2010年第11期-《电子技术应用》杂志

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2010年第11期

刊出日期：2010-11-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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Altera中国大学生电子设计文章竞赛2010

基于SoPC的复合信号幅频测试仪

作者：陈珍，高波，叶敦范

作者单位：中国地质大学（武汉）机械与电子信息工程学院，湖北武汉430074

摘要：设计了一种基于SoPC的复合信号幅频测试仪，给出了基于Hamming窗频谱函数比例查表法，有效解决了FFT变换中栅栏效应问题。依靠IQMath函数库在Nios II软核上进行了高速FFT运算，实现了在1.5 s内对复合频率信号的主次分量频率、幅度信息的精确计算，同时通过SoPC系统的DDS组件配合滤波电路实现了复合频率信号的精确重建。

关键词：
SoPC

复合信号

Hamming窗

比例查表法

IQmath

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软件无线电数字下变频技术研究及FPGA实现

作者：何立志，邱洋，何松

作者单位：西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都611756

摘要：在数字下变频系统实现方案中，输入的模拟中频信号经过高速A/D采样数字化后与数控振荡器NCO(Numerically Controlled Osillator)产生的正交本振信号混频，然后再由抽取滤波模块进行处理，以输出低速的低频或基带信号。本文以软件无线电数字下变频技术为研究对象，参考GSM系统建立数字下变频系统。

关键词：
FPGA

软件无线电

数字下变频

抽取滤波

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嵌入式技术

超低频水下遥控系统设计

作者：付天晖，周穗华，邓鹏

作者单位：海军工程大学兵器工程系，湖北武汉430033

摘要：针对水下设备在布防后难以控制的问题，提出了利用超低频电磁波实现对水下设备的远程遥控。在分析了超低频电磁波传播特性的基础上, 提出采用超导量子干涉器(SQUID)作为超低频遥控信号的接收装置，对水下超低频接收系统进行了设计,并给出了接收机的软、硬件实现方案。

关键词：
超低频

超导量子干涉器

水下遥控

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基于最小空闲时间优先的片上总线仲裁算法

作者：任沛阁1，2，王勇1，刘安1，莫远楠3

作者单位：1.空军工程大学工程学院，陕西西安710038；2.空军通信训练基地，河北保定071051；3.西安电子科技大学，陕西西安710071

摘要：提出一种基于抢占阈值的最小空闲时间优先服务的总线仲裁算法。主设备总线服务请求的空闲时间越短，获得总线服务就越快，引入抢占阈值降低了总线服务频繁切换造成的颠簸现象。实验结果表明，该算法的MDP比常见的算法平均减少了43.8%,满足了各主设备总线服务请求的强实时要求。

关键词：
SOC

片上总线

仲裁算法

最小空闲时间优先

抢占阈值

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机载电子对抗视景仿真训练系统设计研究

作者：金政芝，王星，杜文红，程嗣怡

作者单位：空军工程大学工程学院，陕西西安710038

摘要：为了更好地提高电子对抗训练水平，丰富电子对抗的训练手段，针对机载电子对抗作战训练需求设计了机载电子对抗视景仿真训练系统的硬件电路，并将视景仿真技术引入到软件开发中，实现了机载电子对抗全过程的视景仿真训练。

关键词：
电子对抗

视景仿真

训练系统

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基于S12X双核微控制器的染色自动化控制器

作者：周怡君，毛玉良

作者单位：东南大学机械工程学院，江苏南京211189

摘要：提出了基于S12X双核微控制器的染色自动化控制器的设计方案，重点介绍了XGATE协处理的编程方法以及在染色控制流程中的应用。通过实例验证了该方案完全能满足染色工艺过程的控制需要。

关键词：
微处理器微控制器

CAN

XGATE

染色工艺

MC9S12XDP512

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基于DSP的木材弹性模量无损检测系统的设计与实现

作者：刘晓明，岳婷婷，简福斌，田雨，冯晓荣

作者单位：重庆大学通信工程学院，重庆400030

摘要：一种利用共振法与DSP相结合，对木材的弹性模量进行无损检测的便携式系统。该系统能够准确得到木材的固有频率，进而求出木材的弹性模量来对木材的质量进行准确的判断。

关键词：
DSP

振动法

弹性模量

便携

TMS320VC5509A

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硬件实时操作系统信号量管理的设计与实现

作者：李岩，谷萍萍

作者单位：(哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨 150080)

摘要：信号量管理是操作系统中频繁运行的程序段之一。为提高实时操作系统RTOS的响应能力，提出了基于FPGA硬件实现信号量管理的设计方案。采用片内寄存器实现事件控制块（ECB）、映射表等存储结构，使用组合逻辑电路实现信号量管理模块，提高了信号量创建、删除及P/V操作的执行速度。

关键词：
嵌入式操作系统

FPGA

信号量管理

事件控制块

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集成电路应用

系留飞艇地面监测系统艇载控制模块设计

作者：李一波，高永霞

作者单位：沈阳航空航天大学自动化学院，辽宁沈阳110136

摘要：采用STC12C5A60S2单片机作为系统控制单元，由其PCA定时器产生PWM信号控制云台水平和垂直方向的舵机，将旋转编码器与舵机同轴相连，单片机定时器0与定时器1对水平和垂直旋转编码器转动产生的脉冲分别进行计数，确定当前角度，以控制吊舱中摄像装置进行全方位监测。介绍了控制模块硬件结构及软件实现。通过实际系留飞艇的验证，此模块能够在地面站的控制下，控制云台摄像机进行全方位地面监测。

关键词：
监测与报警系统

艇载控制模块

无线通信模块

旋转编码器

数字罗盘

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一种新型PID控制的全数字锁相环的设计与实现

作者：卢辉斌，张月强，杨雪峰

作者单位：燕山大学信息工程学院，河北秦皇岛066004

摘要：一种采用积分分离的PID控制作为环路滤波器的全数字锁相环。该滤波器对序列滤波器输出的加减脉冲个数在反馈信号的上升沿进行综合，然后通过PID控制算法将综合值作为压控振荡器的分频值来实现相位的调整，最终达到相位锁定。PID控制算法响应时间短并可控制超调量，相比PI算法具有更快的上升时间，且不增加超调量。另外，该环路具有结构简单、易于集成等特点，可以作为一个子系统或功能块构成片上系统（SoC），用以提高控制系统的可靠性，简化系统硬件结构。

关键词：
信号调理

全数字锁相环

PID控制

片上系统SoC

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基于改进共源共栅电流镜的第三代电流传输器

作者：王丽娜，陈向东，李沁莲，梁建

作者单位：西南交通大学，信息科学与技术学院，微电子与固体电子研究所，四川成都610031

摘要：第三代电流传输器CCIII（The Third Generation Current Conveyor）的基本模型由于采用基本电流镜，使得电路的DC和AC性能偏低。本文采用不同于原电路的电流镜结构，应用共源共栅电流镜和改进共源共栅电流镜(改进共源共栅电流镜具有较大的输出阻抗)提出了一种高性能电流传输器电路结构。

关键词：
电池模块

电流传输器

电流模式

共源共栅电流镜

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基于CPLD的高精度时间间隔测量系统的设计

作者：王加祥1，相征2，琚翔2

作者单位：1.空军工程大学工程学院，陕西西安710038；2.西安电子科技大学通信工程学院，陕西西安710071

摘要：介绍一种宽测量范围的高精度时间测量电路的实现原理和设计方法，通过CPLD内部优化的非门延迟线设计，实现了对时间的精确测量；通过不间断精确校准，保证了在不同温度下的测量精确度。实验数据分析表明，该设计能够达到300 ps的测量分辨率，不同温度环境下测量准确可靠。

关键词：
CPLD

微时间测量

TDC

门延迟

温度校准

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基于FPGA的高速RS译码器设计

作者：殷爱菡，刘方仁，陈燕燕

作者单位：华东交通大学信息工程学院，江西南昌330013

摘要：提出了一种基于RiBM算法的RS（255，223）高速译码器设计方案，并采用FPGA和Verilog HDL实现了该译码器。译码器采用三级流水线结构实现，其中关键方程求解模块采用RiBM算法，具有译码速度快、占用硬件资源少等优点。仿真结果验证了该译码器设计方案的有效性和可行性。

关键词：
FPGA

RS译码器

RiBM算法

Cyclone

EP2C8T144C8

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可重构振荡器与双频滤波器的协同设计

作者：王才敏，张文梅

作者单位：山西大学物理电子工程学院，山西太原030006

摘要：实现了一种可重构振荡器与双频率滤波器的协同设计模块。振荡器通过开关二极管的通断来实现频率的可重构，工作频率分别为1.1 GHz和2.0 GHz。与双频滤波器协同设计后，振荡器在两个频率上频偏1 MHz的相位噪声分别从-109.1 dBc/Hz和-112.9 dBc/Hz改善为-125.6 dBc/Hz和-127.9 dBc/Hz，二次谐波抑制分别由协同设计之前的-25 dB和-10 dB改善为-44 dB和-55 dB。

关键词：
信号调理

协同设计

可重构振荡器

双频滤波器

相位噪声

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电源技术与应用

功率MOS管RDS(on)负温度系数对负载开关设计的影响

作者：刘松，陈均，林涛

作者单位：万国半导体元件有限公司，上海201203

摘要：介绍了功率MOS管导通电阻的正温度系数和负温度系数的双重特性以及相对应的VGS的转折电压，负载开关电路通过延长米勒平台的时间来限制输入浪涌电流的工作特点。分析了由于米勒平台工作于负温度系数区域，产生的开关损耗导致局部热不平衡从而形成局部热点的原因。实验结果表明，减小输出电容、提高功率MOS管的散热能力，可以提高系统的可靠性。

关键词：
开关稳压

浪涌电流

温度系数

局部热点

米勒平台

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静止无功发生器的微分几何变结构控制方法

作者：钟珊1，庄淑瑾2

作者单位：1.常熟理工学院计算机科学与工程学院，江苏常熟215500；2.江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013

摘要：根据静止无功发生器(SVG)数学模型的非线性特性，提出了微分几何变结构控制方法，运用微分几何精确线性化理论,把非线性系统转化成了一个线性系统，在此基础上应用非线性变结构控制理论进行设计控制器。结果表明，微分几何变结构控制方法对补偿SVG的无功电流具有有效性和可行性。

关键词：
静止无功发生器SVG

动态数学模型

微分几何

变结构

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低压特种电机三相变频电源的研制

作者：曹虎，李茂亮，邓元实，郭育华

作者单位：西南交通大学磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室，四川成都610031

摘要：分析了方波、SPWM和SVPWM三种调制算法的优缺点，并综合方波和SVPWM调制的优点，利用TI公司MSP430系列单片机设计了一款启动转矩大、输出电能质量的军用事低压特种电机三相变频电源。在高、低温环境下测试了变频电源驱动特种异步电机水泵负载下特性，并验证了变频电源的性能。

关键词：
电源管理

数字PWM变频电源

电压空间矢量脉宽调制

MSP430单片机

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基于无速度传感器的异步电机软起动的研究

作者：陈忠华1，陈立秀1，赵汝彬2，金宏博3

作者单位：1.辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105；2.天津赛瑞机器设备有限公司，天津300301；3.辽宁润中供水有限责任公司，辽宁沈阳110003

摘要：将无速度传感器应用到转矩斜坡控制异步电动机软起动中，利用Matlab/Simulink中的电力系统工具箱对起动过程进行建模仿真，论证了理论的可行性。实验结果表明，该软起动方式的硬件结构简单，起动转矩大，能实现速度闭环控制，可以有效地减小起动过程中对电网的冲击，同时起动过程平稳，降低了对拖动系统的不利影响。

关键词：
Matlab

无速度传感器

软起动

建模仿真

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测控技术与仪器仪表

基于SoPC的嵌入式多功能仪器接口协议转换器设计

作者：郭晓冉1，崔少辉1，王宝龙1,2，方丹1

作者单位：1.石家庄军械工程学院，河北石家庄 050003；2.北京航天指挥控制中心, 北京100094

摘要：基于SoPC技术和嵌入式系统，利用Nios II软核处理器的优异性能和软硬件协同设计的方法完成了GPIB、UART和USB接口协议转换器的设计，实现了程控仪器接口GPIB与主控计算机RS-232、USB接口之间的转换。

关键词：
SoPC

NiosII

协议转换器

CycloneII

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基于动态中继技术的电力载波抄表系统设计

作者：曾焜，周西峰，郭前岗

作者单位：南京邮电大学自动化学院，江苏南京 210003

摘要：针对电力载波通信环境的特殊性，设计了一种基于动态中继技术的电力载波抄表系统。该系统根据信道的状态变化，动态建立和维护载波信号传输路径，能有效提高通信的可靠性，保证自动抄表的成功率。

关键词：
自动抄表

电力载波通信

动态中继

路由

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便携式无线心电采集装置的研究及实现

作者：王智洁, 和卫星, 吕继东

作者单位：江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江 212013

摘要：在对人体心电信号研究的基础上，设计实现了便携式无线心电采集装置。首先设计搭建了心电采集的信号调理电路，其中包括前置放大电路、右腿驱动电路、屏蔽驱动电路以及滤波电路等；然后在此基础上应用无线单片机nRF9E5来实现所采集心电数据的无线收发；为了无线数据传输的准确可靠，制定了通信协议并采取了数据校验措施，同时进行了系统的软件设计；最后对装置进行了测试，试验结果表明所设计方案是可行的和有效的。

关键词：
心电仪

心电信号

无线通信

nRF9E5便携式

AD620

查看(7256)

基于FPGA的小数分频实现方法

作者：袁泉, 陈晓龙, 王家礼

作者单位：西安电子科技大学机电工程学院, 陕西西安710071

摘要：提出了一种基于FPGA的小数分频实现方法。介绍了现有分频方法的局限性,提出一种新的基于两级计数器的分频实现方法,给出该方法的设计原理以及实现框图,利用软件对电路进行仿真,由仿真结果可以看出该方法可有效实现输入信号频率的小数调整,最后分析了方法的优缺点及其应用领域。实验结果表明,设计方法能够高精度地完成对信号频率的微调,并且频率转换时间被缩短到2.56μs。

关键词：
电子电路设计与仿真工具

FPGA

小数分频

信号频率的微调

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基于无线传感器网络的煤矿顶板压力监测系统

作者：李致金

作者单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院, 江苏南京 210044

摘要：设计了煤矿顶板压力监测系统，采用无线传感网络的节点作为顶板压力数据采集的终端，采集顶板的压力变化数据。各节点采用基于IEEE802.15.4和ZigBee协议栈的无线方式将数据传送到汇聚节点，汇聚节点采用有线通信方式将采集到的数据通过USB传输接口传输至地面的管理监控站，实现对矿井顶板压力数据的实时监控。

关键词：
无线网络

无线传感器网络

CC2430

CH341T

AU9254

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关于油田洪水预防决策支持系统的研究

作者：鲁亿方, 杨守功

作者单位：北京科技大学信息工程学院，北京100083

摘要：针对油田防汛系统中的关键问题，建立了某特大型油田防洪防汛智能决策支持系统。采用多Agent理论与方法，讨论了多Agent技术在库群防洪优化调度中的应用，并用油田辖区的相关水泡子建立了神经网络数字模型并提供了一个新的降雨量预测方法，应用计算机网络技术与GSM无线通信技术，扩大了防汛调度决策支持系统的调度范围。

关键词：
油田防汛

人工智能

决策支持系统

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通信与网络

一种基于高阻表面的2.45 GHz频段读写器天线

作者：宫海波1,2 , 武岳山1,2, 刘奕昌2

作者单位：1. 西北大学信息科学与技术学院，陕西西安 710127；2. 深圳市远望谷信息技术股份有限公司，广东深圳 518057

摘要： 2.45 GHz频段是RFID常用的频段之一。为了实现一款该频段的性能良好的天线，在改善缝隙耦合馈电天线结构的基础上，在天线设计中融入高阻表面型微波光子晶体结构。新颖的天线结构及有效的设计思路，使天线在保持高增益的情况下，在更宽的频带上具有更好的稳定性，同时也减小了天线的尺寸，使天线整体性能更加完善。

关键词：
RFIDNFC

圆极化天线

缝隙耦合

高阻表面

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一种高能效的煤矿监测WSN锚节点转化定位算法研究

作者：蒋阳, 李美桃, 孙柳林, 付存文

作者单位：重庆大学，重庆400044

摘要：针对目前无线传感器网络中缺乏合理的共享节点转化算法的问题，提出一种改进的锚节点转化算法。该算法以距离最远原则选择个别共享节点转化为锚节点来实现更多的节点定位，以达到能量消耗最小、最大延长传感器网络寿命的目标。算法简单、通信计算量及复杂度明显降低，且保持了较高的定位精度与覆盖率。结合煤矿环境中锚节点布设受限的实际情况，对高能效的算法进行了验证。

关键词：
无线网络

无线传感器网络

煤矿监测

定位

锚节点

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OFDM系统定时同步技术研究

作者：韩艳春，殷忠诚，钟雪锋，刘红云

作者单位：重庆通信学院, 重庆400035

摘要：在分析以往算法的基础上，提出了一种改进的定时同步算法。它克服了以往算法的缺陷，所采用的自相关算法对频率偏差具有较强的鲁棒性。仿真分析表明该算法在多径信道中其性能仍然较好。提出的算法比较简单，而且开销较低。

关键词：
无线网络

正交频分复用

定时同步

训练序列

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武广客运专线3G网络覆盖应用研究

作者：唐飞岳，邓向林

作者单位：湖南交通职业技术学院，湖南长沙410004

摘要：根据3G网络覆盖及网络优化的特点，以无线电波传播损耗模型为基础，对计算路径传播损耗进行分析，同时结合实际路测数据，进行数据业务的容量测算，提出了高速铁路环境下3G网络覆盖的建议，为3G通信网络的规划提供了一定的依据。

关键词：
2.5G3G

高速列车

3G

网络覆盖

网络规划

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基于严格位势博弈的动态预留信道选择

作者：张伟卫，赵知劲，王海泉

作者单位：杭州电子科技大学通信工程学院，浙江杭州310018

摘要：由于认知无线电网络中可用频谱存在时变特性，以往频谱切换中静态式的信道预留方式显然不能满足实际要求。为解决这一问题，在讨论认知无线电交互模型与博弈论的基础上，提出了基于严格位势博弈的动态预留信道选择方法，该方法将认知网络作为一种干扰减小网络，利用博弈交互原理实现动态参数的调整。在802.11h平台下给出了性能仿真分析。结果表明，该方法能够在增加少量网络总干扰的情况下实现动态预留信道选择，并且所预留的信道不受环境影响，从而适用于所有网络覆盖范围。

关键词：
无线网络

博弈论

位势博弈

动态预留

认知无线电

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一种基于LTE的改进型信号检测算法

作者：李小文, 郭歌, 陈发堂

作者单位：重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065

摘要：为了提升信号检测算法的性能，提出了一种改进型V-BLAST算法，在最先检测层保留了K个与判决统计量欧氏距离最近的星座点，其他各层依旧采用V-BLAST算法，从而降低了误码传播的可能性。通过仿真，设定了K的取值，并得到结论：K取值适当时，该改进型算法比传统的V-BLAST在性能上有了明显提升。

关键词：
2.5G3G

长期演进

多输入多输出

V-BLAST算法

误码传播

查看(4638)

计算机技术与应用

两轴模拟陀螺仪的空中鼠标指针控制方法研究

作者：葛海江, 张雪娟, 沈海娟

作者单位：杭州职业技术学院信电系，浙江杭州310018

摘要：介绍了一种采用两轴模拟MEMS陀螺仪实现低成本空中鼠标指针的控制方法，详细阐述了该方法的硬件设计、两轴陀螺仪数据的模数转换、静态基准点的捕捉、动态旋转角度变化率的测量。针对陀螺仪受环境温度变化等因素的影响会发生随机零点漂移的问题，提出了一种动态自校正的算法对零点进行自校正，取得了满意的校正效果。目前该技术已成功移植到无线空中鼠标中。

关键词：
两轴模拟MEMS陀螺仪

静态基准点

旋转角度变化率

零点漂移

动态自校正

查看(8092)

嵌入式Linux平台下电力载波路由器的软件设计

作者：田霆, 郭前岗, 周西峰

作者单位：南京邮电大学自动化学院, 江苏南京 210003

摘要：针对载波电表集抄系统中，电力载波通信距离有限、抄收率低等问题，提出了一种应用于载波电表集抄系统的中继转发技术，并设计出应用此技术的电力载波通信路由器。采用多叉树遍历寻优算法实现了用户节点路径的自动寻优及自动更新，并在此基础上提供了网络和串口两种通信方式，以方便采集站对用户节点进行快速、准确、无误的数据抄收。

关键词：
嵌入式操作系统

中继转发技术

DLT645协议

嵌入式Linux

多叉树遍历寻优算法

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一种用于专业音频传输系统的精确时钟同步方法

作者：童亮，王友钊

作者单位：浙江大学仪器科学与工程学系，浙江杭州 310027

摘要：在专业网络音频传输系统中，由于晶振制造工艺、环境温度等因素导致主从节点音频时钟产生差异,引起系统失真率串升。而系统中以太网按照音频采样时钟的节拍来传输音频数据包。为此提出一种在物理层和MAC层的MII接口处进行音频采样时钟恢复的方案，同时设计相应的时钟调整算法进行晶振频率补偿，以提高主从节点音频时钟的同步性。在Xilinx FPGA平台上进行实际测试验证，结果表明,传输系统的失真度（包含模数和数模转换产生的失真）小于0.005%,长期运行的结果也表明了系统时钟同步的稳定性。

关键词：
音频设备

时钟同步

网络音频

Hi-Fi

介质无关接口

查看(8398)

核心交换机嵌入式重启装置研究与设计

作者：刘振海

作者单位：扬州广播电视大学邗江分校, 江苏扬州225009

摘要：介绍了SNMP协议及获取核心交换机信息的方法，给出了具体的系统设计方案。应用ARM+Linux构成嵌入式系统，通过带外管理方法，实现了在核心交换机死机等异常情况下自动对其进行重启的功能，大大减轻了网络管理员的负担。

关键词：
嵌入式操作系统

SNMP

交换机

嵌入式

重启

查看(5172)

基于BMW无线局域网MAC层多播纠错协议的改进

作者：陈荣强1,2,3，周颢1,2,3，赵保华1,2,3

作者单位：1. 中国科学技术大学计算机科学与技术系，安徽合肥230027;2.网络与交换技术国家重点实验室，北京100876；3.安徽省计算与通讯软件重点实验室，安徽合肥230027

摘要：基于BMW协议，提出了无线局域网MAC层多播纠错的改进协议MMW。MMW对BMW中的成员列表进行改进，并且加入了重传请求控制帧，使得丢失数据帧能够被即时重传。仿真实验验证了MMW既保持了BMW的可靠性，又减少了延时。

关键词：
无线网络

无线局域网

多播纠错

MMW

查看(4542)

共形球面阵建模及其旁瓣控制的研究

作者：杨继波，陈客松，胡进峰，何子述

作者单位：电子科技大学电子工程学院, 四川成都611731

摘要：运用球面几何知识，根据孔径及最小阵元间距约束，提出了一种基于正二十面体球面三角剖分法的球面阵建模方法。应用遗传算法，针对新模型相对主瓣较高的旁瓣电平问题，以阵元位置标识向量为个体元素，进行孔径、阵元个数、最小间隔一定的稀疏优化处理。仿真结果表明,新模型在结构上实现了阵元的近似球面对称分布，运用遗传算法有效地优化了共形球面阵的旁瓣性能。