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電子信息專業(yè)英語主編王菲施亞齊副主編鄒淑云董小瓊王俊清北京理工大學(xué)出版社面向21世紀高等學(xué)校精品規(guī)劃教材·電子信息類前言近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，高等教育的教學(xué)思想和教學(xué)模式也在不斷地發(fā)展，這就要求高等院校教材進行相應(yīng)的調(diào)整，重新定位，以適應(yīng)新的社會發(fā)展需求，培養(yǎng)新一代實用綜合型人才。電子信息是當(dāng)今國內(nèi)外發(fā)展最迅速、技術(shù)更新最快的工程領(lǐng)域之一，電子信息專業(yè)英語對學(xué)習(xí)電子信息新知識和新技術(shù)起著非常重要的作用。下一頁返回前言本書是一本突出高等教育實用特點的電子信息專業(yè)英語教材，內(nèi)容涉及電工電子基礎(chǔ)、儀器儀表使用、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等方面，基本覆蓋了現(xiàn)代電子信息的各個領(lǐng)域，同時收錄了一些電子信息新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展前沿方面的文章(如太陽能、電子紙、藍牙技術(shù)和3G等)。課文內(nèi)容豐富，題材廣泛，通俗易懂，選擇的文章實用性強并盡量保證學(xué)生能利用已有專業(yè)知識理解課文內(nèi)容。每課課后有詞匯、注釋、練習(xí)及閱讀等。在本書書后附有課文參考譯文及部分練習(xí)參考答案，供讀者參考對照。另外，書后還附有電子專業(yè)詞匯和科技英語閱讀與翻譯技巧相關(guān)知識，供相關(guān)專業(yè)讀者參考。下一頁返回上一頁前言本書由王菲、施亞齊擔(dān)任主編，并編寫了第四、第五篇，董小瓊編寫了第一篇，王俊清編寫了第二篇，鄒淑云編寫了第三篇。由于編者水平有限，時間倉促，書中難免有紕漏和不足之處，請尊敬的教師、同學(xué)和廣大學(xué)者批評指正。返回上一頁目錄Chapter1FundamentalsofElectronicsChapter2MeasuringInstrumentsandTheirUsageChapter3SensorsChapter4CommunicationsChapter5NewTechnology目錄第一單元電路基礎(chǔ)第二單元儀表使用第三單元傳感器第四單元通信系統(tǒng)第五單元新技術(shù)第一單元電路基礎(chǔ)第一課電阻、電容和電感第二課二極管及其電路第三課晶體管及其基本電路第四課邏輯門第五課集成電路第六課運算放大器第一課電阻、電容和電感雖然電阻器、電容器和電感器構(gòu)成了電子電路的重要元件，學(xué)一些有關(guān)電阻、電容和電感的知識也是很有必要的。電阻電阻器是一個兩端元件。在它的兩端所呈現(xiàn)的電壓降和流過它的電流成正比。我們用歐姆來衡量電阻，它是電壓對電流的比。這種電壓與電流的關(guān)系稱為歐姆定律，可用一個等式V=IR來表示。電阻器可分為固定電阻和可變電阻，也可分為線性電阻和非線性電阻。對電流的阻力叫電阻，用字母符號R來表示。電阻的單位是歐姆，常用Ω表示，1Ω的定義是:當(dāng)加到導(dǎo)體上的電壓為1V時，將導(dǎo)體的電流限定為1A所需要的電阻值。較大的電阻值常用千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)來表示。下一頁返回上一頁第一課電阻、電容和電感電容電能可以儲存在電場中，能夠儲存電能的裝置叫電容器。一個簡單的電容器由兩個被介質(zhì)隔開的金屬平板構(gòu)成。如果電容器與電池相連，電子就會從電池的負極流出，并聚集在與之相連的電容器金屬板上。同時，電子從與電池正極相連的金屬平板流進電池正極，由此產(chǎn)生電位差，其值等于電池的電壓值，這稱為電容器的充電。電容器的電容量與介質(zhì)的介電常數(shù)及平板的面積成正比，與平板間的距離成反比，其大小用法拉(F)表示。當(dāng)電容器兩端的電壓以每秒1V的速率變化，產(chǎn)生的電流為1A，則稱電容器的電容量為1F。然而在無線電計算中，F(xiàn)的單位太大，所以常用uF(1法拉的一百萬分之一)和pF。下一頁返回上一頁第一課電阻、電容和電感充電的電容器存儲的電荷能量與電容兩端的電壓及電容量成正比。電容量取決于三個重要的因素，即平板面積、平板間的距離和介質(zhì)材料一種常用于無線電接收機的電容為可調(diào)電容，它的電容量可以通過調(diào)節(jié)平板而改變。在接收機中，可以通過改變電容而對電路進行調(diào)諧，從而可以從眾多不同波長的信號中選出所需的信號電感眾所周知，電感器是電路的主要構(gòu)件之一。電感器就是一個帶有磁芯或沒有磁芯的線圈。一切線圈都有電感。所謂電感，就是阻止流過線圈的電流發(fā)生變化的性質(zhì)。如果一個線圈在某一頻率下對流過該線圈的電流的阻力較大，那么就認為這個線圈具有較大的電感。下一頁返回上一頁第一課電阻、電容和電感當(dāng)把電動勢加在線圈上時，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的極性總是阻止電路中的電流發(fā)生變化。這就是說，電感既阻止電流增加，也阻止電流減小。匝數(shù)多的線圈比匝數(shù)少的線圈電感大。而且，如果線圈中放一個鐵芯，它的電感將比沒有放鐵芯的線圈的電感大。電感的單位是亨利(H)。當(dāng)流過線圈的電流以每秒1A的速度變化時，如果線圈中感應(yīng)出1V感應(yīng)電動勢，那么，線圈的電感就是1H。用于無線電設(shè)備的電感值在很大范圍內(nèi)變化。返回上一頁第二課二極管及其電路N型和P型硅都像任何導(dǎo)體一樣導(dǎo)電，然而，如果一塊硅片在一個區(qū)域摻雜為P型，在I隋近區(qū)域摻雜為N型，則電流僅朝一個方向流過這兩個區(qū)域之間的結(jié)合處。這種裝置稱為二極管，是最基本的半導(dǎo)體器件之一。如果一個正的電壓從一個二極管的P型材料流過N型材料，我們稱二極管正偏。這種條件下，二極管相當(dāng)于一個好的導(dǎo)體，并且電流能流過，如圖1-10所示。有一個小的電壓加在二極管上，對于硅材料，這個電壓大約為0.6V，且該電壓基本上不依賴于流過二極管的電流，這與電阻是很不相同的。下一頁返回第二課二極管及其電路如果實際電壓的極性是反向的，那么二極管將反偏，并且將表現(xiàn)為不導(dǎo)電(見圖1-11)，幾乎沒有電流流過且將有一個很大的壓降。連接和焊接二極管必須以正確的方式來連接，圖上的正極標(biāo)上了“a”或“+”，負極標(biāo)上了“k”或“-”(是的，負極是“k”而不是“c”)。負極用一條印在二極管上的線來標(biāo)示。二極管上貼了一個帶有它們編碼的小印刷紙，你可能要用一個放大鏡來讀小信號二極管上的這些編碼，如圖1-12所示。下一頁返回上一頁第二課二極管及其電路焊接時的熱度會導(dǎo)致小信號二極管的損壞，但是這種危險是很小的，除非你用的是鍺二極管(編碼以O(shè)A開頭)。用鍺二極管時，你需要在焊接點和二極管之間放置一個散熱片。標(biāo)準(zhǔn)的鱷魚嘴夾可以用作散熱片。整流二極管不易損壞，因此焊接時不需要什么特別的預(yù)防措施。二極管的測試你可以用萬用表或簡單的測試儀器(電池、電阻和發(fā)光二極管)去檢測一個二極管的導(dǎo)通方向。燈可以用來測試一個整流二極管，但是不能用來測試一個信號二極管，因為流過燈的大電流會損壞二極管!返回上一頁第三課晶體管及其基本電路現(xiàn)在，晶體管是電子技術(shù)中最重要的器件。它們不僅作為獨立元件，而且在集成電路微薄的硅片上可包含成千上萬個晶體管晶體管由3層半導(dǎo)體材料構(gòu)成:一種類型的薄層在中間，兩邊分別是另兩種類型?？梢杂袃煞N排列方式:N型在中間，P型在兩邊(PNP);P型在中間，N型在兩邊(NPN)。中間層稱為基極，兩邊外層分別稱為發(fā)射極和集電極(如圖1-17所示)晶體管是調(diào)節(jié)流過它的電流的電子器件。電流從電源流入發(fā)射極，穿過很薄的基區(qū)，再從集電極流出，電流總是朝著這個方向流動?？梢酝ㄟ^改變基極電流改變這個電流的大小。下一頁返回第三課晶體管及其基本電路基極電流只需很小的變化，就會引起集電極電流很大的變化。正是這種能力使晶體管能起放大作用。晶體管在電路中有三種連接方式:共基極、共發(fā)射極和共集電極(如圖1-18所示)。在共基極連接中，信號從射-基回路輸入，從集-基回路輸出。在共發(fā)射極連接中，信號從基-射回路輸入，從集-射回路輸出。第三種連接方式是共集電極連接，在這種結(jié)構(gòu)中，信號從基-集回路輸入，從射-集回路輸出。下一頁返回上一頁第三課晶體管及其基本電路晶體管可用作開關(guān)(或是最大電流，或是無電流)和放大器(常用部分)晶體管有三個電極，必須連接正確。連到電路時須注意，因為當(dāng)你合上開關(guān)時，被錯誤連接的晶體管可能立即被損壞。晶體管有可能因焊接時產(chǎn)生的熱量或在電路中使用不當(dāng)而被損壞。如果你懷疑某個晶體管可能被損壞，那么有一個簡單的方法可以測試它:用萬用表或簡單的測試器(電池、電阻和發(fā)光二極管)來檢查晶體管的每對引腳的導(dǎo)通性。將數(shù)字萬用表設(shè)置在二極管測試擋上，模擬萬用表設(shè)置在低阻擋上。下一頁返回上一頁第三課晶體管及其基本電路在正反兩個方向上來測試每對引腳(一共6次):BE結(jié)應(yīng)該與二極管性質(zhì)相似，僅其中一個方向測試時導(dǎo)通。BC結(jié)應(yīng)該與二極管性質(zhì)相似，僅其中一個方向測試時導(dǎo)通。CE結(jié)應(yīng)該在任何方向上測試都不導(dǎo)通。圖1-19顯示了NPN晶體管結(jié)的性質(zhì)是怎樣的，在PNP晶體管中二極管被倒置，但它們可用同樣的測試程序。返回上一頁第四課邏輯門邏輯門是電子電路中對一個或多個輸入信號進行處理而產(chǎn)生和輸出信號的電路。電子信號，如電壓或電流，在整個數(shù)字系統(tǒng)中用兩種數(shù)值識別。運算電路中的電壓對應(yīng)兩個不同的電壓范圍，代表二進制變量邏輯1或邏輯。。邏輯門輸入端接受允許范圍內(nèi)的二進制信號并在輸出端輸出指定范圍內(nèi)的二進制信號。只有當(dāng)從。到1或1到。變化時，信號值才能位于中間區(qū)域。這些變化是所謂的過渡，中間區(qū)域被稱為過渡區(qū)域邏輯門是根據(jù)它們的功能來區(qū)分的:非門、與門、或門、或非門、異或門和同或門。它們用指定的圖形符號表示。它們的圖形符號列于表1-1中。下一頁返回第四課邏輯門邏輯門是一種電路，如果在輸入端輸入邏輯1或邏輯0，在邏輯門的輸出端按照它們各自的真值表將輸出等值的邏輯1和邏輯。輸出信號。真值表是一種用來展示邏輯門功能的好方法。它將每種可能的輸入組合所對應(yīng)的輸出都顯示出來(見表1-1)。兩個輸入信號A和B作為4個可能的組合00,01,10或11中的一種，輸入到與門或者或門，這些輸入信號的時序圖及每種邏輯門對應(yīng)的輸出信號的時序圖顯示在圖1-22中，橫軸的時間圖代表時間，縱軸顯示在兩個可能的電平間變化的信號。低電平代表邏輯0，高電平代表邏輯1。當(dāng)兩個輸入信號都是邏輯1時，與門輸出邏輯1信號。當(dāng)任一個輸入信號為邏輯1時，或門輸出邏輯1信號。下一頁返回上一頁第四課邏輯門非門較為普遍地稱為反向器，輸出信號為輸入邏輯信號A的反向。與門或或門可以有兩個以上的輸入。例如，一個與門有3個輸入，如果3個輸入全部為邏輯1，三輸入與門響應(yīng)邏輯1輸出。如果任一輸入為邏輯0，則輸出為邏輯0。其他常見的邏輯門是由這些基本邏輯門衍生的，如與非門、或非門、異或門和同或門。與非門是與門和非門的組合，或非門是或門和非門的組合，異或門可以由或門、與非門和與門組合產(chǎn)生。與非門或者或非門可組合構(gòu)成任意一種的門。下一頁返回上一頁第四課邏輯門在一些專門的集成電路中通常有幾個相同類型的邏輯門，例如7400集成電路中包含了4個2輸入的與非門，兩個額外的管腳接電源(+5V)和接地(如圖1-23)。邏輯集成電路有許多系列，它們可被分成兩類:4000系列74系列4000和74HC系列最適合用于電池供電的系統(tǒng)，因為它們工作時，電源電壓可以浮動范圍大，而且它們消耗能量很少。然而，如果你用它們?nèi)ピO(shè)計電路和研究邏輯門，請記住:所有的沒用到的輸入端必須接到電源(或者正電壓，或者零電壓)。即使部分芯片沒有在電路中使用時依然要這么做返回上一頁第五課集成電路集成電路通常被稱為IC或芯片。它們是將所有的有源和無源器件，諸如晶體管、二極管、電阻器和小電容器等都集成在一個只有半個曲別針大小的半導(dǎo)體材料上的復(fù)雜電路。這些年來，IC持續(xù)向更小的外形尺寸發(fā)展，使得每個芯片可以封裝更多的電路。這樣增加了每單位面積容量，可以降低成本和增加功能。當(dāng)今理論表明，集成電路中的晶體管數(shù)量每兩年增加一倍。總之，隨著外形尺寸縮小，幾乎所有的指標(biāo)得到了改善—單位成本和開關(guān)功率消耗下降，速度提高。下一頁返回第五課集成電路僅僅在集成電路開發(fā)后半個世紀，集成電路變得無處不在，電腦、手機和其他數(shù)字電器成為現(xiàn)代社會結(jié)構(gòu)不可缺少的一部分。也就是說，現(xiàn)代計算、通信、制造和交通系統(tǒng)，包括互聯(lián)網(wǎng)，全都依賴于集成電路的存在。利用這些技術(shù)，完全可能實現(xiàn)尺寸縮小和重量減輕;更重要的是，能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性、良好的工作性能、低成本和低功耗。集成電路已廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)。集成電路的發(fā)明是電子工業(yè)的一次重大革命。集成電路可按各種方式分類。模擬或線性集成電路可在連續(xù)范圍內(nèi)工作，它包括像音頻(AF)和無線電頻率(RF)擴音器、運算放大器這類器件。數(shù)字集成電路廣泛用于計算機、電子計數(shù)器、頻率合成器和數(shù)字儀器中。下一頁返回上一頁第五課集成電路集成電路采用多種不同的封裝方式，最普遍的可能是雙列直插式。其他的封裝方法有單列直插式，在一邊有引腳;還有扁平封裝式，在2邊或4邊都有引腳(如圖1-24)。集成電路芯片很容易被焊接時的熱量所損壞并且它們的短引腳無法受散熱片的保護。因此我們采用芯片座作為替代，嚴格地說叫插座，它可安全地被焊接到電路板上。當(dāng)所有的焊接工作完成后，再把芯片嵌入到插座中。商業(yè)上生產(chǎn)的電路板通常是在沒有芯片插座的情況下直接將芯片焊接到板上的。通常這項工作都是由動作非常快的機械設(shè)備完成的。不要試圖自己這樣做，因為你很可能會損壞它，而且拆除芯片時也會不可避免地損壞它。下一頁返回上一頁第五課集成電路大多數(shù)的集成電路都有資料手冊，上面給出了產(chǎn)品等級和功能方面的詳細信息。有些情況下還給出了參考電路。大量帶有符號和縮寫的信息會使初學(xué)者感到資料手冊難以理解，但對于有經(jīng)驗的使用者來說手冊是很值得一看的，因為它包含了大量有關(guān)設(shè)計和測試電路方面的有用信息。有些數(shù)字邏輯集成電路和模擬電路(如模數(shù)轉(zhuǎn)換器)是標(biāo)準(zhǔn)器件或者是標(biāo)準(zhǔn)集成電路可以從產(chǎn)品目錄和數(shù)據(jù)手冊當(dāng)中選擇標(biāo)準(zhǔn)集成電路，并從經(jīng)銷商處買。系統(tǒng)制造商和設(shè)計人員可以在各種不同的微電子系統(tǒng)(指應(yīng)用微電子技術(shù)或集成電路的系統(tǒng))中使用相同的標(biāo)準(zhǔn)器件。返回上一頁第六課運算放大器運算放大器是模擬電子電路中最有用的獨立器件。僅通過一些外部元件，運算放大器就可用來實現(xiàn)多種模擬信號處理任務(wù)。運算放大器通常被稱為op-amp，是一種直流藕合高增益電子電壓差分放大器。通常情況下，它有一個單一的輸出。典型的是運算放大器的輸出由負反饋控制，這在很大程度上決定了其輸出電壓增益的大小，或通過正反饋，獲得再生增益和振蕩。高輸入阻抗和低輸出阻抗是其重要的典型特征?，F(xiàn)在運放是應(yīng)用最廣泛的電子器件之一，價格也很實惠。批量生產(chǎn)的許多標(biāo)準(zhǔn)集成運算放大器的成本只有幾美分，但小批量的具有特殊性能規(guī)格的一些綜合性或混合運算放大器成本可能會超過100美元。下一頁返回第六課運算放大器現(xiàn)代電子設(shè)計還需考慮器件的耐損性:有幾種運算放大器在輸出端短路的情況下仍能維持正常而不被損壞。為了簡化復(fù)雜電路圖的繪制，電子放大器通常用一個簡單的三角形符號來表示，這個符號中內(nèi)部元件沒有被單獨表示出來。在放大器的結(jié)構(gòu)與整個電路綜合功能無關(guān)的場合，這種符號表示法是非常方便和有價值的。通過用一個三角形符號來表示較大電路中的晶體管放大器，我們簡化了學(xué)習(xí)和分析更為復(fù)雜的放大器和電路的工作。圖1-25是運算放大器的電路符號。下一頁返回上一頁第六課運算放大器在三角形放大器符號的左邊可看到兩個輸入引腳，右邊是輸出引腳，正負電壓源引腳位于頂部和底部。和其他實例一樣，所有的電壓都是相對于電路中的接地點來說的。注意:一個輸入端標(biāo)注了(-);另一個輸入端標(biāo)注了(+)在符號中，V+表示同相輸入，V_表示反相輸入，Vout表示輸出，Vs+表示電源正極，Vs-表示電源負極。對于任何輸入電壓，一個理想運算放大器具有:無限大的開環(huán)增益、無限大的帶寬、無限大的輸入阻抗(導(dǎo)致零輸入電流)、偏移電壓為零、無限的轉(zhuǎn)換率、零輸出阻抗和零噪聲。下一頁返回上一頁第六課運算放大器放大器的差分輸入由V+輸入和一個V_輸入組成。一般的運算放大器僅放大兩者間的電壓差。這就是所謂的“差分輸入電壓”。運算放大器通常使用反饋回路影響它的一個輸入。在其最常見的應(yīng)用中，運算放大器的輸出電壓由輸出信號的一小部分返回到反相輸入端控制，這就是所謂的負反饋。如果這一小部分是零，即不存在負反饋，放大器就工作在“開環(huán)”狀態(tài)，其輸出是差分輸入電壓乘以放大器的總增益，如下面的公式所示(公式略)。式中，V+是同相端的電壓，V_是反相端的電壓，G是運放開環(huán)總增益。下一頁返回上一頁第六課運算放大器由于開環(huán)增益通常是非常大的，在生產(chǎn)過程中并不能很好地控制，運算放大器通常使用負反饋。除非差動輸入電壓非常小，開環(huán)運行的結(jié)果會使運算放大器處于飽和。運算放大器的另一種典型配置是正反饋，其中的一小部分的輸出信號返回到同相輸入端，它的一個重要的應(yīng)用是滯后比較。最新一代的運放可覆蓋5kHz~1GHzGBW的頻譜范圍。供電電壓范圍從可靠運行的0.9V到最大絕對指標(biāo)的1000V。運放已成為名副其實的模擬集成電路，因為它執(zhí)行了所有的模擬任務(wù)。而設(shè)計人員所面臨的則是如何迅速選定恰當(dāng)?shù)碾娐?運放的組合)以及如何計算出產(chǎn)生期望的傳輸函數(shù)的無源元件的價格。返回上一頁第二單元儀表使用第一課使用萬用表第二課示波器第三課信號發(fā)生器第四課電源第一課使用萬用表目錄1.儀表測量什么?2.數(shù)字萬用表3.模擬萬用表4.開始測量下一頁返回第一課使用萬用表1.儀表測量什么?儀表是測量儀器。一臺電流表測量電流，電壓表測量兩點之間的電位差(電壓)，而一臺電阻表則測量電阻。一臺萬用表則擁有所有這些功能，而且可能會比單個儀器多一些功能。在開始研究萬用表的詳細功能之前，清楚地知道儀表是如何連接到測量電路的是很重要的。下圖A(圖2-1，圖略，余同)和B(圖2-2)顯示連接電流表前后的電路。為了測量電流，測量電路必須從中斷開，使電流表可以串進電路。另外，電流表必須具有很低的內(nèi)阻(與電壓表必須具有很高的內(nèi)阻剛好相反)。下一頁返回上一頁第一課使用萬用表為了將電流表連入電路，要對電路進行更改。開始時，你需要斷開電路，以讓電流表可串入。所有流過電路的電流必須流過電流表。假設(shè)儀表不改變所測電路的參數(shù)，或者至少不明顯影響，那么電流表需要很低的內(nèi)阻。圖C(圖2-3)為顯示相同的電路接入一個電壓表后的圖示。對于測量不同電位差(電壓)，電路無須改變:①電壓表是并聯(lián)在測量電路的。②電壓表需要很高的內(nèi)阻此時，你不需要斷開電路;測量時，電壓表并接在所需測量的兩點之間。因為電壓表相當(dāng)于一個并聯(lián)支路，它應(yīng)該盡可能地少分流。換句話說，一個電壓表應(yīng)具有非常高的內(nèi)阻。下一頁返回上一頁第一課使用萬用表你認為哪個測量技術(shù)更有用呢?實際上，電壓測量比電流測量更經(jīng)常用到。我們通常用電壓來考慮處理中的電信號。另外一個優(yōu)點是，電壓可以更容易測量，原始電路可以不必改變，儀表的探棒可以很容易接觸到內(nèi)部的測量點。電阻表沒有連接到一個供電電路的功能。如果你需要測量一個元件的電阻，你需要從電路中將其取出并測量，如圖D(圖2-4)所示。為了測量電阻，元器件必須從電路中整個取下。下一頁返回上一頁第一課使用萬用表電阻表的工作原理為，產(chǎn)生一個微小電流流過測量的元器件，在其上產(chǎn)生電壓，并測量其值。如果你試著去測量連接到電源電路中的元器件，最可能的結(jié)果是儀表被損壞。大多數(shù)的萬用表都有一個保險絲來幫助保護，防止出現(xiàn)意外。2.數(shù)字萬用表萬用表是設(shè)計并大批生產(chǎn)給電子工程師使用的，即使最簡單或者最便宜的也有可能包括一些你從來沒有使用過的功能。數(shù)字萬用表用數(shù)字來作為輸出，一般是液晶顯示器(LCD)。圖2-5是一個可轉(zhuǎn)換量程的萬用表:下一頁返回上一頁第一課使用萬用表(1)可轉(zhuǎn)換量程萬用表:中間的旋鈕可以旋轉(zhuǎn)很多位置，你必須選擇一個合適的量程來測量。例如，如果儀表切換到DC20V檔，那個20V就是此擋可以測量的最大測量電壓，這可以稱為20VFSD,FSD為滿量程值的縮寫。對于電源供應(yīng)電壓20V以下，包括所有電路，直流20V擋是直流電壓檔最有用的直流電壓在儀表上標(biāo)示為。有時，你需要測量更小的電壓，這時可以使用2V或者Z00mV檔DC(直流)表示什么?DC就是直流電。在任何使用穩(wěn)定的電壓源，如電池的電路中，電流是沿著相同方向流動的。下一頁返回上一頁第一課使用萬用表AC(交流)是交流電的意思。電燈連接到國內(nèi)的主要供電電路中，電流先從一個方向流過，再從另一方向流過，這樣就是電流的轉(zhuǎn)換或交流。對于我國的供電電路，電流每秒鐘變換50次。為安全考慮，務(wù)必不要把萬用表連接到主供電電路上。你可能沒有經(jīng)常使用你的萬用表的AC(交流)量程，在萬用表上標(biāo)示為。另一種萬用表是自動量程萬用表。(2)自動量程萬用表(圖2-6):中間的旋鈕只有較少擋，你所需要做的，就是選擇所需要的測量功能。當(dāng)切換到V(電壓)位置時，儀表自動切換，以使讀數(shù)更好地顯示，并且顯示器可以顯示其單位，如V或者mV。這種類型的儀表比較貴，不過很明顯更容易使用。下一頁返回上一頁第一課使用萬用表儀表的兩條探棒要如何連接?黑色的表筆是固定連接在標(biāo)示為COM的插座上的，COM是COMMON(公共端)的簡稱。紅色表筆一般連接到標(biāo)示為VΩmA的插孔，10A插孔則很少使用。3.模擬萬用表模擬萬用表通過指針沿著一刻度表移動來測量數(shù)值。量程轉(zhuǎn)換型模擬萬用表是非常便宜的，但是對于新手使用者來說，都是很難準(zhǔn)確讀數(shù)的，特別是電阻擋。儀表的移動和擺放要輕輕的，摔在地上很可能損壞。下一頁返回上一頁第一課使用萬用表各種類型的儀表都有其優(yōu)點。當(dāng)作為電壓表使用時，一臺數(shù)字萬用表比較好用，因其內(nèi)阻高達1MΩ或者10MΩ，相對于200kΩ的同量程模擬萬用表內(nèi)阻，精度提高不少。但另一方面，模擬萬用表表針的移動，對于緩慢變化的電壓更容易觀察。作電流表使用時，模擬萬用表擁有很低的內(nèi)阻和很高的靈敏度，最小量程可以達到50uA更貴的數(shù)字萬用表才可以達到或者比其性能更好大多數(shù)的現(xiàn)代化萬用表是數(shù)字式的，而傳統(tǒng)的模擬萬用表注定要過時。下一頁返回上一頁第一課使用萬用表4.開始測量(1)電壓測量:在萬能板上用4個10kΩ的電阻串聯(lián)做一個電路(圖2-7):使用萬用表的電壓表功能，測量電源電壓，并分別測量A,B,C各點的電壓。你注意到結(jié)果在變化嗎?四個電阻串聯(lián)在一起，形成一個鏈形的分壓電路?？傠妷罕?個電阻之間的電壓均分，如果不考慮誤差的話，4個電阻將得到相等的電壓。(在下一章節(jié)，你將得到更多的分壓電路資料)下一頁返回上一頁第一課使用萬用表修改電路，用1kΩ或者100kΩ的電阻更換1個或多個10kΩ的電阻看看，結(jié)果猜到了嗎?圖2-8為使用光感應(yīng)元件的相同電路電路使用LDR(光敏電阻)，LDR的阻值隨著照明的亮度而改變。在暗處時，其阻值變高，可以升到1MΩ或更高。光線照在LDR時，光能源上升，電離子增多更利于電流傳輸，電阻值下降。在明亮的光線下，電阻值有可能低到100Ω以下下一頁返回上一頁第一課使用萬用表(2)電阻測量:將LDR(光敏電阻)從電路中移開，并按圖2-9測量其阻值用萬用表來作電阻表使用時，你需要選擇電阻量程。對于可轉(zhuǎn)換量程的萬用表，200kΩ的位置通常比較適用。你可以看到，當(dāng)光線強度變化時，電阻測量的變化。用手蓋住LDR，將使LDR的阻值升高。如果只在儀表的顯示器上顯示“1"，這意味著該測量值已超出該量程所能測量的最大值，這時，你需要更換一個更大的量程，比如2000kΩ擋來讀取讀數(shù)下一頁返回上一頁第一課使用萬用表你可以用相同方法測量各種不同的固定電阻的阻值，并與色環(huán)標(biāo)稱法對比看看，不要忘記，色環(huán)標(biāo)稱值轉(zhuǎn)換可以幫助你確定阻值。(3)電流測量:圖2-10是萬能板制作的，用于測量電路的電流注意，電路中的電流必須通過電流表來測量讀數(shù)。當(dāng)電阻減少時，電流上升，計算電流時，可以使用公式:I=V/R可能有±5%的誤差，這是由電阻的屬性決定的。返回上一頁第二課示波器示波器(如圖2-13)是一種電子測試設(shè)備，它使電壓信號可視化，通常是一個或多個電位差異(縱軸)作為時間或其他電壓(橫軸)的函數(shù)形成的二維圖形。示波器是一種最通用和廣泛使用的電子儀器。示波器被廣泛應(yīng)用，它能觀察確切的電信號波形。除了信號振幅，示波器可以測量頻率，顯示失真，并顯示出兩個相關(guān)的信號的相對時間。示波器使用在科學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程、電信和工業(yè)上。一般示波器用于維護電子設(shè)備和實驗室工作。特別用途示波器可用于諸如調(diào)整汽車點火系統(tǒng)，或顯示心跳波形等目的。最初所有的示波器使用陰極射線管作為顯示器，但現(xiàn)代數(shù)字示波器使用高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和計算機顯示器處理信號。使用一般用途的筆記本電腦或臺式計算機作為示波器的外設(shè)模塊可以使它們成為有用且靈活的測試儀器。下一頁返回第二課示波器目錄1.輸入2.軌跡3.觸發(fā)4.帶寬5.X-Y模式6.其他特征7.軟件下一頁返回上一頁第二課示波器1.輸入要測量的信號連接到其中一個輸入端，一般是同軸連接器，如BNC或N型。傳桿或橡膠插頭用于低頻。如果信號源有獨立同軸連接器，那么就使用簡單的同軸電纜;否則，使用“示波器探頭”，這種特殊電纜由示波器提供。通用示波器有一個標(biāo)準(zhǔn)的1MΩ輸入電阻并聯(lián)一個20PF的電容。這使我們能夠使用標(biāo)準(zhǔn)示波器探頭。頻率范圍非常高的示波器可能有50Ω的輸入，這必須是直接連接到一個50Ω的信號源或使用Z0或有源探頭。下一頁返回上一頁第二課示波器2.軌跡在最簡模式下，示波器不斷地在整個屏幕中間從左至右畫水平線，這個水平線稱為軌跡。其中一個控制是時基控制，設(shè)置所畫軌跡的速度，在每個分區(qū)以秒來校準(zhǔn)。如果輸入電壓從零出發(fā)，軌跡向上或向下偏離。另一個控制是垂直位移控制，設(shè)置垂直偏轉(zhuǎn)的范圍，在每個分區(qū)以伏特來校準(zhǔn)。最終的軌跡是一張電壓相對時間的圖，越往左時間越遠，越往右時間越近。如果輸入信號是周期性的，那么通過設(shè)置符合輸入信號頻率的時基，可得到一個接近穩(wěn)定的軌跡。例如，如果輸入信號是一個50Hz的正弦波，那么它的周期是20ms，因此，時基范圍應(yīng)加以調(diào)整，使之間的連續(xù)的水平掃描時間是20ms。下一頁返回上一頁第二課示波器這個模式被稱為連續(xù)掃描。然而自校準(zhǔn)示波器的時基可能不完全符合輸入信號時間范圍，軌跡在屏幕上浮動使得測量困難。如果調(diào)整時基來穩(wěn)定軌跡，時間水平分量被改變，那么一般不能被校準(zhǔn)。3.觸發(fā)為了提供一個更穩(wěn)定的軌跡，現(xiàn)代示波器有一個觸發(fā)功能。當(dāng)使用觸發(fā)時，每次掃描到屏幕右側(cè)，示波器將暫停。然后示波器在下一次跟蹤前等待一個特定事件。觸發(fā)事件通常是輸入波形，完成一些用戶在特定的極性(陰極或陽極)下指定的I值電壓。其結(jié)果是使時基和輸入的信號同步，防止軌跡的水平波動。通過這種方式，觸發(fā)可以顯示周期信號，如正弦波和方波。觸發(fā)電路還可以顯示非周期信號，如不以一個固定速度的重復(fù)單脈沖或脈沖。下一頁返回上一頁第二課示波器4.帶寬示波器的帶寬會受到垂直放大器或CRT(模擬示波器)或模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率(數(shù)字示波器)的限制。對于數(shù)字示波器，原則是:連續(xù)采樣率應(yīng)該是最高頻率的10倍。5.X-Y模式大多數(shù)現(xiàn)代示波器有幾個電壓的輸入，從而可用于表明一個電壓相對于另一電壓的變化。對刊苗繪二極管以及Lissajous模式等元件的I—V曲線(電流與電壓特性)特別有用。Lissajous圖像是一個說明示波器可用于跟蹤多個輸入信號之間的相位差的例子。它常用于廣播左、右立體聲道，以確保立體聲發(fā)生器校準(zhǔn)正確。下一頁返回上一頁第二課示波器6.其他特點有些示波器有游標(biāo)，它是用在屏幕上自由移動的線來測量兩個點之間的時間間隔，或區(qū)別兩個電壓的。示波器可能有兩個或兩個以上的輸入通道，使他們能夠在屏幕上顯示多個輸入信號。對于每個通道，示波器通常有單獨的一套垂直控制，但只有一個觸發(fā)系統(tǒng)和時基。性能更好的通用示波器包含一個校準(zhǔn)信號用來設(shè)置測試探頭的補償，在面板上的測試終端就是一個1kHz方波信號。下一頁返回上一頁第二課示波器有時，用戶希望看到的結(jié)果可能只是偶爾發(fā)生。為了捕捉這些結(jié)果，有些示波器，被稱為“存儲示波器”，在屏幕上保存最近的掃描結(jié)果。這最初是通過使用特殊的CRT顯示器，即一個“存儲顯像管”來獲得的，它能將圖像保留很長一段時間，即使是一個非常短暫的圖像。一些數(shù)字示波器仿效帶狀記錄器，可以每小時掃描一次。也就是說，信號從右到左從屏幕穿過。大多數(shù)具有此功能轉(zhuǎn)換的示波器大概每10s從掃描模式轉(zhuǎn)換到帶狀模式。這是因為不這樣的話，示波器視為損壞:它搜集數(shù)據(jù)，但是看不到點。下一頁返回上一頁第二課示波器早期的示波器是模擬器件。近代數(shù)字信號采樣越來越頻繁地用于除了最簡模式以外的所有示波器很多示波器針對不同的目的有不同的插件模塊。例如，相對窄帶的高靈敏放大器、微分放大器、4通道或多通道放大器、高頻重復(fù)信號的采樣插件和特殊用途插件7.軟件今大，許多示波器提供一個或多個外部接口，允許由外部軟件遠程儀器控制。這些接口(或總線)包括GPIB、以太網(wǎng)、串行接口和USB。返回上一頁第三課信號發(fā)生器信號發(fā)生器也稱為測試信號發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、音頻發(fā)生器、任意波形發(fā)生器、數(shù)字模式發(fā)生器或頻率發(fā)生器，它是一種產(chǎn)生重復(fù)或不重復(fù)電子信號(在模擬或數(shù)字領(lǐng)域)的電子裝置。他們通常用于設(shè)計、測試、故障排除和維護電子或電聲裝置。有很多不同類型的信號發(fā)生器，它們具有不同的用途和應(yīng)用。一般來說，沒有任何一個裝置可以適于所有可能的應(yīng)用。下一頁返回第三課信號發(fā)生器目錄1.一般用途信號發(fā)生器1.1函數(shù)發(fā)生器1.2任意波形發(fā)生器2.特殊用途信號發(fā)生器視頻信號發(fā)生器1.一般用途信號發(fā)生器1.1函數(shù)發(fā)生器(Fig.2-15)函數(shù)發(fā)生器是一種產(chǎn)生簡單重復(fù)波形的設(shè)備。這種裝置含有一個電子振蕩器，即一個能夠產(chǎn)生重復(fù)波形的電路。下一頁返回上一頁第三課信號發(fā)生器(現(xiàn)代設(shè)備可使用數(shù)字信號處理合成波形，然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC產(chǎn)生模擬輸出)。函數(shù)發(fā)生器能產(chǎn)生的最常見的波形是正弦波，但鋸齒波、脈沖波、方波和三角波都能得到，可以說是任意波形發(fā)生器(AWGs)。如果振蕩器運行在音頻范圍以上(>20kHz)，發(fā)生器通常將包括某種形式的調(diào)制功能，如調(diào)幅(AM),調(diào)頻(FM),或調(diào)相(PM)以及提供音頻調(diào)制波形的第二振蕩器。函數(shù)發(fā)生器常用于簡單電子產(chǎn)品的維修和設(shè)計，在測試情況下它們被用來激勵電路。像示波器這樣的設(shè)備用來測量電路的輸出。函數(shù)發(fā)生器按輸出特征、頻率范圍、頻率精度和穩(wěn)定性，及其他一些參數(shù)性能分為很多種類。下一頁返回上一頁第三課信號發(fā)生器1.2任意波形發(fā)生器(圖2-16)任意波形發(fā)生器，簡稱AWGs，是高級的信號發(fā)生器，為用戶生成任意波形。和函數(shù)發(fā)生器僅限于一個簡單的波形不同的是，任意波形發(fā)生器允許用戶以各種不同的方式產(chǎn)生一個源波形。AWGs一般比函數(shù)發(fā)生器更貴，而且往往可用帶寬非常有限，因此，它們通常只限于高端設(shè)計和測試應(yīng)用。2.特殊用途信號發(fā)生器(圖2-17)除了上述一般用途的設(shè)備，還有幾種特殊用途的信號發(fā)生器。下一頁返回上一頁第三課信號發(fā)生器視頻信號發(fā)生器視頻信號發(fā)生器是這樣一種裝置:它能產(chǎn)生預(yù)定視頻或電視波形，或者產(chǎn)生檢查故障的信號，或用于電視和視頻系統(tǒng)的參數(shù)測量。有幾種不同類型的視頻信號發(fā)生器在被廣泛使用不考慮具體類型如何，視頻發(fā)生器的輸出通常會含有適合電視的同步信號，包括橫向和縱向的同步脈沖(模擬)或同步字(數(shù)字)。復(fù)合視頻信號發(fā)生器(如NTSC和PAL)還將產(chǎn)生colorburst信號作為輸出的一部分。視頻信號發(fā)生器可有多種應(yīng)用，以及各種各樣的數(shù)字格式，其中許多還包括音頻發(fā)生的能力(因為音軌是任何影片、電視節(jié)目或動畫的一個重要組成部分)。返回上一頁第四課電源電源類型有許多類型的電源。大多數(shù)電源的目的是把高電壓交流電源轉(zhuǎn)換成一個合適的低電壓給電子電路和其他裝置供電。一個電源可細分成一個個模塊，每一個模塊執(zhí)行一個特定功能。以一個小型電源為例(圖2-19)每個模塊的功能描述如下:變壓器使高壓交流轉(zhuǎn)化為低壓交流。整流器將交流轉(zhuǎn)換為直流，但直流輸出是脈動的。濾波器使脈動劇烈的直流平滑為小的波紋的直流。穩(wěn)壓器穩(wěn)定直流輸出在一個固定的電壓下，消除紋波。下一頁返回第四課電源雙電源一些電路需要電源提供正極和負極以及0電壓(0V)輸出，這稱為雙電源，因為這如同有兩個相互連接的電源供給。雙電源有3種輸出，如一個19V的電源可輸出±9V,0V和-9V整流二極管作為將交流轉(zhuǎn)換為直流的整流器的連接方法有好幾個。橋式整流器是最重要的，可以產(chǎn)生一個全波變化的直流。音頻信號二極管也可以作為整流器，但它僅使用交流波的正半部分產(chǎn)生半波變化的直流。下一頁返回上一頁第四課電源濾波濾波是通過連接到直流電源的一個大的電解電容作為允放電器件實現(xiàn)的，當(dāng)從整流器出來的變化的直流電壓下降的時候，電容給負載供電。在變化直流的峰值附近，電容迅速充電，當(dāng)給負載供電的時候，電容放電(圖2-20)值得注意的是，濾波顯著地使直流平均電壓增加到接近峰值。由于在放電過程中電容電壓會下降，產(chǎn)生一個小的脈動電壓，因此濾波并不是很理想。下一頁返回上一頁第四課電源穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器有固定(一般是5,12和15V)或可變的輸出電壓，輸出電壓也可以由通過的最大電流來設(shè)定。負極電壓穩(wěn)壓器是可變的，主要用于雙電源。大多數(shù)穩(wěn)壓器包含一些自動保護裝置，避免受到大電流(超載防護)和溫度過高(熱防護)的沖擊。返回上一頁圖2-19小型電源返回第三單元傳感器第一課電路元件和參數(shù)第二課電壓/頻率轉(zhuǎn)換器第三課用于輕質(zhì)材料的光學(xué)傳感器第四課即插即測TEDS:采用傳感器認證插入測量第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝第一課電路元件和參數(shù)電路(或網(wǎng)絡(luò))是由實際電氣裝置相互連接而成的。電路的用途就是把電能分配和轉(zhuǎn)換為其他形式。因此，基本的電路元件就是電源、能量轉(zhuǎn)換器和連接它們的導(dǎo)體。電源(原生或再生電池、發(fā)電機等)把化學(xué)的、機械的、熱的以及其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。能量轉(zhuǎn)換器，也叫負載(例如燈泡、加熱器或電動機)，可將電能轉(zhuǎn)換成光、熱、機械運動等。電路中的工作情況可以用電動勢(或電壓)和電流等術(shù)語來描述。當(dāng)電能在產(chǎn)生、傳輸和轉(zhuǎn)換時，若電路中相關(guān)的電流和電壓不隨時間而變化，我們可以稱之為直流電路。下一頁返回第一課電路元件和參數(shù)電流和電壓不隨時間而變化，相應(yīng)的電氣裝置的磁場和電場也是時不變的。這就是為什么直流電路中不出現(xiàn)自感或互感現(xiàn)象，以及導(dǎo)體周圍介質(zhì)中不存在任何位移電流的原因。圖3-1以簡化的形式表示一個以蓄電池為電源、燈泡為負載的假定電路。電源和負載端通過導(dǎo)體相互連接(通常這種導(dǎo)體是導(dǎo)線，但少數(shù)情況下也有例外)?？梢钥吹剑娫?、負載和導(dǎo)體形成了一個閉合回路。電源電動勢產(chǎn)生一個繞該閉環(huán)回路的持續(xù)的、單向的電流。這種由一個電源、一個負載和兩段導(dǎo)線組成的簡單電路，在實踐中即使有時能遇到，也是很少見的。實際電路可能包含大量的、以各種形式連接的電源和負載。下一頁返回上一頁第一課電路元件和參數(shù)為了簡化實際電路的分析，通常在被稱為電路圖的圖形中以符號的方式表示它們。電路圖實際上是實際電路網(wǎng)絡(luò)虛構(gòu)的，甚至理想化的模型。這樣的電路圖由被稱為電路元件或參數(shù)的符號相互連接而成。在表示直流電路時必須有兩種元件:一是具有電動勢E和內(nèi)阻Rs的電源;二是負載電阻R(包含導(dǎo)體電阻)，如圖3-2所示。無論圖3-2(a)中的電動勢E的原動力是什么(即不論是熱的、機械的，還是其他什么形式)，其大小就等于1和2兩端之間的開路電壓，也就是電源中沒有電流通過時的電壓:下一頁返回上一頁第一課電路元件和參數(shù)電源電動勢的方向從低電位點指向高電位點。在圖上用箭頭表示。當(dāng)負載被接在電源端(電路被加載)且電路閉合時，電流開始流過整個電路。由于消耗在電源內(nèi)的電壓降Vs，1和2端的電壓(稱為端電壓)不再等于電動勢，即通過電源內(nèi)阻的Vs=RsI。圖3-3表示了帶負載后電源的典型的所謂外部特性(另一個名稱是電源的負載特性)?？梢钥吹?，電流從0增加到l≈l1，會導(dǎo)致電源端電壓線性地下降。下一頁返回上一頁第一課電路元件和參數(shù)換句話說，通過電源電阻的電壓降隨電流成比例增加。該過程一直持續(xù)到電流達到某一臨界值為止。然后，當(dāng)電流繼續(xù)增加，它與電源電壓降之間的比例發(fā)生變化，外部特性不再為線性。電壓的降低可能由電源電壓的減少引起，也可能由于內(nèi)阻的增加引起，或者兩者兼而有之。電源釋放的功率由方程Ps=EI給出，其中Ps表示電源功率。在此看來似乎可以相應(yīng)地消除關(guān)于功率的普遍誤解。比如人們可能會聽到功率被產(chǎn)生、釋放、消耗、傳送、消失等。但是，事實上，只有能量才能被產(chǎn)生、釋放、消耗、傳送或消失。功率只是能量輸入或轉(zhuǎn)換的速度，即單位時間內(nèi)能量產(chǎn)生、釋放、傳輸?shù)臄?shù)量。下一頁返回上一頁第一課電路元件和參數(shù)作為常見的電路元件，負載電阻R(圖3-2(b))給出了對能量消耗的清楚的認識，即電能到熱能的轉(zhuǎn)換。被定義為:P=RI2。一般情況下，負載電阻只決定于流過負載的電流，這一點可用函數(shù)R(I)表達。由歐姆定律可知，電阻兩端的電壓為V=Rl。電路分析中，常使用電阻的倒數(shù)，即電導(dǎo)，定義為g=1/R。實際問題中，常將通過電阻的電壓表示為電流的函數(shù)V(l)，或者反函數(shù)I(V)。函數(shù)V(I)或l(v)已成為人們熟知的伏安特性。下一頁返回上一頁第一課電路元件和參數(shù)圖3-4表示金屬絲燈泡的伏安曲線V1(I)和碳絲燈泡的伏安曲線V2(I)。可以看出，每種燈泡的電壓和電流的關(guān)系不是線性的。隨著電流的增加，金屬絲燈泡的電阻也增加，而碳絲燈泡的電阻減少。包含非線性特性元件的電路稱為非線性電路。如果假設(shè)電源的電動勢和內(nèi)阻、相關(guān)的負載電阻分別不受電流和電壓影響，那么電源的外部特性V(I)和負載的伏安特性V1(I)將是線性的(圖3-5)。只包含線性元件的電路稱為線性電路絕大多數(shù)的實際電路可被歸為線性電路。因此，對線性電路的性質(zhì)和分析展開研究具有理論和實踐的雙重意義。返回上一頁第二課電壓/頻率轉(zhuǎn)換器電壓/頻率(V/F)轉(zhuǎn)換器在數(shù)字式電壓表和巡回檢測器中的應(yīng)用促進了用作標(biāo)準(zhǔn)件或集成電路組件的廣泛發(fā)展。這就使得它們可以用在能夠產(chǎn)生與被測參數(shù)成正比的模擬電壓的一些傳感器和儀表系統(tǒng)中。這些組件價格較低，并且還有精度高、在接收端只需要極少信號處理的數(shù)據(jù)傳輸性能。以頻率形式傳輸?shù)男盘枺瑢嶋H上是一串?dāng)?shù)字信號，因此它具有數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點，而且只需要兩根數(shù)據(jù)傳輸線。事實上，它和普通的串行數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸相比，具有自定時、不需要同步的優(yōu)點。下一頁返回第二課電壓/頻率轉(zhuǎn)換器以頻率形式傳輸信號的另一優(yōu)點是這種技術(shù)容易適應(yīng)于那些在傳感器與實際計數(shù)器之間或傳感器與系統(tǒng)的其他部件之間要求完全在機械上或電氣上隔離的設(shè)備。如圖3-6所示，其中傳感器和低功率的電壓/頻率傳感器與一個發(fā)光二極管藕合、其輸出以電壓/頻率轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的頻率進行閃爍。這種光發(fā)射是用光敏元件檢測的，所得信號經(jīng)過整形、計數(shù)或運算以便測量。發(fā)光二極管和光敏元件可以作為一個叫做發(fā)光二極管光學(xué)藕合器的單獨組件來使用。下一頁返回上一頁第二課電壓/頻率轉(zhuǎn)換器這種隔離形式，在某些醫(yī)療儀器中可能是有價值的。低功率的“前端”可用于電池驅(qū)動，從而與需要電網(wǎng)供電的其余部分設(shè)備完全隔離開來。這種方法在要求傳感器用于氣密的場合也是有用的。在這種情況下，可以用一個單獨的發(fā)光二極管，并把光敏元件作適當(dāng)屏蔽，數(shù)據(jù)就能夠通過透明的窗孔被傳送出來。圖3-7所示的是脈沖數(shù)與輸入電壓成正比的電壓/頻率轉(zhuǎn)換器的基本線路。在此線路中，每個脈沖都有相同的寬度和高度，因為它們就是單次脈沖發(fā)生器的輸出。下一頁返回上一頁第二課電壓/頻率轉(zhuǎn)換器由于溫度變化，要產(chǎn)生線性輸出，而脈沖速度的變化又要極小，這種簡單的線路需要作相當(dāng)大的改動。特別是電容器放電需要很多電路。因此，采用了許多其他可供選用的技術(shù)電壓/頻率轉(zhuǎn)換器在用作數(shù)字傳感器系統(tǒng)中的一個部件時，其主要缺點是取出讀數(shù)需要時間。如果要計算脈沖數(shù)，只有當(dāng)計數(shù)周期長到足以達到所需的分辨力時，才能保證精度。例如，對于一個13比特的數(shù)字，就要求4000個以上的脈沖，計數(shù)周期太長。然而，可以采取在輸入信號內(nèi)加偏壓的辦法使時間保持在合理的范圍之內(nèi)。下一頁返回上一頁第二課電壓/頻率轉(zhuǎn)換器若采用測量脈沖之間時間間隔的方法，這個矛盾就不這么尖銳了，但又會失去電壓/頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)的某些優(yōu)點，例如失去了計數(shù)法帶來的抑制噪聲能力強的優(yōu)點。抑制噪聲能力強是由于在整個計數(shù)周期內(nèi)存在積分作用，它對該周期內(nèi)的輸入信號產(chǎn)生一個平均值，而任何共模噪聲的總影響一般是很小的。如果計數(shù)的采樣周期與電網(wǎng)電源同步，那么在此頻率上產(chǎn)生的噪聲及其諧波幾乎都可以被平均。然而，模擬輸入信號的噪聲和波紋都可能改變單個脈沖的定時，因此脈沖之間的時間測量值將包含噪聲分量。返回上一頁第三課用于輕質(zhì)材料的光學(xué)傳感器現(xiàn)代輕質(zhì)材料廣泛應(yīng)用于飛機、交通、建筑工程、機械工程和能源開采中。光纖復(fù)合材料使其重量更輕?，F(xiàn)在，有很多場合使用傳感器技術(shù)，如進行機械應(yīng)力/溫度評估和破壞探測，來達到更高的安全性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)由于飛機監(jiān)控的測量點非常多，傳感器還需要進行信息傳遞和數(shù)據(jù)處理。由于空間非常小，需要防止電磁干擾，光學(xué)測量技術(shù)尤其適合此種應(yīng)用。用一個波導(dǎo)進行測量點的數(shù)據(jù)傳輸和測量點的連接，可以降低測量系統(tǒng)的復(fù)雜性，并提高穩(wěn)定性和實用性。下一頁返回第三課用于輕質(zhì)材料的光學(xué)傳感器1.Fraunhofer研究院在復(fù)合材料上使用光學(xué)傳感器在德國達姆斯達特的Fraunhofer研究院LBF進行了VLA非常輕的飛機結(jié)構(gòu)測試，圖3-9為VLA軸承進行可行性測試的表面片段。此案例中進行的是結(jié)構(gòu)機械應(yīng)力測試，但重量和重心數(shù)據(jù)的自動采集也同樣重要。2.飛機建造復(fù)合材料的第一套光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)光纖Bragg傳感器和測量儀表已經(jīng)在新的商業(yè)飛機CompAirCA-12上使用。下一頁返回上一頁第三課用于輕質(zhì)材料的光學(xué)傳感器美國公司CompAir委托ChandlerMonitoringSystemsInc.(CMS)負責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，采用了HBM技術(shù)合作伙伴MicronOpticsInc.的測量儀表、應(yīng)變和溫度傳感器，并將Cleveland電子實驗室的光纖傳感器用于發(fā)動機部分的測試，以防止火災(zāi)。能容納10人的渦輪螺旋槳飛機是全球第一架完全采用復(fù)合材料的飛機。安裝有應(yīng)變計和溫度傳感器的原型機在2007年進行了測試，必要的FAA認證在30個月后才能拿到。CompAirAviation作為飛機結(jié)構(gòu)測試的領(lǐng)導(dǎo)者第一次采用了光纖監(jiān)控系統(tǒng)。返回上一頁第四課即插即測TEDS:采用傳感器認證插入測量即插即用作為一個標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在電腦技術(shù)上已經(jīng)有一段時間了，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在專業(yè)的測量和測試領(lǐng)域中了。HBM現(xiàn)在采用傳感器電子認證技術(shù)(TEDS)來實現(xiàn)此項功能。TEDS(傳感器電子數(shù)據(jù)表)技術(shù)可以讓測量工程師在30秒內(nèi)完成精確的測量任務(wù)。但是，即插即測不僅僅是“插入就開始檢測”。采用TEDS測量技術(shù)可以簡單快速地對測量鏈進行配置，獲得可靠的測量結(jié)果，尤其是在頻繁改變測量配置或者是有大量的傳感器需要連接時。因此，我們將傳感器的主要特性存儲在傳感器的電子數(shù)據(jù)表中。放大器可以導(dǎo)入這些數(shù)據(jù)并自動轉(zhuǎn)換成正確配置，而用戶無需進行其他更改。下一頁返回第四課即插即測TEDS:采用傳感器認證插入測量TEDS的強大功能無論是復(fù)雜的測量任務(wù)還是測量過程中需要頻繁更換配置或者需要將測試元器件集成到復(fù)雜設(shè)備中，TEDS都可以進行快速可靠的測量，并滿足高精度要求。TEDS其強大的性能可以滿足實驗室和生產(chǎn)過程監(jiān)控的應(yīng)用要求。解決方案:HBM零點接線技術(shù)HBM采用標(biāo)準(zhǔn)的帶反饋線的傳感器標(biāo)準(zhǔn)電纜傳輸TEDS數(shù)據(jù)。這樣就可以在模擬和數(shù)字模式之間智能切換。下一頁返回上一頁第四課即插即測TEDS:采用傳感器認證插入測量連接器和電纜是類似的，因此，TEDS兼容元件可以和傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合使用?，F(xiàn)有的傳感器無需其他接線就可以輕松升級。什么存儲在TEDS內(nèi)存中?TEDS芯片只存儲傳感器的技術(shù)數(shù)據(jù):傳感器型號、制造廠家和按照IEEE1451.4標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的ID號。第二個內(nèi)存區(qū)存儲制造商的指定數(shù)據(jù)，其主要數(shù)據(jù)配有模板，這些模板，如測量量、測量范圍和特性等，遵從標(biāo)準(zhǔn)并應(yīng)用于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的放大器中。第三個內(nèi)存區(qū)為用戶區(qū)信息，如濾波設(shè)定，零點信號和簡單的注釋—HBM提供TEDS編輯器進行寫入。下一頁返回上一頁第四課即插即測TEDS:采用傳感器認證插入測量HBM的即插即測HBM提供帶有TEDS的新傳感器，并可以升級現(xiàn)有傳感器，用于升級的TEDS模塊也可升級其他廠家的傳感器)，TEDS編輯器和可以讀取TEDS的放大器。標(biāo)準(zhǔn)TEDS在2004年底頒布的IEEE1451.4標(biāo)準(zhǔn)中被定義。HBM是標(biāo)準(zhǔn)的制定者之一，并且是成功實現(xiàn)TEDS技術(shù)的測試、測量先行者。返回上一頁第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝與維護說明書安裝探測器之前請仔細閱讀本說明書?？梢韵蛭靼彩①悹柟舅饕菊f明書的復(fù)制本。概述該探測器是二線制感溫火災(zāi)探測器，設(shè)計這類探測器是為了對開放式區(qū)域提供保護，且需與所列的、具有兼容性的底座配套使用。探測器處于報警狀態(tài)時，發(fā)光二極管(LED)鎖定恒亮。下一頁返回第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝與維護說明書技術(shù)條件直徑10.2cm高度4.8cm質(zhì)量72g工作溫度范圍-10℃~50℃工作濕度范圍10%~95%相對濕度，無凝結(jié)工作電壓范圍直流8.5~35V最大紋波電壓30%(峰峰值)最大上電電容0.02uF下一頁返回上一頁第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝與維護說明書靜態(tài)電流≤50uA報警電流直流3.1V時最小2mA直流6.5V時最大80mA報警復(fù)位瞬間斷電報警溫度60℃上電時間≤1s執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB4716-2005認證標(biāo)志下一頁返回上一頁第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝與維護說明書安裝每個JTW-SD-885型探測器配有一個安裝底座，以便探測器可以直接安裝在5060mm的接線盒上，如圖3-11所示。注意:確認所有的探測器底座已經(jīng)安裝，啟動裝置電路已被測試，接線正確。警告:安裝探測器之前，切斷回路的電源1.將探測器放在安裝底座上，并順時針旋轉(zhuǎn)，直至它鎖定到位。2.安裝完所有探測器后(見圖3-12系統(tǒng)接線)，給控制器加電。3.按照本說明書測試一節(jié)所描述的，對探測器進行測試。4.在控制器上對探測器進行復(fù)位。5.通知有關(guān)部門該系統(tǒng)已經(jīng)正常運行。下一頁返回上一頁第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝與維護說明書防御特性探測器底座具有防御功能。當(dāng)啟用此功能后，不用鑰匙就無法卸下探測器接線指導(dǎo)按照所選定底座的安裝說明進行接線。探測器與控制器系統(tǒng)接線參見圖3-12所示。測試注意:在測試之前，通告有關(guān)管理部門，感溫探測器系統(tǒng)將進行維護，系統(tǒng)會因此而臨時停止工作。切斷將運行維護的區(qū)域或系統(tǒng)的邏輯控制功能，以免造成不必要的報警聯(lián)動。下一頁返回上一頁第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝與維護說明書探測器初裝或經(jīng)過一定時期的運行后都必須進行測試。該種探測器的測試，可在探測器的側(cè)面手持熱吹風(fēng)機，距離探測器15cm左右對探測器吹熱風(fēng)。使熱敏件集熱盤允分吸收熱量，并防止其被損壞，直至探測器報警如果測試不通過，則應(yīng)該先按照本說明書“維護保養(yǎng)”一節(jié)所描述的，對探測器進行清潔;如果還是不能通過，則應(yīng)該返修。測試結(jié)束后，通知有關(guān)管理部門系統(tǒng)恢復(fù)正常。下一頁返回上一頁第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝與維護說明書維護保養(yǎng)注意:在拆卸探測器前，通告有關(guān)管理部門感溫探測器系統(tǒng)將進行維護而臨時停止工作。切斷將進行維護的區(qū)域或系統(tǒng)的邏輯控制功能，以免不必要的報警聯(lián)動。1.逆時針旋轉(zhuǎn)從底座上卸下探測器。2.用吸塵器清理探測器金屬集熱盤上及其周圍的浮塵、雜物。3.將探測器外表面擦拭干凈。4.重新安裝探測器。5.按“測試”一節(jié)所述對探測器進行測試。6.通知有關(guān)管理部門系統(tǒng)恢復(fù)正常。下一頁返回上一頁第五課JTW-SD885型點式感溫火災(zāi)探測器的安裝與維護說明書感溫探測器的局限性本感溫探測器是為觸發(fā)并啟動應(yīng)急裝置而設(shè)計的，沒有電源不能工作。感溫探測器本身也有探測局限性而且不可能永久工作。三年有限質(zhì)量保證西安盛賽爾公司對所生產(chǎn)的探測器產(chǎn)品實行三年保修。如果是由于人為損壞、使用不當(dāng)或自行調(diào)整改動產(chǎn)品而導(dǎo)致失效的產(chǎn)品，不屬于本保修范圍，而因此造成的后果西安盛賽爾公司將不負責(zé)任。返回上一頁圖3-1假定電路返回圖3-2(a)具有電動勢E和內(nèi)阻Rs的電源;(b)負載電阻R返回圖3-3電源的負載特性返回圖3-4金屬茲燈泡的伏安曲線V1(I)

和碳茲燈泡的伏安曲線V2(I)返回圖3-5電源的外特性V(I)和負載的伏安特性V1(I)返回圖3-6光隔離系統(tǒng)返回圖3-7電壓/頻率轉(zhuǎn)換器返回圖3-9VLA軸承進行可行性測試的表面片段返回圖3-10內(nèi)嵌傳感器的復(fù)合材料配線部分Fraunhofer研究院LBF，德國)返回圖3-11探測器、底座及預(yù)理盒配合圖返回圖3-12探測器與控制器系統(tǒng)接線圖返回第四單元通信系統(tǒng)第一課通信系統(tǒng)第二課頻分復(fù)用時分復(fù)用脈沖編碼調(diào)制第三課光纖通信第四課移動通信第一課通信系統(tǒng)今天，我們很容易觀測到通信在我們的生活中幾乎無處不在:我們手中的電話，家里的收音機、電視機，辦公室和家用的連接在因特網(wǎng)上的計算機終端和報紙，這些都能提供來自全球各個角落的信息。通信可以為海上的船只、航行中的飛機及太空中的火箭和衛(wèi)星提供感測。通信可以通過無線電話使汽車司機與幾英里之外的辦公室或家人保持聯(lián)系。通信可以使氣象預(yù)報員通過多個傳感器的測量而獲得氣象情況。的確，包含在不同方面的通信的應(yīng)用幾乎是無窮無盡的。從最基本的意義上來講，通信本身包含了從一點到另一點的一系列過程的信息傳輸，如下所述:下一頁返回第一課通信系統(tǒng)1.信號的產(chǎn)生:語音、音樂、圖像或計算機數(shù)據(jù)。2.用某個精確的物理量描述信源信號，可用系列符號表示，如電的、聲學(xué)的或視頻的。3.將這些物理量符號以適合于物質(zhì)媒介傳輸?shù)男问竭M行編碼。4.編碼的物理量傳輸?shù)揭蟮哪康牡亍?.原始信號的解碼與還原。6.原始信號的再生—伴有一定的質(zhì)量上的衰減，這種衰減是由系統(tǒng)的一些缺陷造成的。一般的通信系統(tǒng)由下列部分組成(見圖4-1):下一頁返回上一頁第一課通信系統(tǒng)信息源。它產(chǎn)生消息，可以是寫成的或口述的文字，或是某種形式的數(shù)據(jù)發(fā)信機。它把消息轉(zhuǎn)變成信號，信號形式要適合在通信信道中傳輸。通信信道。通信信道是用于從發(fā)信機傳送信號到接收機的媒介。信道可以是無線連路或者是直接的有線連接。接收機。接收機可以看做與發(fā)信機相反的東西。它把接收到的信號變回消息，并把消息傳給終端，這個終端可以是一臺揚聲器、電傳打字機或一個計算機數(shù)據(jù)庫。所有通信信道的一個不好的特征是信號上疊加了噪聲。這種人們不希望存在的噪聲會引起電話中聲音失真、電報報文或數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯。返回上一頁第二課頻分復(fù)用時分復(fù)用脈沖編碼調(diào)制頻分復(fù)用頻分復(fù)用是一種模擬技術(shù)。一個話音信號的頻段在0~3kHz，用單邊帶振幅調(diào)制可以把話音信號搬移到新的頻段。例如，采用這種調(diào)制，搬移4路類似信號，使之均分5~20kHz頻段。各路之間的間隙稱為保護間隔，這些允許在實際系統(tǒng)中存在頻率誤差及濾波不足等缺陷。一旦這個新的基帶信號(由4路組成的群)形成后，它就作為一個單一的單元在主干網(wǎng)中傳送?？梢詷?gòu)成一個分級的體系，即以若干路組成一個群，若干群組成一個超群，再以若干超群組成一個主群或極群。下一頁返回第二課頻分復(fù)用時分復(fù)用脈沖編碼調(diào)制通信設(shè)備把群或超群作為一些單一的單元來傳送。對于無線電設(shè)備來說，并不需要知道含有多少路。只要有足夠的帶寬，無線電就可以處理一個超群。群的大小采取折中考慮確定，因為處理每一路都需要獨立的濾波器、調(diào)制器及振蕩器，這比每個群所需的設(shè)備要多得多。但是只要有一個部件失效，則將失去與這個群主相關(guān)的全部話路。時分復(fù)用采用脈沖編碼調(diào)制時，有可能利用抽樣值之間的時間傳送來自其他電路的信號，這種技術(shù)稱為時分復(fù)用。要做到這一點，必須在通信鏈路的兩端采用同步開關(guān)，使對來自各條電路的抽樣值依次輪流傳送。下一頁返回上一頁第二課頻分復(fù)用時分復(fù)用脈沖編碼調(diào)制于是好幾個用戶看起來都好像在同時使用這條鏈路。雖然每個用戶只有一些周期性的短時隙，抽樣值之間的原始模擬信號卻可在接收機中重新構(gòu)成。典型的TDM系統(tǒng)如圖4-2所示。脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制是數(shù)字脈沖調(diào)制的基本形式。在脈沖編碼調(diào)制中，消息信號用一串編碼脈沖來表示，這些編碼脈沖由在時間上和幅度上都離散的信號組成。PCM發(fā)射機(圖4-3)中的基本操作有取樣、量化、編碼。量化和編碼通常在同一個電路中完成，該電路稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。接收機(圖4-4)中的基本操作包括衰減信號的再生、譯碼和量化了的取樣脈沖的還原。下面就描述一下組成基本PCM系統(tǒng)的不同操作。下一頁返回上一頁第二課頻分復(fù)用時分復(fù)用脈沖編碼調(diào)制取樣。輸入的消息信號由一組窄的矩形脈沖進行取樣。量化。消息信號取樣后進而被量化，因此產(chǎn)生了新的信號形式，即時間上和幅度上都離散的信號編碼。將一系列分立的取樣值表示成一組特定的二進制代碼的方法稱為編碼。再生。PCM系統(tǒng)最重要的特點在于它能夠控制在信道內(nèi)傳送PCM信號時產(chǎn)生的失真和干擾噪聲的影響。這種功能的實現(xiàn)是通過系列再生中繼重組PCM信號，這些再生中繼器位于傳輸路徑上，間隔緊湊。下一頁返回上一頁第二課頻分復(fù)用時分復(fù)用脈沖編碼調(diào)制譯碼。譯碼過程涉及產(chǎn)生一個脈沖，其幅度是所有編碼脈沖的線性總和，每一個脈沖可由碼中位權(quán)值(20，21,22，…，2R-1)進行加權(quán)得到。這里R是每取樣一次的比特數(shù)濾波。接收機的最后一個處理是消息信號經(jīng)過譯碼器輸出后將其通過一個低通濾波器還原出消息信號，低通濾波器的截止頻率與信號的帶寬W相等。返回上一頁第三課光纖通信光纖通信的出現(xiàn)20世紀80年代，一項重要的技術(shù)發(fā)展是光纖通信成為主要的國際產(chǎn)業(yè)。光纖作為傳播媒介的優(yōu)點在于它是由絕緣體(玻璃或塑料)制成而且傳送的信號是光。20世紀50年代初，研究人員制造出第一根具有包層玻璃光纖時，并不想用于通信，而是用它們傳送內(nèi)窺鏡需要的成像光束。1970年10月，第一根低耗(20db/km)石英光纖問世了。由此將這一日期作為光纖通信時代的開端。下一頁返回第三課光纖通信光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)基本上是基于使用光纖的通信基本的光纖通信系統(tǒng)如圖4-5所示，在光纖通信系統(tǒng)中，光纜是作為一種傳輸媒介來使用的，位于發(fā)信機一側(cè)的光源可以把電信號變換成光信號(電/光變換器);位于收信機一側(cè)的光檢測器，把傳輸來的光信號變換成電信號(光/電變換器)。因此光源、光檢測器和光纜是光纖通信系統(tǒng)的重要功能部件。當(dāng)半導(dǎo)體光源的結(jié)中有電流通過時，它就會發(fā)射光能量。這個結(jié)是半導(dǎo)體元件內(nèi)部生成的，因此可以按照要傳輸?shù)男盘?，通過調(diào)節(jié)電流來方便地調(diào)制光輸出。半導(dǎo)體檢測器則吸收光功率，激勵檢測器內(nèi)的電子，這一過程導(dǎo)致光信號變換成電信號電流。下一頁返回上一頁第三課光纖通信使用光纖有很多優(yōu)點，如低損耗、重量輕、寬頻帶和靈活性等光纖的損耗比PEF(聚乙烯塑料)電纜和同軸電纜及毫米波波導(dǎo)均低。在波長為1.0~1.7um的區(qū)域(1.4um除外)，可以得到小于1分貝/千米的低損耗值。光纖比其他電纜輕，提高了架設(shè)的簡易性，降低了成本。光纖的傳輸容量大于任何其他電纜。由于光纜的傳輸容量可以從少傳輸通道到多傳輸通道的范圍內(nèi)變化，系統(tǒng)的設(shè)計很靈活。實際上它可以應(yīng)用于目前使用的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的所有領(lǐng)域。下一頁返回上一頁第三課光纖通信光纖末來的應(yīng)用人們對于光纖在其他領(lǐng)域的應(yīng)用潛力剛剛開始認識。用于計算機系統(tǒng)和辦公室的光纖網(wǎng)絡(luò)逐漸變得更加重要。在電話系統(tǒng)中，光纖在主要的城市地區(qū)中心交換局間互連和低級交換中的使用一直在迅速增加。許多觀察家相信，全國電話系統(tǒng)將因使用光纖傳輸視頻寬帶信號而逐漸升級。這些寬帶用戶環(huán)路系統(tǒng)將使可視電話、視頻娛樂節(jié)目等業(yè)務(wù)成為可能。寬帶業(yè)務(wù)廣泛使用光纖將變得經(jīng)濟可行。返回上一頁第四課移動通信移動通信系統(tǒng)的發(fā)展過程移動通信系統(tǒng)最初以模擬方式工作，其頻段在450MHz，后來逐漸發(fā)展到900MHz的數(shù)字GSM系統(tǒng)，下一步是工作在1800MHz的個人通信系統(tǒng)。移動通信的發(fā)展可以分為幾代。第一代系統(tǒng)如美國的高級移動電話系統(tǒng)(AMPS)、歐洲多數(shù)國家的全接入通信系統(tǒng)(TACS)以及北歐的移動電話系統(tǒng)(NMT)，這些都是模擬系統(tǒng)。第二代移動通信系統(tǒng)(2G)在很大程度上是由歐洲特別移動小組(GSM)委員會所制定的標(biāo)準(zhǔn)決定的，這一系統(tǒng)是作為一種全球移動通信系統(tǒng)而設(shè)計的。目前使用的系統(tǒng)有4個:數(shù)字先進移動電話系統(tǒng)(D-AMPS、全球移動通信系統(tǒng)(GSM、碼分多址(CDMA)和個人數(shù)字蜂窩電話(PDC)。下一頁返回第四課移動通信目前在歐洲正在開發(fā)第三代移動通信系統(tǒng)(3G)，其目的是要綜合第二代系統(tǒng)的所有不同業(yè)務(wù)并覆蓋更廣的業(yè)務(wù)(話音、數(shù)據(jù)、視頻和多媒體)范圍，而且還要與固定電信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展保持一致和兼容。理想的移動電話系統(tǒng)將在有限的給定頻段上工作，但卻可以向任意多的地區(qū)中幾乎是任意多的用戶提供服務(wù)。實現(xiàn)這一理想系統(tǒng)的方法主要有以下3種:單邊帶(SSB)，可將給定頻段分為最大可能數(shù)目的信道蜂窩式，可將給定的頻段在不同的地理位置上重復(fù)使用。擴展頻譜與跳頻，能在頻帶上產(chǎn)生許多代碼。下一頁返回上一頁第四課移動通信幾種常見的移動電話系統(tǒng)介紹下面我們介紹幾種常見的電話系統(tǒng)。蜂窩式移動電話系統(tǒng)一個基本的蜂窩系統(tǒng)由移動站、基站和一個移動交換中心(MSC)組成。一個移動站包括無線電收發(fā)機、大線和控制電路，它可以安裝在交通工具或可移動手持設(shè)備里?；景ㄔS多發(fā)射機和接收機，能同時進行全雙工通信，通常還有支持收/發(fā)無線電的大線塔?；驹谒械囊苿油ㄐ庞脩糸g建立了一座橋梁，并通過電話線或微波連到MSC，把同步移動電話連接起來。下一頁返回上一頁第四課移動通信MSC負責(zé)統(tǒng)一所有基站的操作及整個蜂窩系統(tǒng)到PSTN的連接。一個典型的MSC一次可以處理100000個蜂窩通信用戶，同時進行5000個通話，并完成所有計費和系統(tǒng)維護功能。在大城市中，一個獨立的載波可以接受若干個MSC的服務(wù)。全球移動通信系統(tǒng)(GSM)世界范圍移動通信系統(tǒng)的成功標(biāo)志著通信更加個人化，更加方便。GSM系統(tǒng)基于蜂窩通信系統(tǒng)原則。但GSM網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)字無線傳輸和先進的無線越區(qū)算法，可以得到比模擬蜂窩系統(tǒng)好得多的頻率利用，因而增加了能夠服務(wù)的用戶數(shù)。由于GSM可提供共同的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，蜂窩用戶可以在整個GSM服務(wù)區(qū)使用電話。下一頁返回上一頁第四課移動通信除了國際漫游外，GSM還可以提供新型服務(wù)，如高速數(shù)據(jù)通信、傳真和短消息業(yè)務(wù)。GSM技術(shù)范圍可與其他通信標(biāo)準(zhǔn)保持一致，如綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)。這樣可以保證標(biāo)準(zhǔn)的互通。展望未來，利用數(shù)字技術(shù)的蜂窩系統(tǒng)將成為通信的通用方式。GSM系統(tǒng)以突發(fā)脈沖序列傳輸方式工作。在900MHz頻段有124個無線通信，這些突發(fā)脈沖序列可以傳輸不同的信息。第一類信息是語音，編碼速率為6.5kb/s或13kb/s。第二類信息是數(shù)據(jù)，可以3.6kb/s,6kb/s或12.6kb/s的速率傳輸。這兩類信息是傳輸信息的有用部分，但是傳輸還必須得到額外管理信息的支持，管理信息通過控制信道傳輸。碼分多址(CDMA)下一頁返回上一頁第四課移動通信CDMA和AMPS,D-AMPS及GSM完全不同。CDMA沒有將可用頻帶分割為幾百個窄帶信道，而是一直允許信號在整個頻譜范圍內(nèi)傳送。使用編碼理論可以將多個同時傳送的信息分割開來。CDMA也不會使相遇的數(shù)據(jù)幀造成數(shù)據(jù)間的混淆;相反，CDMA假定多路信號之間是線性相加的。CDMA的關(guān)鍵在于能夠提取出希望得到的信號，而把其他信號當(dāng)做隨機噪聲加以抑制。這里我們不具體談CDMA的許多其他的復(fù)雜的因素?？傊瓹DMA是一種非常精巧的設(shè)計，它正迅速地應(yīng)用于無線移動通信中。它的工作帶寬為1.25MHz(D-AMPS是30kHz而GSM是200kHz)，但它在這樣一個帶寬范圍內(nèi)比其他系統(tǒng)支持多得多的用戶。實際上，CDMA的用戶可用帶寬至少和GSM一樣出色，且往往比GSM還要好得多。返回上一頁圖4-1通信系統(tǒng)組成返回圖4-3發(fā)射機返回圖4-4接收機返回圖4-5基本的光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)返回第五單元新技術(shù)第一課新納米涂層提高太陽能效率第二課電子紙第三課什么是“藍牙”技術(shù)?第四課3G第一課新納米涂層提高太陽能效率研究者開發(fā)了一種新的抗反射涂層，用來提高太陽能面板的效率，使它幾乎能吸收來自任何一個角度的太陽光。Rensselaer科技學(xué)院的研究者說，他們在太陽光吸收方面取得了進展。位于紐約的Rensselaer科技學(xué)院FCC研究組的科學(xué)家開發(fā)出了這種利用納米技術(shù)生產(chǎn)的涂層材料。(納米技術(shù)是一種基于分子級別的工程裝置。)在未來幾年里，他們有望改變太陽能市場。典型的未經(jīng)處理的硅太陽能電池吸收2/3的太陽光。但是，F(xiàn)CC的經(jīng)納米技術(shù)處理過的涂層可以將這一數(shù)據(jù)提高到96.21%。下一頁返回第一課新納米涂層提高太陽能效率在發(fā)表于科學(xué)雜志《光學(xué)快報》上的題為“為硅太陽能應(yīng)用提供幾近完美的抗反射涂層問世”的論文報告中，研究者指出，吸收的陽光中包含了光譜中的全部光—紫外線、可見光和紅外線。Rensselaer科技學(xué)院的物理學(xué)教授林尚佑是FCC研究組的負責(zé)人，他說:“當(dāng)太陽能轉(zhuǎn)換成電能時，要獲得最大的效率，就需要有塊能吸收幾乎所有光子的面板，不管太陽在大空中什么位置。我們新的抗反射涂層使之成為可能?！蓖繉佑?個微小的層面組成，每個層面的高度在50~100納米之間。涂層材料是由具有傾斜角度的二氧化硅和二氧化鈦的納米棒組成。下一頁返回上一頁第一課新納米涂層提高太陽能效率FCC小組發(fā)現(xiàn)，在一個涂層上面再壘上一層有助于提高每層的抗反射性。有一個系列的層面也會有助于將光線“折彎”，而這使得原本被反射掉的光線被捕獲。林教授是納米結(jié)構(gòu)光子學(xué)的專家和光子晶體領(lǐng)域的先鋒人物，他說這一新的涂層材料可以運用于幾乎所有的光伏材料上。迄今為止的傳統(tǒng)太陽能技術(shù)認定，太陽能面板應(yīng)該被安裝在朝南的屋頂，或者是太陽光沒有限制且光線強的地方。但是，這一新的涂層可以改變這一切。這也意味著，大型的太陽能發(fā)電場，如位于葡萄牙阿連特如的陳列(太陽能面板)，將大規(guī)模提高發(fā)電量，同時降低追蹤太陽所耗費的能量。下一頁返回上一頁第一課新納米涂層提高太陽能效率林教授告訴CNN說:“抗反射層要求涂布多層，這比典型的單層要復(fù)雜些不過，每一層的厚度不需要很精確，這使得加工比較簡單?！绷纸淌诂F(xiàn)在在尋找合作者和經(jīng)營許可。他估計，最快兩三年，產(chǎn)品就能面世。林教授說:“現(xiàn)有太陽能電池的經(jīng)濟性很大程度上取決于感光層的厚度(500~1000微米)和接縫處的處理成本。我們的涂層只有0.7~1.