基于移動終端的口袋實驗系統的研究

張秀

（酒泉職業技術學院，甘肅酒泉，735000）

0 引言

隨著我國互聯網應用技術的不斷更新，我國的通信行業也在快速發展，無線通信技術能更好滿足大眾對于通信質量的需求，通過不斷優化通信質量，提升信號傳輸速度，加強傳輸質量，保障傳輸中的安全性，結合口袋實驗系統完成通信[1]。然而，現如今許多通信設備中通信電路結構復雜，設備運行時消耗的功率大，通信數據傳輸速率低使得系統難以達到最優化。現階段選取口袋實驗系統為設計對象，基于移動終端平臺，增加信道容量，提升信號傳輸速率，不需要借助載波信號，減小設計芯片面積，減少電力功耗，通過結合實際對該系統進行構建和分析。

1 移動終端的口袋實驗系統

■1.1 線性電源設計

芯片連接所有通信接口，通過USВ，LCD，以太網口等接口與之相連。芯片內部集成DPS 處理器，同時主芯片控制ARM8 與SDO9898 之間的通信使用芯片內部共存。主控線路框圖如圖1 所示。

圖1 主控電路框圖

由于ARM8 中的運行系統為嵌入式Linux 操作系統，實現按鍵等人機交互與多個通信接口相連。在內存空間中需要進行實時調整[2]。NANFLASH芯片存儲程序及設備運行時的關鍵參數。輸入級電路將放大器中的外部輸入信號無失真地耦合進放大器中，為后級的電壓提供一定的增量幫助，同時采用性能最佳的放大器作為輸入級，NВV 管差分放大電路圖如圖2 所示。

圖2 NBV 管差分放大電路示意圖

由于輸出信號程度小，幅值通常為5V 以內，通過設定一個電阻來取代原電路中的恒流問題。之后，將單個三級轉換成組合電路進行儲備，防止對應的安全問題產生。將集成電阻并聯一個PC 網絡，對相應的低頻信號進行相位補償。通過與35V 穩壓二極管1K3547C5 與電阻串聯產生通過并聯一個365μF 的電容來降低電源交流阻抗。低頻信號的PC相位補償網絡中選擇352PF 電容與250Ω 電阻組成，選擇對應的合適取值進行調試。由于三極管的基極與射極之間的電壓V1 為常量，取值在0.5V，通過電阻的電流為：

又因為流入三極管基極的電流值可以忽略不計，所以根據公式計算出電阻之間的電流值，得到V1 與V2 之間的電壓差值為：

因為電阻值是固定的所以通過調節RV 的值得到最后的電壓差，實現調節功能，使得上下共射電路互相關聯，放大輸出全波信號。

■1.2 示波器電路設計

示波器中的直流耦合方式，但電容在電路中具有隔離直流的作用，所以為避免當信號通過電容時，將直流進行隔離，選擇設計電容短路。具體的電路圖如圖3 所示。

圖3 耦合方式電路圖

當交流耦合中，電容正常運行，通過隔離直流的方式完成控制電流，直流耦合后完成短路設計。選用光耦繼電器ADI250，通過控制光電耦合完成控能。如果DFG1 引腳為高電平，則1 與2 之間的光電設備運行，3與4 引腳之間運行[3]。運行時間通常在0.25ms 中，隔離時間在0.05ms 中，如果出現時間不匹配的情況，可以通過軟件延時的方式進行改正。光電設備允許通過的最大持續電流為0.22A，運行的內部電阻為14ohm，同時，器件控制低電平模擬信號，在電路中，二極管有相對的保護作用，電阻完成限流，減少光耦設備被損傷的概率。在示波器的輸入端通過衰減信號使得示波器輸入信號在恒定范圍內，集成兩種繼電器完成輸出端控制，同時就你行ADS 封裝，控制驅動對I/O 口電流進行方法，阻止繼電器中的反向電動勢對電路產生的改變。選擇接入對應網絡傳輸時，輸入信號通過引腳進入左端衰減網絡，后采用0.1%精度貼片精細電阻，減少環境溫度對電路性能的改變，實現電壓計算，根據阻抗原理，對上部電阻進行運算得到的公式為：

下部電阻公式為：

滿足兩部分抗組的等比運算公式為：

通過適當的補償，調節衰弱曲線使得幅度能達到其要求，為避免高頻雜波的干擾，設定四組元器件與后端之間連通，構成一個二階有源濾波器，來消除雜波干擾，選用SD8225 運放，1GHz 小信號帶寬（-3dВ），5200V/μs 高速電壓轉換，消除噪聲。由于芯片的電阻輸出值小，在輸出端裝備52Ω 電阻完成阻抗匹配，控制電壓在±1V 之間。通過DS 的輸出對應的數據完成對其控制。電路中，R2 為反饋電阻，R3 為電壓差控制電阻，R13 與R14 與后級的阻抗匹配。其中，由于調節輸出端的電壓值是分壓狀態，運用精細電阻處理，輸出一組差分對信號完成驅動[4]。在布線時，采用不同走線方法調整差分網絡中的長度，減少由于信號頻率不同而導致的在傳輸線中引入的信號長度不一造成的延遲。差分信號可以在相同時間達到，傳輸中通過平行線的方式減緩干擾，間距在線寬的2 倍以上，完成信號調理，實現對示波器電路設計。

■1.3 信號發生器電路設計

移動終端接口模塊是由字符型LCD 和鍵盤等組成，在設備開始運行時完成對主機端信息的輸入與呈現。通過主機端的控制，增加顯示效果，自動化方式完成對數據錄入。在信號發生電路中完成信號的合成，電路接收從主機端接口電路得到信號，經過SDO9898 產生連續波，經放大電壓與功率完成濾波。原理框圖如圖4 所示。

圖4 原理框圖

參考時鐘源由有源晶振CLF 產生，通過轉換器完成對于信號的控制。在延遲后可以通過跳線調整延遲間隔。通過對時鐘信號控制，使得觸發器R 與參考時鐘T 完成同步更新，該信號線進入隨機模塊中的時間保持一致。時鐘延遲時間要按照對應標準進行。其中參考電路設計圖如圖5 所示。

圖5 參考時鐘源與全局更新信號線電路圖

反饋結構進行迭代運算，在系統時鐘中，將得到的輸出反饋給得到的接收端，通過同一級迭代不斷得到對應結果。經歷若干個時鐘周期，在流水結構中實現單獨運算單元，完成數據的連續輸出，在處理中保持高速完成。當流水線中的數據滿足后，每個系統時鐘都會計算出對應結果，占用邏輯單元增多時需要保持一定精度。增加流水線的級數，增加硬件資源的消耗。選用流水線結構，一級中有3 組并行加減運算單元，完成迭代后歸一處理。設輸入信號為為信號形成的兩種極性載波，得到高斯處理后為：

由上述兩個公式運算得到：

通過運算得到每次迭代后的旋轉角度相位范圍在（-95度，95 度）之間，需要對輸入的相位角變換象限。在數據接收處，實現載波中射頻信號進行轉變，變換頻率變成基帶信號。通過對應的子載波進行變換，在碼元周期內通過初始信號進行解調。相同周期內所有的子載波均得到數據值為0。反饋線的連接中保持的移位反饋函數為：

移位設備隨時鐘每次通過向右移動得到輸出值，并根據反饋線完成連接后從左側補充一位，去除全0 狀態。時鐘信號每次翻轉，得到的狀態值都會隨之改變。重復多次，完成周期循環表示為：

2 實驗測試與分析

■2.1 系統脈寬觸發測試

將高速示波器模塊和系統搭建好后，打開上位機程序。設置調節信號源輸出脈寬大小不同的方波信號，寬脈寬度為320ns，脈寬寬度為85ns，將示波器模塊的時基擋位為120ns/div。設置示波器的觸發電平和觸發方式為默認，觀察示波器是否穩定觸發，再設置觸發方式為脈寬觸發，設置觸發上下限和脈寬觸發方式。通過觀察波形是否穩定顯示判斷示波器是否觸發，具體測試結果如圖6 所示。

圖6 脈寬顯示波形

當輸入脈寬大小不同的方波信號，波形會以窄脈寬作為觸發信號顯示的同時，也會以寬脈寬作為顯示，導致波形顯示不穩定，無法有效實現對波形的觀察。采用脈寬觸發方式，采用窄脈寬作為觸發條件，可以穩定顯示波形。

■2.2 輸入功放測試

信號源頻率為700MHz，功 率為-15dВm。實 際測試過程中，選擇測試在本振為500MHz，550MHz，600MHz 和650MHz時的頻點測試結果，具體如表1所示。

表1 輸入功放電路測試結果

由實驗結果可知，在輸入功放在500-650MHz 時實際可以有一定的增益，排除到測試線存在的損壞因素，經過輸入功放后的本振功率為正數，均在0dВm 以上，證明實驗滿足要求。

3 結束語

本文從移動終端入手，通過設計口袋實驗，探究了基于移動終端的口袋實驗系統。但是方法中還存在著不足，例如針對抑制大功率干擾后的殘留干擾消除問題，脈沖信號循環平穩特性差異較大的問題。今后應更加完善計算，更加優化移動終端中的采集功能。同時應提出多種更新示波器技術干擾抑制方法，并實現轉換器變換數據的層級來節約資源。通過多角度觀測數據變化從而更加完善對實驗方法的研究。