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  • 研究表明神经元可以根据明确定义的方向传输电信号

    研究表明神经元可以根据明确定义的方向传输电信号

    (文章来源:携手健康网) 在胚胎发育过程中,神经细胞会形成细长的细长形延伸部分,它们可用于连接复杂的网络即大脑。来自波恩的德国神经退行性疾病中心(DZNE)的科学家现已鉴定出一种蛋白质,该蛋白质可通过制动来调节这些延伸的生长。从长远来看,他们的发现可能有助于开发治疗脊髓损伤的新方法。这项研究发表在“ 当代生物学 ”杂志上。 神经元沿明确定义的方向传输电信号-据说它们是“极化的”。每个神经元接收信号,并通过长轴突(即所谓的轴突)将其转发到下一个细胞。在人类中,脊髓中的轴突可能超过一米长。脊髓损伤后是否有可能重新评估这种令人印象深刻的增长潜力? 要回答这个问题,我们首先需要更好地了解支撑胚胎发育的分子过程。”现在,他和他的同事通过研究小鼠和细胞培养物中神经元的生长,已经朝着这个目标迈进了一步。 多功能蛋白质,本研究的核心是一种称为RhoA的蛋白质,是分子之间万能的杰作。RhoA与许多蛋白质伴侣相互作用,并且在多种细胞中具有不同的功能。但是,尚未确定其在神经元中的确切功能。“很长一段时间以来,人们一直认为RhoA会决定神经元的极性,从而选择细胞中轴突形成的位置,” Bradke解释说。 当前的研究表明情况并非如此:RhoA与细胞极性和轴突规格无关。而是,RhoA仅在轴突形成并通过分子级联调节其延伸后才起作用。这种见识对于新疗法可能很重要。“因此,操纵RhoA信号传导途径应该只影响神经纤维的生长,而不会干扰细胞的生长。 调节细胞骨架,像任何其他细胞一样,神经元具有一种为其提供结构的骨架。Bradke和他的同事证明RhoA激活直接靶向细胞骨架的分子信号传导途径。RhoA通过限制所谓的微管-轴突稳定所必需的细胞骨架构件-进入轴突生长区来抑制轴突伸长。“在胚胎发育中,这种生长制动器可能是协调不同发育过程所必需的。现在,准确了解其分子基础可能有助于推进损伤后脊髓再生的研究。为此,需要释放制动器,研究的主要作者,布拉德克实验室的博士后研究员塞巴斯蒂安·杜普拉兹(Sebastian Dupraz)博士说。” 在先前的研究中,布拉德克(Bradke)的研究小组发现,一组蛋白质-“ cofilin / ADF”家族-在轴突生长中也起着重要作用。最终,RhoA和cofilin / ADF蛋白都以不同方式作用于轴突的细胞骨架。两种途径都可能成为未来治疗的潜在目标。      

    时间:2020-05-18 关键词: 信号传输 神经元

  • 传感器抗电磁干扰工作原理

    传感器抗电磁干扰工作原理

    传感器的使用往往需要考虑电磁干扰,那么究竟该怎么做呢?由于生产现场往往存在大量的电和磁的干扰源,它们可能会破坏传感器、计算机乃至整个检测系统的正常工作,因此抗干扰技术是传感器检测系统的重要环节,对于从事自动检测工作的人来说,了解抗干扰技术是非常必要的。 在电子测量装置的电路中出现的、无用的信号称为噪声,当噪声影响电路正常工作时,该噪声就称为干扰。信号传输过程中干扰的形成必须具备三项因素,即干扰源、干扰途径以及对噪声敏感性较高的接收电路。因此消除或减弱噪声干扰的方法可以针对这三项中的其中任意一项采取措施。在传感器检测电路中比较常用的方法,是对干扰途径及接收电路采取相应的措施以消除或减弱噪声干扰。下面介绍几种常用的、行之有效的抗干扰技术。 1、屏蔽技术 利用金属材料制成容器。将需要保护的电路包在其中,可以有效防止电场或磁场的干扰,此种方法称为屏蔽。屏蔽又可分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽等。 2、静电屏蔽 根据电磁学原理,置于静电场中的密闭空心导体内部无电场线,其内部各点等电位。用这个原理,以铜或铝等导电性良好的金属为材料,制作密闭的金属容器,并与地线连接,把需要保护的电路值 r 其中,使外部干扰电场不影响其内部电路,反过来,内部电路产生的电场也不会影响外电路。这种方法就称为静电屏蔽。例如传感嚣测量电路中,在电源变压器的一次侧和二次侧之间插入一个留有缝隙的导体,并把它接地,可以防止两绕组之问的静电耦合,这种方法就属于静电屏蔽。 3、电磁屏蔽 对于高频干扰磁场,利用电涡流原理,使高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流,消耗干扰磁场的能量,涡流磁场抵消高频干扰磁场,从而使被保护电路免受高频电磁场的影响。这种屏蔽法就称为电磁屏蔽。若电磁屏蔽层接地,同时兼有静电屏蔽的作用。传感器的输出电缆一般采用铜质网状屏蔽,既有静电屏蔽又有电磁屏蔽的作用。屏蔽材料必须选择导电性能良好的低电阻材料,如铜、铝或镀银铜等。 4、低频磁屏蔽 干扰如为低频磁场,这时的电涡流现象不太明显,只用上述方法抗干扰效果并不太好,因此必须采用采用高导磁材料作屏蔽层,以便把低频干扰磁感线限制在磁阻很小的磁屏蔽层内部。使被保护电路免受低频磁场耦合干扰的影响。这种屏蔽方法一般称为低频磁屏蔽。传感器检测仪器的铁皮外壳就起低频磁屏蔽的作用。若进一步将其接地,又同时起静电屏蔽和电磁屏蔽的作用。基于以上三种常用的屏蔽技术,因此在干扰比较严重的她方,可以采用复合屏蔽电缆,即外层是低频磁屏蔽层。内层是电磁屏蔽层。达到双重屏蔽的作用。例如电容式传感器在实际测量时其寄生电容是必须解决的关键问题,否则其传输效率、灵敏度都要变低。必须对传感器进行静电屏蔽,而其电极引出线就采用双层屏蔽技术,一般称之为驱动电缆技术。用这种方法可以有效的克服传感器在使用过程中的寄生电容。 5、接地技术 接地技术是抑制干扰的有效技术之一,是屏蔽技术的重要保证。正确的接地能够有效地抑制外来干扰,同时可提高测试系统的可靠性,减少系统自身产生的干扰因素。接地的目的有两个:安全性和抑制干扰。因此接地分为保护接地、屏蔽接地和信号接地。保护接地以安全为目的,传感器测量装置的机壳、底盘等都要接地。要求接地电阻在 10?以下。屏蔽接地是干扰电压对地形成低阻通路,以防干扰测量装置。接地电阻应小于 0.02?。信号接地是电子装置输入与输出的零信号电位的公共线,它本身可能与大地是绝缘的。信号地线又分为模拟信号地线和数字信号地线,模拟信号一般较弱,故对地线要求较高:数字信号一般较强,故对地线要求可低一些。不同的传感器检测条件对接地的方式也有不同的要求,必须选择合适的接地方法,常用接地方法有一点接地和多点按地。下面给出这两种不同的接地处理措施。 6、一点接地 在低频电路中一般建议采用一点接地,它有放射式接地线和母线式接地线路。放射式接地就是电路中各功能电路直接用导线与零电位基准点连接:母线式接地就是采用具有一定截面积的优质导体作为接地母线,直接接到零电位点,电路中的各功能块的地可就近接在该母线上。这时若采用多点接地,在电路中会形成多个接地回路,当低频信号或脉冲磁场经过这些回路时,就会引起电磁感应噪声,由于每个接地回路的特性不同,在不同的回路闭合点就产生电位差,形成干扰。 为避免这种情况,最好采用一点接地的方法。传感器与测量装置构成一个完整的检测系统,但两者之问可能相距较远。由于工业现场大地电流十分复杂,所以这两部分外壳的接大地点之间的电位一般是不相同的,若将传感器与测量装置的零电位在两处分别接地,即两点接地,则会有较大的电流流过内阻很低的信号传输线产生压降,造成串模干扰。因此这种情况下也应该采用一点接地方法。 7、多点接地 高频电路一般建议采用多点接地。高频时,即使一小段地线也将有较大的阻抗压降,加上分布电容的作用,不可能实现一点接地,因此可采用平面式接地方式,即多点接地方式,利用一个良好的导电平面体(如采用多层线路板中的一层)接至零电位基准点上,各高频电路的地就近接至该导电平面体上。由于导电平面体的高频阻抗很小,基本保证了每一处电位的一致,同时加设旁路电容等减少压降。因此,这种情况耍采用多点接地方式。 8、滤波技术 滤波器是抑制交流串模干扰的有效手段之一。传感器检测电路中常见的滤波电路有 Rc 滤波器、交流电源滤波器和真流电源滤波器。下面介绍这几种滤波电路的应用。 1)RC 滤波器:当信号源为热电偶、应变片等信号变化缓慢的传感器时,利用小体积、低成本的无源 Rc 滤波器将会对串模干扰有较好的抑制效果。但应该一提的是,Rc 滤波器是以牺牲系统响应速度为代价来减少串模干扰的。 2)交流电源滤波器:电源网络吸收了各种高、低频噪声,对此常用 Lc 滤波器来抑制混入电源的噪声。 3)直流电源滤波器:直流电源往往为几个电路所共用,为了避免通过电源内阻造成几个电路问相互干扰,应该在每个电路的直流电源上加上 Rc 或 Lc 退耦滤波器,用来滤除低频噪声。光电耦合技术:光电耦合器是一种电——光——电的耦合器件,它由发光二极管和光电三极管封装组成,其输入与输出在电气上是绝缘的,因此这种器件除了用于做光电控制以外,现在被越来越多的用于提高系统的抗共模干扰能力。 当有驱动电流流过光藕合器中的发光二极管,光电三极管受光饱和。其发射极输出高电平,从而达到信号传输的目的。这样即使输入回路有干扰。只要它在门限之内,就不会对输出造成影响。脉冲电路中的嗓声抑制,若在脉冲电路中存在干扰噪声。可以将输入脉冲微分后再积分,然后设置一定幅度的门限电压,使得小于该门限电压的信号被滤除。对于模拟信号可以先用 A/D 转换。再用这种方法滤除噪声。 我们在使用这些抗干扰技术时要根据实际情况迸行选择。切不可盲目使用,否则不但达不到抗干扰的目的,可能还会有其他不良影响。以上就是传感器抗电磁干扰的一些方法,希望能给大家一些参考意见。

    时间:2020-03-29 关键词: 传感器 电磁干扰 信号传输

  • CAN-bus总线信号传输延时分析及解决方案

    CAN-bus总线信号传输延时分析及解决方案

    由于CAN-bus总线的实时性强、抗干扰能力强等特点,在轨道交通、汽车电子等行业得到广泛的应用。伴随着技术的升级和CAN节点的增加,CAN协议提供的8字节数据传输以及最高1Mbps的波特率已经不能满足工程师的应用需求。针对此现象,CiA协议联合各大车厂,制定出新一代的CAN FD协议,其主要的内容就是将一帧的数据段由8字节提升到64字节,同时可以提升数据段的波特率,以缩短通讯时间。 在一些行业中,对实时性要求很高,例如CAN通信在轨道交通制动系统中的应用,如果CAN-bus总线通讯出现了延迟,会严重影响轨道交通安全,造成列车运行瘫痪,甚至危及人身安全。那么,如何评估CAN网络延时情况以及如何降低CAN/CAN FD通讯延迟,保证通讯稳定呢?接下来,做详细介绍。 1.1 CAN/CAN FD网络信号延时上限 CAN-bus总线采用多主通信模式、非破坏式总线仲裁机制。发送节点在发送报文时,在发完CRC校验场之后,会发出长度为2个位的ACK段,如图1所示。当接收节点正确接收到有效报文时,就会在应答间隙(ACK SLOT)向发送节点发送一个“显性”位来作为回应。发送节点检测到总线呈现显性状态,便认为成功发送报文。如果发送节点没有检测到有效的显性位,则认为总线错误。所以,CAN FD信号延迟的最大时限是确保发送节点在应答间隙内接收到有效的应答信号。 图 1 ACK应答 以1Mbit/s波特率为例,在单次采样模式下,当采样率为75%时,应保证在750ns内,发送节点能够采集到接收节点发出的显性位,否则会出现总线错误。即,延时总和时间≤位时间x采样点百分比。 1.2 如何快速评估CAN网络延时情况? 工程师们在开发设计CAN底层硬件时,需要结合应用场景充分考虑延迟带来的影响。那么,工程师如何快速评估CAN网络的延时情况?如图2所示,是CANScope分析仪抓取的,由于传输延迟导致的错误波形。 图 2 传输延迟错误 由于 ACK 界定符被前面的应答场严重压缩,导致被某个节点识别为显性(原本是隐性),所以这个识别错误的节点后面发出了错误帧,进行全局通知,让发送节点重新发送。 CANScope分析仪可以提供传输延迟测量的功能,可以进行单帧的延迟测量,也可以进行所有波形的延时统计。如图3所示,可以通过延迟测量出导线的等效长度,即最大延迟÷5ns/m,并给出该波特率下最长等效传输距离。 图 3 CANScope传输延迟测量功能 1.3 CAN/CAN FD信号延时分析 通过延时上限可以了解到,我们需要严格的控制总线上各个部分造成的延时时间,确保延时时间总和在一定范围内。接下来,以CAN FD为例,了解一下造成延时的具体原因。 如图4所示,CAN FD网络上两节点之间通信过程中,CAN FD报文首先从节点A控制器发出,经过隔离器件、CAN FD收发器发送到总线上,再通过一段距离的传输依次达到节点B的CAN FD收发器、隔离器件,CAN FD控制器,最后又节点B发出ACK显性应答位,重复上述过程到达节点A。很明显,整个过程中,会影响信号传输延迟的因素有:CAN FD控制器、隔离方式、收发器循环延时、线缆传播。 图 4 总线节点通讯结构 1. CAN FD控制器延时 CAN FD控制器造成的延时可以从两方面分析: ·软件延时:在应用进程中,主CPU将数据从CAN FD控制器中读写耗费的时间; ·控制器延时:CAN FD控制器实现串行化信息所耗费的时间。 这个过程中与主控制器、CAN FD控制器、接口芯片等有关,通常情况下,延时在纳秒级以下,可以忽略不计。 2. 隔离方式造成的延时 为了增加信号传输的可靠性,通常都会在CAN FD底层硬件设计中添加隔离设计。隔离器件的添加,带来一定的延时并影响CANFD系统容许的线缆长度。不同的隔离方式,延时效果也不同。 常用的解决方案有光耦+CAN FD收发器,如图5所示。图中光耦6N137具有典型的单向延时60ns,加上全部信号双向传输会造成240ns延时。 图 5 光耦+CAN收发器 相比上述分立器件的隔离方式,也可以采用隔离收发器的方案,如图6所示。例如,CTM5MFD采用磁耦隔离方式,延时时间在3~5ns。这种情况下,基本不会影响总线容许通信线缆长度。 图 6 CAN FD隔离收发器 3. 收发器循环延时 循环延时指TXD引脚信号变化导致至RXD引脚信号变化的时间差。如图7所示,可以测试TXD和RXD之间的循环延时。 图 7 收发器循环延时测量 CAN FD收发器循环延时由收发器本身的性能决定,传播延时最大可达几百纳秒。 CAN FD收发器延时是CAN总线规范必测项目,选取性能高的收发器,可以有效降低传输延时,增加总线传输距离。 4. 线缆传播延时 线缆是CAN-bus总线传输的重要介质,其长度也是影响通讯延时的重要原因。不同类型的线缆会造成不同的延时效果。通常情况下,导线延时为5ns/m,建议选择较粗的导线,线径越大,延迟越小,或者可以使用镀金、镀银的线缆(镀金的0.2平方毫米线相当于1.0平方毫米的铜线)。线径过小,其导线阻值过大,影响传输速率造成延迟。线缆的延时越小,CAN总线传输的距离越远。 综合上述介绍,我们可以总结出以下解决信号延迟的方案: ·选择性能较好的CAN FD收发器和CAN FD控制器; ·使用CTM3(5)MFD磁耦隔离收发器,降低延时; ·使用标准线缆,禁止使用电话线、网线等线径较小的线缆,必要时可选择较好材质的导线; ·波特率一定时,传输距离过大,可以添加CAN FD网桥,降低导线传输延时。 1.4 CAN/CANFD转CAN/CANFD网桥 如图8所示,CANFDBridge是广州致远电子有限公司开发的高性能CAN/CANFD智能协议网桥,集成2路CAN/CANFD可切换接口,支持ISO标准CANFD与Bosch CANFD标准。每个接口具备独立的2500VDC电气隔离保护电路,使接口卡避免由于地环流的损坏,增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。 CANFDBridge支持 CAN 转 CAN、CAN 转CANFD、CANFD转 CAN、CANFD转CANFD 等报文默认转换处理。除此之外,还提供帧映射、合并和拆分等特殊转换处理。用户可自由设定 CAN(FD)报文的转发映射、组包拆包等规则,满足自身应用需求。 图 8 CAN FD网桥 1.5 CANScope总线综合分析仪系列 如图9所示,CANScope总线综合分析仪是一款综合性的CAN总线开发与测试的专业工具,集海量存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试工具于一身,并把各种仪器有机的整合和关联;重新定义CAN总线的开发测试方法,可对CAN网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估;帮助用户快速定位故障节点,解决CAN总线应用的各种问题。 图 9 CANScope分析仪

    时间:2020-03-25 关键词: 总线 信号传输 can-bus

  • 什么是Wi-Fi 6,有什么区别

    什么是Wi-Fi 6,有什么区别

    5G来了,WiFi 6也来了。关于5G,无论是朋友圈,还是媒体上,大家已经了解很多。但是,对于WiFi 6,很多人依然不清楚。今天,我们一次性为你解答WiFi 6的所有问题。 1. WiFi 6是什么? 用技术术语来说,WiFi 6是802.11AX。2018年10月4日,WiFi联盟宣布将下一代WiFi技术802.11AX更名为WiFi 6。802.11AX名字变了,前几代WiFi名称也要相应改变: 802.11ac变成WiFi 5; 802.11n变成WiFi 4     以下是早期的WiFi出现年份和全新的WiFi名称: 802.11b — Wifi 1 (1999) 802.11a — Wifi 2 (1999) 802.11g — Wifi 3 (2003) 802.11n — Wifi 4 (2009) 802.11ac — Wifi 5(2014) 在笔者看来,以前的WiFi命名比较复杂、繁琐,更重要的是普通消费者不是很明白。改成数字后,WiFi名称简单、统一,用户辨识度高。普通人买路由器,只要比较“WiFi后面的数字大小即可”,非常直观、简单。     2. WiFi 6到底有多快?相比WiFi 5,它快多少? 对于80Ghz信道上的单个空间流,WiFi 5的理论速度是866MB/s,WiFi 6的理论速度是1201MB/s。 WiFi 4的理论速度是150Mb/s,WiFi 5的理论速度是WiFi 4的6倍。相比这个,WiFi 6比WiFi 5的速度并没有快很多,更应该关注的是“效率”。 并且,“理论速度”是不准确的。在实际生活中,WiFi性能表现会有所不同,这取决于无线接入点和设备所处的范围、障碍物、空中其他信号和无线电的质量。 3. 如果我将AP升级到WiFi 6,原来的802.11ac / 802.11n / 802.11a/b/g设备是否仍然可以正常工作?WiFi 6可以后向兼容吗? WiFi 6可以后向兼容。这就是说,不要期望仅仅通过升级AP就能获得性能提升——客户端设备也需要是WiFi 6。 4. 如何在802.11ax中实现后向兼容? 具有802.11ax的无线电设备使用OFDM或OFDMA能与其他802.11ax无线电通信。 具有802.11ax无线电的设备使用OFDM或HR-DSSS可以与老旧的无线电通信。 当仅发生802.11ax OFDMA会话时,将使用RTS/CTS(请求发送/清除发送)机制来推迟传统传输。 补充一下: OFDM——即正交频分复用技术,它是多载波调制的一种。通过频分复用实现高速串行数据的并行传输, 它具有较好的抗多径衰弱的能力,能够支持多用户接入。 OFDMA——即正交频分多址,它是将无线信道划分为多个子信道(子载波),形成一个个频率资源块,用户数据承载在每个资源块上,而不是占用整个信道,实现在每个时间段内多个用户同时并行传输。 5. WiFi 6可以解决哪些问题? 传统上,WiFi性能在负载下无法预测。802.11ax是更有确定性的,包括在延迟和吞吐方面。802.11ax背后的主要焦点不是速度。该标准解决了“大量设备”连接到网络出现的网络拥塞和容量问题。 相比WiFi 5,WiFi 6网络带宽提升4倍,并发用户数提升4倍,网络时延从平均30ms降低至20ms。无线接入点(AP)能同时处理多达12个的WiFi流。 6. WiFi 6怎么解决效率的问题? 以前的WiFi协议,这个无线接入点(AP)一次只能与一台设备“会话”。但是,WiFi 6让无线接入点(AP)具备从多台设备同时发送和接收数据的能力。 传统上,在802.11中,存在DCF(分布式协调功能)的概念。这意味着,如果你是准备传输数据的无线电,你需要首先看看是否有其他人在使用这个频道。这意味着,即使你是WiFi 5,你仍然需要“排队轮着你”并争取到与其他较旧的802.11a/b/g设备进行频道访问。 换句话说,在任何给定的时间点——对于一个通道,在一个信号强度范围内只有一个帧可以在该通道上。因此,不同的设备必须互相寻找,以便在它们可以“会话”之前看看其他人是否在“会话”。 另一个有趣的特征是“TWT”的概念。TWT,即目标唤醒时间,允许AP规划与设备的通信,协商什么时候和多久会唤醒发送/接受数据,可将终端分组到不同的TWT周期,减少了保持天线通电以传输和搜索信号所需的时间,意味着减少电池消耗并改善电池续航表现,同时也减少唤醒后同时竞争无线资源的设备数量。 基于TWT技术,未来连入WiFi中的所有智能设备,每台设备可以建立“唤醒协议”,终端设备仅在收到自己的“唤醒”信息后才进入工作状态,而其余时间均处于休眠状态。这让一些需要高宽带通信的物联网设备成为可能,比如智能办公设备,TWT可以节省7倍的电池功耗。 7. 我的WiFi工作很好。我真的需要升级到WiFi 6吗? 这取决于你自己。WiFi 6解决的问题是“密集部署方案”。有很多的CCI的地方——公共信道干扰。许多客户端设备试图同时访问WiFi。在很多公共的无线接入点,比如机场、体育馆等地方,这些都是WiFi 6可以发挥自身特长的场景。它自身的特性,可以更好地使用无线介质。 还有提示,如果你的客户端不支持最新的协议,那么升级你的AP几乎没有好处。802.11ax提供了对PHY和MAC层的增强,这应该可以改善有限频率带宽中的操作——但这只有在客户端也可以使用时。 你仍然可以受益于MU-MIMO多用户多入多出带来的好处,但是这可能不足以证明升级的成本。 这就是说,如果你在802.11ac和802.11ax之间决策,建议你选择最新的技术,将来可以证明你的明智选择。 8. 我认为2.4GHz“死了”。802.11ax是否增加了对2.4Ghz频谱的支持? WiFi 6是双频,而它的前身仅为5Ghz频谱。一些供应商试图在2.4Ghz上实现WiFi 5,但该标准仅批准了5Ghz无限电。 笔者认为2.4Ghz是源于经济驱动,无论是旧的,还是更新后的,都支持更便宜的2.4Ghz。虽然2.4Ghz更容易受到干扰,但它确实提供了更好的接收性。也就是说,它可以在更远的距离“接收”。 由于WiFi 6的新增强功能,比如BSS着色技术,即使“仅仅2.4Ghz”的设备也将受益。 9. 802.11ax是官方标准码? 不,IEEE计划在2019年第3季度的某个地方批准该协议标准。也就是说,思科、华硕和网件等网络厂商已经开始向市场推出802.11ax产品。 10. WiFi 6是全双工通信吗? 恐怕不是,使用OFDMA,你只需将20Mhz通道划分为2Mhz子通道。它仍然是半双工的,可以将其视为具有共享带宽的半双工交换机。 虽然许多大牌厂商都支持开放用于未经许可的WiFi 频谱的6Ghz频段,但这种情况没有发生。我们仍然在2.4Ghz和5Ghz两个频段上运行设备。 11. 802.11ax设备什么时候可以上市? 全球超过70%的设备芯片由博通制造。我们预计2020年第二季度,WiFi 6设备可以普及。 目前,已经有人谈到三星和LG生产的一些手机将推出兼容802.11ax。 12. 什么是BSS着色技术? BSS(Basic Service Set),增加 6bit 的标识符,区分不同AP相同信道的BSS,6bit至于报文头部,这样AP收到非自己的报文时无需像以前那样整包解封装后才丢掉,只要解封装物理导码即可丢弃从而避免冲突,这样使用信道资源更有序、更确定,从而大幅提升密集环境中系统整体性能。

    时间:2019-07-14 关键词: Wi-Fi 无线通讯 技术前沿 信号传输

  • Molex 4.3-10 射频连接器系统和线缆组件保障高效信号传输

     Molex推出4.3-10 射频连接器系统和线缆组件,在低无源互调 (PIM) 下具有高性能的信号传输效果、100% 的数据可追溯性,与当前的接口相比扭矩更低。 Molex 4.3-10 射频连接器系统和线缆组件全套的解决方案可以满足包括基站天线、网络无线以及信号优化设备在内的下一代移动网络设备的性能需求。对于带宽和蜂窝无线灵敏度的需求不断增长,从而对蜂窝天线到远程无线电头端的射频信号的传输提出了越来越高的要求。与此同时,对连接器尺寸和重量的限制也愈发的严格起来。   Heilind以强大的库存、灵活的政策、灵敏的系统、知识广博的技术支持和无以伦比的客户服务为运营理念,为电子行业各细分市场的原始设备制造商和合约制造商提供支持,供应来自业界顶尖制造商的产品,涵盖25个不同元器件类别,并特别专注于互联与机电产品。 关于赫联电子(Heilind Electronics): Heilind Electronics(赫联电子)创立于1974年,全球总部位于美国波士顿,已在中国内地、香港、新加坡、美国、德国、巴西、加拿大和墨西哥设立了超过40处分部。其主要分销产品包括互联器件、继电器、风扇、开关和传感器、电路保护与热管理、套管和线束产品、晶体与振荡器。 2012年12月,赫联电子正式启动其亚太业务。赫联亚太的总部位于香港,除设有销售部外,还设置了区域配送中心和增值服务中心; 迄今,赫联亚太已在中国香港、上海、北京、苏州、南京、西安、东莞、成都、厦门、台北、新加坡、马来西亚、印度、泰国、菲律宾、越南、印度尼西亚等地开设19处分部和2处仓库(香港和新加坡)。更多信息,请访问www.heilind.com; www.heilindasia.com 关于莫仕 (Molex) 莫仕是全球领先的电子连接装置供应商,致力于为日常生活相关的各种重要产品设计和开发创新的解决方案。公司拥有的产品组合数量在全世界名列前茅,产品有十万多种,包括电器和光纤连接解决方案到交换机和应用工具所涵盖的方方面面。莫仕在各行各业为顾客提供服务,这些行业领域包括电信、数据通讯、计算机/外围设备、汽车、建筑物布线、工业、消费、医疗和军事市场等,公司具有全行业最高的研发投入水平,在高速信号完整性、小型化、高功率传输、光信号传输和适应恶劣环境的密封连接等领域不断推出创新产品和解决方案。更多详情请访问WWW.MOLEX.COM 。

    时间:2017-02-07 关键词: 射频连接器 信号传输

  • 可传输音频信号的简易无线充电器设计

    摘要:无线充电技术是近年新出现的一种充电方式,其极大的方便性在很多方面有重要的应用,所以扩展无线充电器的应用功能必不可少,基于电磁耦合共振原理设计一种充电过程中可同时进行音频信号传输的无线充电装置,实现信号、能量同时传递的多功能化,针对无线充电器的电磁场分布和发射电路的设计,从工作原理到电路逐步分析,并通过实验验证此装置的可行性,为无线充电器的发展提供一种可行的方案。 关键词:无线充电;电磁共振;多功能;信号传输 早在1836年美国科学家尼古拉·特斯拉发明了基于电磁耦合共振原理的特斯拉线圈,并利用这种装置发射高能电磁波,进行能量传输实验。自此无线输电的概念一直在不时被提起,诸多科学家尝试了多种不同的方法,但一直未能解决能量传输过程中的效率过低问题,直到2007年,由MIT的科学家在电能无线传输原理上有了突破性进展,他们利用电磁谐振原理实现了中距离的电能无线传输,在2m多距离内将一个60W的灯泡点亮,且传输效率达到40%左右。随后的几年里,科学界开始在基于这个原理的基础上不断改良设计方案,并成功的提高了传输电磁转换效率。 随着转换效率的提高,这项技术逐渐走进电子产品中,手机、电视、电脑等诸多电子电子产品都开始设计并使用同一标准的无线充电技术,这项技术的普及逐渐与无线信号wifi有了同等重要的地位。然而这项技术仍存在一些技术难题尚未解决,例如目前充电距离短、功率小、充电数量有限等,不过其使用前景非常明朗。在对现有的无线wifi和无线充电技术进行比较分析后,认为可以融合两者优点,可同时实现短距离的信号覆盖及能量传输,本文基于这种思路,设计了一种基于电磁耦合共振原理,实现同时传输音频信号和电磁能量的实验方设计,提供这种方案的可行性。 1 发射线圈的模型分析 1.1 基于亥姆霍兹模型分析线圈轴线磁场分布 此谐振无线输电装置包含两个线圈,每一个线圈都是一个自振系统,线圈由多匝漆包线绕成,在电路中充当电感。其中一个是发射装置,与能量源相连,利用RLC 简谐振荡电路产生振荡电流,通过发射线圈向外发射电磁波,由于大部分能量由磁场携带,可近似看成在周围形成一定范围非辐射磁场。接收线圈在磁场变化作用下将磁场的能量转换成电场;当接收装置的固有频率与收至I的电磁波频率相同时,此时两线圈处在谐振状态,接收电路中产生的电流最强,从而实现电能的高效传输。由此看出发射线圈产生磁场的分布关系可以反映在一定距离内能量输送的效率关系,所以由电流环与磁偶极子的等效性可到线圈产生磁场的空间分布:   由(1)式可知磁场强度随距离的增加而减弱,并由(2)和(3)所显示磁场密度和磁场能量与磁场强度之间的正比关系,知磁场的能量和密度同样随距离增大而减弱。由于发射线圈产生的磁场使接收线圈振动产生电动势,从而接收线圈也产生一个同频率的交变磁场,在两个磁场的共同作用下,发射线圈与接收线圈之间形成了一种非辐射磁场,将电能转换成磁场。处在谐振工作状态下的接收端在磁场中接收能量,从而完成磁场到电能的转换,运用赫姆霍兹线圈原理,设在理想条件下,两线圈在间距d范围内工作在共振状态下,此时的输电效率为100%,所以两线圈之间电流均为I,线圈半径为R,间距为a(a≤R),见图1不同距离磁场分布。     (4)式中 表示一线圈圆心场点到某一场点P的距离平方,R表示线圈半径。令p坐标为(x,0),则o2p距离为x-a/2,o1p的距离为x+a/2,由(4)式可计算出两线圈之间和磁场的分布曲线,当x=0时,有 ,说明在o处有极值,当o1、o2之间距离增大时,在中点产生的磁场减弱,在o1、o2之间间距减小时,中点o处的磁场增强,可见只要距离a在合适范围内,o点附近的磁场是均匀的,所以x=0是中点o处磁场均匀的条件,所以两线圈中轴上产生的磁感应强度的大小为B=B1+B2 即:   令x=0,有 ,所以间距a=R的情况为o点磁场均匀条件,当a≥R时,o点磁感应强度减弱,传输效率开始减低。反之,o点磁感应强度增强,传输效率增加。由于磁场集中分布于两个平面线圈形成的柱形空间体内部,一方面能量集中分布,即实现近场能量耦合,漏磁小,根据能量守恒定律,磁能转化为电能,损失小,从而提高电磁转换效率;另一方面降低电磁噪声,减少了电磁辐射。 1.2 低频电磁场分布 由于发射天线及接接收天线采用线圈发射,所以采用磁偶极子模型进行分析当交流电流分布给定时,可通过推迟势(7)计算辐射场。     因此借用磁偶极子模型可以很好地展示出电磁场的分布特征,以及通过对比磁偶极和电偶极辐射功率的数量级,得知磁偶极辐射比电偶极小(a/λ)2数量级,因此线圈的辐射能力比天线的辐射能力低。 综合分析上述两种模型,线圈天线辐射场稳定,发散性小,两线圈在局域空间中能量传播均匀,适合近距离范围进行能量传输。由于线圈天线的辐射能力低,导致传输距离有限,但比较起基于电偶极模型的天线,可以避免能量过多散发在空间中,所以采用线圈天线是一种短距离传输能量的可行方案。 2 电路的主要设计 发射电路具有两种功能,其一是产生交变电流由天线激发电磁场向外传播能量,其二是通过外部接入的音频信号通过改变方波控制信号的占空比实现信号传输。 2.1 有外接信号时振荡电路 信号电路输入端可输入方波音频信号,借助运算放大器提升电压增益,并通过三极管开关电路输入至由NE555构成的单稳态触发器,外来信号触发单稳态触发器由稳定状态进入暂稳状态,实现信号的整形及输出脉冲信号。 LM741是应用广泛的通用型运算放大器,两级放大便可以达到较高的电压增益和很宽的共模和差模输入电压范围。其电路含内部补偿,所以不容易自激,工作点稳定,电路工作环境适合,所以适用于此电路中。 单稳态触发器具有一个稳定状态和一个暂稳状态。在外来脉冲的作用下,能够由稳定状态翻转到暂稳状态。在暂稳状态维持一段时间后,将自动返回到稳定状态,其中暂稳态的持续时间便是输出脉宽。 对于输出信号的脉冲宽度tw,当初始值Vc(0+)≈0V,终值Vc(∞)=Vcc,转换值Vc(tw)=2/3Vcc,带入RC过渡过程计算公式进行计算可得:   脉冲宽度仅取决于元件R、C的值、调节R、C即可调节脉冲宽度。恢复时间tre,一般认为3~5倍即τ2放电完毕,其中电路触发器的最高工作频率为 。为了避免电路的不正常运行,在输入端添加一RC微分电路。   2. 2 无外接信号接入时的振荡电路 振荡电路利用555定时器构成简单的多谐振荡电路,此振荡电路是一种自激振荡电路,电路在接通电源后,无需外加相关触发信号,便能输出一定频率和脉宽的矩形信号,其振荡器只有两个暂稳态,电路的组成参见图3多谐振荡电路。     2.3 驱动电路 信号电路输出的脉冲信号还达不到使全桥MOS管正常启动的要求,需要一个驱动电路。此驱动电路与PWM控制电机驱动电路方法相同。电路采用TL494集成电路,其是一款固定频率的脉冲调制电路,包含了开关电源控制所需的全部功能。电路当中20k的可调电阻用来调节频率,10k电阻来调节电压幅值,在不接音频信号时可以做一款普通的驱动器R1,R9是9、10脚的下拉电阻。   2.4 功率电路 功率电路是整个无线充电装置发射端的功率输出部分,它的性能将直接影响到装置的输出功率,由于信号输入及驱动电路都是基于数字方波信号控制,所以采用移相 PWM全桥电路(参看图5)作为功率输出电路,移相PWM全桥电路工作时,功率MoS管的变压器的漏电感L,*和输出结电容C(i=4,5,6,7)作为谐振元件,在一个完整的开关周期中通过谐振使全桥变换器中的四个开关管依次在零电压下导通,并在电容C作用下零电压关断,每个桥臂的两个开关管180度互补导通,两个桥臂的导通之间相差一个相位。通过调节此移相角的大小,来调节输出电压脉冲宽度,最终输出占空比q可调的正负半周对称的交流方波电压,从而达到调节相应的输出电压的目的。   3 实验分析 搭建好实验平台,由数字信号发生器提供脉冲信号,直流稳定电源为电路板提供电压,示波器测量相关波形及电压信号。实验电路的发射线圈、接收线圈采用1mm直径漆包线绕制,无缝隙单层绕制5圈,与谐振电容构成LC振荡电路,其中线圈、电容参数: 发射线圈电感L1:0.08mH,发射电路电容C1:0.57uf 接收线圈电容L2:0.012mH,接收电路电容C2:0.57uf 3.1 信号变化对接收效率的影响 实验接收电路是谐振频率为88KHz的L、C组成的谐振电路,将信号频率控制在88KHz输入电路,改变输入矩形波信号的占空比,模拟信号变化状态,记录接收波形及电压幅值,分析占空比对接受效率的影响。 表1不同占空比接收感应电压幅值   发射线圈电压:0.151V 1V 因为LC构成的发射、接收线圈固有频率为89KHz,在间距不变条件下,微小改变发射频率,通过示波器显示接收线圈感应电压最大在发射频率为90KHz 时,说明两线圈计算出的固有频率存在一定误差,当发射90KHz的脉冲矩形波时,调整占空比发生变化,相应的感应电压发生变化。从接收电压幅值变化规律可以得出接收到的信号频率发生变化,信号频率与两线圈固有频率存在差异,导致两线圈没有形成共振。 3.2 距离与效率的关系 因为相关涉及变量过多,采用控制变量法进行测定。设定发射功率、发射频率、发射线圈位置、发射线圈两端电压条件不变,改变接收线圈与发射线圈之间的距离。其中,实验通过20V、10A的电源及功率电路为实验电路提供20V稳压的工作环境,发射频率固定在90KHz,占空比q=50%。固定发射端位置,使接收电路距接收线圈由近至远进行逐点测量,实验中通过测量发射电路输入电压V1、电流A1以及接收线圈产生的接收电压V2、电流A2,分析其在一定距离的传递效率ζ,并通过对不同位置的测定,了解距离D与功率ζ的关系。   从数据可以看出效率与传输距离之间的关系整体成比例下降关系,其中在两线圈距离8cm左右出现波峰是由于间距2~8cm时,两线圈内部电流较大,可以看做挨得很近的电感,两电感之间的相互作用,导致感应电压小于理论值,当两线圈距离大于7.2cm时,电感作用开始减弱,在8cm左右减小为0,此时感应电压趋近理论值。整体符合理论效率与距离之间的变化关系。   4 总结 随着无线充电技术的成熟,无线充电技术开始慢慢走近我们的生活,将使我们的生活变得更加便捷。本文所设计作品目的将信号传输与能量传输两种概念进行合并,设计一款多功能的无线充电装置,其即可发射能量,也可发射信号。此设计借助低频信号周期长,脉冲宽度大的特点进行实验设计,实现了无中继线圈条件下 15cm范围的能量及信号输送。但由于采用PWM控制方式,占空比的变化导致传输效率的变化,所以进行此种信号传递方式时,占空比的跨度不可过大,否则容易导致效率过低。此技术可应用在电力交通方向的无线充电领域,实现发射、接收两方之间的信号交流,同时根据信号之间交流的结果,达到对能量传递的控制。随着对装置的改进,进一步提高传输效率,提高输电功率,增加传输距离将是日后在此作品主要的研究方向。

    时间:2015-11-24 关键词: 多功能 信号传输 电磁共振

  • LED显示屏信号传输你知多少?

    LED显示屏广泛使用在休闲文明广场、繁华商贸基地、商业街、火车站、地铁、商场等场所。因为其使用领域的多样性、复杂性,对音视频信号传输的稳定、牢靠、流畅性也提出了更高的需求。单屏播放或组网联播的LED显示屏的信号采用的传输办法具多元化。常见的LED显示屏信号分为网线传输的有线信号,GPRS、3G、4G等无线信号。 一、LED显示屏信号传输的分类 1、无线传输:首要依靠无线信号作业的频率不同来进行分类,例如长波、中波、短波、微波等。手机信号是一种无线接入办法,如今很多运用的手机GSM作业频率在900MHz。电视信号品种就多了,比方有线电视:一般的是传输模拟信号的,数字电视是传输数字信号的;卫星上的电视信号都是数字信号的LED显示屏信号。 2、有线传输:又可分为模拟信号传输、数字电信号传输、数字光信号传输。 二、LED显示屏大信号传输工程 除了信号衰减以外,影响信号传输的另一个要素是信号反射。阻抗不匹配和阻抗不接连是致使RS-485总线构成信号反射的两个首要原因。阻抗不匹配,阻抗不匹配首要是485芯片与通讯线路之间的阻抗不匹配。之所以导致反射是因为在通讯线路空闲时,全部通讯线路信号乱七八糟,一旦此类反射信号触发了485芯片输入端的对比器,就会发生过错的信号。 通常的解决办法是将RS-485总线的A、B线加上必定阻值的偏置电阻,然后别离拉高和拉低,这样能够防止不行预知的凌乱信号。阻抗不接连,是与光从一种媒质进入另一种媒质时所导致的反射是类似的。信号在传输线结尾俄然遇到电缆阻抗很小,信号在这个当地就会导致反射。消除这种反射最常用的办法,是在电缆的结尾跨接一个与电缆的特性阻抗相同巨细的终端电阻。 三、如何保证LED显示屏信号传输进程的安全功用 我们能够拟定简略牢靠的RS-485通讯协议,当通讯间隔较短,使用环境搅扰小时,单向通讯就能完成项目功用,可是大部分使用环境并非都是这样此理想。于是,拟定一套完善的通讯协议就显得尤为重要了。具体办法,将数据分包传输,经过将每包数据加上帧头和帧尾的办法将数据打包,其间帧尾留一个字节作为校验字节。下位机经过将自己核算的校验字节与上位机传输过来的校验字节作对比,从而给上位机宣布指令,到底是从头发送刚刚那包数据仍是接着下发下一包数据,就这样一包发完再发下一包,直至发完停止。经过这样一种校验重发机制,咱们就能够削减出错的概率,使得通讯体系正常运转。 总之,信号在传输进程中,跟着间隔的增大而减弱。所以,为了保证LED显示屏的播放效果,表现LED显示屏相对于其它广告传达办法,LED显示屏的传输介质的挑选则显得尤为重要。

    时间:2015-07-29 关键词: LED 信号传输

  • 一种基于CPLD的声发射信号传输系统设计

    声发射技术是光纤传感技术和声发射技术相结合的产物,是目前声发射技术的发展趋势。它将高灵敏度声发射传感器安装于受力构件表面以形成一定数目的传感器阵列,实时接收和采集来自于材料缺陷的声发射信号,进而通过对这些声发射信号的识别、判断和分析来对材料损伤缺陷进行检测研究并对构件强度、损伤、寿命等进行分析和研究。 在实际的构件检测中,现场声源信号通常是在100~800 khz之间的微弱高频信号,而且材料损伤检测、声发射源定位往往需要多个传感器形成传感器阵列,而声发射信号的数据传输系统必须达到640 mbps以上的数据传输能力;并应具有应付突发或长时间数据接收和存储能力。本文就是利用CPLD来实现对声发射信号的采集,从而有效解决了数据的实时传输和存储问题。 1 系统方案设计 本方案采用fifo存储器构成外部大容量数据缓冲区,而使用pci总线的dma传输方式与微机进行高速数据传输。现场声发射信号经过ad转换和驱动电路驱动后进入pci板卡,然后将部分数据锁存,同时将并行信号转换为串并行信号,通过cpld控制逻辑电路存入fifo。当 fifo存储器中的数据到达一定状态时,cpld控制 逻辑会产生中断信号给pci9054总线控制器,之后由后者启动dma传输将数据传人计算机内存中。dma传输完成后,pci9054产生通道中断,并由计算机将数据从内存取出存入硬盘。该数据存储传输模块的总体框图如图1所示。   2 fifo数据存储电路设计 fifo是一个先人先出的双口缓冲器,为保证整个系统正常工作,fifo存储器允许系统进行dma操作,以提高数据的传输速度。否则,数据传输将达不到传输要求,而且会大大增加cpu的负担,甚至无法同时完成数据的存储。 本设计在数据传输系统中采用了六片idt72281芯片来缓存数据,并将其分成两组,其中由三片fifo进行字宽扩展,图2所示是其缓存传输示意图。按照这种设计,其字宽可达27位,可以传输24位数据和两个otr位。   3 cpld逻辑控制 本系统中由于要对高速信号进行处理,因此,对控制信号的时序要求比较严格。在控制芯片的选择上要尽量选用时延小、速度快的芯片。本设计采用美国altera公司的max7000s系列可编程逻辑器件epm7128slc84-15,并采用max+plusⅱ来完成系统的输入、编译、验证及编程,进而完成向量测试及仿真.最后的数据可通过下载线传输到芯片中来完成芯片的配置。 3.1 cpld逻辑控制电路 cpld为采样控制器的核心,数据传输所要求的严格时序控制关系就由cpld负责处理。它在本系统中主要负责产生与pci9054的握手信号、数据存储器的片选信号和读写控制信号。cpld的外围信号接口如图3所示。   cpld可根据fifo存储器的时序控制要求产生控制信号,并在第一个时钟周期中将数据分别存入fifo和数据锁存器 74ls373中,而在第二个时钟周期将锁存器中的数据再存入fifo,从而完成并行数据向串行数据的转换。同时根据存储器的相关信号向pci9054控制器发出中断请求,并在pci9054读取数据时产生相应的控制逻辑。 3.2 cpld控制逻辑 当并行数据进入板卡后,cpld首先将一部分数据存入锁存器,而将另一部分数据直接存入fifo。但此时必须将写时钟信号wclk进行二分频,以便在一个ad转换周期内完成两次fifo写操作。当fifo数据到达半满时,cpld便向pci9054发出中断申请,并由 pci9054将该申请传入计算机。若系统响应该中请,则在中断响应程序内发出读命令,以读取字节数和地址信号等。 pci9054通过lhold申请local总线控制权,而cpld则通过lholda响应,以使pci9054能得到局部总线的控制权。pci9054首先将pci地址窄间映射到本地地址空间,接着启动本地总线的散聚dma周期。cpld收到读信号(lw/r)、地址选通信号(ads)和地址(la16、la17)后便开始传送数据。当la16位为0,la17位为1时,系统将使能后三片fifo的读使能端 (ren2),以使后三片fifo数据线上的q0~q31有效而同时也使pci9054的准备好信号(ready)有效,开始数据传送。在最后一个数据传送之前,blast信号有效,之后,cpld将在一个时钟周期后使fifo的读使能(ren1或ren2)无效,从而完成一次数据传送过程。 3.3 控制程序设计 pci9054单周期读、写和dma读的vhdl语言时序控制状态机设计如图4所示。图中,s0为空闲状态。当本地总线请求信号lhold被置1时转到s1,否则留在s0。s1为总线保持状态,此状态下应将本地总线响应信号lholda置1。如ads信号为0且lw/r为 1则转到s3,如ads信号为1且lw/r和blast为0则转到s4,这种状态表明此次读操作为单周期读。s2为dma读状态,在此状态下应将 ready信号和fifo读使能信号ren1置0。如blast为1,则表明此次dma读取还未完成,应继续留在s2,如blast为0,则表明此次 dma读取完成,可转到s4。s3为单周期写状态,此状态下也要置ready信号为0以表示写数据有效,并在blast为0时转到s4。s4为读写操作完成状态,当lhold被置0时,表明pci9054不再请求本地总线,此时应转到s0,当blast为0且lhold为1时,表明pci9054还要进行数据读写,故应转到s1继续操作。   3.4 控制程序逻辑的仿真结果 max+plusⅱ是开发aletra公司的fpga/CPLD系列产品的软件工具,本设计利用此工具提供的设计环境和设计工具来对cpld控制程序进行开发和调试。其功能时序如图5所示。   cpld的设计是用vhdl编程实现的。本设计的操作代码都已经过仿真,并在实际调试中得到应用。 4 系统驱动程序设计 本设计使用driv erworks的driverwizard来创建wdm框架程序。可根据设计需求添加程序代码,从而完成pci设备的dma传输系统驱动程序,以执行 dma操作、访问i/o端口和存储器空间、处理器中断和访问pci。根据系统需要,驱动程序的关键是三个方面:硬件访问、中断处理和dma传输。 kdmaadapter类可用于建立一个dma适配器,以标明一个dma通道的特性和提供串行化访问服务;kdmatransfer类则用于控制dma的传输和启动dma传输,以传输dma数据缓冲区物理地址和字节数,dma传输结束后,数据将由公用缓冲区拷贝到应用数据缓冲区;kcommon dmabuffer用于实现公用缓冲区的操作。对于dma操作,本系统还提供了一个特殊的内存,即公用缓冲区。应当说明的是,公用缓冲区是稀有的系统资源,应该避免浪费使用。 5 结束语 本文给出了数据缓存、传输模块控制电路的设计,并采用vhdl语言和cpld很好的完成逻辑控制任务和系统驱动程序的编写与调试。实验结果表明,该数据存储传输模块的硬件、软件工作十分可靠、稳定,可实现640 mbps(80 mbyte/s)以上实时数据的存储与传输,完全能满足声发射信号采集的要求。

    时间:2014-11-06 关键词: cpld 信号传输 声发射

  • 畅想无线自由 JCG教你改善信号传输质量

    标签:无线AP  IEEE 802.11b/g/n 生活在无线网络的时代,无线路由器信号的强弱一直都是我们倍受关注。下面就信号的传输这一问题,JCG智能无线网络专家总结了相关一些内容跟大家分享一下: 无线信号传输主要受以下几个因素影响: 1、家庭的空间都比较拥挤,空间不够开阔,其中房间中的墙壁是最主要的障碍物。由于无线局域网采用的是无线微波频段。微波的最大特点就是近乎直线传播,绕射能力非常弱,因此身处在障碍物后面的无线接收设备会接到很微弱的信号,或没有收到信号; 2、物理的障碍物,不仅阻挡微波无线信号,它还能把电磁的能量给吸收掉,生成弱电流泄流掉,因此,无线信号在家庭环境中最大的障碍物是内有钢筋网的楼板,这个方向的信号几乎没有穿透的可能。要能穿透,信号也是非常的弱; 3、IEEE 802.11b/g/n标准的工作频段为2.4GHz,而工业上许多设备也正好工作在这一频段如:微波炉、蓝牙设备、无绳电话、电冰箱等。如果附近有较强的磁场存在,那么无线网络肯定会受到影响; 4、如果在无线环境中存在多台无线设备还有可能存在频道冲突,无线信号串扰的问题; 5、距离无线设备及电缆线路100米内的无线电发射塔、电焊机、电车或高压电力变压器等强信号干扰源,也可能会对无线信号或设备产生强干扰 6、信号在室外传播天气情况对无线信号影响也很大,如果是在雷雨天或天气比较阴沉的时候信号衰减比较厉害,而晴天里信号能传输的距离会更远; 如何改善信号传输质量: 1、为无线AP选择一个最佳的放置地点。这个放置点的要求如下: a、位置应偏高一些,以便在较高地方向下辐射,减少障碍物的阻拦,尽量减少信号盲区; b、位置点选择应是使信号尽量少地穿越隔墙,最好是房间中的无线客户端能与无线AP之间可视; 2、修改频道,减少无线串扰。注意:设置自己无线信号发射频道时也要尽量保证离别人无线信号频道5个以上; 3、减少居家电器干扰,保证信号畅通无阻。放置无线AP时尽量远离上述设备; 4、如果无线AP天线是可拆卸的,可以通过更换天线达到增强无线信号的目的;

    时间:2012-07-27 关键词: 无线 质量 信号传输 jcg

  • 看VGA信号传输技术比较 解决传输问题

    VGA信号传输是最近的视频信号传输的热点,各种不同的传输方式引发很多工程商的关注,各种不同的宣传也模糊了工程商的正常判断,作为双绞线传输的生产商,就VGA传输的发展及原理做一个小小的论述,希望可以澄清大家可能的误判! VGA信号包含有R/G/B/H/V五种,分别是三原色和行场同步信号。VGA线材虽然包含15根线,VGA线材里面实际传输图像信号的只有5根线,所以看VGA线材好不好首先看用来传输RGBHV的那五根线的线芯质量。 VGA线芯虽然很细小,衰减比较大,VGA线材在短距离传输的时候基本不会有问题,。而早期为解决传输距离远的难题,一般都是加大线芯直径,将铜芯做得很粗。但是传输距离长以后,VGA线里面五种信号相互之间产生串扰的问题就严重起来,同时在比较复杂的环境中粗大的VGA线材布线极为困难,拐弯时候VGA线容易折断,其他问题也是非常多(如:外部干扰,焊接点不好等)。 工程中为解决VGA视频传输问题,依照时间顺序VGA视频传输的发展依次是:(VGA线材+VGA放大器)→(RGB线缆+RGB长线驱动器)→(双绞线+双绞线传输设备) A)VGA信号放大器技术: 它采用简单的放大原理,或将发送端信号放大,或将接收端已经衰减的信号放大。在接收端放大的方式一出来就被抛弃,因为他会将传输中的干扰一起放大,包括内部信号间的串扰。采用发送端放大的设备在采用特制VGA视频线缆为传输介质后,可以将电脑的VGA视频信号传输上几十米。但是随后人们将VGA线材线芯越做越粗,没有改变VGA传输技术原理的缺点越来越明显: 第一,长距离VGA线材又粗又硬,不容易找到,需要到工厂定做,拐弯剧烈还容易出现内部断裂,布线极为不便。 第二,VGA头在焊接的时候也非常容易出各种问题(如驻波干扰,虚焊等)。 第三,它不能抵抗干扰,不能消去串扰。VGA线材本身决定它长距离传输内部串扰、共模干扰非常大。而随着距离的增加,一些本来不是很强的干扰也在长距离的线材里面变得强大,导致有些试验环境下能成功而实际工程做了却根本没有办法应用,造成返工或无法验收的巨大损失。所以超过30米距离这种方式就不应该采用。 B)RGB信号传输技术: 人们根据VGA信号分为RGBHV五种信号的原理,将VGA线缆拆分开来,用五根同轴线缆来传输,这种传输方式叫RGB传输。这种方式有效的解决了衰减的问题(RGB线缆的线芯比VGA线缆的单根线芯粗很多),同时同轴线缆的屏蔽层,对串扰也有一定的抑制作用,但是由于传输技术原理没有根本的改变,串扰问题并没有真正解决!而且RGB方式传输距离达到一定距离以后,由于施工现场环境复杂,布线的时候就出现RGB五根传输RGBHV信号的线缆长度不一致、到达时间不同的现象,造成RGB三原色及行场信号不能同步到达。屏幕上面就出现三种颜色不能重合在一起、甚至无法显示的现象。这就是RGB 传输中容易出现的不同步的问题,这个问题很难得到廉价的解决方法。 C)VGA信号双绞线传输技术 为解决这些传输中的问题,近两年一种采用普通网线(双绞线)为传输介质的VGA视频传输技术迅速成为目前VGA视频传输技术的热点。 该传输方式采用一个发送器一个收接受器,发送器将VGA视频信号进行重新编码以差分信号在网线上面传输,到远端接收器解码还原成VGA视频信号。网线传输采用的视频差分技术,每对双绞线传输一个信号的时候,都是同时发出波形相同、极性相反的信号,这样一对双绞线对外发散的信号就相互抵消为零,从技术上就解决VGA信号内部的串扰问题。 网线里面只有4对双绞线,用网线传输VGA的五种信号的时候怎么办?早期我们把VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输,剩下一对传输HV信号, 网线里面每对双绞线长度也是不一样的,不是也存在不同步的问题吗?解决办法:线路补偿!和RGB线缆传输不同的是:网线里面每对双绞线长度差别都有国际标准,我们可以根据这个标准来知道每对双绞线的线路长度大致差别,根据这个长度来进行线路补偿,这样VGA信号用RGB方式不能解决问题在这里也得到解决 VGA信号双绞线传输技术优势: 采用的差分技术本身抗干扰性能就强,再加上一些技术处理,抗干扰性得到大大提高。即使最恶劣的电厂强电强磁环境都可以使用它来长距离传输VGA视频。抗干扰性是保证工程质量的重要指标,如何保证产品的抗干扰性就显示出设计电路的研发人员的水平了。不同的产品抗干扰效果不一样,有条件用户在选择产品的时候最好先做干扰测试,没有条件的用户最好在现场或者比现场更恶劣的情况下测试了再定型选购。这样才能保证工程质量得到甲方认可,保证双方合作愉快。以网线为线材取材便宜,水晶头制作比VGA或者RGB线缆的焊接容易,线材柔软,布线也方便。目前VGA视频延长器和VGA长线驱动器价格相差并不大,距离越远,线材成本越低,对比抗干扰效果越好,性价比更高。可以说30米以上距离VGA视频延长器取代VGA信号放大器已经是一种趋势。 技术是不断进步的,双绞线传输技术也是在不断进步!当VGA视频传输技术可以用双绞线传输方式解决后,技术人员的又在思考是否可以用一对双绞线传输更多信号:网线里面只有4对双绞线,VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输,剩下一对传输HV信号,当我们同时需要电脑其他功能的时候,这个办法就不行了。技术人员将H/V信号重新编码,混入RGB信号里面传输,到接收器那边再解码出来。这样就只需要3对就可以完成VGA的R/G/B/H/V五种信号的传输。省下的一对线我们可以传输音频或RS485信号或鼠标键盘信号,甚至可以是USB信号。当然同时传输鼠标键盘VGA这三种信号,技术难度更高,要求的抗干扰性更强。本公司拥有双绞线传输电脑外设各种接口信号的技术并一直在这方面保持领先,可以为工程用户提供性能更好功能更全面的产品。

    时间:2012-05-29 关键词: 传输 vga 技术比较 信号传输

  • 基于光纤通道的IEEE1394光信号传输系统设计

    摘要:应IEEE1394同光纤通道总线的互联需求,设计了一种基于光纤通道的IEEE1394光信号传输系统。该系统以基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计的协议映射模块为核心,实现了将IEEE1394信号通过光纤通道进行传输的功能。仿真结果表明,该系统能达到1.062 5 Gb/s的工作速率。 关键词:光纤通道;IEEE1394;FPGA;协议转映射     航空电子系统经过几十年的发展,正在经历从模拟化向数字化系统的转变,逐步跨入第4代航空电子系统,其主要特点就是在第3代基础上,以高速大容量的信息交换为基础,从综合化向高度综合化发展,实现资源共享与数据融合,其任务划分、模块分配和作业调度,都依赖于数据网络系统的性能,这些性能包括网络拓扑结构、传输带宽、可靠性及数据延迟性能等。因此,未来先进航空电子系统中各站点之间的数据流将更为复杂,包括射频、视频等大流量数据,有的节点速率需求将超过1 Gb/s,而现有的低速数据总线很难满足如此高速的数据传输要求。     美国国家标准委员会于1988年开始制定的光纤通道(Fiber Channel,FC)是一种高速串行总线协议,不仅具有高带宽、高可靠性、低延时、传输距离远、拓扑灵活的优点,而且支持多种上层传输协议。光纤通道的这一优点使得在同一物理接口上运行多种上层通道标准和网络协议成为可能。目前已经实现的ML-STD-1553到光纤通道协议的映射,以及ML-STD-1553远程终端器件与光纤通道互联方案的系统综合,为未来航空电子系统中不同总线的互连提供了一条新的途径,使得系统在保留传统网络拓扑和协议的同时,获得光纤通道所提供的高带宽服务。     基于此设计思想,本文提出了一种IEEE1394到光纤通道传输协议的映射方案,在此工作基础上,利用现场可编程逻辑阵列(FPGA),对所提出的协议映射方案进行了硬件设计与实现,设计了一个基于FC的IEEE1394光信号传输系统。 1 IEEE1394到光纤通道的协议映射     首先简要介绍本文提出的一种IEEE1394到光纤通道传输协议的映射方案,更详细的说明可参考文献。所提协议映射方案的基本思想是:在IEEE1394到FC数据包的映射过程中,保留FC原来的帧格式形式,将FC帧头部分中源节点和目的节点的地址分别映射为IEEE1394源节点和目的节点的地址,并将IEEE1394数据包中除了数据域外的其他信息映射到FC的64 Byte可选帧头上,数据域的信息映射到FC的有效数据区。此外,由于FC一个数据帧的有效数据区长度只有2 048 Byte,而在通道传输速率大于200 Mb/s,IEEE1394的等时数据包或传输速率大于400 Mb /s时,异步数据包的最大有效长度将超出FC有效数据区的大小。因此,当IEEE1394数据包的长度超出了FC有效数据区长度时,应该将该数据包映射成一个连续的FC数据帧序列。下面以IEEE1394异步数据包到FC数据帧的映射为例,说明两种协议的映射过程。     IEEE1394异步数据包及FC数据帧格式如图1,图2所示。图3为IEEE1394数据帧到光纤通道帧格式映射关系。     对映射过程的说明:     1)目的节点和源节点地址由IEEE1394的16位扩充到24位,使网络规模变得比单一的IEEE1394网络要大。     2)T-TYPE用来指明交换消息的传输特性,包括交换的传输方向和终端-终端(NT-NT)交换的性能定义。在NT-NT类型交换中,将为接收NT提供发送NT的地址,或者为发送NT提供接收NT的地址。     3)T—CTL用于实现FC网络和IEEE1394网络之间的消息传输,实现两者之间的桥路连接,完成FC网络终端或网络控制器与IEEE1394节点之间的消息传输。     4)将IEEE1394中的帧头CRC校验和数据CRC校验分开。在IEEE1394数据传输中,首先进行的是帧头CRC校验,如果发现错误,则立即抛弃该帧。所以这里设想将IEEE1394数据CRC放在光纤通道数据帧的可选帧头,将帧头CRC放在光纤通道数据帧CRC校验中,这样可以先检测帧头CRC,节省系统开销。 2 IEEE1394光信号传输系统设计与实现 2.1 系统的构架     为在光纤通道传输IEEE1394信号,构建两种总线互连的硬件平台,所设计的传输系统不仅要实现两种数据帧格式的转换,还要实现FC-0、FC-1、FC-2协议层中的部分功能。本文所设计的基于FC的IEEE1394光信号传输系统结构如图4所示,包括IEEE1394信号源,基于FPGA的1394-FC协议转换器,必要的外围接口器件以及光纤收发模块,系统传输速率1.062 5 Gb/s。其中,光纤通道FC-0层的功能由光电转换模块和串并与并串转换芯片实现,而IEEE1394到FC数据帧映射及FC-1、FC-2层功能主要基于FPGA进行硬件编程来实现。 2.2 基于FPGA的功能模块设计与实现     在所设计的系统中,FPGA主要实现IEEE1394到FC的数据帧映射以及FC-1、FC-2层功能。基于FPGA的功能模块结构如图5所示。     1)FC-1层功能单元包括8 b/10 b编码/解码模块和D/K类型指示模块。     2)FC-2层功能单元包括数据接收模块,发送模块及系统配置模块。     3)IEEE1394到FC的数据帧映射模块(协议转换)是FPGA设计的核心部分。该部分能够完成对信号源发出的IEEE1394数据帧到FC协议的数据帧的映射工作,即将IEEE1394数据帧转换为FC帧格式。同时能从接收到的FC数据帧还原出IEEE1394数据帧。     4)FPGA片内的发送(TX)部分和接收(RX)部分均加入了数字时钟管理(DCM)和分频器模块,DCM可以使时钟信号通过时钟树达到各个片内寄存器,以减小片内时钟信号的抖动和延时,提高系统运行速率。     此外,为了方便在没有外接IEEE1394信号源的情况下对FPGA内部的功能模块进行调试,在FPGA的TX前通过采用线性反馈移位寄存器IP核构建了一个伪随机序列发生器,可以用来模拟IEEE1394数据源,并通过1个二选一选择器实现外部输入信号与内部伪随机序列的选择功能。     FPGA内部的工作过程说明如下:IEEE1394数据从16:32解复用器输出之后,进入IEEE1394数据拆分模块,产生对应于FC数据帧的SOF、DATA、CRC、EOF的数据段,生成符合FC帧格式的数据。在这之后,32:8复用模块将32 bit并行输入的数据复用成8 bit并行输出的数据。随后进入8 b/10 b编码模块,完成8 b/10 b的编码工作并以10 bit位宽,106.25 MHz的速率送入VSC7145串并/并串芯片,最后以1.062 5 Gbs的速率输出到SFP光收发模块,由光收发模块将电信号调制成光信号输出。     在RX接收部分,由光收发模块还原成的电信号通过VSC7145串并/并串芯片后以10 bit的并行数据形式输入到FPGA中,由8 b/10 b解码器解码,输出8 bit并行数据(在解码过程中,解码器可以通过判断码流的极性来判别是否在传输过程中出现误码)。8 b/10 b解码输出后的数据通过1个8:32解复用模块解复用成32 bit的并行数据,并行支路速率为26.562 5 MHz,随后32位并行数据通过FC帧检测提取模块,生成标识信号随路输出。在CRC校验/判决模块中,数据通过CRC位运算反映是否出现误码,并给出指示。在这之后,FC数据帧重组为IEEE1394数据帧,最后经由32:16复用模块将32 bit并行IEEE1394帧数据重新复用成16 bit并行数据,与53.12 MHz的随路信号一同送出FPGA芯片。 3 FPGA功能验证     本设计已在Xilinx Spartan3系列的Xc3s200中实现,并在Xilinx ISE 7.1仿真环境下进行了功能和时序仿真验证。采用伪随机序列发生器生成的伪随机代码模拟IEEE1394数据源,设定每1 000 Byte为一个数据包包长。 3.1 功能仿真结果     1)在发送端,IEEE1394数据包被拆封,重组成FC数据帧,并由8 b/10 b编码器编码后输出,如图6中仿真波形tx_dtout,和TX_encode_ dtout所示。     2)在接收端,FC帧结构被正确检测并提取,在CRC校验正确后重组成IEEE1394数据帧格式输出,如图7中仿真波形tx_dtout,crc32及rx_dtout所示。     经仿真测试,FPGA实现IEEE1394到FC数据帧格式的映射功能,各模块均正常工作,数据通信良好,无丢包现象。 3.2 时序仿真结果     该设计在Xc3s200上实现后,FPGA所使用的资源如表1所示,整个系统资源占用率较低,最高运行速率能达到135.245 MHz,满足106.25 MHz的片上最高运行速率要求,设计达到了预期结果。 4 结束语     光纤通道具有支持多种上层传输协议的优点,本文在已有工作的基础上,利用FPAG,对所提出的IEEE1394到光纤通道的协议映射方案进行了硬件设计,通过FPGA功能仿真及时序仿真验证了所提方案的可行性。利用此FPGA协议转换模块,本文还设计了基于FC的IEEE1394光信号传输系统,给出了具体的硬件设计方案。目前,此系统的主要调试工作已完成,后续的工作将通过系统传输实验,对系统性能进行分析研究。

    时间:2011-06-10 关键词: IEEE 光纤通道 1394 信号传输

  • VGA信号传输技术比较

    VGA信号传输是最近的视频信号传输的热点,各种不同的传输方式引发很多工程商的关注,各种不同的宣传也模糊了工程商的正常判断,作为双绞线传输的生产商,就VGA传输的发展及原理做一个小小的论述,希望可以澄清大家可能的误判!   VGA信号包含有R/G/B/H/V五种,分别是三原色和行场同步信号。VGA线材虽然包含15根线,VGA线材里面实际传输图像信号的只有5根线,所以看VGA线材好不好首先看用来传输RGBHV的那五根线的线芯质量。   VGA线芯虽然很细小,衰减比较大,VGA线材在短距离传输的时候基本不会有问题,。而早期为解决传输距离远的难题,一般都是加大线芯直径,将铜芯做得很粗。但是传输距离长以后,VGA线里面五种信号相互之间产生串扰的问题就严重起来,同时在比较复杂的环境中粗大的VGA线材布线极为困难,拐弯时候VGA线容易折断,其他问题也是非常多(如:外部干扰,焊接点不好等)。   工程中为解决VGA视频传输问题,依照时间顺序VGA视频传输的发展依次是:(VGA线材+VGA放大器)→(RGB线缆+RGB长线驱动器)→(双绞线+双绞线传输设备)   A)VGA信号放大器技术:   它采用简单的放大原理,或将发送端信号放大,或将接收端已经衰减的信号放大。在接收端放大的方式一出来就被抛弃,因为他会将传输中的干扰一起放大,包括内部信号间的串扰。采用发送端放大的设备在采用特制VGA视频线缆为传输介质后,可以将电脑的VGA视频信号传输上几十米。但是随后人们将VGA线材线芯越做越粗,没有改变VGA传输技术原理的缺点越来越明显:   第一,长距离VGA线材又粗又硬,不容易找到,需要到工厂定做,拐弯剧烈还容易出现内部断裂,布线极为不便。   第二,VGA头在焊接的时候也非常容易出各种问题(如驻波干扰,虚焊等)。   第三,它不能抵抗干扰,不能消去串扰。VGA线材本身决定它长距离传输内部串扰、共模干扰非常大。而随着距离的增加,一些本来不是很强的干扰也在长距离的线材里面变得强大,导致有些试验环境下能成功而实际工程做了却根本没有办法应用,造成返工或无法验收的巨大损失。所以超过30米距离这种方式就不应该采用。   B)RGB信号传输技术:   人们根据VGA信号分为RGBHV五种信号的原理,将VGA线缆拆分开来,用五根同轴线缆来传输,这种传输方式叫RGB传输。这种方式有效的解决了衰减的问题(RGB线缆的线芯比VGA线缆的单根线芯粗很多),同时同轴线缆的屏蔽层,对串扰也有一定的抑制作用,但是由于传输技术原理没有根本的改变,串扰问题并没有真正解决!而且RGB方式传输距离达到一定距离以后,由于施工现场环境复杂,布线的时候就出现RGB五根传输RGBHV信号的线缆长度不一致、到达时间不同的现象,造成RGB三原色及行场信号不能同步到达。屏幕上面就出现三种颜色不能重合在一起、甚至无法显示的现象。这就是RGB 传输中容易出现的不同步的问题,这个问题很难得到廉价的解决方法。   C)VGA信号双绞线传输技术   为解决这些传输中的问题,近两年一种采用普通网线(双绞线)为传输介质的VGA视频传输技术迅速成为目前VGA视频传输技术的热点。   该传输方式采用一个发送器一个收接受器,发送器将VGA视频信号进行重新编码以差分信号在网线上面传输,到远端接收器解码还原成VGA视频信号。网线传输采用的视频差分技术,每对双绞线传输一个信号的时候,都是同时发出波形相同、极性相反的信号,这样一对双绞线对外发散的信号就相互抵消为零,从技术上就解决VGA信号内部的串扰问题。   网线里面只有4对双绞线,用网线传输VGA的五种信号的时候怎么办?早期我们把VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输,剩下一对传输HV信号,   网线里面每对双绞线长度也是不一样的,不是也存在不同步的问题吗?解决办法:线路补偿!和RGB线缆传输不同的是:网线里面每对双绞线长度差别都有国际标准,我们可以根据这个标准来知道每对双绞线的线路长度大致差别,根据这个长度来进行线路补偿,这样VGA信号用RGB方式不能解决问题在这里也得到解决   VGA信号双绞线传输技术优势:   采用的差分技术本身抗干扰性能就强,再加上一些技术处理,抗干扰性得到大大提高。即使最恶劣的电厂强电强磁环境都可以使用它来长距离传输VGA视频。抗干扰性是保证工程质量的重要指标,如何保证产品的抗干扰性就显示出设计电路的研发人员的水平了。不同的产品抗干扰效果不一样,有条件用户在选择产品的时候最好先做干扰测试,没有条件的用户最好在现场或者比现场更恶劣的情况下测试了再定型选购。这样才能保证工程质量得到甲方认可,保证双方合作愉快。以网线为线材取材便宜,水晶头制作比VGA或者RGB线缆的焊接容易,线材柔软,布线也方便。目前VGA视频延长器和VGA长线驱动器价格相差并不大,距离越远,线材成本越低,对比抗干扰效果越好,性价比更高。可以说30米以上距离VGA视频延长器取代VGA信号放大器已经是一种趋势。   技术是不断进步的,双绞线传输技术也是在不断进步!当VGA视频传输技术可以用双绞线传输方式解决后,技术人员的又在思考是否可以用一对双绞线传输更多信号:网线里面只有4对双绞线,VGA信号里面的RGB分3对双绞线传输,剩下一对传输HV信号,当我们同时需要电脑其他功能的时候,这个办法就不行了。技术人员将H/V信号重新编码,混入RGB信号里面传输,到接收器那边再解码出来。这样就只需要3对就可以完成VGA的R/G/B/H/V五种信号的传输。省下的一对线我们可以传输音频或RS485信号或鼠标键盘信号,甚至可以是USB信号。当然同时传输鼠标键盘VGA这三种信号,技术难度更高,要求的抗干扰性更强。本公司拥有双绞线传输电脑外设各种接口信号的技术并一直在这方面保持领先,可以为工程用户提供性能更好功能更全面的产品。

    时间:2011-03-02 关键词: vga 技术比较 信号传输

  • 挠性印制板拐角防撕裂结构信号传输性能分析

    从广义上讲,信号完整性指电子产品中由传输线引起的所有问题,主要研究互连线的电气特性对数字信号波形所造成的不同影响。信号波形的失真可能由多种不同的原因引起,但是反射、串扰和地弹这3种干扰问题最受关注。挠性印制板(FPC)的走线与其毗邻的参考接地面形成了简单的传输线,FPC印制线拐角防撕裂结构是一种常见的传输线特性阻抗不连续性结构,在高频电子产品中广泛应用,如图1所示。研究其信号完整性问题有助于提高电子整机的电可靠性。     目前电子设备的工作频率越来越高,信号传输路径的信号完整性问题,特别是FPC的信号完整性问题尤为突出。文中针对FPC拐角不同防撕裂结构对信号传输性能的影响问题进行了研究。分析了FPC印制线圆弧拐角特性阻抗的突变及其对信号完整性的影响,采用时域有限差分法,研究了内直角结构,内圆角结构,内角钻孔结构,内角圆环铜堤结构,内角线性铜堤结构5种不同结构的多端口理论传输特性,并从电磁场分布情况分析了多种FPC印制线拐角防撕裂结构的特性。 1 FPC圆弧拐角模型分析     HFSS可以精确地计算传输线的电磁特性,得到其S参数。S参数指的是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数,以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。     首先建立FPC圆弧拐角的结构模型,为了更好地分析拐角结构对信号传输的影响,将拐角处一段结构不同的两条传输线单独提取出来,如图2所示。     为了分析其全波传输特性,输入输出的电压电流可用一个4端口网络来描述,其等效形式如图3所示。     网络S参数的定义可由bi(i=1,4)和ai(j=1,4)之间的关系给出,即         或写成矩阵形式,有:b=Sa     图4为描述这种电路的S参数矩阵,这种S参数所描述的网络可被看作是单端网络。     为了量化分析这些结构的影响,文中选择了频域的S参数S21(插入损耗)、S31来分析印制线的传输性能。S21表示单根印制线信号衰减的量级,S31表示近端串扰的大小,因为远端串扰影响因素比较复杂,本文中分析串扰大小时采用近端串扰曲线。 2 仿真分析 2.1 仿真模型     在三维电磁场仿真软件HFSS中建立两条耦合传输线及其他布线的仿真模型,5种不同的圆弧拐角结构模型为:①内直角结构。②内圆角结构。③内角钻孔结构。④内角圆环铜堤结构。⑤内角线型铜堤结构。如图5所示。其中结构①是未经防撕裂处理的结构,结构②~⑤都是为了防止挠性印制板拐角处撕裂,增强挠性板强度的常见设计结构。     FPC的结构从上到下依次为铜印制线、粘结胶、聚酰亚胺薄膜、粘结胶和参考地,如图6所示。铜印制线厚度T=70μm=2.756 mil,线宽W=20 mil,间距S=20 mil,两段耦合线长L1=L2=220 mil。粘结胶的介电常数为εr=4.0,厚度为h=1.5 mil;聚酰亚胺基材的介电常数为εr=3.4,厚度为h=2 mil。 2.2 不同结构的S参数特性     通过仿真,得到5种圆弧拐角模型的S参数频域曲线,如图7~图10所示。                        从图7中可以得出,引入铜堤对信号传输的插入损耗影响很大。频率为0~5 GHz时,如图5所标出的5个结构对信号传输的影响从小到大的顺序依次为①③②⑤④。频率>4 GHz后,①②③的插入损耗比较接近,④⑤的插入损耗比较接近,但(①②③的插入损耗明显偏小。     截取频率1.9~2.1 GHz的插入损耗进行比较,如图8所示。在频率为2 GHz时,与①相比,其中影响最小的结构为③,由内角钻孔结构减小的插入损耗为0.04 dB。而对信号传输影响最大的结构为④,圆环铜堤结构减小的插入损耗达0.25 dB。     由图7和图8可知,对于传输线的插入损耗,防撕裂的②内圆角结构、③内角钻孔结构、④内角圆环铜堤结构、⑤内角线型铜堤结构都比①内直角结构要好,说明引入防撕裂结构对传输线的插入损耗是有益的。在FPC设计时,在考虑工艺能力,成本的前提下,为了得到较大的插入损耗,应优先考虑使用内角钻孔结构,内角圆环铜堤结构。     从图9中可以得出,圆弧拐角模型的近端串扰随频率增大而改变。频率在0~3 GHz时,最好的方案是内直角结构,与最差方案内角圆环铜堤结构相比,其对于串扰噪声的抑制最高达大约5 dB。频率在3~5 GHz时,5种方案的近端串扰值比较相近。5个结构对信号传输的影响从小到大的顺序依次为①③②④⑤。     截取频率1.5~2.1 GHz的近端串扰进行比较,如图10所示。在频率为2 GHz时,与内直角结构相比,影响最小的结构为③,由内圆角结构增加的近端串扰为0.45 dB。影响最大的结构为⑤,内角圆环铜堤结构的近端串扰为0.9 dB。     由图9和图10可知,对于传输线的近端串扰,频率在0~5 GHz内时,防撕裂的4种结构能一定的减少串扰,其中②内圆角结构。③内角钻孔结构由于在结构上变化不大,效果不明显。而④内角圆环铜堤结构。⑤内角线型铜堤结构在拐角处引入铜箔,对拐角边缘印制线起到电场分散的作用。在1 GHz时④内角圆环铜堤结构比①内直角结构的近端串扰值小了大约6 dB,说明高频下引入防撕裂结构对传输线的有益于减少近端串扰。设计时为了降低近端串扰,应优先考虑使用内角圆环铜堤结构,其次是内角线形铜堤结构。 2.3 不同结构的电磁特性     通过仿真得到5种不同结构下的FPC表面的电场强度和磁场强度的最大值,如表1所示。     从表1中可以明显的看出防撕裂的4种结构的最大电场磁强度值,最大磁场强度值都小于内直角结构,其中内圆角结构的最大电场磁强度值,最大磁场强度值最理想。     同时得到5种不同结构下的FPC表面的电场图,为了直观的比较不同防撕裂结构FPC的电场分布图,对电场场强进行均匀划分,其中最高场强区域定义为3.600 0 e+004 V/m,最小电场定义为1.000 0 e+002 V/m,如图11所示。     由图11可以看出,①内直角结构的高电场强度区域面积最大,④内角圆环铜堤结构的高电场强度区域面积最小,与表1的结果相吻合。5种不同结构在信号开始进入圆弧拐角处附近的电场强度有一定的减小,是由于平行传输线变为圆弧传输线产生的阻抗不连续产生,因此在FPC设计是应避免过多的拐弯。④内角圆环铜堤结构、⑤内角线型铜堤结构由于添加了铜堤,这两种结构的抗撕裂效果是最理想的,所以在FPC高弯折频率的情况下,综合考虑电子产品的性能指标应优先使用。 3 结束语     通过全波电磁仿真研究了挠性印制板5种圆弧拐角结构,包括内直角、内圆角、内角钻孔、内角圆环铜堤、内角线型铜堤5种结构的插入损耗、近端串扰及电磁场分布情况。从仿真结果的对比分析中得出,防止挠性印制板弯曲处撕裂,增强挠性板强度的4种设计结构的插入损耗较理想,其中内角圆环铜堤结构插入损耗值最优。内角圆环铜堤结构显著降低了近端串扰噪声,是保证系统信号完整性的最佳选择。在FPC设计时,在考虑工艺能力和成本的前提下,同时考虑防撕裂,增强挠性板强度,并对产品的电可靠性有一定要求时,应优先使用内角线型铜堤结构,内角圆环铜堤结构。文中仅分析了圆弧拐角不防撕裂结构的影响情况,对于其他拐角情况的防撕裂结构有待进一步的研究。

    时间:2011-02-27 关键词: 性能分析 信号传输 挠性印制

  • 基于CPLD的声发射信号传输系统设计

    基于CPLD的声发射信号传输系统设计

    0引言     声发射技术是光纤传感技术和声发射技术相结合的产物,是目前声发射技术的发展趋势。它将高灵敏度声发射传感器安装于受力构件表面以形成一定数目的传感器阵列,实时接收和采集来自于材料缺陷的声发射信号,进而通过对这些声发射信号的识别、判断和分析来对材料损伤缺陷进行检测研究并对构件强度、损伤、寿命等进行分析和研究。     在实际的构件检测中,现场声源信号通常是在100~800 kHz之间的微弱高频信号,而且材料损伤检测、声发射源定位往往需要多个传感器形成传感器阵列,而声发射信号的数据传输系统必须达到640 Mbps以上的数据传输能力;并应具有应付突发或长时间数据接收和存储能力。本文就是利用CPLD来实现对声发射信号的采集,从而有效解决了数据的实时传输和存储问题。 1 系统方案设计     本方案采用FIFO存储器构成外部大容量数据缓冲区,而使用PCI总线的DMA传输方式与微机进行高速数据传输。现场声发射信号经过AD转换和驱动电路驱动后进入PCI板卡,然后将部分数据锁存,同时将并行信号转换为串并行信号,通过CPLD控制逻辑电路存入FIFO。当FIFO存储器中的数据到达一定状态时,CPLD控制逻辑会产生中断信号给PCI9054总线控制器,之后由后者启动DMA传输将数据传人计算机内存中。DMA传输完成后,PCI9054产生通道中断,并由计算机将数据从内存取出存入硬盘。该数据存储传输模块的总体框图如图1所示。 2 FIFO数据存储电路设计     FIFO是一个先人先出的双口缓冲器,为保证整个系统正常工作,FIFO存储器允许系统进行DMA操作,以提高数据的传输速度。否则,数据传输将达不到传输要求,而且会大大增加CPU的负担,甚至无法同时完成数据的存储。     本设计在数据传输系统中采用了六片IDT72281芯片来缓存数据,并将其分成两组,其中由三片FIFO进行字宽扩展,图2所示是其缓存传输示意图。按照这种设计,其字宽可达27位,可以传输24位数据和两个OTR位。 3 CPLD逻辑控制     本系统中由于要对高速信号进行处理,因此,对控制信号的时序要求比较严格。在控制芯片的选择上要尽量选用时延小、速度快的芯片。本设计采用美国Altera公司的MAX7000S系列可编程逻辑器件EPM7128SLC84-15,并采用MAX+PlusⅡ来完成系统的输入、编译、验证及编程,进而完成向量测试及仿真.最后的数据可通过下载线传输到芯片中来完成芯片的配置。 3.1 CPLD逻辑控制电路     CPLD为采样控制器的核心,数据传输所要求的严格时序控制关系就由CPLD负责处理。它在本系统中主要负责产生与PCI9054的握手信号、数据存储器的片选信号和读写控制信号。CPLD的外围信号接口如图3所示。     CPLD可根据FIFO存储器的时序控制要求产生控制信号,并在第一个时钟周期中将数据分别存入FIFO和数据锁存器74LS373中,而在第二个时钟周期将锁存器中的数据再存入FIFO,从而完成并行数据向串行数据的转换。同时根据存储器的相关信号向PCI9054控制器发出中断请求,并在PCI9054读取数据时产生相应的控制逻辑。 3.2 CPLD控制逻辑     当并行数据进入板卡后,CPLD首先将一部分数据存入锁存器,而将另一部分数据直接存入FIFO。但此时必须将写时钟信号WCLK进行二分频,以便在一个AD转换周期内完成两次FIFO写操作。当FIFO数据到达半满时,CPLD便向PCI9054发出中断申请,并由PCI9054将该申请传入计算机。若系统响应该中请,则在中断响应程序内发出读命令,以读取字节数和地址信号等。     PCI9054通过LHOLD申请LOCAL总线控制权,而CPLD则通过LHOLDA响应,以使PCI9054能得到局部总线的控制权。PCI9054首先将PCI地址窄间映射到本地地址空间,接着启动本地总线的散聚DMA周期。CPLD收到读信号(LW/R)、地址选通信号(ADS)和地址(LA16、LA17)后便开始传送数据。当LA16位为0,LA17位为1时,系统将使能后三片FIFO的读使能端(REN2),以使后三片FIFO数据线上的Q0~Q31有效而同时也使PCI9054的准备好信号(READY)有效,开始数据传送。在最后一个数据传送之前,BLAST信号有效,之后,CPLD将在一个时钟周期后使FIFO的读使能(REN1或REN2)无效,从而完成一次数据传送过程。 3.3 控制程序设计     PCI9054单周期读、写和DMA读的VHDL语言时序控制状态机设计如图4所示。图中,S0为空闲状态。当本地总线请求信号LHOLD被置1时转到S1,否则留在S0。S1为总线保持状态,此状态下应将本地总线响应信号LHOLDA置1。如ADS信号为0且LW/R为1则转到S3,如ADS信号为1且LW/R和BLAST为0则转到S4,这种状态表明此次读操作为单周期读。S2为DMA读状态,在此状态下应将READY信号和FIFO读使能信号REN1置0。如BLAST为1,则表明此次DMA读取还未完成,应继续留在S2,如BLAST为0,则表明此次DMA读取完成,可转到S4。S3为单周期写状态,此状态下也要置READY信号为0以表示写数据有效,并在BLAST为0时转到S4。S4为读写操作完成状态,当LHOLD被置0时,表明PCI9054不再请求本地总线,此时应转到S0,当BLAST为0且LHOLD为1时,表明PCI9054还要进行数据读写,故应转到S1继续操作。 3.4 控制程序逻辑的仿真结果     MAX+PLUSⅡ是开发Aletra公司的FPGA/CPLD系列产品的软件工具,本设计利用此工具提供的设计环境和设计工具来对CPLD控制程序进行开发和调试。其功能时序如图5所示。    CPLD的设计是用VHDL编程实现的。本设计的操作代码都已经过仿真,并在实际调试中得到应用。 4 系统驱动程序设计     本设计使用DriverWorks的DriverWizard来创建WDM框架程序。可根据设计需求添加程序代码,从而完成PCI设备的DMA传输系统驱动程序,以执行DMA操作、访问I/O端口和存储器空间、处理器中断和访问PCI。根据系统需要,驱动程序的关键是三个方面:硬件访问、中断处理和DMA传输。     KdmaAdapter类可用于建立一个DMA适配器,以标明一个DMA通道的特性和提供串行化访问服务;KDmaTransfer类则用于控制DMA的传输和启动DMA传输,以传输DMA数据缓冲区物理地址和字节数,DMA传输结束后,数据将由公用缓冲区拷贝到应用数据缓冲区;KCommon DmaBuffer用于实现公用缓冲区的操作。对于DMA操作,本系统还提供了一个特殊的内存,即公用缓冲区。应当说明的是,公用缓冲区是稀有的系统资源,应该避免浪费使用。 5 结束语     本文给出了数据缓存、传输模块控制电路的设计,并采用VHDL语言和CPLD很好的完成逻辑控制任务和系统驱动程序的编写与调试。实验结果表明,该数据存储传输模块的硬件、软件工作十分可靠、稳定,可实现640 Mbps(80 MByte/s)以上实时数据的存储与传输,完全能满足声发射信号采集的要求。

    时间:2007-06-18 关键词: 系统设计 cpld 信号传输 声发射

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