无线调频

关键词： 耳机

无线调频（精选八篇）

无线调频 篇1

工作原理

图1是它的工作原理图。电路由4个部分组成,分别为调频发射电路、开关电源电路、开关机控制电路以及信号输入电路。下面分别介绍它们的工作原理。

调频发射电路:由高频管VT1、电感L1、L2、电阻R2等元件组成。该电路是由电容三点式振荡电路,图2是它的交流通路。L1、C3、C4、C6组成选频回路,C3、和C4对信号进行分压,将信号的一部分由C3反馈到由VT1组成的放大器输入端,从而形成正反馈。只要满足振荡条件,电路即可振荡。电阻R2为放大器提供直流静态偏置,电感L2用于隔离高频信号,电容C2和C7为高频交流信号提供通路。电视伴音信号经R2由C1输入,然后加到三极管VT1,使它集电结结电容发生变化,从而引起振荡频率的变化。调频振荡信号最后经电容C5到无线T发射到空间。该调频发射电路有电路简单,发射功率大的特点。

开关电源电路:它由微型升压DC—DC转换器IC1(Max1674),电感L8等元件组成。IC1是双列8脚微型电路,外形只有米粒大小,如图3所示。它有两种输出电压5V和3.3V可供选择,这里选用3.3V的电压。工作时,电池E的3V电压(实际2 ~ 3V)经电容C13和C14滤波,通过电感线圈L8加到IC1的7脚。内部开关电源电路工作后,由8脚输出3.3V,1脚通过电阻R5接输出端8脚,4脚接电容C12到地,5脚不用应接8脚输出端。2脚为欠压比较输入端,当它低于1.3V时,3脚为低电平。电压高于1.3V时,3脚为高阻状态。这样,我的就可以用这2个脚来控制输出电压。自动控制电源的工作过程是这样的:当2脚电压低于1.3V时,3脚为低电平,由于3脚接场效应管V1的G极,输出3.3V电压经电阻R4后被拉低为0,场效应管不导通,调频发射电路不工作。当2脚电压高于1.3V时,3脚为高阻状态,输出电压3.3V,经电阻R4后仍然为3.3V,高于场效应管的开启电压VGS,调频发射电路工作。

开关机控制电路:由CMOS比较器IC2(TLC27L2CP),电阻R7、R8以及电容C19等元件组成。这个电路的功能是:当电视机顶盒伴音信号调大时,调频发射电路停止工作;当电视机顶盒伴音信号调小时,调频发射电路工作。并且要求机顶盒关机时,调频发射电路也停止工作。工作时,首先3V电源电压E由电阻R7、R8分压为2个比较器提供参考电压,这个电压比较低,约为0.3V。当输入的电视伴音信号较弱时,G2输出高电平。这个高电平通过电阻R10向电容C19充电,约经过10秒,C19上的电压为1.3V以上。这时,G1的同相输入端电压在0.5V以上,它大于反相输入端0.3V电压,输出为高电平,C19的1.3V电压加到IC1的2脚,调频发射电路工作。当输入的电视伴音信号较强时,G2反相输入端电压大于同相输入端电压,输出为低电平,调频发射电路不工作。由于伴音信号电压是变化的,会使G2原输出的低电平变为高电平。但这个高电平时间不会太长,这是由于电视持续安静的情况较少,这样几秒钟后,输出又会为低电平,C19上的电压会通过二极管VD2放电,使C19电压始终低于1.3V,发射电路保持不工作。当机顶盒关机后,G1的同相输入端电压为0,输出为低电平。C19上的电压通过VD1放电,使C19上的电压始终为0,调频发射电路也不工作。其中,电容C18用于稳定R8两端的参考电压。

信号输入电路:由二极管VD3、VD4以及C15、C16等元件组成。调频发射电路的输出信号来自电视机顶盒的音频输出端,可以是R或L。这个信号经电感L7,电阻R1和C1加到三极管VT1的基极。然后经过L2、L5、V2、L9入地。而开关机控制电路的信号也来自R(L),由于音频信号为交流信号,为增大信号,C15、C17、VD3、VD4组成倍压电路。负半周信号经VD3,使C15下端为正。正半周信号到来时,输入端信号电压和C15电压相加,形成两倍电压加到比较器G2的反相输入端。开关机的另一路信号来自机顶盒中的S端子插口。由于S端子插口有一个亮度信号输出,并且信号电压在0.5V以上,关机后电压为0,它经过电阻R9限流和C16滤波后加到比较器G1的同相输入端。

另外,电路中还使用了滤波器。由于这里的调频发射电路不同于电池供电的调频发射电路,它的高频信号会进入其他电路,使信号强度变弱,同时会干扰其他电路。电感L3、L5、L7起到了阻止高频信号进入其他电路的作用。由于升压转换器IC1工作时会产生大约500k Hz的高频信号,这个信号会加的调频发射电路上,产生高频叫声 ( 相对于音频 )。故由L4、C8、C11组成π型滤波器来减小这个叫声。而电感L6、L9则用于减小高频信号对开关机控制电路的干扰,使开关机控制电路能正常工作。

制作和调试

■调频发射电路板制作

首先要选择三极管。这里用C1959,外形大小和9014三极管相当,但功率较大,频率上限可以达到300MHz。再制作电感线圈,用Ф0.72mm的漆包线在Ф3.5mm的钻头上绕 制,L1绕6匝,L2绕12匝。L3,L4用成品100μH功率电感,L7用18μH的米粒成品电感。调频发射电路单独制作在一块电路板上,如图4所示,要求元件焊在电路板上要短。

■电源和控制板制作

先要做升压转换器IC1小电路板。找一边长为1Cm正方形覆铜板,用铅笔画出放大引脚,并用刻刀刻出。将升压转换器引脚与小电路板引脚焊在一起,并用元件脚焊出接万能板的引脚,如图5所示。根据电路图将元件焊在万能板上,要注意元件排列位置。一要美观,二要使电路工作时,不容易形成寄生振荡。同时注意场效应管V2焊接时,要拔下电烙铁,以免静电击穿,损坏场效应管。3V电源E连接位置要正确,应连接在开关电源的电路上。输入信号连接地的位置应在开关机控制电路上。制作完成的电源和控制板正面如图6所示,反面如图7所示。

两块电路板制作完成后,即可以调试。先将调频发射电路板接3V电池电源(暂不接电源和控制电路板),并接上天线。送入机顶盒伴音信号,用调频收音机接收电路发射出来的调频伴音信号。如发现收不到信号,可以调整电感L1匝间距离或改变匝数,直到频率点落在88 ~ 108MHz位置上,收音机收到信号。要注意当振荡信号较强时,会出现多个频率点,需要用调频收音机取信号最强的那个点(可以用调频收音机拉长距离接收最强点)。再用手机搜索伴音信号,直到手机能搜索到信号,如图8所示。如发现手机收不到信号,可以将手机靠近调频发射电路的天线(但不能接触)。笔者实验发现,用早期的智能手机需靠近天线,而近期出品手机在5米远还能搜索到伴音信号。正常后,线圈L1和L2最好用高频蜡封固。注意电感L3,L5是装在频率发射电路板上。

接着,将调频发射电路板接电源与控制电路板,用屏蔽线接入机顶盒伴音信号(调频发射电路信号输入也要用屏蔽线)再用一条引线插入机顶盒后S端子亮度插孔。S端子的亮度信号输出孔位置如图9所示。信号地不接和伴音信号地共用。用1K电阻串接红色LED管,做成信号指示电路线2条。一条接比较器G1的输出端和地,一条接比较器G2输出端和地。调机顶盒遥控器音量按键,当音量增大时,G2输出端LED指示灯应由亮变闪烁,最后熄灭。当音量减小时,LED指示灯应变长亮。再开关机顶盒,当打开机顶盒时,G1输出端LED指示灯应亮。反之,LED指示灯熄灭。正常后,再观察在两个指示灯都亮时,LED是否亮,(一般有10S的延时),如果会亮为正常。再观察当G2输出端LED指示灯闪烁,G1输出端LED指示灯亮,LED1不亮为正常。

调试过程中,如出现3.3V电源接调频发射电路,G1、G2输出指示灯就灭,说明有高频信号干扰开关机控制电路,应增大相应电感和电容的值,直到正常。

制作完成后,将二块电路板装入大小合适的塑料盒内,并在外壳的一角固定无线。如外壳空间较大,二块电路板应拉开一定距离。电路板装入外壳内的调频电视伴音发射器如图10所示,整体外观如图11所示。

无线调频 篇2

设计阶段的质量控制

隧道调频广播无线覆盖系统设计选用材料、设备除了要经济实用、成熟稳定、性价比高外，还必须质量安全可靠。并综合考虑施工、维护等重要因素，同时要为今后的发展、扩建、改造等留有余地。

1配电系统设计的质量控制

配电系统为隧道调频广播无线覆盖系统提供正常运行的能量，其设计合理与否影响到系统的正常稳定运行。隧道较长，物理距离相对较远的系统设备用电分配电箱进线取电点，建议就近在隧道公共配电柜空余回路取电，可以避免采用集中供配电时因供电设备故障引起相对独立工作的各直放站同时因失电停止工作，整个隧道覆盖信号消失的缺陷，同时可以节约有色金属导线。分配电箱进线电缆绝缘体材料应满足隧道防火要求，选择阻燃电缆，要满足隧道环境条件下的耐腐蚀性。导体的截面积选择，除了满足电缆敷设方式不同应满足的机械强度的截面积要求、导体发热条件选择导线截面积要求外，同时要满足在送电距离较远时，导线末端电压必须满足设备正常运行最低电压要求的导体截面积要求以及将来扩建设备用电负荷用电对导体截面积的要求。设计时选择分配电箱，避免多台设备共用一个供电回路，要一个供电回路控制一台设备。同时要预留扩建、扩展设备的备用回路。

2光缆系统设计的质量控制

光缆系统设计要安全、可靠、简洁合理，路由走向便于施工。光缆护套材料应满足隧道防火要求，宜选择防火阻燃光缆。光缆芯数选择要考虑扩建增加设备的余量，并留有足够的备用芯数。光缆系统图见图1。

3泄漏电缆系统设计质量控制

1)远端机直放站能量覆盖距离验算检查:翔安隧道调频广播无线覆盖系统工程实际最长段泄漏电缆长度为720m(见图2)，87MHz～108MHz频段对应的传输衰减损耗为0．80dB/100m;本工程远端机功率20W，输出43dBm，每路泄漏电缆注入的功率为:20/2=10W=40dBm;馈线长度:70m，馈线损耗为:0．04dB/m;功分器插损耗3dB;最长段泄漏同轴电缆信号最不利点末端信号覆盖强度:40－(7．2×0．8+70×0．04+3)=28．44dBm≥22dBm。2)泄漏同轴电缆末端车体内信号覆盖强度估算:车体及隧道效应损失6dB，衰落余量5dB，87MHz～108MHz频段对应的泄漏电缆耦合损耗75dB。

施工阶段质量控制

在工程建设过程中施工质量控制的好坏不仅影响到工程产品的各项设计指标的实现，还会影响到企业经济效益，在施工过程中控制好施工质量对实现工程质量目标起着重要的作用。施工质量控制重点要控制好各个工序的施工质量。

1供电系统施工质量控制

电源线必须采用整条阻燃电缆线，严禁中间接头。电源线敷设应自然顺直无扭绞，不得溢出槽道。富余电缆线应截除，减少电压线损。经桥架布放的电缆线绑扎整齐，松紧适度，绑扎间距均匀。电缆、电源线转弯处应放松，均匀圆滑。电源线进入开关处及开关应标识清楚，指明电源线连接的设备，施工完毕的电源线末端必须用绝缘物封头，电缆剖头必须用胶带和护套封扎。

2光缆施工质量控制

光缆施工时要注意光缆施放时的拉力一般不超过允许张力的80%，瞬间最大牵引力不得超过光缆允许张力的100%，以免拉断光缆。光缆施工时弯曲半径不得小于光缆直径的20倍。光缆敷设完毕，应保证缆线或光纤良好，缆端头应作密封防潮处理，不得浸水。光缆熔接应满足有关规范、标准要求，热熔接束状光缆单芯双向熔接点衰减平均值应不大于0．08dB/(芯点)，带状光缆单芯双向熔接点衰减平均值应不大于0．13dB/(芯点)。用OT-DR进行全链路双向测试时，光纤衰减的标准应满足:在1310nm波长上，衰减平均值应不大于0．4dB/km;在1550nm波长上，衰减平均值应不大于0．25dB/km。光跳线应保持自然顺直，无扭绞现象，并绑扎至横架上。尾纤在ODF和设备侧的预留应分别不超过200mm，并在其两端分别固定一永久性标签。

3泄漏同轴电缆施工质量控制

泄漏同轴电缆安装固定时应使泄漏同轴电缆开槽位置标识即场强泄漏最大方向朝向信号移动接收方向，使泄漏扇口泄漏的无线电波能完全覆盖行车道。安装泄漏同轴电缆施工时，电缆盘不得卡阻，载运轨道车不得猛启动或急刹车以免电缆受损，或发生其他安全事故，布放电缆不得拉得过紧，吊挂电缆应平直，不得出现过松、扭曲现象，漏缆两端头使用防火吊夹，并且在距离此防火夹具20cm～25cm处安装漏缆连接器。固定泄漏同轴电缆夹具的安装要牢固可靠，各种电缆连接件接头、终端电阻等的制作安装可参照相近专业施工标准执行。电缆与器件、连接件连接处应做密封防潮处理。

4设备安装施工质量控制

设备安装前应开箱检查设备的规格、型号、数量、产品合格证书及外观质量，安装前仔细阅读设备安装说明书。设备应安装在设备间，没有设备间的应安装在隧道内通风、干燥、没有滴漏和积水的安全地方。设备应与隧道壁保持规定的距离，以利于设备的防水、防潮、散热。设备的连接线、跳线按安装说明书要求连接，设备各种接地与接地母线的连接要可靠。

调试阶段的质量控制

设备安装完毕并经检查后，先进行单机设备调试，检查设备的状态指示灯是否正常，输入、输出信号是否正常，并记录。单机设备调试完成并且正常后，可以进行系统调试，通过仪器仪表检查系统各质量关键点的信号测量值是否与理论计算值相符合，同时通过收听感受检验隧道调频广播听觉效果。对工程中出现的工艺、指标质量问题，属于施工问题的通过检测、检查、分析、整改加以解决，属于设备问题的，联系厂家对设备进行重新调试、整定解决。

结语

无线调频发射系统之天线设计 篇3

天线种类繁多, 新品种也层出不穷。其分类也是多中多样, 从使用范围来看, 天线可以分为广播天线、通信天线、手机天线、基站天线等等;从使用用途看, 有发射天线、接收天线、收发共用天线;从天线的方向性和增益来看, 有定向天线、全向天线、强方向天线、高增益天线、低增益天线、扇形和笔形波束天线等等, 从极化方面看, 有线极化天线、圆极化天线、椭圆极化天线等。天线还可以从很多方面分类, 并且, 近年来也出现了很多新型天线, 比如微带天线、智能天线、自适应天线等等。本文, 主要讨论为微波发射系统中微波天线。

在无线调频发射系统中, 主要采用微波天线作为其发射天线, 并且, 微波天线也是微波通信设备中重要的组成部分, 其天线的性能直接影响发射系统的质量与效能。主要技术参数:

1.1 方向性

1.1.1 方向性图

天线的方向性图是一个立体图形。天线的特性可以用相互垂直的平面 (E平面和H平面) 内方向性图来描述。天线方向性图反映了天线辐射能量的集中程度, 方向性图越尖锐, 则辐射能量越集中, 否则能量越分散。若天线方向性图为一球面, 则表示电磁能量均匀地辐射到四周, 也称此为无方向性, 这也是理想点源在空中的辐射场。

天线的方向性图可以通过测试来绘制, 比如测出功率就可绘出功率方向性图, 测出场强就可绘出场强的方向性图, 这两者图形形状完全一样。通常天线方向性有多个叶瓣, 其中最大辐射方向的为主瓣, 其余为副瓣或旁瓣。在方向性图中, 主瓣信息也是我们最关心的。

在方向性图中, 方向性图的主瓣宽度、主瓣零点角以及副瓣电平都是需要关注的, 其中, 副瓣电平是越低越好。天线的方向图可以用直角坐标和极坐标两种方法来绘制。

1.1.2 方向性系数

方向性图一定程度上反映了天线的辐射状态, 但它是一个相对值, 为了定量描述天线集中辐射程度, 引人了方向性系数。方向性系数是, 同一距离及相同辐射条件下, 最大辐射方向上辐射功率密度与无方向天线 (电源) 功率密度之比, 用D来表示。可见方向性越尖锐的天线D越大, 相反D越小, 而D=1, 则是无方向性天线, 即理想点源辐射场。

1.2 天线效率

一般来说, 构成天线的导体和绝缘介质都有一定的能量损耗, 输入天线的功率不可能全部转化为自由空间电磁波的辐射功率, 我们把天线辐射功率Pr与天线输入功率之比称作天线效率, 即ηa=。通常微波天线的效率都很高, ηa接近于1。但是这里定义的天线效率并没有包含因天线与馈线传输系统失配引起的损耗。

1.3 天线阻抗

天线阻抗是指天线输入端口想天线辐射口方向看过去的输入阻抗, 它取决与天线结构与天线频率。只有当天线的输入阻抗与馈线阻抗良好匹配时, 天线的转换效率才最高, 否则天线输入端口上产生反射, 在馈线上形成驻波, 从而增加了输入损耗。大多数天线输入阻抗的匹配是在工程设计中采用近似计算, 然后通过实验测量, 修真来确定。

另外, 增益系数、天线极化和频带宽度等参数也是天线设计中主要技术指标。

2 天线的设计

天线可以采用多种软件进行分析和设计, 他们根据使用的分析方法不同, 又可分为基于有限元法为核心的Ansoft公司的HFSS软件, 基于矩量法的Zland公司的IE3D软件, 基于FDTD法的Zland公司的FIDELITY软件, 以及CST软件和microwave office等。如图1所示。

Ansoft HFSS高频结构电磁场仿真软件, 采用切向矢量有限元法求解任意三维无源结构的电磁场, 得到特征阻抗、传播系数、辐射场、天线方向图等结果, 利用周期性边界条件, 可解决:

(1) 基本电磁场数值解和开边界问题, 近远场辐射问题。

(2) 端口特征阻抗和传输常数。

(3) S参数和相应端口阻抗的归一化S参数。

(4) 结构的本征模或谐振解。基本操作步骤:

a.画模型 (Draw a geometric model) 。

b.修改项目设计参数 (Modify a model’s design parameters) 。

c.确定模型设计参数的变量 (Assign variables to a model’s design parameters) 。

d.指定设计的解设置 (Specify solution settings for a design) 。

e.验证设计设置 (Validate a design’s setup) 。

f.运行HFSS模拟 (Run an HFSS simulation) 。

g.创建2D散射参数的直角坐标曲线 (Create a 2D x-y plot of S-parameter results) 。

3 总结

在无线调频发射系统中, 天线是非常重要一部分。而Ansoft HFSS软件是一个类似于Microsoft Windows图形用户界面输入模型, 用于任意三维无源器件的高性能电磁场仿真器。它能解决平面天线、波导及线天线、阵列天线和雷达散射截面等问题, 是非常优秀的天线仿真软件。

摘要：在通信系统中, 发射机想将信号进行远距离传输。必然需要用馈线将其送到天线, 再以电磁波形式辐射出去;同样, 在接收机, 通过天线接收后通过馈线发送给接收机。由此可见, 天线是发射机和接收机中重要的无线电设备, 并且, 天线也是能量转换器, 能将高频电流或波导转换为无线电波, 也能把无线电波转换为高频电流或波导。天线种类繁多, 已经广泛应用于移动通信、广播电视、雷达定位等领域, 已成为了必不可少的设备。

网格化调频广播无线监测系统 篇4

随着互联网、大数据等相关技术的飞速发展, 利用无线网络, 构建一套针对FM广播覆盖进行网格化监测的覆盖监测系统, 可以弥补调频覆盖质量监测的空白。网格化调频无线监测系统是通过部署在各地区域的监测终端设备, 对该地区的FM信号、音频信号进行采集和存储, 然后利用有线或者无线网络, 回传到服务器, 完成数据处理, 并可以结合地图对采集到的信号进行实时展示和分析, 应用大数据分析方法, 对各监测点数据进行综合分析, 最终实现对区域覆盖质量进行精细化评估的目的。网格化调频广播无线监测系统需要具有广播信号采集并实时回传、无线发射状态监测、无线信号解调后音频监听回传、有线无线网络自动接入、监测点监测数据综合分析五大功能。

若实现上述功能, 需要依赖于流媒体传输技术、嵌入式技术和数据分析展示技术等。本文所讨论的音频流媒体解决方案, 有效地解决了采集部署在各地区的监测终端设备的无线电信号, 并实时进行回传的难题。

2 网格化调频广播无线监测系统的设计

网格化调频广播无线监测系统主要由无线电信号监测终端、音频流媒体服务器、数据综合分析展示及用户管理系统等几个部分组成, 其组成框图如图1 所示。

2.1 音频流媒体服务器

不同于早先的下载后再播放的模式, 通过流媒体技术播放多媒体文件, 不需要预先下载媒体数据, 只需要在播放开始时, 将少量的数据存入缓存区即可。

流媒体技术采用特定的传输方式, 即流式传输, 其对传输的实时性要求较高。音频流媒体服务器的总体设计方案可将系统分为三个模块, 即原始音频信号采集模块、音频压缩编码模块和传输发送模块, 如图2所示。在原始音频信号采集模块中, 我们将FM解调信号作为音频输入, 声卡对模拟音频输入信号进行数字采样, 在量化之后便形成了原始音频数据PCM流;在音频压缩编码模块中, 可以采用MP3以及AAC音频编码技术, 以满足各种现实需求;在传输发送模块中, 定义了用来传输AAC媒体流的SDP文件, 可以通过VLC播放器打开并实现流媒体接收。

围绕音频流媒体服务器系统的设计, 我们还采用了以下新技术。

(1) 在音频编解码技术上, 采用了MP3 以及AAC两种音频编码技术, 可以满足系统在不同环境下的传输要求。

(2) 在流媒体传输技术上, 不只实现了一对一的网络传输, 同时还可以实现组播模式, 实现一对多的网络传输。

2.2 数据综合分析展示

2.2.1 Web服务器

基于流媒体服务器, 建立Web服务器, 可以支持实时监测显示、数据展示、数据统计分析、终端管理和用户管理等功能。

(1) 采用标准浏览器访问方式, 支持多种访问终端形式 (手机、平板、电脑) ;实时监测数据刷新机制, 刷新及报警响应速度小于1s。

(2) 多种页面展示, 地图页面、详细状态页面、分地区分项目展示页面、全网网络状态页面等, 适应于不同情况需求, 采用扁平化网页设计风格, 展示简约清晰。

(3) 报警信息数据库管理, 可根据监测需求自行选择报警机制、报警门限等操作。

(4) 多级用户权限管理体系, 对不同登录用户进行权限认证, 实现访问用户权限不同, 开放功能不同。

(5) 监测终端智能便捷管理, 添加终端、删除终端、配置终端、报警选择、查找终端等软件管理功能, 方便用户对监测终端进行管理。

(6) 数据统计分析与展示系统。

在以前的Web应用中, 都是用户在客户端发送请求, 客户端进行响应, 用户无法实时查看服务器端的变化, 也无法满足实时GIS的应用需求, 现在我们采用了服务器推送技术。服务器推送技术的优点在于, 它能够在保证用户高效响应的前提下, 主动向客户端发送消息, 将处理后的结果, 实时推送到不同的用户终端上, 并以友好的界面展示给用户。

2.2.2 地图页面

百度地图API是一套应用程序接口, 通过API, 只需简单的操作, 即可在自己的应用中构建功能丰富、个性化的、 高效的地图功能。API中包含了构建地图基本功能的多个接口, 提供了诸如位置搜索、周边查询、出行路线规划等功能服务。百度地图API服务是免费开放的, 提供了基于移动设备和浏览器的两套API。

加载百度地图API, 并在其中标有各监测点的位置, 再单击相应监测点, 可弹出提示框显示该点的核心参数;双击相应监测点, 可跳转至该监测点的详细参数页面, 且地图可进行自由拖拽、缩放、移动等操作。

2.2.3 详细参数界面设计

可以采用多种显示样式, 将监测终端的数据进行展示, 主要包含以下内容。

(1) 实时参数信息:可实时显示所选择频道的频率、接收点场强、信噪比、温湿度、终端的状态信息等。

(2) 终端回传音频的监听:可选择收到的某一时段的音频进行收听。

(3) 实时音频的监听:可点击实时收听, 直接收听监测终端发出的音频流。

(4) 音频比对结果信息:实时显示该监测点回传的音频与播出节目流的比对匹配结果, 以及实际播出的音频延时, 并给出接收音频的客观质量打分。

(5) 实时报警显示:如出现相应的报警, 提供突出显示。

2.3 用户管理系统

对整体项目信息进行管理, 需要包含以下内容。

(1) 监测点的部署管理:所在地域、网络接入方式、监测终端型号及ID等。

(2) 监测终端功能设置管理:音频采样、压缩、回传、录音机制, 频率监听, 报警门限, 参数回传机制等。

(3) 系统报警功能配置:报警条件、报警内容、报警提示、报警等级、报警记录规则等。

(4) 统计报表功能配置:报表模板、报表形式、生成报表时间规则等。

3 结论

本系统设计了可实时分析、展示无线电覆盖数据的网格化无线监测系统。但是, 还有很多不足的地方需要完善, 在未来的研究中, 可以通过自行设计相关技术模块, 使其可以成为专业的流媒体服务器系统;在地图展示上, 功能较少, 在未来的工作中, 可以更加深入地利用百度地图API的函数, 设计更多符合用户需求的功能。

参考文献

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基于软件无线电平台的调频终端设计 篇5

借助于DSP、FPGA等可编程器件不断提升的实时信号处理能力, 软件无线电技术的优势日趋明显, 无论是在新型无线电应用的快速部署上, 或是在原无线电应用的更新升级上, 还是在多体制无线通信制式的融合上, 都具有传统无线电不可比拟的优势[1]。针对软件无线电应用的开发, 业内相继推出几款开发平台, 如Research SORA, Typhoon SDR DP, SFF SDR DP, USRP等。本文选择SFF SDR DP作为实验平台, 在DSP和FPGA混合架构上设计了基于软件无线电平台的调频终端, 其工作频段为400 MHz, 发射功率为20 W左右。

1 SFF SDR平台架构

SFF SDR平台由数字信号处理模块、数模转换模块和射频模块3个部分组成。本文设计的调频终端主要部署在底层的数字信号处理模块, 其他2个模块只要通过设置部分参数即可实现相应功能。信号处理模块拥有一块Virtex-4 FPGA和一块DM6446DMP芯片。其中, DMP芯片又由2个部分组成:超长指令字的DSP和精简指令的ARM9内核。这3个部分承担着不同功能, Virtex-4用于终端逻辑的设计, DSP用于完成信号预处理和后续处理功能, 而ARM9上运行着平台的实时操作系统, 用于实现系统对各个模块的控制。DSP和FPGA之间的通信通过视频处理子系统 (VPSS) 来完成。

数据转换模块配备有14位125 MSPS双数模转换通道和16位500 MSPS模数转换通道, 其精度完全满足普通无线电应用的需求。另外, 该模块还配有可编程增益器, 可用于实现自动增益和发射功率控制[2,3]。射频模块分发射和接收2个部分, 可用于实现5MHz或20MHz带宽信号的发射和接收, 其中发射端工作频段为200~900 MHz, 接收端工作频段为30~900 MHz。该射频模块的最佳工作频段为400~600 MHz, 本文选用400 MHz作为无线调频终端的工作频段。

2 调频终端总体设计

调频终端的总体设计思路是将整体细分成尽可能小的功能模块, 然后再按照逻辑关系或数据流的顺序分配到DSP和FPGA处理器中进行部署。FPGA因具有数据高速并行处理的优势, 可以用来部署调制解调功能模块;而DSP较好的时序分析能力很适合于逻辑控制模块的功能实现。

语音信号在输入DSP之前需经过PCM Codec音频编码器的处理, 编码器的抽样频率设为32.5kHz, 以满足一般音频应用的精度要求。调频终端的主要功能在FPGA中实现, DSP则用来进行数据的辅助处理。基于System Generator的FPGA部分的设计如图1所示。

3 调制和解调设计

调制和解调的设计是FPGA部分的核心, 因此, 下面进行详细阐述。

3.1 DDS调频

直接数字频率合成器 (Direct Digital Synthesizer, DDS) 也叫做数控振荡器 (Numerically Controlled Oscillator, NCO) , 采用数字查找表的方式来实现正弦波的输出, 即利用相位值作为查找表的地址, 查出对应的正弦值并将其输出[4], 其原理如图2所示。图中, Δθ表示相位增量, Clk指内部系统时钟频率, θ (n) 表示相位累加器的输出, 量化单元将θ (n) 量化为Θ (n) , BΘ (n) 表示相位累加器的位数。

利用DDS原理和System Generator提供的相应DDS功能模块, 调频部分设计如图3所示。

输入端口2的恒量m称为相位累积量, 用于确定中频载波。考虑到数据转换模块的交流耦合, 此处载波频率取为30 MHz。为了得到预期的中频载波, 恒量m的设置受式 (1) 约束:

式中:p为乘数因子, p=ceil[log2 (DDSclock/0.2) ], 其中ceil表示向上取整, 0.2为DDS的频率分辨率;fout为预期的中频载频;DDSclock为DDS模块的时钟频率。

从端口1输入的语音信号作为调制信号使中频载波发生频偏, 以实现调制。本文调频指数设为0.5。

3.2 CORDIC算法解调

CORDIC算法用于计算直角坐标系向量的旋转角度, 其基本思想是利用一系列绝对值逐渐减小的角度摆动使原向量趋近现向量来计算旋转角度[5], 如图4所示。

将向量 (Xi, Yi) 旋转角度θ后得到新向量 (Xj, Yj) , 则有

根据式 (2) , 可得单步旋转等式:

式 (2) 中每步的旋转角度θn=Snarctan (1/2n) , 其中, 所有迭代角度之和必须与旋转角度θ相等, 其中Sn={-1;+1}。通过这种算法, 可以较为简便地提取平面向量的旋转角度θ。

利用System Generator提供的CORDIC模块作为运算工具, 可以方便地从调频信号中提取相位信息, 达到解调的目的。所接收的调频信号经过中频转换、AD转换、载频变换和抽取等一系列解调准备后, 进入解调模块进行解调, 如图5所示。其中I、Q两路正交信号经CORDIC模块运算后得到其幅度和相位信息, 相位信息便是所需的解调信号。

4 测试结果及分析

为了验证软件无线电调频终端的可行性, 对其进行语音测试。测试平台包括电脑和软件无线电平台。测试中的实时数据由平台以数据帧的形式反馈给电脑, 再由Matlab Simulink的矢量示波器显示出来。对语音信号进行分析比较, 一般可以从波形文件的形状和稠密程度判断信号的还原能力和失真程度, 同时可借助其FFT频谱进行判断[6]。

将软件无线电平台布置在相距200m的2个房间, 在400MHz频段上进行语音通话测试。启动平台, 运用System Generator和Matlab Simulink软件将系统模型转换为可执行文件载入平台的DSP和FPGA中, 同时注入待测试语音信号, 开始测试。测试结果如图6和图7所示。

通过收发端的波形对比可以看出, 接收端在一定噪声干扰的情况下较成功地还原了发射信号, 且信号能量集中在5kHz带宽内。

5 结语

用模块化的设计方法设计了基于软件无线电平台的调频终端。语音测试结果表明, 该调频终端性能良好, 较传统的无线调频终端而言, 具有便于部署、功能易扩展和易于升级等优势, 具有一定的应用前景。

参考文献

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[4]李晓杰, 王秀琴.直接数字频率合成器的设计[J].煤矿机械, 2008, 29 (7) :133-135.

[5]杨宏, 李国辉, 刘立新.基于FPGA的CORDIC算法的实现[J].西安邮电学院学报, 2008, 13 (1) :75-77.

无线调频 篇6

江川县总面积850平方公里。全县7个乡镇、72个村委会, 总人口27万。江川人民广播电台成立于1989年, 采用1100kHz、1000W的中波发射机覆盖江川县境内的7个乡镇。

近年来, 由于有线电视网的迅猛发展, 江川县有线广播电视网已通达所有乡镇, 大多数村组入户率达85%以上。经过深入调研, 江川广电局决定:停发中波广播, 充分发挥有线网优势, 采用有线加无线调频广播传输发射技术组建江川人民广播电台覆盖网。以县局内和老尖山为无线发射骨干台实施无线覆盖, 场强不达标区及盲点, 以有线网中的FM信号进直放站进行补点, 全县电台覆盖组网如图1所示。

2 江川县调频无线发射覆盖网指标分析

2.1 传输网络指标分析

从技术方案图可看出, 江川县广电局除了县局机房的调频发射机是音频信号经过调音台直接上发射机外, 其它站址都是通过有线网传输上直放站。由于市局有线前端是60套节目的多频道混合传输, 经过了几次转发, 传输通道上的宽带有源设备在整个带宽内产生的噪声功率, 非线性失真产生的干扰都会使所传输的立体声信号指标下降, 调频立体声信号采用有线网传输, 直放站功率放大后发射, 我们需要特别关注有线网传输后调频立体声信号的指标是否还能达到要求。

2.2 有线网传输系统指标

依据国标GY/106-1999给定的指标, 玉溪市广电局在规划全市统一前端联网, 提出有线网系统设计指标如表1。

2.3 直放站信号传输网络结构

图2代表了玉溪市的有线电视信号传输到江川的网络结构状况;使市局信号到江川县局机房后, 县局机房经过一级1310nm光链路传输到各直放站。下面以离县局最远的安化乡直放站为例, 核算江川采用有线网作为电台调频立体声信号传输手段的指标情况, 其它各直放站的指标不低于此站点指标。

图2中同颜色框图中的设备在同一个机房内, 虚线代表外线光缆。

市局中心机房将各频道调制信号混合后经放大处理, 通过1550nm光发射机传输到各县机房。

江川县局机房将市局下来的有线电视射频信号与江川人民广播电台调频立体声调制器信号混合后, 通过一级1310nm光链路传输到各直放站功率放大后进行发射覆盖。

从市局到江川乡镇是860MHz光传输网, 目前玉溪市传送了40套模拟电视节目, 20套数字电视QAM调制节目, 两套调频广播, 共计60套电视节目, 按照新的标准, 有线网下行频率已调整到了87MHz, 在860MHz带内, 可以传输54套模拟+38套数字电视节目, 共计92套节目, 玉溪网中将在一段时间内, 只会传送此60个频道, 由于没有满频道传输, 网络中的三大指标还可以通过折算而适当提高。经计算, 对照传输网用户指标, 载噪比指标没有问题, 非线性指标有点紧张。然而, CTB主要落在电视图像载波附近, CSO主要分布在电视频道内, 以往的测试也可以看出, CSO产物落入调频立体声频段不是很严重。

2.4 调频发射覆盖网

江川县局五个发射站址, 县局发射站功率最大, 作为骨干发射台覆盖江川的有效人口。我们应以发射机功率参数、天线增益、馈线损耗算出有效发射功率, 然后查ITU-R P.370-7建议书的场强曲线, 即可得出每一电台发射站在各个覆盖接收点处的场强。

县局发射站发射功率P=1000W, 频率为95.5MHz, λ=3.14136m, 天线增益2.5dB, 馈线损耗2.5dB, 发射天线高度为H1=65m, 接收点接收天线高度取H2=1m, 最远距离为覆盖到翠峰乡的村寨, 离县城发射站30km, 天线方向系数取2, 经计算, 离县城30公里处的场强为:67.42dB。

2.5 全系统的指标

县局发射站信号没有经过有线网传输, 该发射站区域只要覆盖场强达标该覆盖区域就能正常达标接收。其它四个直放站则经过了有线传输网, 接收点指标应由调频调制器、有线网和直放站发射机三部分的指标决定, 从指标的各组成部分看, 传输网对载噪比指标影响最大。根据调频理论分析, 调频传输通道的信噪比为75.5dB。

(1) 县局调频调制器信噪比指标:72dB。

(2) 直放站发射机信噪比:主要有调频立体声调制器决定, 取72dB。

直放站全系统的总信噪比指标 (前端调频调制器+传输网+直放站发射机) 为68.1dB。

此结果大于国标60dB的要求, 证明江川县采用有线网传输、直放站功率放大补点覆盖的技术方案完全能满足覆盖区调频立体声的载噪比指标要求。经市广电局测试, 理论计算和测试结果基本一致, 能达到国家标准的技术指标。

摘要：介绍江川人民广播电台根据实际情况搭建调频广播一体网系统的设计。

无线调频 篇7

关键词：调频广播,场强测试,无线场强监测系统

1 引言

以前，在测试拉萨调频发射台所发射的调频广播信号在拉萨的覆盖情况时，都是由工作人员事前选取很多不同的测试地点，通过老式的场强测试仪来定点测试，并将所测试的地点和场强值手工标注在记录本上。上述收测结果受限于工作人员所选取的测试点，不能得到全面、准确的覆盖信息，而且对数据的处理也极不方便。急需引进更方便、更实用、测试数据更全面、更加人性化操作的场强监测系统。

本文介绍了由本台新引进的无线场强监测系统的性能、系统组成、面板信息及在拉萨调频台的实际应用情况。该系统能在地图上可以实时显示所测点的场强值大小、音频信号幅值及调制度等信息，与以前老式场强测试仪相比，具有更加方便、所测数据更加全面等优点。

2 无线场强监测系统

2.1 系统组成及性能

拉萨调频台于2011年购买了一套由安徽汇鑫电子有限公司研制的无线场强监测系统。该系统由无线场强监测仪、FM天线、AM环形天线、GPS天线、装有场强监测软件的笔记本电脑等组成，系统组成实物图如图1所示。

无线场强监测系统是基于微软．net技术而开发成功的。针对监测点的场强与信噪比信息，对监测到的数据进行分析与统计，利用统计到的信息来反映区域的场强值，并在地图上通过不同的颜色反映监测点场强的强弱，达到了测试的实时性和实用性。该监测系统同时具有多种显示效果、区域显示的直观性、采集信息的全面性，还具有专业、灵活等特点。

在测试场强强度时，可同时测量出调制度及音频信号的幅值，并通过GPS天线测得的数据，可以确定测试点的地理位置及时间，配合FM天线使用后，有利于大幅度改善调频信号的覆盖度及接收质量，测试数据可存储打印。

系统可以实现：对发射台信息的设置和增加、删除、修改等功能；对系统各参数可进行设置；可以在地图上进行常规操作, 包括发射塔、采集点以及覆盖区域等。

该系统与以前使用的老式场强测试仪相比, 可以有效地解决了场强信息的实时监测;可通过不同颜色, 在地图上显示场强的范围, 视觉效果直观;可进行监测设备和串口的设置以及发射塔的定位显示和位置修改, 方便了系统的修改与移植;地图显示效果的美观及缩放的灵活性等, 提高了系统的可操作性。

系统的技术指标如表1所示。

2.2 场强监测仪面板

场强监测仪开机后，主界面实时显示检测仪的各项参数，包括：监测频率、场强、载噪比、调制度（AM）、频偏（FM）、工作模式、实时调制度光柱显示、设置音量大小的进度条以及测试结果是否保存的状态栏等，场强监测仪前面板如图2所示。

当接收到的节目是调频立体声节目时，光柱实时显示左（L）、右（R）调制度；当接收到的节目是调频单声道节目或中短波节目时，光柱只显示左（L）调制度。

同时显示GPS地理信息系统跟踪到的卫星数，当卫星数达到3颗或以上时，地理坐标信息才是准确的。屏幕右上方有一个表示电池容量的刻度框，当里面显示4个方块条时，表示电池容量是充足的，当框里没有方块条时，表示电池容量已快耗尽，应尽快充电。

3 在拉萨调频台的实际应用

3.1 系统设置

根据测试任务及目标，首先在场强监测软件里设置好需要测试的拉萨调频台的9个频率，详细信息如图3所示。

为了在地图上更好的用不同颜色来清晰地显示出不同的场强值。在监测软件的场强显示颜色设置一栏里，设置了11个不同区间的场强颜色，每个区间的强场值相差10到20dBuV，如图4所示。

3.2 系统连接及测试

如图1连接方式，FM天线通过电缆接到FM射频输入口，GPS天线通过电缆连接到场强监测仪的GPS天线输入端，由于FM天线与GPS天线都带有磁性，故应将二者放置于车顶开阔位置。USB转换串口线的DB9端接场强仪串行口，并拧紧，USB端连接配套的笔记本电脑的USB口。点烟器电缆线的一端接到汽车的点烟插座取电，另一端接插销板或直接接场强仪的充电输入口。

由于拉萨的地理位置特点, 此次场强测试的路线选取了东西方向绕圈的方式。东至达孜县, 西至拉萨火车站, 基本包括拉萨市的主要路段。本次测试同时监测了本台发射的9套调频节目。图5是西藏人民广播电台汉语广播频率（93．3MHz）的测试结果图。

根据图5，我们可以在拉萨地图上清楚、实时地看到汽车所走路线，以及在这些路线上的测试点上的场强信息。同时，无线场强监测仪还能够在地图上以不同色彩的矩形和圆形来显示所测点区域的不同场强的情况，如图6、图7所示。

使用无线场强监测系统后，我们可以通过汽车在市区内的移动，就能方便地完成拉萨调频发射台所发射的各频率在市区场强覆盖的情况，大大提高了测试效率。

3.3 结果分析

在无线场强监测系统里，还可以从采集系统内查看到每次测量后自动统计的采集点数量及分析结果，包括：测量频率、采样点的总数，以及分别为10%、50%和90%以上测试点的场强最高值等信息，起到了方便统计与分析测量结果的效果，数据分析统计表如表2所示。

表2数据分析统计表

根据表2的统计结果与图5对测试点场强大小的显示，我们便能方便的了解广播电台各发射频率在拉萨市内的信号覆盖情况。据最后一项“90%以上场强最高值”指标可以看出，所测点的场强90%以上的测试点的场强值都在60dBuV以上，说明各频率在拉萨市内的覆盖情况比较好，并与发射机功率大小成正比。

4 小结

无线调频 篇8

关键词：调频脉冲回波法,超声波,无线传输,液位测量

液位测量在工业中有重要的作用,准确的液位测量是生产过程控制的重要手段[1]。在用于液位测量的众多技术中压电式、超声波式、应变式、浮球式、电容式5种测量技术应用最为广泛,而超声波式测量技术在实际使用中所占的比例最大[2,3,4]。但是现有的超声波液位计均使用固定频率的超声波发射探头,这种方法存在一定的局限性:如果采用较高的发射频率,方向性好,精度高,但是量程受限;如果采用较低的发射频率,衰减小,量程提高,但是精度降低[5,6]。因此,根据实际测量要求,有必要开发一种频率可调的超声波液位测量装置,即能保证大的量程又能确保高的精度。

根据实际需求,设计了一种基于调频脉冲回波法的超声波液位无线测量系统,利用调频脉冲回波技术,采用SRWF-501无线传输芯片实现大量程,高精度无线传输的液位测量装置。

1 调频脉冲回波法的测量原理

现有的超声波连续液位测量的方法有以下几种:回波法、共振法、频差法、超声衰减法[7]。共振法检测液位会受到一些条件的制约,这种方法需要和液面之间建立驻波关系,而且它是一种需要和液面直接接触的测量方法;频差测量法要利用调频器来产生调制频率;衰减法是利用测量超声波的衰减量来对液位进行检测[2]。相比于以上方法,超声波脉冲回波法不需要和液面之间建立驻波,可以实现非接触检测,并且测量方式简单,因此它是最适合的液位测量的方法[8,9]。

通常来说,频率为40k Hz的超声波在空气中的声吸收约为4d B/m,因此,我们常使用的40k Hz超声波测距的最大量程只有5m~6m。如果想延长测距的范围,使得测量量程达到十几米,就需要超声波在长距离传播中的声吸收很小,但是40k Hz单频的超声波在15m测量距离的声吸收大于80d B,因此,用它来实现十几米大量程的测距基本是不可能实现的[10]。为了解决这一矛盾,我们使用调频脉冲回波技术,该技术是利用了高频与低频超声波在空气中传播时空气对它们吸收率不同的原理。同时发射2种频率的超声波,频率较高的超声波其波长较短,因此测量的精确度很高,但空气对它吸收率很高,只能用于近距离的距离测量;低频超声波其波长较长,虽然精度较低,但空气对它基本不吸收,可以测量较远的距离。通过实验测量发现,25k Hz的超声波在15m的范围内,回波的损失大概在30d B左右,损失很少。因此基于该种技术,实现大量程、高精度的超声测距成为可能。

2 系统的理论设计

本文研制的超声波液位测量装置主体上由若干个测量终端和一个手持显示装置组成,测量终端主要由调频脉冲测量、温度检测与补偿、数据发送与单片机控制模块、手持显示模块4个模块组成。主要工作方式是通过安装在所需测量的容器上的各个测量终端测得容器的各项参数,通过无线模块将数据传送到手持显示装置予以显示和报警,其原理图如图1所示。

本装置是以STC80C52RC单片机为主控制器,基于调频脉冲回波技术进行非接触式液位测量,利用SRWF-501无线数据传输芯片实现数据在测量终端与手持显示装置间的无线采集,装置的模拟图如图2所示。

1—测量终端;2—手持显示装置;3—镍氢电池;4—超声波传感器;5—温度传感器;6—主控制电路;7—数据发送装置;8—数据接收装置;9—液晶显示器;10—切换按钮;11—报警器

脉冲测量模块装置主要通过单片机控制发送两束不同频率的超声波,即先发射40k Hz后发射25k Hz,因为高频超声波先发出,到达目标后,它的回波比25k Hz先到达接收端,即利用高频超声波测量近距离目标,保证了测量的精准度。而远处的目标,高频超声波基本被空气全部吸收,接受端接受到的只有低频的超声波[11]。

对于临界状态的分析,我们只考虑最先到达的超声波信号此时就算高频超声波衰减较为严重,只要能接收到,依旧可以保证精度高于低频超声波。

2.2 温度检测与补偿模块

2.3 数据发送与单片机控制模块

该模块以STC80C52RC单片机为核心处理芯片,实现了对各个测量、显示、报警模块的控制。利用SRWF-501无线数据传输芯片实现数据的无线采集,可以大大提高测量的效率。

2.4 手持显示模块

手持显示模块主要由数据接收、手持单片机控制系统、液晶显示、自动报警4部分组成。工作时单片机将各个测量终端传输的数据通过液晶显示器予以显示,同时通过程序的设计,设定一定的警戒液位和警戒温度,当液位达到该数值或者温度过高时,蜂鸣器会发出警报。

3 系统的硬件设计

3.1 脉冲的调频发射与接收处理

实现基于调频脉冲回波法测量液位的框图如图3。图中STC89C52RC为本装置使用的核心处理芯片,PreA mp H是高频通道前置放大器、PreA mp L低频通道前置放大器,BPH、BPL为高、低频通道的带通滤波器,TVG为时间电压增益控制器[14,15,16]。

调频超声波测距装置的工作时间顺序如图4。

当STC89C52RC接到测距的指令后,从I/O口发出频率为40k Hz的PWM波,随后再送出8个25k Hz的低频PWM波,2种不同频率的PWM波通过功率放大电路被放大后,使得发射端的换能器发出2种不同频率的超声波。当超声波被前方目标物反射后,形成回波,回波经前置放大,滤波与检波后,形成高,低频两种回波脉冲信号。因为高频声波是先发出,它生成的回波会先到达单片机,即近距离的目标就会利用高频超声波进行探测;而远处的目标,高频超声波基本被空气吸收,单片机只能接受到低频回波脉冲,即远距离的目标用低频超声波进行测量。

在图4中,t0高频超声波开始发射的时间,t1低频超声波开始发射的时间,t2是接收到高频回波的时间,t3是接收到低频超声波回波的时间。2种频率所测距离DH,DL分别为:

c是空气中的声速,它与温度T的关系为:

由于在空气中温度对超声波声速影响很大,所以接收端测得的信号在单片机内部还要进行温度修正,该步骤主要依靠温度补偿模块来实现。

量的精准度,系统设计采取了迭加平滑技术,即持续测距N次,并由单片机对结果进行处理分析,将测得的数据传送给手持显示装置,其工作流程图如图5。

3.2 超声波接收端电路设计

现有的超声波接收方式主要使用cx20106集成芯片处理脉冲,而后经由单片机解码进行计算,但cx20106芯片的使用频率在38k Hz~41k Hz之间,通常使用40k Hz作为使用频率,对于本系统设计的25k Hz高量程超声波则无法使用,所以我们设计了适用于25k Hz的超声波接收电路,从而使同时接收40k Hz与25k Hz的超声波成为可能。图6和图7分别为40k Hz超声波接收电路和自主设计的25KHz超声波接收电路Multisim软件仿真图。

4 测量结果及分析

通过实验检测所设计的装置是否满足大量程,高精度的要求。实验在温度为23℃的实验室中进行,对实际工业生产中的液位的测量进行模拟测量。得到测量结果如表1所示。

由表1所示,在测量距离小于10m时,测量的误差小于1cm,在一定范围内,该装置的测量精度可以达到±1mm,并且测量的量程可以达到17m,符合设计所预期的高精度,大量程的要求。

5 结论