态误差≤1℃。 （3）用十进制数码显示水的实际温度。 （4）水温采用发光二极管以光柱形式和数码形式显示。 （5）当水温低于设定水位时，能自动补水，防止烧干而损坏电热管。 2.发挥部分 （1）采用适当的控制方式，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减少系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.5℃。 （3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。 （4）采用两根导线来同时测量水温度与水位。 三、说明 1.控制水温可以在一定范围内人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变。 2.加热器可用500瓦～1000瓦电炉或电热管（自行选配）。 3.水位控制可以采用小型水泵、电磁阀以及外加容器补水和蓄水。 4.测量水温时只要求在容器内任意设置一个测试点。

本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 09:47 编辑 射频功率放大器（G） 一、吉林省全国大学生电子设计竞赛任务 (1)设计一个射频功率放大器。 (2)可采用分立元件也可采用相应的射频模块。 (3)功率控制部分可采用连续调整也可采用分档，但必须包含在电路设计中，而不能采用在功率输入或输出端加现成的可变衰耗器的方式完成。 (4)上交成果时应包括电源部分。 二、吉林省全国大学生电子设计竞赛要求 1.基本要求 (1)频率范围：100MHz～1000MHz之间任选一频点。 (2)放大器输出功率：Pmax≥ 1W。 (3)输入信号不变时，输出功率可调，可调范围 ≥ 20dB 。调整方式可以为连续，也可为分档，当采用分档方式时，必须分为4档以上。 (4)放大器的3dB带宽 ≥5MHz。 (5)放大器的输出特性阻抗：50欧姆（或75欧姆）。 2.发挥部分 (1)设计一个与上述放大器相对应的信号源。信号源最好应为VCO形式，以便于调制信号的加入。 (2)用音频信号对信号源进行频率调制并接入功率放大器后，可通过无线接收或相关仪器将调制信号还原。 三、典型用法说明 考虑到各类高频仪表的功能限制，相关的功能测试既可采用开路方式，也可采用闭路加衰耗器模拟空间传播方式进行。  

本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 09:47 编辑 三角波斜率测量仪（H） 一、全国大学生电子设计竞赛任务 （1）设计占空比可调(即图2中AO/AB可调)的三角波发生器，作为三角波测量仪的信号输入。 （2）设计三角波测量电路，能够完成三角波幅度、频率、斜率的测量。 （3）设计显示电路，能够完成波形和测量数据的显示。 （4）能够测量由外部信号发生器产生的任意波形。 系统框图见图1所示。 二、全国大学生电子设计竞赛要求 1．基本要求 （1）自行设计三角波发生器电路。要求频率、占空比、幅度连续可调。变化范围要求如下： 频率范围10KHz～100KHz； 占空比范围(即图2中AO/OB)30％～60％； 幅度范围(即图2 中OC)0.5V到4V。 （2）三角波幅度测试：要求测试电路完成三角波幅度的测量并显示出测量结果。测量误差不大于10%； （3）三角波频率测试: 要求测试电路完成三角波频率的测量并显示出测量结果。测量误差不大于10%； （4）三角波斜率测试: 要求测试电路完成三角波斜率的测量(即CO/AO)并显示出测量结果。测量误差不大于10%。 2．全国大学生电子设计竞赛发挥部分 （1）三角波发生器电路的频率范围可以扩展到1KHz～300KHz； 占空比变化范围(即图2中AO/OB)可以扩展到20％～80％。 （2）将三角波测量电路的频率误差减小到不大于5%； （3）将三角波测量电路的斜率误差减小到不大于5%； （4）将三角波测量电路的幅度误差减小到不大于5%； （5）可测量其它波形及相应参数。 三、全国大学生电子设计竞赛说明 三角波测量电路与三角波发生电路的连接只允许存在信号线与地线，不允许在两个模块之间存在其他连线。  

本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 09:47 编辑 简易智能液体加注装置（C） 一、全国大学生电子设计竞赛任务 设计并制作一个简易智能液体加注装置，其参考结构示意图如下，水杯可用纸杯。 二、全国大学生电子设计竞赛要求 1.基本要求 （1）从A号杯开始，依次向A、B、C、D、E、F号纸杯内加注水，使纸杯中的水达到指定量； （2）纸杯中水的多少由键盘输入，范围为0～20ml，误差不大于0.1ml； （3）在不同纸杯内的水量应不同； （4）加注完成后小车回到A号杯位置，并给出声光报警。 2.发挥部分 （1）当原纸杯中有水且水量少于设定的量时，则只加入所缺少的部分； （2）当原纸杯中有水且水量大于设定的量时，则从纸杯中把多余的水抽走； （3）当水桶中的水量过少时（高度小于0.5cm），能够给出报警； （4）其它。 三、全国大学生电子设计竞赛说明 1.题图仅供参考，可以不采用天桥、天车的形式，只要能完成液体加注即可。 2.容器可不采用纸杯，但容积必须足够，以使加液量能达到20ml。  

本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 09:47 编辑 图片： 一、全国大学生电子设计竞赛任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，输出电压有效值为15～36V可调，最大负载电流有效值为1A，负载为电阻负载。变频电源框图如下图所示。 二、全国大学生电子设计竞赛要求 1.基本要求 （1）输出频率范围为20Hz～100Hz，且输出电压有效值为15V～36V可调的单相交流电； （2）输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真； （3）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～1A时，输出电压有效值应保持在15V，误差的绝对值小于5%； （4）具有过流保护(输出电流有效值达1.5A时动作)，保护时自动切断输入交流电源。 2.发挥部分 （1）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～1A时，输出电压有效值应保持在15V，误差的绝对值小于2%； （2）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%； （3）其它。 2．全国大学生电子设计竞赛发挥部分 （1）三角波发生器电路的频率范围可以扩展到1KHz～300KHz； 占空比变化范围(即图2中AO/OB)可以扩展到20％～80％。 （2）将三角波测量电路的频率误差减小到不大于5%； （3）将三角波测量电路的斜率误差减小到不大于5%； （4）将三角波测量电路的幅度误差减小到不大于5%； （5）可测量其它波形及相应参数。 三、全国大学生电子设计竞赛说明 1.不能使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片； 2.必要时，可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压；可用滑动变阻器或电阻箱模拟负载； 3.输出功率可通过电流、电压的测量值计算。  

首先,我理解“嵌入式”的一般含意是：精简的操作系统+特定的应用软件+微型可编程芯片为核心的硬件系统；也就是说，有一类高度集成化的微型芯片，满足某类特定应用的需要，可以便捷的构建出相应的硬件系统。而且，这类硬件系统上的软件设计，可以通过某种工具平台，将某种通用操作系统和实际应用程序融合在一起，生成有最精练操作系统的目标应用软件。由于这种操作系统与应用软件的特殊绑定关系，为区别于一般意义上的操作系统支持下的软硬件系统或产品，称之为“嵌入式”，好象也没有什么不妥。因此，我认为： 1、 对于业内人士来说，“正名”的本质应该是对于“嵌入式”的概念，给出一个明确、统一、简洁而又科学的定义或描述。而不应该是单单重新改个名字。 2、 为了使更多的人通俗的了解什么是“嵌入式系统”，是可以考虑起个别名，并能用通俗的语言加以解释。比如说叫“超微电脑系统”。由于人们广泛的接受了“电脑”或“微机”的概念，你要说“我是搞电脑设计的”，不用过多解释，大家都大概知道你说的是什么意思。那么，“超微电脑系统”当然就可以非常通俗的解释为：这是“迷你型”专用“电脑”系统，广泛应用于航空航天、通讯、医疗、交通、家电等领域。如冰箱、彩电、空调、手机等等各类高档家用电器中都有这样的系统。