CAPON波束形成器原理及其仿真

CAPON 波束形成器仿真

1．实验原理

波束形成就是从传感器阵列重构源信号。

（1）、通过增加期望信源的贡献来实现；

（2）、通过抑制掉干扰源来实现

经典的波束形成需要观测方向(期望信源的方向)的知识。盲波束形成试图在没有期望信源方向信息的情况下进行信源的恢复。

波束形成技术的基本思想是：通过将各阵元输出进行加权求和，在一时间内将天线阵列波束“导向”到一个方向上，对期望信号得到最大输出功率的导向位置即给出DOA 估计。

虽然阵列天线的方向图是全方向的，但阵列的输出经过加权求和后，却可以被调整到阵列接收的方向增益聚集在一个方向上，相当于形成了一个”波束”。这就是波束形成的物理意义所在。

在智能天线中，波束形成是关键技术之一，是提高信噪比、增加用户容量的保证，能够成倍地提高通信系统的容量，有效地抑制各种干扰，并改善通信质量。

波束形成器的最佳权向量w 取决于阵列方向向量)(a k ，而在移动通信里用户的方向向量一般未知，需要估计(称之为DOA 估计)。因此，在计算波束形成的最佳权向量之前，必须在已知阵列几何结构的前提下先估计期望信号的波达方向。

Capon 波束形成器求解的优化问题可表述为

w

arg min P(w)θ= 其约束条件为 1)(a w H =θ

Capon 波束形成器在使噪声和干扰所贡献的功率为最小的同时，保持了期 望信号的功率不变。因此，它可以看作是一个尖锐的空间带通滤波器。最优加 权向量w 可以利用Lagrange 乘子法求解，其结果为 )(a R ?)(a )(a R ?w 1H 1CAP θθθ--=

当μ不取常数，而取作

)(a R ?)(a 1

1H θθμ-=时，最佳权向量就转变成Capon 波束形成器的权向量。空间谱为

)(a R ?)(a 1)(P 1-H CAP θθθ=

2．变量定义

M ：均匀线阵列数目

P ：信号源个数

nn ：快拍数

angle1、angle2、angle3：信号来波角度

u ：复高斯噪声

Ps ：信号能量

refp ：信噪比（实值）

X ：接收信号

Rxx ：接收信号的相关矩阵

doa ：波达方向估计

3．仿真结果

采用上述算法进行仿真，结果如图所示。

在本仿真程序中，我们采用16个均匀线阵列，3个信号源，来波角度分别为5?、45?、20

-?，信噪比均为10dB，噪声为复高斯白噪声，快拍数1000。由仿真结果看出，capon波束形成器较好的给出了信号的doa估计，但是在仿真的过程中，我们发现，capon算法具有很大的局限性，其对扰和噪声是比较敏感的。4．程序

clear all

i=sqrt(-1);

j=i;

M=16; %均匀线阵列数目

P=3; %信号源数目

f0=10;f1=50;f2=100;%信号频率

nn=1000; %快拍数

angle1=45;angle2=5;angle3=-20;%the signal angle

th=[angle1;angle2;angle3]';

SN1=10;SN2=10;SN3=10;%信噪比

sn=[SN1;SN2;SN3];

degrad=pi/180;

tt=0:.001:(1-.001);

x0=exp(-j*2*pi*f0*tt); %3个信号x0、x1、x2

x1=exp(-j*2*pi*f1*tt); %

x2=exp(-j*2*pi*f2*tt); %

t=1:nn;

S=[x0(t);x1(t);x2(t)];

nr=randn(M,nn);

ni=randn(M,nn);

u=nr+j*ni; %复高斯白噪声

Ps=S*S'./nn; %信号能量

ps=diag(Ps);

refp=2*10.^(sn/10);

tmp=sqrt(refp./ps);

S2=diag(tmp)*S; %加入噪声

tmp=-j*pi*sin(th*degrad);

tmp2=[0:M-1]';

a2=tmp2*tmp;

A=exp(a2);

X=A*S2+.1*u; %接收到的信号

Rxx=X*X'./nn; %相关矩阵

invRxx=inv(Rxx);

%搜寻信号

th2=[-90:90]';

tmp=-j*pi*sin(th2'*degrad);

tmp2=[0:M-1]';

a2=tmp2*tmp;

A2=exp(a2);

den=A2'*invRxx*A2; doa=1./den; semilogy(th2,doa,'r'); title('spectrum'); xlabel('angle');

ylabel('spectrum'); axis([-90 90 1e1 1e5]); grid;

波束成形

第四章智能天线自适应波束成形算法简介 4.1 引言 智能天线技术作为一种新的空间资源利用技术，自20世纪90年代初由一些学者提出后，近年来在无线通信领域受到了人们的广泛关注。它是在微波技术、自动控制理论、数字信号处理(DSP)技术和软件无线电技术等多学科基础上综合发展而成的一门新技术。智能天线技术从实质上讲是利用不同信号在空间上的差异，对信号进行空间上的处理。与FDMA,TDMA及CDMA相对应，智能天线技术可以认为是一种空分多址SDMA技术，它使通信资源不再局限于时域、频域和码域，而是拓展到了空间域。它能够在相同时隙、相同频率和相同地址码情况下，根据用户信号在空域上的差异来区分不同的用户。智能天线技术与其它通信技术有机相结合，可以增加移动通信系统的容量，改善系统的通信质量，增大系统的覆盖范围以及提供高数据率传输服务等。 4.2 智能天线技术及其优点 智能天线，即具有一定程度智能性的自适应天线阵，自适应天线阵能够在干扰方向未知的情况下，自动调节阵列中各个阵元的信号加权值的大小，使阵列天线方向图的零点对准干扰方向而抑制干扰，增强系统有用信号的检测能力，优化天线方向图，并能有效地跟踪有用信号，抑制和消除干扰及噪声，即使在干扰和信号同频率的情况下，也能成功地抑制干扰。如果天线的阵元数增加，还可以增加零点数来同时抑制不同方向上的几个干扰源。实际干扰抑制的效果，一般可达25--30dB以上。智能天线以多个高增益的动态窄波束分别跟踪多个移动用户，同时抑制来自窄波束以外的干扰信号和噪声，使系统处于最佳的工作状态。 智能天线利用空域自适应滤波原理，依靠阵列信号处理和数字波束形成技术发展起来，它主要包括两个重要组成部分，一是对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角(DOA)估计，并进行空间滤波，抑制其它移动台的干扰；二是对基站发送信号进行数字波束形成，使基站发送信号能够沿着移动电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其它移动台的干扰。在普遍采用扩频技术的CDMA系统中，采用智能天线的优势主要体现在以下几个方面： 1) 提高了基站接收机的灵敏度 基站接收到的信号，是来自各天线单元和收信机接收到的信号之和，如果采

EWB仿真实验及结论

E W B仿真实验及结论 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

E W B仿真实验及结论 1）ewb使用特点： 与其它电路仿真软件相比，EWB具有界面友好、操作方便等优点。在EWB中，可以直接使用工具按钮完成创建电路、选用元件和测试仪器的工作，而且测试仪器的外观与实物基本相似。稍具电路知识的人员，可以在很短的时间内掌握EWB的基本操作方法。 对学习电类课程而言，EWB是一种理想的计算机辅助教学软件。因为要弄清电路的功能，不仅需要理论分析，还需要通过实践来验证并加深理解。 作为电类课程的一种辅助教学手段，它可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足，可以使学习者更快、更好地掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理解；而且通过电路仿真，可以让学习者熟悉常用仪器的使用方法，培养他们的综合分析能力、排除故障能力，激发他们的创新能力。 EWB最明显的特点是，构造仿真环境的方法与搭建实际电路的方法基本相同，仪器的面板同实际仪器极为类似，因此特别容易学习和使用。EWB的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值。通过用理想元件进行仿真，可以获得电路性能的理想值。此外，EWB允许用户自定义元器件，自定义元器件时需要的参数可以直接从生产厂商的产品使用手册中查到，这样就为用户带来了极大的方便。EWB提供了比较强大的电路分析手段，不仅可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、噪声分析和失真分析，还提供了傅里叶分析、零极点分析、灵敏度分析和容差分析等分析方法，以帮助用户分析电路的性能。此外它还允许用户为仿真电路中的元件设置各种故障（如开路、短路和不同程度的漏电等），从而观察电路在不同故障下的工作情况。在进行仿真的同时，它可以存储被测点的所有数据，列出仿真电路中所有元件的清单、显示波形和具体数据等。用EWB创建电路所需的元器件库与目前常用的电路分析软件（如“SPICE”）元器件库是完全兼容的，换言之，两者可以相互转换。同时，在EWB下创建的电路，可以按照常见的印刷电路板排版软件（如“PROTEL”、“ORCAD”和“TANGO”等）

51仿真器使用说明

51仿真器使用说明 初学51单片机或是业余玩玩单片机开发，每次总要不断的调试程序，如没有仿真器又不喜欢用软件仿真，那只有每次把编译好的程序烧录到芯片上，然后在应用电路或实验板上观察程序运行的结果，对于一些小程序这样的做好也可以很快找到程序上的错误，但是程序稍大，变量也会变的很多，系统调试就极为复杂，此时就需要有一台仿真器。一台好的仿真器非常贵，这里介绍这种自制的51芯片仿真器。 这个仿真器的仿真CPU是使用SST公司的SST89C516RD2。 1.制作带串口的的最小应用板 无论是EasyIAP还是仿真器，都需要用串行口使SST89C58芯片和PC上位机进行通讯传输数据，因此先要设计RS232/TTL转换电路。由于现在的电脑多取消了普通串口，因此我们此处设计了一个usb转TTL的串口接口电路，使用的接口芯片是PL2303。 2.通过编程器烧写仿真监控程序 接下来需要把仿真CPU的HEX文件烧到SST89C58里面，再把它插到上面的最小系统电路中就可以了。因为SST89C58有两个程序存储区，在这里要注意的是在烧写时就把仿真监控程序烧到SST89C58的第二个存储区也就是的RB1。烧写时要求用支持SST89C58的编程器。 3. 仿真器原理简介 SST的MCU SoftICE通过PC的一个COM口与KEIL uVision2 Debugger 通讯它可以实时地调试目标程序，因此提供使用SST单片机的工程师简单有效和容易使用在板上调试程序。尽管小而紧凑，SoftICE却提供高级仿真器的大部分功能与KEIL uVision2 Debugger 一起使用。 SoftICE提供以下特性： 源代码调试支持汇编语言和C51高级语言 单步执行STEP和STEP OVER 断点调试做多到10个固定和1个临时断点 全速运行 显示修改变量 读/写数据存储器 读/写代码存储器 读/写SFR特殊功能寄存器 读/写P0-P3端口 下载INTEL HEX文件 对8051程序存储区的反汇编 在线汇编 SST MCU产品特有的IAP功能In Application Programming SoftICE 用到的MCU 硬件资源 SST的SoftICE用到的MCU硬件资源如下

多波束形成技术研究

多波束形成技术研究 陈晓萍 （中国西南电子技术研究所，四川成都610036） 摘要：讨论了跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）中关于多波束形成的算法，优选的有LMS自适应方式和相位调整自适应方式；并简单介绍了波束控制和波束形成的实现。 关键词：TDRSS；多波束形成；LMS自适应算法；相位调整自适应算法 一、前言 随着航天技术的发展，要求测控通信站能高覆盖地对飞船等多个目标进行测控通信。要解决这个问题靠现有地面测控网和业务接收站已不能满足要求，需要建立天基测控通信系统，即跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)。 TDRSS把测控通信站搬移到天上同步定点轨道的中继星上，从上向下观测中低轨卫星、飞船、航天飞机等空间飞行器，从而提高了覆盖率。为了减轻中继星的复杂性和负担，将中继卫星观测到的数据和信息传到地面，由地面中心站进行处理。TDRSS中继星相控阵天线同时与多个用户航天器保持跟踪，地面站到航天器的正向通讯为时分多波束，反向通讯为码分和同时多波束。为了减轻中继星的负担，中继星上只装有形成正向天线波束扫描所需的电调移相器，由地面终端计算并发出指令，调节星上移相器相位，让天线波束以时分方式扫描对准各用户航天器，在对准期间完成正向数传。多个用户航天器送到中继星的反向数传信号在星上进行多波束形成会大大增加中继星的复杂性，反向信号经星上阵列天线接收和变换，各阵元收到的信号用频分多路方式相互隔离送往地面，由地面接收前端将频分多路还原成同频多路阵元输出，交由终端进行相控阵多波束形成处理。所谓波束形成, 就是利用开环控制或闭环自适应跟踪方法，对不同反向到达的信号用不同的权系数矢量对各阵元输出进行幅度和相位加权, 使各阵元收到的同一用户信号在合成器中得以同相相加, 输出信号最大, 干扰和噪声最小。当存在多个目标时, 地面终端利用码分多址方法和利用多个波束形成器并行地完成各目标的波束合成处理完成各用户的数传与测控。 二、多波束形成算法 数据中继卫星系统在多址方式下，服务对象一般分布在较低的地球轨道上，当用户星离地面的轨道高度在3 000 km以下时，中继星各阵元波束宽度只要26°就可覆盖地球周围的所有用户星。 当用户星以最大速度10 km/s运动,用户星穿过3.5°宽的合成波束所需的时间最短为205 s，所以中继星跟踪用户星所需的波束移动角速度是很小的。假定波束移动步进量为阵合成波束宽度3.5°的5％即0.175°，波束步进间隔时间长达10.5 s。只要计算机能在10.5 s 内依据用户星位置更新相控阵的相位加权系数，就会使合成波束移动并时刻对准目标。 按照目标的捕获与跟踪过程，多波束形成应有3种工作方式：主波束控制方式（开环）、扫描方式（开环）及自跟踪方式（闭环）。 当有先验信息如根据目标的轨道方程计算出目标在空中的当前位置时，可采用开环的主波束控制方式, 由用户星的实时俯仰角和方位角，计算机算出加权系数矢量，送到多波束处理器完成波束加权合成。用户星相对中继星来说角度移动缓慢，随着用户星的移动，计算机实时逐点计算出权系数矢量，可维持主波束的开环跟踪。主波束控制方式一般用于目标的初始捕获，完成后进入自动跟踪状态。 如果没有先验信息不知道目标的起始位置，可以采用波束扫描方式，根据事先制定的空

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波束赋形?工作原理及对TD-LTE测试的影响 ! 1 波束赋形基础知识" ? ? “波束赋形”?一词有时会被滥?用，从?而引起混淆。从技术上来说，波束赋形和波束导向?一样简单，即 两个或更多的天线以受控的延迟或相位偏移来发射信号，从?而创造出定向的建设性?干涉波瓣(见图1)。! ! 图1　简单波束导向创建的波瓣 ? ?TD-LTE系统中所?用的波束赋形是?一个相对更加复杂的命题，部分原因是终端设备具有移动的特性。?一种称为Eigen波束赋形的技术会使?用关于RF信道的信息从统计上对发射天线组件的幅度和相位参数进?行加权判断。虽然 Eigen波束赋形并?非计算最密集的波束赋形类型(还有?一种称为最?大?比率发送的?方法也会执?行相同类型的权重判断，但只针对每个?子载波)，但当它被?用于组件数较?高的8 × n MIMO 系统时，?无论是在实施中，还是在系统开发的验证阶段中，都将是?一个极具挑战性的命题。 ! 2　TD-LTE与8×n MIMO" ? ? 多数计划中的TD-LTE部署都是围绕8个天线组件的发射天线?而设计的(见图2)。在这些系统中，4个有?一定距离间隔的天线组件被物理指向某个?角度。另外，4个组件的布置?方式是，每个都分别与前4个天线组件同轴，?而且后4个天线组件中每?一个都指向其各?自的配对组件。

图2　?一个8×2波束赋形系统创造出的垂直极化波束 ? ? 由4个?方向类似的组件组成的每?一组都形成了?一个可以瞄准某个特定?方向的波束。这4个?无线电链路之间的关联程度很?高，?而两个垂直极化波束则显?示出较低程度的相互关联，形成类似2×n MIMO 的系统，因此也就可以发射多层或多个数据流。因此，这样的系统在实现MIMO系统数据速率最?大化优势的同时，还可充分发挥波束赋形优化特定?方向信号强度。这种系统通常被称为双层波束赋形系统，其中的每?一层都可以代表?一个独?立的数据流。 ? ? 双层MIMO波束赋形系统既可?用作单?用户MIMO系统(SU-MIMO)，即两个数据流都被分配给单个?用户终端，也可以?用作多?用户(MU-MIMO)系统，即个数据流均被分配给不同的?用户终端。这样为?网络运营商提供巨?大的灵活性，使之能够选择性地部署覆盖能?力最?大的系统，或者是单个?用户数据吞吐量最?大的系统。 ! 3　波束赋形?工作原理" ? ? 在任何?一种波束赋形系统中，系统都必须能够估计?目标?用户终端的?方向。在FDD系统中，这是?用户终端 以预编码矩阵指标(PMI)的形式进?行反馈的功能，?而TD-LTE的信道互易性取消了这?一要求。在TD-LTE系统中，?用户终端会向基站发送?一个信道报告信号，基站通过检查相同极化天线之间的相对相位差，能估计出?用户终端的到达?方向(DoA)。需要注意的是，尽管这种估计是在上?行链路中执?行的，基站仍可利?用信道互易性，根据对上?行链路的估计在下?行链路中执?行发送任务。 ? ?接下来，根据估计出的DoA，基站会动态调整天线阵列中每个组件的“天线权重”(相对幅度和相位)，将波束引向所期望的?用户，并且/或者将零信号引导?至不需要?干涉所在的?方向。图 1显?示的便是这?一基本概念。 ? ? 上?面的场景事实上只是简单的波束导向。Eigen波束赋形会加?入?一些智能处理，但其期望的基本效果是相同的：系统会利?用互易性对下?行信道的参数做出估计并据此调整天线权重(见图3)。 图3　?自适应式波束赋形系统 ! 4　测试波束赋形"

Ewb仿真实验与实例教程

Ewb仿真实验与实例教程 1 Electronics Workbench简介 电子设计自动化（Electronic Design Automation，简称EDA）技术是近代电子信息领域发展起来的杰出成果。EDA包括电子工程设计的全过程，如系统结构模拟、电路特性分析、绘制电路图和制作PCB（印刷电路板），其中结构模拟、电路特性分析称之为EDA仿真。目前著名的仿真软件SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis）是由美国加州大学伯克利分校于1972年首先推出的，经过多年的完善，已发展成为国际公认的最成熟的电路仿真软件，当今流行的各种EDA软件，如PSPICE、or/CAD、Electronics Workbench等都是基于SPICE开发的。 Electronics Workbench(简称EWB)是加拿大Interactive Image Technologies Led 公司于1988年推出的，它以SPICE3F5为模拟软件的核心，并增强了数字及混合信号模拟方面的功能，是一个用于电子电路仿真的“虚拟电子工作台”，是目前高校在电子技术教学中应用最广泛的一种电路仿真软件。 EWB软件界面形象直观，操作方便，采用图形方式创建电路和提供交互式仿真过程。创建电路需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕中选取，且元器件和仪器的图形与实物外型非常相似，因此极易学习和操作。 EWB软件提供电路设计和性能仿真所需的数千种元器件和各种元器件的理想参数，同时用户还可以根据需要新建或扩充元器件库。它提供直流、交流、暂态的13种分析功能。另外，它可以对被仿真电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电，以观察不同故障情况下电路的状态。EWB软件输出方式灵活，在仿真的同时它可以储存测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，显示波形和具体数据等。由于它所具有的这些特点，非常适合做电子技术的仿真实验。 2 EWB的基本界面 [要点提示]

仿真器接氧传感器及调试方法

天然气仿真器与氧传感器连接及其调试方法 前面文章说过天然气仿真器必须接氧传感器，并测试是不是正常仿真的。很多改装厂这个过程不规范，不接线或者仿真设置不正确，甚至给出“天然气烧气故障灯亮是正常的”这种错误的解释。 接线方法是断开氧传感器的信号线，用仿真器的白色线接传感器，黄色线接行车电脑输入。 接线完毕后一定要在烧油和烧气两种状态下分别测量黄色线和搭铁之间的直流电压为10S在0－1v波动8次左右，以此判断仿真器直通和烧气仿真信号是不是正常的。如果不是这样，可按照下面方法调试DIP开关和电 位器。 一、仿真器电路板上有DIP开关，如图（图是两个开关的）：， DIP开关不论有几个，（2个或3个，不会有4个的）必定有一种状态是这样的：烧油时氧传感器信号直接通过仿真器，仿真器不起作用，这个可在烧油状态时测量白色线和黄色线上的电压同时波动得知；烧气时氧传感器信号被截止，由仿真器输出一个信号（黄线）给行车电脑ECU。 相关设置如下并把它写在纸上备用： 2个开关的有如下几种设置： ON ON ON OFF OFF ON OFF OFF 3个开关的有如下几种设置: ON ON ON ON ON Off ON OFF ON ON OFF OFF OFF ON ON OFF ON OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF 二、动手测量 第1步：用油启动

第2步：先测量白色线对电瓶负极电压，观察一定时间（如10S）内电压及指针摆动次数和幅度，记在纸上， 在此称“油态电压” 第3步：设置（按照写在纸上的顺序）DIP开关，测量黄色线对电瓶负极电压及摆动情况如和“油态电压”相同请在此DIP状态上打勾，并完成所有设置的测量，这些设置在此简称“直通设置” 第4步：切换到烧气 第5步：测量这几种“直通设置”时黄色线对电瓶负极的电压及摆动情况，必有一种设置电压摆动幅度与“油态电压”相近，这时调整电位器，使其电压波动次数和幅度和“油态电压”相同。 四、完成设置 记下刚才筛选出的DIP开关状态并设置，关闭发动机，拨出钥匙，取下电瓶负极，3分钟后，安装电瓶负极，用钥匙转至电源档，自检，30秒后，关闭，拨出钥匙，30秒后再次插入、自检，启动，先油然后切换到气，分别测量黄色线对电瓶负极电压及摆动情况，（一般10S内电压在0－1v波动7－8次）。 如有必要再调整，这个过程一定要有耐心。

USB仿真器说明书VER3.2

MSP430UIF使用说明
VER3.2
2011-04-03

目
一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 八、 九、 十、 十一、
录
功能特点描述 .....................................................................................1 跳线设置说明 .....................................................................................1 JTAG 连接...........................................................................................2 驱动安装 .............................................................................................4 软件设置 ...........................................................................................11 固件升级 ...........................................................................................14 BSL 编程使用方法 ...........................................................................19 烧断熔丝功能 ...................................................................................24 其他相关知识点................................................................................28 常见问题及解决方法........................................................................30 注意事项 ...........................................................................................32

波束形成基础原理总结

波束赋形算法研究包括以下几个方面: 1.常规的波束赋形算法研究。即研究如何加强感兴趣信号,提高信道处理增益,研究的是一 般的波束赋形问题。 2.鲁棒性波束赋形算法研究。研究在智能天线阵列非理想情况下,即当阵元存在位置偏差、 角度估计误差、各阵元到达基带通路的不一致性、天线校准误差等情况下,如何保证智能天线波束赋形算法的有效性问题。 3.零陷算法研究。研究在恶劣的通信环境下,即当存在强干扰情况下,如何保证对感兴趣信 号增益不变,而在强干扰源方向形成零陷,从而消除干扰,达到有效地估计出感兴趣信号的目的。 阵列天线基本概念（见《基站天线波束赋形及其应用研究_ 白晓平》） 阵列天线（又称天线阵）是由若干离散的具有不同的振幅和相位的辐射单元按一定规律排列并相互连接在一起构成的天线系统。利用电磁波的干扰与叠加，阵列天线可以加强在所需方向的辐射信号，并减少在非期望方向的电磁波干扰，因此它具有较强的辐射方向性。组成天线阵的辐射单元称为天线元或阵元。相邻天线元间的距离称为阵间距。按照天线元的排列方式，天线阵可分为直线阵，平面阵和立体阵。 阵列天线的方向性理论主要包括阵列方向性分析和阵列方向性综合。前者是指在已知阵元排列方式、阵元数目、阵间距、阵元电流的幅度、相位分布的情况下分析得出天线阵方向性的过程；后者是指定预期的阵列方向图，通过算法寻求对应于该方向图的阵元个数、阵间距、阵元电流分布规律等。对于无源阵，一般来说分析和综合是可逆的。 阵列天线分析方法 天线的远区场特性是通常所说的天线辐射特性。天线的近、远区场的划分比较复杂，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。因此，在分析天线辐射特性时观察点距离应远大于天线总尺寸及三倍的工作波长。阵列天线的辐射特性取决于阵元因素和阵列因素。阵元因素包括阵元的激励电流幅度相位、电压驻波比、增益、方

仿真器的作用

仿真器的作用 问1.用虚拟软件仿真与这个有什么区别吗？我没有看到过仿真器也没有用过仿真器 答：虚拟软件仿真，不能看到驱动硬件的实际效果。 问2.仿真器接电脑，仿真器再通过仿真头接目标板，然后程序就能在线仿真？ 答：是的，连接好了以后，打开51开发软件平台KEIL，通过在KEIL中修改你的程序中不满意的部分，仿真器会在软件平台KEIL的控制下时时联 动。然后通过单步运行程序或者让程序运行到指定的程序行停止，等等调试方法调试你的程序，直到你满意为止，全部过程硬件都会和程序同步运行，所见即所得。 可以极大地提高效率，不用再反复的用编程器向51芯片中烧录程序。 问3.仿真器的本质是什么？

答：仿真器就是通过仿真头用软件来代替了在目标板上的51芯片，关键是不用反复的烧写,不满意随时可以改,可以单步运行,指定端点停止等等，调试方面极为方便。 问4.操作仿真器的软件KEIL都支持那些编程语言？ 答：同时支持汇编语言和C语言。 问5.如果我不会使用KEIL怎么办？ KEIL是德国开发的一个51单片机开发软件平台，最开始只是一个支持C语言和汇编语言的编译器软件。后来随着开发人员的不断努力以及版本的不断升 级，使它已经成为了一个重要的单片机开发平台，不过KEIL 的界面并不是非常复杂，操作也不是非常困难，很多工程师的开发的优秀程序都是在KEIL的平台 上编写出来的。可以说它是一个比较重要的软件，熟悉他的人很多很多，用户群极为庞大，要远远超过伟福等厂家软件用户群，操作有不懂的地方只要找相关的书看 看，到相关的单片机技术论坛问问，很快就可以掌握它的基本使用了。

问6.仿真器是不是适合初学者使用？ 答：仿真器适合初学者使用,这是肯定的，使用它学习单片机自然事半功倍，但是首先必须有一定理论基础。个人认为它不适合没有任何51单片机基础的初 学者，比较适合有一定理论基础和实践经验的用户，也适合渴望开发复杂程序的有经验用户。可以说如果没有单步运行调试等手段来仿真，很难开发出复杂的程序， 在早些年因为51芯片的存储器是EPROM的，反复烧写的寿命非常有限，开发程序只能靠专业的昂贵的专业仿真器来完成，排除了所有错误之后才能写入单片机 芯片中。有了内部含有闪存的单片机之后，才使反复烧写试验成为可能，但是也还是无法实现象仿真器那样的时时调试。在公司进行单片机程序开发的工程师都是使 用仿真器，对于想真真掌握单片机开发的人，最终也一定会熟练的使用仿真器。 问7.仿真器的原理是什么？ 答：仿真器内部的P口等硬件资源和51系列单片机基本是完全兼容的。仿真主控程序被存储在仿真器芯片特殊的指定

EWB仿真实验及结论

EWB仿真实验及结论 1）ewb使用特点： 与其它电路仿真软件相比，EWB具有界面友好、操作方便等优点。在EWB中，可以直接使用工具按钮完成创建电路、选用元件和测试仪器的工作，而且测试仪器的外观与实物基本相似。稍具电路知识的人员，可以在很短的时间内掌握EWB 的基本操作方法。 对学习电类课程而言，EWB是一种理想的计算机辅助教学软件。因为要弄清电路的功能，不仅需要理论分析，还需要通过实践来验证并加深理解。 作为电类课程的一种辅助教学手段，它可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足，可以使学习者更快、更好地掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理解；而且通过电路仿真，可以让学习者熟悉常用仪器的使用方法，培养他们的综合分析能力、排除故障能力，激发他们的创新能力。 EWB最明显的特点是，构造仿真环境的方法与搭建实际电路的方法基本相同，仪器的面板同实际仪器极为类似，因此特别容易学习和使用。EWB的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值。通过用理想元件进行仿真，可以获得电路性能的理想值。此外，EWB允许用户自定义元器件，自定义元器件时需要的参数可以直接从生产厂商的产品使用手册中查到，这样就为用户带来了极大的方便。 EWB提供了比较强大的电路分析手段，不仅可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、噪声分析和失真分析，还提供了傅里叶分析、零极点分析、灵敏度分析和容差分析等分析方法，以帮助用户分析电路的性能。此外它还允许用户为仿真电路中的元件设置各种故障（如开路、短路和不同程度的漏电等），从而观察电路在不同故障下的工作情况。在进行仿真的同时，它可以存储被测点的所有数据，列出仿真电路中所有元件的清单、显示波形和具体数据等。用EWB创建电路所需的元器件库与目前常用的电路分析软件（如“SPICE”）元器件库是完全兼容的，换言之，两者可以相互转换。同时，在EWB下创建的电路，可以按照常见的印刷电路板排版软件（如“PROTEL”、“ORCAD”和“TANGO”等）所支持的格式进行保存，然后将其输入至相应的软件进行处理，自动排出印制电路板。 2）仿真电路图：

51单片机简易仿真器的制作

51单片机简易仿真器的制作 实验目的： 由于市场上现有的单片机仿真器非常昂贵，为了减少在开发单片机时的成本，故提出利用SST公司的SST89E564RD系列单片机制作简单的51单片机仿真器。 实验环境： 1．硬件环境： 计算机一台SST89E564RD单片机MAX232芯片串口线一根 2．软件环境： Protel99SE软件和KeilC51软件。 其中Protel99SE可以完成硬件原理图的设计，以及PCB板的制作；KeilC51可以完成工程的建立，代码的编写，程序的编译以及最终的软硬件仿真。 实验内容： 1.实验原理： 只需将SST单片机的RXD P3.0 和TXD P3.1 管脚通过一个RS232的电平转 换电路连接到PC的COM串口即可，可使用这个RS232的转换电路做一个通用的8051的下载线。下载时只需将下载线连接到用户目标板上单片机的P3.0 P3.1 VCCGND4个管脚即可进行下载或仿真。 设计的原理图如图1所示，在实际的设计过程中，添加了一个发光二极管，其目的很简单，就是为了验证仿真器供电正常。

图1 SST89E564单片机仿真器原理图 设计的SST89E564单片机仿真器的PCB 板如图2所示，在设计并印制PCB 板之后，硬件电路的设计就完成了。

图2 SST89E564单片机仿真器PCB板

2．实验步骤： 1）通过SST 串口下载软件BootLoader 下载SOFTICE 监控代码 由于SST的MCU在出厂时已经将BOOT LOADER的下载监控程序写入到芯片中，因此无需编程器就可通过SST BOOT-STRAP LOADER软件工具将用户程序下载到SST的MCU中，从而运行用户程序。 SST BOOT-STRAP LOADER软件工具还可将原来的MCU内部的下载监控程序转换为SoftICE的监控程序，从而实现SOFTICE的仿真功能。 执行SSTEasyIAP11F.exe软件运行SST Boot-Strap Loader，在内部模式下检测到对应器件的型号后，SoftICE固件通过按SoftICE菜单下“Download SoftICE”选项下载，便将SoftICE固件下载到MCU 。在BLOCK1的SST Boot-Strap Loader 会被SoftICE固件代替。 详细操作步骤如下 A 选择连接的串口 B 选择芯片型号和内部存储器模式（选择使用SST89E564RD,使用片内程序存储器）

XLINK仿真器使用手册

第一章Xlink仿真器特性描述 ?硬件特性 ?USB 2.0全速接口 ?JTAG / IEEE1149.1标准 ?可编程JTAG时钟，最高可达6Mbits / sec ?JTAG信号电平自适应支持，1.2V ~ 5V ?MULI-ICE 20-PIN标准调试接口 ?USB串口扩展，RS232标准，最高支持921600波特率 ?铝合金外壳，小巧便携 ?软件特性 ?支持在线调试多种CPU内核 ●arm720t ●arm7tdmi ●arm920t ●arm9tdmi ●arm926ejs ●arm966 ●avr ●arm11 ●cortex_m3 ●cortex_m8 ●xscale ?支持GDB调试协议 ?支持单步、跳转、全速、条件断点、变量显示、堆栈跟踪、内存查看等?支持在线烧写NOR Flash、NAND Flash及某些CPU的片内ROM ?支持低阶命令行功能，使用telnet方式登陆 ?支持Eclipse集成开发环境

第二章安装Xlink USB JTAG服务程序 双击xlink-usb-jtag-setup-0.4.0.exe，进入安装向导 点击下一步 目标文件夹路径不能带有空格符号，建议安装在C盘根目录下。

点击安装，进入安装过程 点击完成按钮，结束安装向导 备注：Xlink USB JTAG驱动程序目录为安装目录下的driver目录

第三章安装Xlink USB JTAG驱动程序 将Xlink仿真器插入USB口，在右下角会出现设备插入提示 如未自动弹出驱动安装界面，请打开设备管理器，在Xlink USB Jtag上右键，并点击“更新驱动程序软件” 选择“浏览计算机以查找驱动程序软件”

多波束勘测系统工作基础学习知识原理及其结构

第二章多波束勘测系统工作原理及结构 多波束系统是70年代兴起、80年代中、末期又得到飞速发展的一项全新的海底地形精密勘测技术。它是当前兴趣的焦点，因为它既有条带测深数据，又同时可获取反映底质属性的回波强度数据(Laurent Hellequin et al.,2003)。该技术采取广角度定向发射和多通道信息接收，获得水下高密度具有上百个波束的条幅式海底地形数据，彻底改变了传统测深技术概念，使测深原理、勘测方法、外围设备和数据处理技术诸方面都发生了巨大变化，大大提高了海底地形勘测的精度、分辨率和工作效率，实现了测深技术史上的一次革命性突破（李家彪等，2000）。多波束系统的工作原理与传统的单波束回声测深仪工作原理类似，都是根据声波在水下往返传播的时间与声速的乘积得到距离，从而得到水深。不同的是单波束测深仪一般采用较宽的发射波束（8°左右）向船底垂直发射，声传播路径不会发生弯曲，来回的路径最短，能量衰减很小，通过对回声信号的幅度检测确定信号往返传播的时间，再根据声波在水介质中的平均传播速度计算测量水深。在多波束系统中，换能器配置有一个或者多个换能器单元的阵列，通过控制不同单元的相位，形成多个具有不同指向角的波束，通常只发射一个波束而在接收时形成多个波束。除换能器天底波束外，外缘波束随着入射角的增加，波束在倾斜穿过水层时会发生折射，同时由于多波束沿航迹方向采用较窄的波束角而在垂直航迹方向采用较宽的覆盖角，要获得整个测幅上精确的水深和位置，必须要精确地知道测量区域水柱的声速剖面和波束在发射和接收时船的姿态和船艏向。因此，多波束测深在系统组成和测量时比单波束测深仪要复杂得多（周兴华等，1999）。 §2.1 多波束勘测系统的工作原理 2.1.1 单波束的形成 2.1.1.1 发射阵和波束的形成 一个单波束在水中发射后，是球形等幅度传播，所以方向上的声能相等。这种均匀传播称为各向同性传播（isotropic expansion），发射阵也叫各向同性源（isotropic source）。例如，一个小石头扔进池塘时就是这种情况，如图2.7所示。

EWB仿真设计

基于EWB的数字电路仿真和设计 ――编码器和译码器部分 前言 在当今电子设计领域，EWB设计和仿真是一个十分重要的设计环节。在众多的设计和仿真软件中，EWB以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的应用。EWB及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处。 EWB最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是EWB的一大特色。EWB包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。而通常一个普通实验室是无法完全提供这些设备的。这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。 本次毕业设计主要是应用EWB软件来进行设计和仿真编码器以及译码器的工作原理、基本应用电路等，并硬件实验调试通过，通过仿真和硬件实验进行结果分析对比。

1 EWB的简介 EWB是一种电子电路计算机仿真软件，它被称为电子设计工作平 台或虚拟电子实验室，英文全称为Electronics Workbench。EWB是 加拿大Interactive Image Technologies公司与1988年开发的，自 发布以来，已经有35个国家、10种语言的人在使用。EWB以SPICE3F5 为软件核心，增强了其在数字及模拟混合信号方面的仿真功能。 1.1 EWB的软件界面简介 1. EWB的主窗口 图1

2．元件库栏 图2 2.信号源库 图3 3.基本器件库 图4 5.二极管库 指示 图5

6.仪器库 图6 1.2 EWB的基本操作方法 1.Electronics Workbench 基本操作方法介绍 其他操作方法相对简单，下面就常用的仪器举例说明： 1）数字多用表 数字多用表的量程可以自动调整。下图是其图标和面板。 其电压、 图7 电流档的内阻，电阻档的电流和分贝档的标准电压值都可以任意设置。从打开的面板上选Setting 按钮可以设置其参数。 2)示波器 示波器为双踪模拟式，其图标和面板如下图所示。

ARMJTAG仿真器电路讨论.

ARM JTAG仿真器电路讨论 以下是我在实践中的一些积累，发现这点是因为我在尝试用对SAMSUNG S3C44B0 JTAG 适用的编程板电路给SAMSUNG的另一款ARM9内核MPU S3C2440 JTAG编程时出现问题，查阅了一些资料后最终解决。希望这些对那些在自制ARM JTAG编程器上遇到困难的朋友一点帮助。 一. JTAG仿真器的实质 JTAG (Joint Test Action Group) 编程调试实质上是利用了MCU/MPU片上自带的跟踪调试功能（需MCU/MPU硬件支持）。JTAG编程板一端与PC的并口相连，另一端连接至目标板，由于通常的MCU/MPU的工作电压在1.8V-3.6V之间，而PC机并口输出的电平逻辑为5V，因此需做电平转换，通常使用一枚缓冲/驱动器（如：74××244/74××541）作隔离，并通过电阻分压，限制进入目标板的电平。因PC并口没有电压输出，所以编程板上的IC要由目标板供电，即：JTAG接口中的VCC脚是必须恰当连接的。 二. JTAG接口的管脚定义 主流的JTAG接口有14针和20针两种，管脚分配如图一 14针的JTAG接口为老式接口。 JTAG中的非地管脚定义如下图二。

三. 第一种线序的JTAG编程板电路 实测我所使用的SAMSUNG ARM7 S3C44B0开发套件中的JTAG编程板电路如图

但将该编程板与S3C2440相连后却无法正确载入程序。 依据244的输入输出关系，可整理PC并口与JTAG接口管脚的对应关系如下： PC并口引脚 2 3 8 4 JTAG引脚 TCK TMS TDI nSRST 四. 第二种线序的JTAG编程板电路 经查阅S3C2440的官方JTAG编程板SJF2440的USER’S GUIDE中的编程板电路，整理PC 并口与JTAG接口管脚的对应关系如下： PC并口引脚 2 3 4 11 JTAG引脚 TCK TDI TMS TDO

普中51仿真器使用说明书

普中51仿真器下载操作说明 首先安装普中51仿真器的驱动：（安装时，用管理员身份运行，最好要把360 等杀蠹软件先关掉成功后再打开） 双击set up图标 H3 setup^ESexe 墉setup_x54ieMe 对应什么电脑系统就装什么驱动,有win32,win64; 具体安装步骤如下： 选择路径中，选择与你keil安装的路径一样就行了（这里我们把KEIL1安装在E 盘）

一旦“安装”由灰色变成黑色，点击它就行了 最后点击确定即可。 如果电脑XP系统出现这种情况: 没有癖J DIFWI. dll J因］此这个应用程序未能启动-重新安装应用程序可能会修复此问题, 就把那个驱动安装文件中的这个 函叩Ldll 2015718 口炀应用程序扩星M12KE 复制到WINDOW SYSTEM32面，

本文这里用的是MDK Keil4.74版本，在“Debug”硬件仿真设置中找到PZ51 Tracker Driver就行了，如果没有找到就说明KEIL版本不合适，需要安装新版本的keil软件。 仿真步骤：打开一个能够正常编译通过的工程

蜉虻淄更斗 由 * 官盅主山#赛M 丈兰*机何-奇21、RMM 宰口丈虹 发零养号取」o.i-^p-oj - p7i &ior4 EH F f^it V PTW Piajrrt Flash Ochug Rtripheraik T DA J I 5VCS ^X'iinaguw Hf|p j 「一』割.一 二 I I F ■株％|毒竺帕" 乏 _______________________________________________ 日9 ￥ 姓 专笆目莎暨| %" | Tflrffrtt 卜|卷&蓉幸朗 由可记 ■ @ 固心tu □ REG51,M 国 mmWL ■ x 1、进入KEIL 硬件仿真设置 j_J F arget 1 E-^ Saurce Group 1 为 SIARIJPA5_ S -[￡] Eiiin.c 孟J&EG5LT □ P .右 F U 7 I 顷- Build Output 4-6 47 — 4S void UsartC&nf iomira^ian (I- 49 F 50 SCOH-gS “讦旨布丁作方于1 51 1MW==10SMC I F 厂云也汁婚程工涪万式￡ 5； PC03T-3KE 2-7 打波特军H 倍 4^3 rHi=cxFa ： ”奸救舞戒培宅日宣.往急蓝才玉是弟况的 S4 TLl*i ：Xr*2 SS 〃 E￡=Lr 〃打开接收中新 5< /< El=l ； 〃打开总中酎 57 TR1-1; 〃位开甘钦对 5? S9 J *.此入出一 矗- W2J 薪祐- ￡? L ￡T void Dela^lOcis ( -iLSlzned int cf F/1M 室 O LIS ce R ( €9 un#igH/di ch4)x A f b ；

多波束天线

多波束天线综述 多波束天线(MBA———Multiple Beam Antenna)由于其能够高增益地覆盖较大的地面区域而且又能根据需要调整波束形状而得到深入研究和广泛于卫星通信系统。多波束天线是能够同时产生多个子波束(点波束),从而覆盖地面上所关心的区域的天线系统,根据不同的通信需要,子波束和总波束的关系大致可分为几种情况:固定区域点波束覆盖,非固定区域点波束覆盖和赋形束覆盖。多波束天线与传统天线不同，它只在指定的区域有较高的增益值，而在其他地方增益很低，所以能减少覆盖区域外地面站对多波束系统造成的干扰，提高系统的频谱利用率和信道容量，提供有效全辐射功率和接收系统品质因素G/T值，并使卫星地面站终端设备得到简化和降低成本。另一方面，由于地球的曲率，卫星覆盖下的区域到达卫星的路径并不相等，星下点路径最短，远离星下点的区域路径较远，这就引起了远近效应的问题对于通信卫星系统而言，等通量覆盖是保证系统性能稳定的关键因素之一而这恰恰是多波束天线的优势因为多波束天线是通过几个高增益的窄波束合成一个等效的高增益宽波束，所以可以通过调整每个波束的增益大小，实现对地面的等通量覆盖。 (1)固定区域点波束覆盖： 固定区域点波束覆盖是指所有的点波束彼此独立地照射地面上不同的固定区域,总的波束则覆盖有关国家和地区,这种点波束方式往往用于同步卫星通信系统,近年来也应用于同步卫星通信系统,称为所谓“凝视天线”。这种系统,当卫星移动时,天线始终照射着某一固定区域并保持波束覆盖图不变,直到该区域边缘的仰角小于最小仰角。 (2)赋形束覆盖 赋形束覆盖是指点波束在地面上相互迭加,得到的辐射方向图形成所需要的图形─赋形束,这种方式也往往用于同步卫星通信系统.赋形束的概念在二十多年前就提出来了,其天线由反射面和单个馈元或由少量的馈元组成的馈元阵组成(后者可以看成多波束天线).任何形状的方向图都可以通过设计反射面的形状,在光学口面产生所需的振幅和相位分布来实现,而

LTE-TDD波束赋形

波束赋形 波束赋形原理 波束赋形的目标是根据系统性能指标，形成对基带（中频）信号的最佳组合或者分配。具体地说，其主要任务是补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引入的信号衰落与失真，同时降低同信道用户间的干扰。因此，首先需要建立系统模型，描述系统中各处的信号，而后才可能根据系统性能要求，将信号的组合或分配表述为一个数学问题，寻求其最优解。 1．系统模型 根据应用场合的不同，一般可以将波束赋形算法分为上行链路应用以及下行链路应用。无论是哪种情况，总可以用一个时变矢量（MIMO）信道来描述用户端与基站端的信号关系，如图2所示。对于上行链路，多个发射信号实质上是K个用户设备同时发送的信号，基站则使用多个天线单元接收信号，对其进行处理和检测，这时发送端的信号分配仅在各个支路分别进行；对于下行链路，基站仍可能使用多个天线单元向特定用户发射信号，但用户设备使用单天线检测与其有关的信号，这时接收部分降为一维，信号组合也仅对于单路信号进行。 根据图2的系统模型，就可以描述发送端的原始信号与接收端实际接收信号之间的关系，通常根据研究重点的不同，对于原始信号以及实际接收信号的位置会有不同的定义。对于波束赋形技术，一般其研究的范围从发送端扩谱与调制单元的输出端，到接收端解扩与解调单元的输入端，而研究过程中又常将信号分配单元输出端到信号组合单元输入端之间的部分合并，统称为无线移动信道，由于无线移动通信环境的极度复杂，无法得到其输入输出关系的确切描述，一般采用大量测量和理论研究相结合的方法，使用有限的参数描述该信道。采用这种方法后，就可以得到受干扰有噪信号与原始信号的关系，并据此在一定程度上恢复信号。因此，波束赋形的一般过程为： ⑴根据系统性能指标（如误码率、误帧率）的要求确定优化准则（代价函数），一般这是权重矢量与一些参数的函数； ⑵采用一定的方法获得需要的参数； ⑶选用一定的算法求解该优化准则下的最佳解，得到权重矢量的值。 可以发现，由于通信环境复杂，上述过程的每一阶段都可有不同的实现方案，因此产生了大量的波束赋形算法，如何衡量和比较其性能也成为波束赋形技术研究的一个重要方面。 2．波束赋形算法的性能