基于移动终端的口袋实验系统的研究

张秀

（酒泉职业技术学院，甘肃酒泉，735000）

0 引言

随着我国互联网应用技术的不断更新，我国的通信行业也在快速发展，无线通信技术能更好满足大众对于通信质量的需求，通过不断优化通信质量，提升信号传输速度，加强传输质量，保障传输中的安全性，结合口袋实验系统完成通信[1]。然而，现如今许多通信设备中通信电路结构复杂，设备运行时消耗的功率大，通信数据传输速率低使得系统难以达到最优化。现阶段选取口袋实验系统为设计对象，基于移动终端平台，增加信道容量，提升信号传输速率，不需要借助载波信号，减小设计芯片面积，减少电力功耗，通过结合实际对该系统进行构建和分析。

1 移动终端的口袋实验系统

■1.1 线性电源设计

芯片连接所有通信接口，通过USВ，LCD，以太网口等接口与之相连。芯片内部集成DPS 处理器，同时主芯片控制ARM8 与SDO9898 之间的通信使用芯片内部共存。主控线路框图如图1 所示。

图1 主控电路框图

由于ARM8 中的运行系统为嵌入式Linux 操作系统，实现按键等人机交互与多个通信接口相连。在内存空间中需要进行实时调整[2]。NANFLASH芯片存储程序及设备运行时的关键参数。输入级电路将放大器中的外部输入信号无失真地耦合进放大器中，为后级的电压提供一定的增量帮助，同时采用性能最佳的放大器作为输入级，NВV 管差分放大电路图如图2 所示。

图2 NBV 管差分放大电路示意图

由于输出信号程度小，幅值通常为5V 以内，通过设定一个电阻来取代原电路中的恒流问题。之后，将单个三级转换成组合电路进行储备，防止对应的安全问题产生。将集成电阻并联一个PC 网络，对相应的低频信号进行相位补偿。通过与35V 稳压二极管1K3547C5 与电阻串联产生通过并联一个365μF 的电容来降低电源交流阻抗。低频信号的PC相位补偿网络中选择352PF 电容与250Ω 电阻组成，选择对应的合适取值进行调试。由于三极管的基极与射极之间的电压V1 为常量，取值在0.5V，通过电阻的电流为：

又因为流入三极管基极的电流值可以忽略不计，所以根据公式计算出电阻之间的电流值，得到V1 与V2 之间的电压差值为：

因为电阻值是固定的所以通过调节RV 的值得到最后的电压差，实现调节功能，使得上下共射电路互相关联，放大输出全波信号。

■1.2 示波器电路设计

示波器中的直流耦合方式，但电容在电路中具有隔离直流的作用，所以为避免当信号通过电容时，将直流进行隔离，选择设计电容短路。具体的电路图如图3 所示。

图3 耦合方式电路图

当交流耦合中，电容正常运行，通过隔离直流的方式完成控制电流，直流耦合后完成短路设计。选用光耦继电器ADI250，通过控制光电耦合完成控能。如果DFG1 引脚为高电平，则1 与2 之间的光电设备运行，3与4 引脚之间运行[3]。运行时间通常在0.25ms 中，隔离时间在0.05ms 中，如果出现时间不匹配的情况，可以通过软件延时的方式进行改正。光电设备允许通过的最大持续电流为0.22A，运行的内部电阻为14ohm，同时，器件控制低电平模拟信号，在电路中，二极管有相对的保护作用，电阻完成限流，减少光耦设备被损伤的概率。在示波器的输入端通过衰减信号使得示波器输入信号在恒定范围内，集成两种继电器完成输出端控制，同时就你行ADS 封装，控制驱动对I/O 口电流进行方法，阻止继电器中的反向电动势对电路产生的改变。选择接入对应网络传输时，输入信号通过引脚进入左端衰减网络，后采用0.1%精度贴片精细电阻，减少环境温度对电路性能的改变，实现电压计算，根据阻抗原理，对上部电阻进行运算得到的公式为：

下部电阻公式为：

满足两部分抗组的等比运算公式为：

通过适当的补偿，调节衰弱曲线使得幅度能达到其要求，为避免高频杂波的干扰，设定四组元器件与后端之间连通，构成一个二阶有源滤波器，来消除杂波干扰，选用SD8225 运放，1GHz 小信号带宽（-3dВ），5200V/μs 高速电压转换，消除噪声。由于芯片的电阻输出值小，在输出端装备52Ω 电阻完成阻抗匹配，控制电压在±1V 之间。通过DS 的输出对应的数据完成对其控制。电路中，R2 为反馈电阻，R3 为电压差控制电阻，R13 与R14 与后级的阻抗匹配。其中，由于调节输出端的电压值是分压状态，运用精细电阻处理，输出一组差分对信号完成驱动[4]。在布线时，采用不同走线方法调整差分网络中的长度，减少由于信号频率不同而导致的在传输线中引入的信号长度不一造成的延迟。差分信号可以在相同时间达到，传输中通过平行线的方式减缓干扰，间距在线宽的2 倍以上，完成信号调理，实现对示波器电路设计。

■1.3 信号发生器电路设计

移动终端接口模块是由字符型LCD 和键盘等组成，在设备开始运行时完成对主机端信息的输入与呈现。通过主机端的控制，增加显示效果，自动化方式完成对数据录入。在信号发生电路中完成信号的合成，电路接收从主机端接口电路得到信号，经过SDO9898 产生连续波，经放大电压与功率完成滤波。原理框图如图4 所示。

图4 原理框图

参考时钟源由有源晶振CLF 产生，通过转换器完成对于信号的控制。在延迟后可以通过跳线调整延迟间隔。通过对时钟信号控制，使得触发器R 与参考时钟T 完成同步更新，该信号线进入随机模块中的时间保持一致。时钟延迟时间要按照对应标准进行。其中参考电路设计图如图5 所示。

图5 参考时钟源与全局更新信号线电路图

反馈结构进行迭代运算，在系统时钟中，将得到的输出反馈给得到的接收端，通过同一级迭代不断得到对应结果。经历若干个时钟周期，在流水结构中实现单独运算单元，完成数据的连续输出，在处理中保持高速完成。当流水线中的数据满足后，每个系统时钟都会计算出对应结果，占用逻辑单元增多时需要保持一定精度。增加流水线的级数，增加硬件资源的消耗。选用流水线结构，一级中有3 组并行加减运算单元，完成迭代后归一处理。设输入信号为为信号形成的两种极性载波，得到高斯处理后为：

由上述两个公式运算得到：

通过运算得到每次迭代后的旋转角度相位范围在（-95度，95 度）之间，需要对输入的相位角变换象限。在数据接收处，实现载波中射频信号进行转变，变换频率变成基带信号。通过对应的子载波进行变换，在码元周期内通过初始信号进行解调。相同周期内所有的子载波均得到数据值为0。反馈线的连接中保持的移位反馈函数为：

移位设备随时钟每次通过向右移动得到输出值，并根据反馈线完成连接后从左侧补充一位，去除全0 状态。时钟信号每次翻转，得到的状态值都会随之改变。重复多次，完成周期循环表示为：

2 实验测试与分析

■2.1 系统脉宽触发测试

将高速示波器模块和系统搭建好后，打开上位机程序。设置调节信号源输出脉宽大小不同的方波信号，宽脉宽度为320ns，脉宽宽度为85ns，将示波器模块的时基挡位为120ns/div。设置示波器的触发电平和触发方式为默认，观察示波器是否稳定触发，再设置触发方式为脉宽触发，设置触发上下限和脉宽触发方式。通过观察波形是否稳定显示判断示波器是否触发，具体测试结果如图6 所示。

图6 脉宽显示波形

当输入脉宽大小不同的方波信号，波形会以窄脉宽作为触发信号显示的同时，也会以宽脉宽作为显示，导致波形显示不稳定，无法有效实现对波形的观察。采用脉宽触发方式，采用窄脉宽作为触发条件，可以稳定显示波形。

■2.2 输入功放测试

信号源频率为700MHz，功 率为-15dВm。实 际测试过程中，选择测试在本振为500MHz，550MHz，600MHz 和650MHz时的频点测试结果，具体如表1所示。

表1 输入功放电路测试结果

由实验结果可知，在输入功放在500-650MHz 时实际可以有一定的增益，排除到测试线存在的损坏因素，经过输入功放后的本振功率为正数，均在0dВm 以上，证明实验满足要求。

3 结束语

本文从移动终端入手，通过设计口袋实验，探究了基于移动终端的口袋实验系统。但是方法中还存在着不足，例如针对抑制大功率干扰后的残留干扰消除问题，脉冲信号循环平稳特性差异较大的问题。今后应更加完善计算，更加优化移动终端中的采集功能。同时应提出多种更新示波器技术干扰抑制方法，并实现转换器变换数据的层级来节约资源。通过多角度观测数据变化从而更加完善对实验方法的研究。