调制技术（共12篇）
调制技术 篇1
1 OFDM的简单介绍
OFDM即是正交频分复用技术, 它是一种很特殊的多载波式传输方案。不仅可以将它看成是一种调制技术, 而且也可以将其当作复用技术, 它为延迟较大的信道传输提供了解决途径。OFDM运行的主要依据是把数据流由高速转变为多个低速, 以同行的方式在多个信道上分别传输, 这就使的符号在每个子信道上的传输时间相对延长, 近而降低了由于无线信道在时间方面的弥散所引起的ISI。与FDM相比, OFDM可以节约50%左右的频谱带宽, 使频谱利用率的提高成为现实。对于部分接收机运用OFDM技术, 则可以通过频率选择性的建立多个并行的子信道或多个传输域, 此时每个子信道采用的是相对简单的频域均衡等算法进行计算, 从而很大程度上对接收机的复杂度进行了降低。
2 对OFDM旋转调制的技术分析
对于信源二进制数据流, 其通过信道编码之后, 随后编码块进行旋转调制, 可以把调制星座点复序列划成为I路分量和Q路分量这两个实序列, 针对Q路分量这个实序列实施时频二维交织, 随后把I以及Q路合为新星座点序列。就这个复序列实施OFDM调制复用, 主要有IFFT与CP增加这些操作, 基于发送端基带复信号序列于是出现。发送信号通过加性高斯白噪声以及多径移动信道变换为接收端的输入信号。此处信道主要为3GPP中进行多径传播以及多普勒平移考虑的频率选择性慢衰落信道。处于接收端, 实施OFDM解调, 还有FFT及CP消除, 相位补偿这些。然后把OFDM进行解调之后的复信号序列划成I以及Q路分量实序列, 还针对Q路分量实序列实施时频二维解交织, 再把I以及Q路合并为新星座点复序列。就这个星座点复序列实施解调, 编码块的比特概率信息, 比如对数似然比LLR便得以出现。随后实施信道解码, 解码序列出现。再就信源以及解码序列做出对比, 于是统计的误块率及误码率出现。
3 广播发射应用的调制技术
3.1 正交幅度调制QAM技术
把正交幅度调制叫做正交幅移键控。此类键控通过两路数字基带信号就互相正交两个载波进行调制合并得出。为防止符号相混, 常运用m-QAM表示m电平正交调幅, 运用MQAM表示M状态的正交调幅。一般包括2电平正交幅移键控, 就是2—QAM、4—QAM, 4电平正交幅移键控, 就是4—QAM、16—QAM, 以及8电平正交幅移键控, 就是8—QAM、64—QAM。在信号状态M与电平数m间存在的联系为M=m2。通过分裂器, 即是串、并变换, 把调制信号变换为两路信号, 随后通过2-m电平变换器, 由2电平信号变换为m电平信号X (t) 以及Y (t) , 使用X (t) 以及Y (t) , 就载波coswct以及sinwct实施调幅, 然后进行相加, 已调信号MQAM于是出现。对于正交幅移键控信号, 它的解调主要使用正交相干解调器。MQAM信号进行相干解调之后, 于输出端出现m电平信号这两个X (t) 以及Y (t) , 就m电平信号实施判决, 把二进制信号I及Q实施恢复, 最终把I及Q信号合并成s (t) 。
3.2 四相移键控QPSK技术
通过QPSK调制器的相关原理, 码率为R的数字序列s (t) 经过分裂器, 可以分裂为码率达到R/2的I以及Q, 通过I及Q信号产生出幅度达到A-A的双极性不归零序列Re (t) 以及Im (t) , Re (t) 以及Im (t) 就互相正交的载波coswct, 再进行相加, 已调信号SQPSK (t) 于是出现。对于16QAM信号, 能通过两个幅度差距1倍的QPSK信号进行组合产生。由于不同QPSK信号在幅度上存在不同, 所以对于QPSK的每一个信号来说, 这4种不同的相位是可以对四个双比特码元进行传输的。当它们进行组合后, 便可以得到16个相位不同或者幅度不同的信号状态, 此时每个信号状态, 则又可以对4个二进制信息进行传输, 这便组成了16QAM。
3.3 编码正交频分复用Coded OFDM技术
编码 (C) 指的是信道编码所采用的编码率可变卷积编码的方式, 以对不同重要性数据分别适应的保护要求;正交频分是指大量的载波被使用, 它们的频率间隔是相同的, 都可以整除与基本震荡频率;复用 (M) 是由多路数据源互相交织地在上述载波上均匀分布, 并形成一个频道。在多载波通信众多方案中, COFDM是一种相对特殊方案, 将单个用户的信息流, 串/并变换后形成多个低速率的码流, 由子载波将每个码流进行发送。COFDM是不需要带通滤波器对子载波进行分隔的, 而是利用傅立叶快速的变换来保持正交的波形。截止目前COFDM可以说是世界上最先进并最具发展潜力的一种调制技术。实际上, COFDM是一种将编码和OFDM相结合的传输方案。但它本身是不能对衰减起到抑制作用的。由于子信道的频域位置不同, 所以不同子信道所受到的衰减也各不相同。这就需要信道编码对传输数据做进一步的保护。在信道编码的所有方案中, 网格编码调制 (即TCM) 结合频率同时间交织被公认为是解决此问题的最佳方案。TCM是将编码同调制相结合, 在对信号带宽不产生影响的条件下所实现的编码增益。
4 总结
OFDM即正交频分复用, 在对多载波进行传输时是一个比较特殊的方案, 一方面, 它不但是一种调制技术, 另一方面它还是一种复用技术。OFDM是一种具有很多优点的技术, 在下一代移动通信系统中将发挥出重要作用的主流调制及复用技术。
摘要：OFDM即正交频分复用, 它是一种比较特殊的多载波传输方案, 文章简明扼要的对OFDM技术展开了一些简短的介绍, 采用旋转调制的OFDM对通信性能在一定程度上可以起到改善的作用。概况的对广播发射中所运用到的调制技术从正交幅度调制QAM四相移键控QPSK编码正交频分复用Coded OFDM等三方面进行了相关介绍。
关键词：OFDM,多载波,传输,通信,正交频分复用
调制技术 篇2
对这两种检测方案的区别进行简单分析，主要表现为本振激光器频率、相位与传输光信号频率、相位的关系，在相干检测的过程中，输出光信号要通过光滤波器，在光混频器中实现与本振激光器的相干，并且其输出的光信号在经过探测器的探测之后能够分为两部分来进行输出，一部分是经过锁相环电路，对本振激光器的频率、相位进行有效的.控制，另一部分则是作为基带信号，直接通过方法电路输出。
在零差相干检测工作中，能够有效的滤除信号中的直流与高频部分，从而得到基带信号，并且具有较高的灵敏度，但是其投入成本较高，而外差相干检测中，系统的灵敏度及信噪比较低。
3.2 自相干解调方案
为了解决零差相干检测与外差相干检测中存在的问题，提出了自相干解调方案，将接收光信号应用延时自相干的方式，对其相位及频率信息进行解调，通过原信号与延时信号的相干，能够得到相邻码元之间的相位或者频率的差值，能够实现差分编码信号基带信号的直接解调，而对于没有差分编码的信号，可以得到其基带信号的差分信号，实际的应用中，需要对其后端的电路进行适当的处理，在实际的应用中，如果应用的是自相干解调结构，通常调制信号应用差分编码结构。
通过上文中的分析，可以看出在高速相干光纤通信调制解调过程中，最适合的调制方案是相位调制方案，而最适合的解调方案是自相干解调方案，因此在实际的高速相干光纤通信中，最适合的调制解调技术是相位调制自相干解调方案。
4 结束语
高速相干光纤通信对于通信质量及通信效率的提升具有非常重要的作用，保证其应用高效的调制解调技术是非常必要的，本文通过对各种调制解调方案进行分析比较，发现最适合应用于高速相干光纤通信中的调制解调方式是相位调制自相干解调技术。
参考文献：
[1]赵洪,肖重庆.相干光纤通信研究新进展[J].光通信技术,2010(2).
青贮饲料的调制和饲喂技术 篇3
2007年务川县被列为贵州省43个草地生态畜牧业科技扶贫项目县之一，传统的靠天养畜得以转变为科学种草养畜。养殖户进一步利用青贮技术，有效地提高了养殖效益。笔者现将青贮饲料的特点、基本原理、调制要点和饲喂技术介绍如下，以供广大养殖户参考。
一、青贮饲料的特点
青贮饲料保持了青绿饲料的营养特性，富含多种维生素；具有酸香味，柔软多汁，适口性好，易消化；饲喂安全，能减少家畜病害；饲料原料来源广，管理费用低；不受季节影响，可长期保存。
二、青贮原理
在密闭的环境中通过微生物的厌氧发酵作用，使饲料的pH值下降为3.8～4.2，抑制微生物的活动，从而达到长期保存饲料的目的。青贮发酵过程可分为5个阶段：
1. 植物呼吸期（好氧菌活动阶段）。收割后，植物细胞保持1～3天的活性，好氧菌活动加强，进行呼吸作用消耗氧气和糖类，释放出二氧化碳，同时大量产热，为乳酸菌发酵创造厌氧和温暖的环境。
2. 好气性细菌繁殖期。此阶段与第一阶段共需1～3天的时间。
3. 乳酸发酵期。乳酸菌大量繁殖，并且分解可溶性糖类而产生乳酸，迅速降低pH值，起防腐保鲜的作用。
4. 发酵稳定期。乳酸菌的繁殖占主导地位，pH值<4.2后微生物停止活动，只有少量乳酸菌存在，养分不再损耗。玉米等禾本科牧草一般经20～30天进入稳定期。
5. 酪酸发酵期。青贮原料、调制方法和青贮设施能满足条件，就能保证青贮饲料品质的稳定性。否则，发酵所产生的乳酸转化为酪酸，蛋白质和氨基酸也分解成胺类物质，导致pH值升高，青贮品质下降。通常这种变化在原料装填后30天左右发生。
三、青贮饲料应具备的条件
1. 含糖量适当。青贮原料含糖量应为鲜重的1%～2%，糖分是乳酸菌繁殖和产酸的必需原料。
2. 含水量合适。青贮原料含水量以60%～70%为宜，适当的水分是保证乳酸菌正常增殖和发酵的重要条件。
3. 厌氧条件。乳酸菌多数是厌氧菌，腐败菌等有害微生物大多好氧不耐酸，因此应严格密封，防漏水漏气。
4. 温度适宜。乳酸菌最适生长温度为20～30℃。
四、青贮饲料调制要点
1. 青贮池的建造。青贮池修建地点应确保取用饲料方便，省时省力，不要修建在粪坑、水源等的下方，以免引起青贮料变质。青贮池的要求：墙壁要平直，不透气，不渗水，要有一定的深度、能防冻，每立方米装填青贮饲料500～600千克。
2. 适时收割。最适宜刈割期禾本科牧草为抽穗期，豆科牧草为开花初期。
3. 运输和调节水分。青贮原料要随割随贮，不要在田间放置过久。新鲜的青贮原料含水量通常为75%～80%或更高，应适当地晾晒或采用混合青贮的方法使青贮原料达到适宜的含水量。一般原料含水量应为65%～75%，豆科牧草含水量应为60%～70%。
4. 切碎、装填和压实。切碎和压实能挤出原料内空气，给乳酸菌创造厌氧环境，从而促进青贮原料的发酵。禾本科、豆科牧草和叶菜类等要切成2～3厘米长的小段，玉米、高粱等粗茎植物切成0.5～2厘米长的小段。做到分层装料，边装边压实，每装30厘米左右厚压实1次，尤其要压实四角边缘，压得越紧越好。一般小型青贮池当天完成，大型青贮池2～3天内完成。
5. 盖草密封。装填青贮原料应高于池缘30厘米，1～2天后青贮料会稍下沉，此时盖上约20厘米厚的切短青草和塑料薄膜，上压10～20厘米厚的湿黏土并拍实，然后密封。平时加强管护工作，防止漏气、漏水。
五、饲喂技术
1. 青贮饲料一般经30天的发酵即可开窖取用，也可等青绿饲料短缺时取用。
2. 优良的青贮饲料接近原料的颜色，一般呈黄绿或青绿色，具芳香、酒酸味，质地湿润松散，能保持茎、叶、花原状。若颜色黑、黏滑、结块，具特殊腐臭味或霉味，说明青贮失败，不能饲喂家畜。
3. 青贮饲料在牛、羊和猪的饲养中广泛运用。首次饲喂需要诱饲，让家畜慢慢适应，以后逐渐增加喂量。一般日喂量：羊1.5～3千克/只，牛10～15千克/头，猪3～5千克/头。妊娠家畜应适当减少青贮饲料喂量，妊娠后期要停喂，以防导致流产。冰冻的青贮饲料，要在解冻后再喂。
4. 饲喂时要随用随取，取后密封，防止氧化变质，开窖后尽快喂完。
调制技术 篇4
随着激光技术的发展,激光具有的带宽极宽,数据传输量大,分辨率高等优势愈来愈突显出来。但激光在复杂信道中传输时,由于受到衰减和散射,使得光波的强度,相位在时间和空间上都会呈现随机起伏,产生光束弯曲和漂移,扩展以及接收端光斑发生畸变等现象。但是用微波对激光信号进行调制后,激光信号在频域上产生了变化,其传输信号的能力也大大加强。
二、微波信号调制激光源的调制方法
近年来,关于基于微波信号调制激光雷达的激光发射器的研究工作已经有不少报道,国内外提出了多种的微波调制技术方案。大致上可以分成两种类型:一是内调制技术,即直接在激光发射器内部实现对输出激光脉冲信号的微波调制。二是外调制技术,即利用外部光学调制器实现对输出激光脉冲信号的微波调制。
1、内调制方式
内调制适用于半导体激光器,它是利用微波信号对激光二极管工作点控变的直接调制,将信号注入到半导体激光器,从而获得相应的光信号,属于电源调制方法。调制频率受激光二极管响应速率所限,其极限频率可达25GHz,调制带宽也不平坦,需附加补偿网络。
内调制方式是在激光器内部实现调制过程,直接输出调制后的激光脉冲信号,这种调制方式适合短距离、低调制频率的激光信号传输。
内调制技术存在两个缺点:由于固有弛豫频率的限制无法实现高速激光器调制(>10 GHz);激光器的调制是通过改变注入电流而实现的,这样会产生啁啾,将限制系统的传输距离进一步提高。所以激光的内调制方式只适合做短距离、低调制频率的激光信号传输。调制带宽也不平坦,需附加补偿网络。
2、外调制方式
外调制是在激光信号形成以后,把微波信号输入光调制器,调制到一个由激光器产生的激光载波信号上,并控制这个激光载波信号的某个参数(振幅、相位等),使它按微波信号的规律变化。于是,激光载波信号就运载着这些微波信息(此时的激光被称作已调制激光信号),经过信息处理以后由激光雷达发射天线发射出去。
激光的外调制具有的优点是高速率、大消光比、大光功率和消除半导体激光器内调制产生的光频率跳变的“啁啾”现象。使用外调制技术可提高信号的传输速率,实现光信号的远距离传输,中继距离可延长到至少300km以上,可省掉昂贵的光放大器,降低光通讯的成本,是光通信技术发展方向之一。
缺点是调制损耗较大,且调制线性范围较小。
三、微波信号调制激光雷达进行水下探测的技术研究
通常情况下,激光雷达发射的是未经过调制的激光脉冲信号,其单个脉冲的数学形式可表示为:
其中,P0表示激光脉冲信号的峰值功率;u(t)为单位阶跃函数;tp为激光脉冲的宽度。
为了将微波信号加载到激光脉冲信号上,在这里我们可以用一个激光器产生一个载波激光脉冲信号,再用一个微波发生器产生一个编码了的有用微波信号,再由一个调制器进一步将有用微波信号调制到载波激光脉冲信号上,从而可以产生调制后的激光脉冲信号。当调制器用调制频率为fm,调制深度为m的余弦调制微波信号来调制激光脉冲信号时,可以得到经过调制了的激光脉冲信号如下式所示:
其中,P0表示激光脉冲信号的峰值功率;tp为激光脉冲的宽度;fm调制频率为;调制深度m为调制器对激光脉冲峰值的调制能力,m的大小通常在0～100%之间。
未调制的激光脉冲信号和调制后的激光脉冲信号如下图所示:
四、小结
由于相干探测技术的出现,使得微波雷达技术在探测目标、测距等方面拥有很多的优点,而激光雷达采用蓝绿光波却可以使信号穿透水体,这在探测水下目标的领域具有很大的优势,同时激光雷达具有探测距离远、分辨率高等优点。载波调制激光雷达实现了将微波雷达和激光雷达相结合,激光雷达在水介质中有一段频率窗口,可以进行对潜目标的探测。但是激光雷达在水下传输过程中会受到介质影响而产生严重的散射,这样散射光以噪声的形式被接收,从而严重影响目标探测的灵敏度。采用载波调制方法,实现了将激光雷达穿透水体的特性以及光信号空间分辨率高的优点和微波雷达信号处理的优势相结合,从而达到抑制散射,大大提高对潜目标探测灵敏度的目的。
综合了微波雷达技术和激光雷达技术优点的基于微波信号调制激光雷达技术,越来越广泛地被应用到地面、空中、海面和水下目标探测领域,特别是水下目标探测领域更具有独特的优势,是一种具有十分广阔应用前景的雷达新技术。
参考文献
[1]王齐春、何建国:《微波光子研究动态》.光电子技术.Vol.22 No.4 Dec. 2002
[2]周波、张汉一、郑小平等:《微波光子学动态.激光与红外》.Vol.36,No. 2Feb.2006
[3]方祖捷、叶青、刘峰等:《毫米波副载波光纤通讯技术的研究发展》Vol.33,No.4May,2006
调制技术 篇5
故障现象:某公司所制造的10 k W发射机，开机几分钟之后则出现了故障报警情况，面板出现风机红灯故障指示，瞬间关功放，将发射机重启之后还是会出现风机红灯故障，复位后又正常。
故障分析:这是较为典型的一类故障。对其检测发现有两点，第一，进行带通网络进行故障检测，其显示网络零位出现红烁的情况。第二，对天线以及馈线和T网络进行检测，发现出现故障时天线会出现零位红灯的状况，这也不排除检测电路自身的故障，因为关闭10k W发射机，还会出现亮红灯的情况，由此可见，检测线路本身存在故障情况极有可能的。
维修过程:对网络驻波比检测电路进行细致的检测，通过检测进一步发现在10 k W数字幅度调制中波广播发射机射频输出监测板中，由于操作人员的失误导致网络电压驻波比的启动按钮操作出现SW5错误，为有效解决该故障，直接去除了按钮SW5，进而有效地解决了上述问题。
2.2 案例二
故障现象:DCM 10 k W—IV发射机，在进行测试指标时候出现失真度指标较差且信号极为不稳定状况。
故障分析:DCM 10k W—IV发射机出现失真度指标较差情况较多，如发射机设备调配网络通带过窄、功放模块不完善以及低频通路出现异常等这些都会严重影响发射机失真度指标。为此，笔者遵循简到繁的原则，第一时间判断出现这种情况极有可能是因为发射机个别攻防模块出现故障，由于功放模块缺省DCM 10k W—IV发射机输出的调幅必定会出现信号失真的情况，所以还会有产生新频率分量，最终导致发射机出现调制信号失真的情况。
维修过程:首先，笔者关闭了二进制，进而有效地减少输出功率，更好地让发射机输出信号进行单位循环，同时这样也有利于更好地观察取样信号，通过观察发现在第13号功放模块处有着非常明显的跳变现象。其次，笔者将循环模式给关闭掉，让功率有效地降低在一块功放模块处，这样一来直观地发现跳变只会在单个第13号功放模块出现。因此，确定是第13号功放模块出现了故障。再有，笔者根据从调制编码器送来的功放开、关信号来分析发射机当中的每一个模块的电平都应该是相同的，通常情况下都是±1.1 V范围内，与此同时，每个模块的激励电平一般都是在23 VP—P范围左右，如果激励电平出现异常，则可能会让该模块出现不能开通或者是损坏的状况。之后细致的检查了A36编码板上的驱动电路，并将其同其他开关信号进行比较，通过比较和检查，发现模块的开关控制电平处于正常状况。并采取了行之有效的措施检测了功放板，通过测量发现功放板，XT1—26对地开路，而且，F1 (3A) 保险丝对地正常，针对块的电平电感L1 (18I.LH) 开路的状况，笔者及时更换了L1。通过实验发现电感L1恢复正常，同时发射机失真度指标恢复正常。在这一过程中还可以使用降功率的方法查找无故障显示的功放模块，另外还可以使用示波器看调幅包网络的手段，积极有效查找无故障显示的功放模块。
3 结语
随着社会的发展，10 k W数字幅度调制中波广播发射机对推动广播电视事业发展发挥着至关重要的作用，但由于多种因素影响，所以其还存在一系列的问题，因此，相关工作者要及时对发射机出现的故障进行有效检测，并采取行之有效的措施有效地解决故障问题，最大化规避对发射机的整体工作造成的影响。众所周知，设备的故障检测准确与否与工作的综合素质息息相关，因此，有关工作人员要不断加强学习，积极学习国内外先进的技术，不断总结经验，进而及时解决出现的故障，从整体上推动我国广播电视事业的稳健长远发展。
参考文献
[1]乔晶鑫，周秋成，严志刚.DM-10k W中波广播发射机故障实例分析和处理[J].数字传媒研究，2015 (2) :53-54.
调制技术 篇6
关键词： 可调谐LD； 波长调制； 氧气浓度
中图分类号： O 433.1文献标识码： A
引言
氧气是日常工业生产的重要原料，在很多工业过程和安全系统中需要监测氧气浓度。此外氧气在环境监测、医疗卫生和人们的日常生活中也起着重要的作用[1-2]。因此，国内外对发展高效灵敏的氧气检测手段有迫切的需求。
常用的传统氧气浓度检测法大致分为电化学法和物理法两大类，这些传统方法受限于其检测原理存在一些不足，比如：电化学法中的氧化锆氧气传感器具有响应速度慢、寿命短的缺点；而物理法中的热磁式氧气传感器则容易受外界电磁场干扰。相比于这些氧气浓度检测方法，基于可调谐激光二极管（TLD）的光谱法具有非接触、快速和受外界环境干扰小的优点，因而近年来其研究和应用越来越受到人们关注[3-4]。为了减小由于光源波动、电子元件温度漂移等因素带来的测量误差，在已有的基于LD波长调制的氧气浓度检测技术的研究中，大多利用锁相放大技术对光谱的谐波信号进行探测[5-6]，锁相放大器的使用一方面使信号处理相对繁琐，另一方面大大增加了装置成本。
为此在研究中，摒弃锁相放大技术，直接运用朗伯-比尔定理，利用氧气在760 nm附近的吸收截面系数，根据所测得的相同波长下的单线吸收度直接估计环境中的氧气浓度。所提出的方法在实验装置上更为简单，并通过实验验证了其测量精度能够满足许多场合应用的需要。
2实验结果与分析在实验中使用了QPhotonics公司型号为QLD-760-10S的可调谐激光二极管，二极管的温度和电流驱动装置来自Thorlabs公司。首先通过对二极管温度和电流调谐特性的测试确定其工作点，然后依次展开对氧气吸收截面和环境中氧气浓度的测试。
2.1激光二极管的温度和电流调谐特性利用光纤光谱仪对LD输出波长随温度和电流的变化特性进行了测试。（1）温度调谐特性在60 mA驱动电流下调节温度从25 ℃升高到40 ℃，变化步距为1 ℃，在每个温度下均等待一定时间使温度稳定后再用光谱仪对其输出波长进行检测。所测得的LD输出波长随温度的变化关系如图2（a）所示，其变化具有较好的线性关系，通过计算得到LD的波长随温度的变化系数约为0.31 nm/℃。（2）电流调谐特性由于需要利用氧气的特征吸收谱带——A带，所以要求LD能够工作在760 nm附近。根据上面测得的温度调谐特性可以知道最佳工作温度在32 ℃左右，因此LD的电流驱动特性在32 ℃下进行测试。改变驱动电流使其从40 mA变化到80 mA，变化步长为2 mA，在每个驱动电流下检测其输出波长，所测得的变化关系如图2（b）所示。从图中可以看出，LD的输出波长和输出功率随驱动电流的变化也近似呈线性关系，其变化系数分别为0.054 nm/mA。根据图2的测试结果可以知道，在温度32 ℃和驱动电流60 mA下，LD的输出波长在760 nm附近，可以用于氧气特征吸收谱线的测量。实际中使用的温度为32 ℃，驱动电流为69.63 mA。
2.2氧气吸收截面的测量在上述LD的工作点下，用非对称的三角波调制驱动电流以实现对氧气光谱的扫描。首先测试了整套测量系统的稳定性。在30 min内每隔2 min对通风状态下的光程为18.8 m的空气的吸光度进行了测量，测得吸光度随时间的波动约为0.69%，波动可能来源于气体流动和环境振动。但总体而言，系统稳定性较好。然后，利用了纯度为100%的氧气测定了氧气在760 nm处的吸收截面。纯氧气室为1 m长的圆柱形气室，通过排水法在气室内充入压强为标准大气压的纯氧，之后在26 ℃下使用如图1（a）所示光路测量了纯氧的吸光度，并利用式（3）计算得到吸收截面。对吸收截面进行了多次的重复测量，最终得到吸收截面为：σ=（3.701 23±0.000 04）×10-27 m2/mol（5）该结果与Newnhanm DA[7]曾经测量的氧气在760 nm（13 159 cm-1）处的吸收截面系数基本相符。
2.3空气中氧气浓度的测量接下来测量了空气在760 nm附近的吸收光谱，使用该光谱计算得到氧气的吸光度，并利用式（4）计算出氧气浓度。吸收光谱如图3所示。
干草调制技术 篇7
一、干草调制
1. 适时收割
调制优质干草的前提是保证有优质原料, 首要问题是确保适宜的收割期。同种牧草, 在不同的时间收割, 其品质有很大差异。对于豆科牧草而言, 从其产量、营养价值和利于再生等情况综合考虑, 最适收割期应为现蕾盛期至始花期。禾本科在抽穗期至开花期刈割较为适宜。多年生牧草秋季最后一次刈割应在停止生长前30天为宜。
2. 调制方法
(1) 自然干燥法。即完全依靠日光和风力的作用使牧草水分迅速降到约17%, 方法简便、经济, 但受天气的影响较大, 营养物质损失相对于人工干燥来说也比较多。自然干燥又分为地面干燥法和草架干燥法。地面干燥法, 在牧草刈割后平铺地面就地干燥4~6小时, 使其含水量降至4 0%~5 0%, 再堆成小草堆, 高度约30厘米, 重量30~50公斤, 任其在小堆内逐渐风干。注意草堆要疏松, 以利通风, 此法又称小草堆干燥法。在牧区或在便于机械化作业的草地上, 牧草经4~6小时的平铺日晒后, 可用搂草机搂成草垄, 注意草垄要疏松, 让牧草在草垄内自然风干, 此法又称草垄干燥法。上述方法可使茎叶干燥速度一致, 叶片碎裂较少, 同时与阳光的接触面积较少, 可有效降低干草调制过程中的养分损失。草架干燥法用木棍、竹棍或金属材料等制成草架。牧草刈割后先平铺日晒4~6小时, 至含水量40%~50%时, 将半干牧草搭在草架上, 不要压紧, 要蓬松, 然后让牧草在草架自然干燥。和地面干燥法相比, 草架干燥法干燥速度快, 调制成的干草品质好。 (2) 人工干燥法。有常温鼓风干燥法和高温快速干燥法两种。常温鼓风干燥是把刈割后的牧草压扁并在田间预干到含水50%, 然后移到设有通风道的干草棚内, 用鼓风机或电风扇等吹风装置进行常温鼓风干燥。高温快速干燥则是将鲜草切短, 通过高温气流, 使牧草迅速干燥。干燥时间的长短, 取决于烘干机的种类和型号, 从几小时到几分钟, 甚至数秒钟, 牧草的含水量在短时间内下降到15%以下。和自然干燥法相比, 人工干燥法营养物质损失少, 色泽青绿, 干草品质好, 但设备投资较高。
二、草产品加工
草产品是指以干草为原料进行深加工而形成的产品。主要有草捆、草粉、草颗粒、草块等。
1. 草捆加工
(1) 打捆。利用捡拾打捆机将干燥的散干草打成草捆, 其目的是便于运输和贮藏。在压捆时, 必须掌握好牧草的含水量。一般在较潮湿地区适于打捆的牧草含水量为30%~35%, 干旱地区为25%~30%。根据打捆机的种类不同, 打成的草捆分为小方草捆、大方草捆和圆柱形草捆三种。小方草捆的切面从0.36米×0.43米到0.46米×0.61米, 长度0.5~1.2米, 重量10~45公斤, 草捆密度约160~300公斤/立方米。草捆常用两条麻绳或金属线捆扎, 较大的捆用3条金属线捆扎。大方草捆, 草捆大小为1.22米×1.22米×2~2.8米, 重0.82吨~0.91吨, 密度为240公斤/立方米, 草捆用6根粗塑料绳捆扎。大方形草捆需要用重型装卸机或铲车来装卸。大圆柱草捆, 长1~1.7米, 直径1~1.8米, 重600~850公斤, 草捆的密度110~250公斤/立方米。圆柱形草捆的状态和容积使其很难达到与方草捆等同的一次装载量, 一般不宜作远距离运输。 (2) 二次打捆。在远距离运输草捆时, 为减少草捆体积, 降低运输成本, 把初次打成的小方草捆压实压紧的过程。方法是把两个或两个以上的低密度 (小方草捆) 草捆压缩成高密度紧实草捆。高密度草捆的重量为40~50公斤, 草捆大小约为30厘米×40厘米×70厘米。二次压捆需要二次压捆机, 要求干草捆的水分含量14%~17%, 如果含水量过高, 压缩后水分难以蒸发, 易造成草捆变质。大部分二次打捆机在完成压缩作业后, 便直接给草捆打上纤维包装膜, 可直接贮存和销售。
2. 草粉加工
所用的原料主要是豆科牧草和禾本科牧草, 特别是苜蓿。据报道, 全世界草粉中, 由苜蓿加工而成的约占95%, 可见苜蓿是草粉最主要的原料。草粉既可用干草加工, 也可用鲜草加工。当用干草进行加工时, 一定要选用优质青干草作为原料。首先除去干草中的毒草、尘砂及发霉变质部分, 然后看其干燥程度, 如返潮草, 应稍加晾晒干燥后粉碎。豆科干草, 注意将茎秆和叶片调和均匀。牧草干燥后立即用锤式粉碎机粉碎, 然后过筛制成干草粉。对于肉牛, 所需草粉的草屑以3毫米左右为宜。若用鲜草直接加工, 首先是将鲜草经过1000℃左右高温烘干机烘干, 数秒钟后鲜草含水量降到12%左右, 紧接着进入粉碎装置, 直接加工为所需草粉。既省去干草调制与贮存工序, 又能获得优质草粉, 但制作成本高于前者。
3. 草颗粒加工
为缩小草粉体积, 便于贮藏和运输, 可用制粒机把干草粉压制成颗粒状, 即草颗粒。草颗粒可大可小, 直径为0.64~1.27厘米, 长度0.64~2.54厘米, 颗粒密度约为700公斤/立方米, 草粉密度为300公斤/立方米。草颗粒在压制过程中, 可加入抗氧化剂, 防止胡萝卜素的损失。在生产上应用最多的是苜蓿颗粒, 占90%以上, 以其他牧草为原料的草颗粒较少。
4. 草块加工
青贮饲料调制技术 篇8
1 适合新疆种植的青贮饲料品种
目前,适合新疆种植的青贮玉米品种有新多2号、英红玉米、天山红、新玉12号、辽原1号等。
2 青贮饲料种植及调制技术
1)整地。灌好播前水、施足底肥(农家肥3 t、磷酸二铵10~15 kg、尿素5 kg/666.67 m2)、做到深耕、匀耙、土细、地平。
2)苗期。
播种期,新疆南疆地区4月中下旬,北疆地区4月下旬至5月上旬。播种量为3~4 kg/666.67 m2,播深为4~6 cm,行株距60 cm×25 cm。
苗期管理。争“五苗”,即早、全、齐、匀、壮,缺苗断垄处应及时补种,4~5叶期定苗、结合中耕追施尿素5 kg/666.67 m2。
3)穗期。1~2分孽后第2次中耕,结合头水追施尿素10 kg/666.67 m2,抽穗、吐丝期结合浇水追施尿素10~15 kg/666.67 m2,全生育期灌水4~5次。适时收获(即乳熟期末至蜡熟期初)。
4)收获。待青贮玉米乳熟期末至蜡熟期初进行收割。
5)青贮窖。选择地下水位低、地势平坦、土质坚实、干燥,离畜舍不远处,建起半地下式的青贮窖(地上1 m地下1.5 m)。窖的大小根据家畜数量和青贮原料数量而定。
6)原料切碎。常用青贮联合收割机收获切碎,也可用滚筒式铡草机。长度一般2~5 cm,一般青贮原料的含水量60%~70%为好,但收割原料的含水量一般为75%~80%,需加干秸秆、干甜菜等物降低水分。手抓一把切短的原料,手中见水不滴水表明原料含水量适宜。
7)原料装窖。青贮料装填时,速度要快,避免切碎的原料曝晒。要将装入的原料耙平混匀,每层厚度30~40 cm,要一层层地铺平。青贮料要压得越实越好,小型青贮由人工踩实,大型窖贮宜用履带式拖拉机来压实。
8)封窖。盖一层塑料薄膜,并用泥土堆压薄膜贴靠青贮窖,然后,用适当的盖子将其盖严。窖顶的泥土必须高于青贮窖边缘,并铺成圆坡形,以免雨水流入窖内。优良的青贮料颜色呈青绿或黄绿,有光泽,有芳香酸味。
3 技术要点
1)青贮窖修建。青贮窖的窖址应当选择地势高,地下水位低,土质结实干燥,方便运输的地方。以砖石水泥结构的永久窖为好。青贮窖的大小可根据原料多少来计算。
2)适时收割。作为青贮原料的各种作物,在不同的生长时期营养物质含量和消化率不同。一般豆科作物从现蕾到开花中期,玉米在蜡熟初期,禾本科植物从孕穗期到抽穗期,甘薯秧在霜前,野草在生长旺期为收割适宜期。
3)制作要点。快收快压,当天收割,当天切碎,当天压入窖内,连续作业,不得中断;切碎成3.0~5.0 cm长;压实,装一层压紧一层,尤其注意边角部位;压好后立即密封,挖好排水沟,防止雨水渗入。
4)取用科学。立体分层取用,当天取的青贮饲料当天吃完。
4 注意事项
1)青贮饲料用于饲养时一定要按全混合日粮计算的配比投料,如过多饲喂将会影响饲喂效果。
2)青贮饲料长期用于饲养时,要注意在日粮中添加适量的小苏打,以防酸中毒。
3)不要在牛羊舍内存放青贮饲料,以避免牛奶、肉类产生青贮味,影响牛奶、肉类的品质。
5 青贮饲料的饲喂量
对各类家畜喂给青贮饲料的数量,是按家畜的品种与青贮料的种类和品质而决定的,品质良好的青贮料可以多喂,但不能完全代替全部饲料。
1)青贮饲料喂牛。(1)产乳牛适宜喂量为15~20 kg/d。(2)育肥牛初期适宜喂量为12~14 kg/d。(3)育肥牛中期适宜喂量为5~7 kg/d。(4)育肥牛后期适宜喂量为4~5 kg/d。(5)犊牛初期适宜喂量为5~9 kg/d。
2)青贮饲料喂羊。绵羊能有效地利用青贮料。饲喂青贮料后,幼羊可以生长发育得很好,成年绵羊可以加速育肥和毛的生长。青贮饲料喂量:(1)大型品种绵羊每只4~5 kg/d。羔羊按年龄每只每天喂到400~600 g。
玉米秸秆青贮调制技术 篇9
1 青贮的意义
青贮可减少营养损失，并能保存鲜饲料的优良品质;青贮可长期保存青饲料的青鲜状态，并能常年供应;青贮可提高饲料的适口性和消化率, 提高饲料品质，扩大饲料来源;青贮饲料单位容积内贮量大，便于大量贮存，是一种既经济又安全的贮存方法;青贮不受气候与季节的限制，并可调节饲料的旺季与淡季, 还可消灭病虫害和杂草。
2 青贮的种类
2.1 根据不同的方法分有：
一般青贮, 是普遍采用的一种方法, 在青饲料刈割后, 立即在厌氧条件下贮存;低水份青贮, 又称半干青贮, 是将青饲料刈割后, 放置1～2 d后, 使其含水量降低到40%～55%时, 再进行厌氧贮存;外加剂青贮, 也称添加剂青贮, 是在青贮时在青贮料中添加一些物质, 以提高青贮饲料的品质, 同时也使青贮容易进行。
2.2 根据原料组成和营养特性分：
单一青贮，青贮一种青饲料;混合青贮，青贮多种青饲料;配合青贮，按照各种青贮原料的营养成份进行科学搭配青贮。
2.3
根据形状分:切短青贮, 切成2～3 cm的长度进行青贮;全株青贮, 将植物全株贮存青贮。
3 青贮的原理
3.1 一般青贮
实质就是利用原料中的乳酸菌在切碎的青饲料及其流出的汁液中进行密闭条件下的厌氧发酵，产生出大量乳酸，使青饲料的pH值降为4.0以下，杀灭或抑制其它有害杂菌(如各种好气的腐败菌和霉菌等)，达到较好保存青饲料和供长期饲用的目的。为了满足乳酸菌发酵，除了保证厌氧、水分等条件外，还需要一定的可溶性糖分 (饲料干物质的8%～10%) 存在。因此，含糖多的原料如玉米秸、青草等容易青贮成功，反之如稻草、麦秸等就难以青贮成功。对于后者，可添加可溶性糖分进行青贮。
3.2 低水份青贮
其原理是：当原料经风干使含水量降低至40%～55%时，植物细胞的渗透压达55.0～60.0个大气压。这种状态使某些微生物，如腐败菌，梭菌甚至乳酸菌的生命活动接近于生理干燥状态，其生长繁殖受到抑制。在半干青贮过程中，微生物发酵弱，蛋白质不被分解，但仍需要高度密封的厌氧环境。
3.3 外加剂青贮
为了保证青贮饲料的质量，可以在调制过程中加入青贮饲料添加剂，促进乳酸菌的发酵，抑制有害微生物。如把无机酸、有机酸或混合酸以及其它抑菌剂直接喷洒入青饲料中，使青饲料的pH值降为4.0左右，可达到保存青贮饲料的目的。常用的青贮饲料添加剂还有微生物制剂、防腐剂和营养性物质等。
4 青贮池修建
选择高燥、地下水位低、距离圈舍近、排水方便的地点建造。形状呈长方体，上口稍敞。
5 青贮的方法
5.1 青贮的条件控制
青贮的条件控制对制备良好青贮饲料非常重要。具体的青贮技术也都是控制青贮的条件进行，大致可分为以下几个方面。
青贮原料的含糖量：一般认为，贮前的原料含可溶性碳水化合物3%以上即可保证青贮成功。
青贮原料的适宜含水量：含水率以50%～70%为宜，以65%为最佳。通常可以采用比较简便的方法粗略判定：抓一把割下并切碎的青贮作物的样品，在手里攥紧1 min然后松开，若能挤得出汁水，则含水率必定大于75%草球能保持其形状但无汁水，则为70%～75%;草球有弹性且慢慢散开，则含水率为55%～65%。一般青贮控制水份大约在65%～70%。水份过高，易致使梭菌发酵，产生丁酸，不利于青贮，也会导致青贮饲料的汁液流失。
厌氧环境：杜绝空气是保证青贮成功最基本的环节之一。实践中常常通过将青贮原料切短(2～5 cm)、快装、压实、封口严密(有条件时要抽出空气)来达到厌氧。
5.2 青贮操作程序
青贮原料的适时收割：确定原料收割期，兼顾营养成份和单位面积产量。
切碎和装填：切碎的目的是便于压实，增加青贮密度，排除空隙间的空气。粗硬饲料作物切成0.5～2 cm为宜，柔软幼嫩植物可不切碎青贮。原料切碎后立即装填，装至高出地面30 cm。装填原料的同时，要层层压紧，以制造较为理想的厌氧环境，保证青贮成功。
密封：原料装填完毕，立即密封，以防透气，在原料上盖一层10～20 cm秸杆或软草，再盖塑料薄膜，然后在上面压上30～50 cm土，堆成馒头形;管理：密封后，随时检查，发现漏气处及时补救。
6 青贮质量鉴定及利用
原料青贮后，经过40～50 d即可取用。青贮饲料利用前，一般需经过品质感官鉴定，确定其品质的优劣，方可饲喂。
6.1 一般青贮料的感官鉴定方法
通过感官对青贮料的气味、颜色、质地、结构等指标进行鉴定。气味：品质优良者具有较浓的芳香酒酸味，气味柔和。品质中等的，酸味较浓，稍有酒味或醋味，芳香味较弱。若青贮饲料带有刺鼻味或霉味，这种料就不能饲喂家畜;颜色：青贮料的颜色以越接近原料越为理想。优质青贮料颜色多呈绿色或黄绿色，品质中等的呈黄褐色或暗绿色，品质低劣的呈褐色或黑色;质地：优良的青贮料在手中比较松散，质地柔软而略带湿润，植物器官仍保持原有的状态，叶脉和绒毛清楚可见，品质低劣的青贮料，茎叶结构不能保持原状，多粘结成团，手感粘滑或干燥粗硬。
6.2 青贮料的利用
青贮原料封埋后, 一般经40～50 d左右便可开窑利用 (如气温高, 时间会短几天) 。
青贮料的取用：一般应在气温较低，而又缺草的季节取用。青贮池一经打开就必须连续取用，用多少取多少。取用应先开一端, 逐段逐层取, 随用随取，并使其保持一个垂直面;取用后，注意青贮池的覆盖。
连续相位调制技术研究 篇10
一个通信系统的质量,在很大程度上取决于所采用的调制方式。调制是为了使信号的特性与信道特性相匹配,因此,不同类型的信道特性要用不同类型的调制方式。CPM是一种先进的相位调制技术,它具有相位连续和频谱优良的特点,具有较高的频带利用率,这些优良特性使得CPM技术在衰落信道中能够实现高速率数据传输。CPM通过选择记忆长度较长且比较平滑的频率整形脉冲从而获得了较高的频谱效率,CPM 信号的解调通常都使用Viterbi 算法来实现最大似然序列检测,因此随着频率整形脉冲记忆长度的增加,所需要的前端匹配滤波器的个数也大量增加,接收端复杂度也呈指数增长,因此降低接收机的复杂度是CPM 系统实现需要解决的难题。降低CPM接收机复杂度主要就是减少滤波器的个数,发送信号空间的维数决定了匹配滤波器组的大小,因此可以通过寻找一个维数很小但却在某种意义上接近发送信号空间的子空间来减少滤波器的个数,该子空间称为接收信号空间。1986 年,Laurent 通过对OQPSK 和MSK 信号的观察研究,在文献[1]中提出了任意非整数且单调制指数的二进制CPM 复基带信号都可以用幅度脉冲调制(PAM)线性叠加的形式来表示。1995 年,Mengali 和Morelli 在文献[2]中推导出了对于任意非整数并且单调制指数的多进制CPM复基带信号也可以用PAM 叠加的方式来表示。
2 CPM的基本原理
CPM是一种恒包络的连续相位调制方式,早在80年代初就已被广泛研究[4,5,6]。CPM的基本原理是不归零的基带码流先经过频率成形滤波器,再进行积分、加权处理得到相位成形函数。由于该相位成形函数是连续函数,因此称这种调制为连续相位调制。
CPM 调制信号可以定义为:
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其中φ(t,I)为载波相位,E是一个符号周期T内的信号能量,对于调制指数确定的CPM信号,载波相位可以表示为:
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其中IK是M进制信息符号,取值范围是{±1,±3,…,±(M-1)},q(t)为相位响应函数,它决定了信号从符号到波形的映射方式,定义为频率脉冲函数g(t)的积分:
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其中L为记忆长度,一般取正整数。当L=1时,调制信号为全响应CPM;当L>1时,调制信号为部分响应CPM。频率脉冲函数g(t)一般可以取矩形脉冲(REC)、升余弦脉冲(RC) 、高斯最小相移键控脉冲(GMSK)等,其脉冲函数g(t)如下所示:
(1) 矩形脉冲:
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(2) 升余弦脉冲:
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(3) 高斯成形MSK脉冲:
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CPM 信号的解调通常都使用Viterbi 算法来实现最大似然序列检测,随着脉冲记忆长度的增加,其复杂度成指数增长。降低CPM解调器的复杂度可以着眼于减少解调器前端匹配滤波器的个数,其方法是对CPM信号进行Laurent分解,将其表示为一组时间受限的PAM信号的线性组合,分解所得的脉冲个数即为所需匹配滤波器的个数。由于分解所得的脉冲个数远远小于未采用Laurent分解时所需要的匹配滤波器的个数,因此,CPM信号解调器的复杂度也大大降低了。在实际应用中,通过选取Laurent分解后的少数PAM信号对CPM信号进行近似,可以进一步减少匹配滤波器的个数,简化解调器。研究证明,这种近似对于误码率性能没有多大损失[7]。
3 CPM信号的Laurent分解
CPM信号有很多分解方法,但是只有Laurent分解能够精确表示CPM信号本身,其它分解方法,例如指数分解[8],Sinc函数分解[9],Walsh分解[10]都是基于最大似然解调器中最小欧氏距离特性下的近似。1986 年,Laurent首次提出了任意非整数且单调制指数的二进制CPM 复基带信号都可以用幅度脉冲调制(PAM) 线性叠加的形式来表示。即
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其中αk,n表示分解后的PAM脉冲波形的复相位系数,pk(t)是分解的PAM信号的等效脉冲波形,其表达式为:
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其中s0(t)为基本函数,其定义为:
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βk,i是整数k的二进制表达式的系数,即:
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αk,n的表达式为:
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1995年,Mengali 和Morelli把二进制Laurent分解推广到多进制的情况下,其中关键步骤为如何把多进制的CPM信号分解成为二进制CPM信号的乘积,然后再对每个二进制CPM信号采用Laurent分解,这一推广极大的拓展了Laurent分解的应用范围。
4 CPM信号的维特比检测
对于调制指数为h的CPM信号,当h为有理数时,即h=m/p,其中m和p是互素的正整数,相位状态与p的奇偶有关。
p为偶数时:
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p为奇数时:
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CPM信号在t=nT时刻的状态可以表示为相位状态和相关状态的组合,记为:
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t=(n+1)T时刻的状态为:
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CPM信号的最佳接收机是由相关器跟随一个最大似然序列检测器组成,该检测器通过对状态网格进行搜索,找到最小欧氏距离的路径,维特比算法是执行这种搜索的有效方法。在特定发送序列I条件下,观察信号r(t)的对数概率与下列互相关度量值成正比,其中互相关度量值为:
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CMn-1(I)表示到nT时刻的幸存序列的度量值,第二项
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表示在一个周期间隔内的信号引起的度量值的附加增量,因为有ML个可能的符号序列(In,In-1,…,In-L+1)以及p(或者2p)个可能的相位状态{θn}。因此,在每个信号间隔内将计算出pML(或2pML)个不同的zn(I,θn)值,其中每个值用作用于前一符号传输间隔中幸存序列的度量的增量,该维特比译码器计算zn(I,θn)的实现框图如图 1所示。
5 仿真结果
在matlab环境下,采用维特比算法对CPM信号在AWGN信道中的性能进行仿真,其中,进制数M=4,调制指数h=2/3,相关长度L=3,成型脉冲函数为升余弦脉冲,仿真点数N=10000,总共发送数据40帧,仿真得到的误码率曲线如图2所示:其中横轴表示信噪比(dB),纵轴表示误码率(pe)。
6 结束语
CPM是一种带宽和功率效率非常高的调制方式,适合于无线和移动通信中。本文主要介绍了CPM的基本原理和如何降低其解调的复杂度,重点分析了Laurent分解的方法和维特比检测算法。使
用Laurent分解仅仅减少了所需匹配滤波器的个数,而表征CPM信号的网格图没有得到精简,后端Viterbi译码器的状态个数以及每符号间隔需要计算的度量增量个数不变,因此精简网格图也是进一步降低CPM信号解调器复杂度的一个方向。
参考文献
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[3] Perrins E,Rice M.PAM decomposition of M-ary multih CPM[J]. IEEE Transactions on Communications,2005,53( 12): 2065- 2075.
[4] Anderson J B,Aulin T,Sundberg C E. Digital Phase Modulation[M].Plenum Press, NY.1986.
[5] Aulin T,sundberg C E W. Continuous phase modulation-Partl: Full response signaling [J].IEEE Trans.Comm.1981,29:196-209.
[6] Aulin T, Rydbeek N,sundberg C E W. Continuous phase modulation-Part11: Partial response signaling[J].IEEETrans. Comm.1981,29:210-225.
[7]Kaleh,G..K.Simple coherent receivers for partial re-sponse continues phase modulation[J].IEEE Journal onSelected Areas in Communications,l 989.7(9):p1427-1436.
[8] Huber,J.and W,Liu,An anemative approach to rcduced.complexity CPM-receivers[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,1989,7(9):p.1437-1449.
[9] Simmons,S.J,simplified coherent detection of CPM[J]. IEEE Transactions on communications, 1995.43(234):p.726-728.
调制技术 篇11
关键词: 伽利略系统; 混沌扩频; CDMA; BOC调制
中图分类号:TN761; TN927.2文献标志码:A
Modulation of BOC for Galileo system using
chaotic CDMA spreading spectrum
CHEN Zhao1,2, TANG Tianhao1, SHEN Lina2, XU Yinlu2, YANG Hao2
(1.Logistics Engineering College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 200135, China;
2.Faculty of Mechanical & Electronic Information, China Univ. of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, China)
Abstract:In order to improve the performance of Galileo system, combining with he characteristic of Binary Offset Carrier (BOC) modulation in spectrum splitting, taking merits ofthe stochastic nature and the orthogonality of chaotic DMASpreading Spectrum (SS)technology, thechaotic CDMA S technology is applied in the Galileo System synthetically. omparing the performance of the system when using the technologies of BOC modulation and chaotic SS CDMA y simulating, it shows that the stochastic and orthogonal chaos signal is good for using of Galileo system, and it is feasible and practical for he technologies of the BOC modulation and the chaotic SS CDMA to be applied n Galileo system.
Key words:Galileo system; chaotic spreading spectrum; CDMA; binary offset carrier modulation
0 引 言
目前,民用卫星定位系统中全球定位系统(Global Positioning System, GPS)应用广泛.但它也有1个缺点,当用户数较多时,由于其采用简单的BPSK调制方法,误码率将大大提高,导致系统服务质量显著降低.另外,由于军事保密的需要,GPS码型结构未完全公开,无法提供更高的服务质量.随着社会的进步,人们对卫星定位系统性能的要求越来越高.目前,除已经投入使用的美国GPS及俄罗斯GLONASS外,欧盟正在建造1个新的能提供更高服务质量的伽利略系统.另外,我国的北斗系统也已进入试用阶段.
伽利略系统采用二进制偏置载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制技术,实现其频谱与GPS频谱的分离,从而避免2个系统的相互影响.近年来,混沌扩频CDMA技术迅速发展,如果将其应用在伽利略系统中,能克服目前GPS的相关缺点,大大提高伽利略系统的性能.[1-3]
1 原 理
1.1 BOC调制
BOC调制是1种对矩形子载波的调制,能将信号的频谱分为2部分,分别位于载波频率的左右两边,其原理见图1.图中,fc为扩频码速率,fs为副载波速率.导航数据调制到扩频码后,再调制1个矩形副载波,生成BOC信号,最后调制到导航信号频段的主载波上发射出去.与GPS信号的区别为引入1个矩形副载波.[4-5][HT1.][HT]图1 BOC调制原理
BOC调制可通过调整参数使其频谱完成不同程度的分离,避免与其他信号频谱重叠,且BOC调制方式的信号抗干扰和抗衰减能力强,与同频段的GPS信号(BPSK调制信号)相互影响小.
1.2 CDMA 2000技术
CDMA 2000作为第3代蜂窝移动通信系统的首选技术应用广泛.CDMA 2000信号具有抗干扰性能好、抗多径衰减能力强、保密安全性高的特点,且CDMA 2000系统的波形采用高冗余度纠错编码和高效数字调制技术,确保超低误码率话音和数据传输.本文主要介绍CDMA 2000 1x,后文的CDMA 2000 1x都用CDMA 2000表示.CDMA 2000的信道划分为前向信道和反向信道2个部分,其中,反向信道由反向业务信道、反向接入信道、增强接入信道以及反向公共控制信道组成.
CDMA 2000反向业务信道数据帧在调制前需经过CRC编码、卷积编码、信号重复、信号抽取以及块交织等过程,见图2.
图2 CDMA 2000反向业务信道数据帧调制过程
反向业务信道数据帧的调制分为3个过程:信道的正交化、PN序列的产生以及正交调制.在CDMA 2000中使用正交Walsh序列实现信道的正交化,不同的信道采用不同的Walsh序列进行扩频,这些Walsh序列的码片速率都为1.228 8 Mchip/s;PN序列的产生由长码生成器(Long Code Generator)产生的1个码片速率为1.228 8 Mchip/s,长度为242-1的伪随机序列与另外2个长度为215的伪随机序列(I支路和Q支路)进行变换后得到;CDMA2000调制采用PN信号生成器的I支路和Q支路PN序列对反向信道数据进行扰码,然后将信号调制到载波频率f上形成射频信号输出.
将混沌序列作为CDMA 2000的扩频序列和地址码,即混沌扩频CDMA技术,能使CDMA 2000具有混沌的相关特性,大大增强系统的性能,使其能给更多用户提供更高质量的服务.[6]
2 方案的具体实现
2.1 CDMA 2000反向基本信道编码调制模块CDMA 2000反向基本信道编码调制模块主要包括3部分:
(1)初始化模块.各个模块具有一些相同的参数,如无线配置方式和数据帧长度等,当需要修改参数设置时,只需在初始化模块中更改相应变量的数值,即可通过初始化命令传递到相应的工作区变量中,进而反映到仿真模型的各个子模块.
(2)反向基本信道数据帧产生模块.其由信源模块、CRC编码器模块、卷积编码器模块、信号交织模块和正交扩频模块组成.本文采用无线配置方式3(RC3),帧周期为20 ms,每帧有80 bit,信源数据速率为4 000 bit/s,再加上帧质量指示比特、保留位和填充位,最终由信源模块出来的数据速率为4 800 bit/s.信源数据经过上述的模块处理后输出1个抽样信号序列,信号的传输速率为1.228 8 Mchip/s.
(3)信号正交调制模块.由PN信号生成器的I支路和Q支路PN序列对反向基本信道数据帧产生模块送来的数据进行扰码[7](为便于分析,未进行数模转换).
2.2
伽利略信源模块
伽利略信号的调制模块主要由伽利略导航电文信号产生模块、极性转化模块、P码产生模块、C/A码产生模块、分频模块和成帧模块等组成.伽利略导航电文信号的速率为50 bit/s,P码的速率为10.23 Mbit/s, C/A码的速率为1.023 Mbit/s,经过P码和C/A码扩频后的导航电文信号的速率为10.23 Mbit/s.上述CDMA 2000模块的信源信号输入速率为4 000 bit/s,需分频.由于导航电文信号的速率为50 bit/s,远小于4 000 bit/s,分频后不会造成信息的丢失.
2.3 BOC调制模块
BOC调制模块主要由扩频码生成器、方波生成器和乘法器等模块组成.由于经过CDMA 2000反向基本信道编码调制模块输出的信号由相位相差90°的2个支路信号组成,对2个支路信号分别进行BOC调制,经过增益处理后,输出数字的、经CDMA 2000系统调制的伽利略信号.
3 系统总体模块的设计与仿真
用伽利略信源模块替换CDMA 2000反向基本信道编码调制模块中的信源模块,然后用CDMA 2000模块输出的结构作为BOC调制模块的输入,再将CDMA 2000模块中Walsh序列生成模块和PN序列生成模块用相应长度的混沌序列产生模块更改或替换,完成总的系统模块搭建.
4 仿真结果分析
为便于运行和对比结果,将混沌序列产生式的参数固定,且所有的调制均为基带调制,信号波形均截取最后1帧.
(1)比较使用混沌序列前后CDMA 2000信道编码调制的频谱衰减情况,见图3和4.
[HJ]图3 未使用混沌序列
图4 使用混沌序列
由图3和4可知:使用混沌序列后,信道调制的频谱衰减特性更加平滑;另外,混沌扩频序列没有周期,类似于1个随机过程,且混沌序列的产生相对其他PN伪随机序列要容易.因此,系统更容易实现,保密性更好,更难破译.
(2)比较使用混沌序列前后和BOC调制前后信号频谱特性,见图5～8.
[HT1.][HT]图5 未使用BPSK调制GPS信号频谱
图6 使用BPSK调制GPS信号频谱图7 使用CDMA 2000+BOC调制伽利略信号频谱
图8 使用CDMA 2000+混沌序列+BOC
调制伽利略信号频谱
由图5～8可知,伽利略卫星系统中使用BOC调制技术,实现将信号功率由主瓣移至旁瓣的目的,使其与GPS的频谱不重合,避免相互干扰,提高服务质量.对比图7和8可知,使用混沌序列进行扩频后的信号功率由主瓣移至旁瓣的效果更显著,与GPS系统的相互干扰更小,从侧面反映出对伽利略信号进行CDMA 2000信道调制的可行性.
5 结 论
通过Matlab仿真和对相关结果的分析,可得2个结论:
(1)从CDMA 2000信道编码调制技术前后的伽利略信号频谱特性图可知,使用CDMA 2000信道编码调制后的伽利略信号具有CDMA 2000信号的相关特性.
(2)从BOC调制前后以及经过CDMA 2000调制模块前后伽利略信号的频谱衰减情况可知,经过混沌扩频CDMA信道编码调制,信号的特性达到经BOC调制所预期的效果,且信号具有混沌和CDMA 2000信号的相关特点.在伽利略系统中使用BOC调制技术和混沌扩频CDMA信道技术可行.[HJ]
参考文献:
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青贮饲料调制技术概述 篇12
关键词：临夏县,调制,青贮饲料
临夏县隶属于甘肃省临夏回族自治州,位于甘肃省中部,临夏州西南部,总面积1 212.4平方公里。辖6个镇、19个乡、共219个行政村。2015年,全县玉米秸秆产量达30万t(鲜重),但往往由于养殖户处理不当,造成资源流失,全县仅有20万t的玉米秸秆得以青贮氨化利用,更有甚者不得不因草料供给不足而清圈贱卖,致使畜牧业发展受阻。青贮饲料制作最早可追溯到1 000多年前,埃及人始创用青贮之法储存牧草,成为补充草食畜饲草不足的有效捷径,近50年来,该项技术才慢慢成熟。
1 青贮的意义
青贮饲料基于各类优质饲草,属改进升级型,是牲畜的优良饲料,青绿牧草(禾本科、豆科牧草)制作青贮饲料时,仅损失其原有养分的10%左右,却比调制成干草所含的养分高30%~40%,并含有各种维生素,尤其富含胡萝卜素及大量的各种钙、磷、矿物质,也是冬春季节里营养配比比较全面的饲料。冬春季节利用青贮饲料喂养牲畜,可减少冬夏季节的饲料差异感,保证牲畜健康生长。
2 青贮的种类
2.1 制作方法
根据制作方法的不同可分为一般青贮、低水分青贮和添加剂青贮。一般青贮是在饲草刈割后,立即转厌氧条件下贮存,促使乳酸菌大量繁生,将饲料中的淀粉和糖转化为乳酸,抑制腐败菌生长,将青绿饲料中养分续存。低水分青贮,亦称半干青贮,是将青饲料刈割后,短期置放后,待其含水量降低到50%左右时,再进行厌氧贮存。添加剂青贮是在青贮时在青贮料中添加一些物质促进青贮的发酵作用,如添加各种可溶性碳水化合物、接种乳酸菌、加入酶制剂等,以提高青贮饲料的品质,同时促成青贮目的。
2.2 原料组成
根据原料组成有单一青贮、混合青贮和配合青贮。单一青贮是以一种青饲料为主基原料青贮,比如甜高粱或玉米单项青贮;混合青贮是青贮多种青饲料,比如甜高粱和玉米一同青贮;配合青贮是指按照各种青贮原料的营养成分进行科学搭配贮存。
2.3 形状形态
根据形状形态可分为短切青贮和全株青贮。切贮是指将原料切成2~3 cm的段状细条青贮;全贮是将玉米秸秆或其他植物整株青贮。
3 青贮的原理
3.1 一般青贮
通常来讲就是将原料中的乳酸菌作为母体,用青饲料自身的汁液在厌氧环境下发酵,诱生大量乳酸,使原料p H值达到4.0以下,通过杀灭喜氧腐败菌等,通过生物学达到保存青饲料的目的。
3.2 低水分青贮
原料收割后静置到其水分含量降至50%左右时,届时植物细胞渗透压处于55~60个大气压,这种外部环境能有力把有害菌推进到生理停滞状态,压制其生长繁育。该方法较适合机械化程度低或劳动力欠缺的养殖户贮备饲草,在临夏县偏远地区行之有效。
3.3 添加剂青贮
旨在借助添加剂促使青贮饲料p H值降低至4.0左右,与前两者异曲同工地达到贮存目的,常见的添加剂有无机酸及酸性混合物。
4 青贮池标准
青贮池分地下式、半地下式和地上式三种,呈长方体,长为4 m、宽2 m、高2.5 m。通常用砖和水泥做材料,窖底须预留排水口。
5 青贮的要点
5.1 青贮条件控制
青贮的关键就在于条件管控,青贮原料的含糖量至少为鲜重的1%~1.5%,通常可选玉米秸秆、甜高粱、禾本科植物、向日葵茎叶等。青贮原料的适宜含水量一般控制在65%~70%,水分太高,容易使梭菌发酵催生丁酸,致使饲料自身汁液流失;绝氧是饲料青贮的基本要素之一,通常在青贮中做到切小、快装、压实、严封一气呵成。
5.2 青贮操作程序
青贮工作宜早不宜迟,要在收割期内坚持“快”的思维导向,做到快收、快切、快装,确保排出间隙空气。切段时宜小不宜大,以0.5~2 cm为佳。装填是青贮饲料制作中的关键风险控制点,原料装填的同时,要循环“填—压”,以每层20 cm的标准,填一层、压一层,彻底剔除空气才能确保青贮效果。装填完毕后,应立即封顶,覆一层约20 cm厚的秸秆或草,加盖塑料膜,最后压以40 cm左右的土,呈现馒头形。密封好之后,要随时监控,如遇漏气、进水要及时抢救。
6 鉴定及利用
原料青贮后,经过约40 d后可取用。使用青贮饲料前,一般需经过品质感官鉴定,确定其品质的优劣。
6.1 感官鉴定方法
通过外部感官对成品的气味、颜色、质地等标的进行初鉴。上品气味柔和,具有较浓的芳香酒、酸味;中等品酒、醋味减弱。如成品刺鼻味或有霉味,就绝不能饲喂畜禽。青贮饲料的色泽以接近原料为佳。上等成品料颜色多现青绿或黄绿,品质中等的色泽渐深,品质低劣的近乎黑褐色。质地方面,优良的青贮料松散湿润(单手紧攥,水欲滴而不滴),叶脉纹路清晰;品质低下的成品,易粘结,手感黏滑甚者干枯。
6.2 青贮料的使用
取料当从上角开始,由上而下,取用量折算日粮为准,不得浪费,取用后要加强密封,同时青贮料饲喂不得一蹴而就,要由少到多,逐渐递增,直到达负荷量后方可正常饲喂(每头牛每天最多20 kg,每只羊每天最多3~5 kg)。怀孕母畜不能全部饲喂青贮料,每天必须添加一次氨化麦草或麦草与苜蓿草粉的粗饲料,产前15 d逐步减少青贮饲料的饲喂量。
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