仪表测试（精选4篇）
仪表测试 篇1
0引言
科技发展的同时,也日趋完善着现代化工企业生产的仪表自动化:大量解放人力、提高生产力、节省物力、节约财力,为企业发展减少了资金成本,使得利益到达最大化。本文就针对仪表回路中不同类别的信号所进行的各种不同的测试方法的探讨,总结出与传统方法不同的实用性强的快速测试方法。
1化工仪表生产的特点
基于化工厂的高温、高压、易燃易爆、低温深冷等的特点,化工仪表生产更具有生产方式的高度自动化与连续化的特点。化工生产早已经从过去落后的手工操作、间断生产转变为现代化的高度自动化、连续化生产;生产设备也由敞开式变为密闭式;生产装置从室内走向露天;生产操作由分散控制慢慢变为集中控制。同时,也由人工手动操作变为仪表自动操作,进而又发展为计算机控制,越来越复杂的仪表自动化,虽然提高了测量的精度,但同时也对仪表的安装使用维护,尤其是回路的测试,提出了更高的要求。
2仪表回路的分类
所有仪表的调校,都是按回路进行的,自控系统的仪表回路分为如下几类。
1)检测回路。检测回路由现场一次点、一次仪表、现场变送器和控制室仪表盘上的指示仪组成。
2)控制回路。控制回路由现场一次点、一次仪表、变送器、现场执行单元(常见有气动薄膜调节阀)、控制室内的控制器组成。
3)报警、信号、联锁回路。此回路由仪表、电气的报警接点或报警单元、控制盘上的各种控制器按钮、电铃、(常见有蜂鸣器)、信号灯、继电器等组成。
任何一个回路的调校、测试,首要的任务都是回路的贯通,方法是:在控制室内有控制器手-自动切换开关,将控制器切换至自动,在现场变送器输入端加一个4~20 mA的模拟信号,观察控制室相应的二次仪表是否有指示或控制器指示部分有无变化,现场阀位有无变化。对于报警单元,则把报警机构的报警器调整到设计报警的位置,在信号输入端做模拟信号(报警点短接或断开),观察相应的指示灯和声音,是否有反应。接着按下消铃声按钮,正确的结果应为铃停灯亮。联锁回路与报警回路类似,但除了观察声光外,还要看其回路所带继电器动作是否正常[1]。方法是用万用表检测,是否由断到通,或者由通到断。
3信号在仪表回路中的分类
仪表回路的调校和测试都是开车之前的重要环节。通过正常的调校与测试方法,能准确地判断仪表元器件的好坏及设计的回路的相应与否。精确、及时的仪表反馈及指示,为工艺流程、工艺参数的分析判断提供了重要依据。按信号相对于DCS的类别不同,大致有以下几种。
1)AI(analog input)模拟量输入信号。由现场信号进入DCS系统,例如电流信号、电压信号等所有变送器接入DCS的信号,还有各类探头的信号都是AI,它是连续变化的量,不受人为所控制的。信号一般为4~20 mA或者0~10 V。
此类仪表进一步又分为二线制、四线制和三线制。所谓二线制仪表即回路供电的仪表,通过24VDC,同时将模拟信号传回系统,或其他接受设备,也就是两根接线,简单说就是电源和信号共用两根线,通常我们所说的DCS供电仪表。二线制仪表的优点是可以实现本安防爆,缺点是功率低,不能带动其他大功率设备。四线制仪表,就是电源和信号线分开,各有两根线,电源和信号分开工作,因为采用了单独的供电,所以四线制仪表就可以驱动大功率的电气设备。至于三线制仪表,主要有用于机组的轴振动、轴位移、键相等等一些精密的探头。目前,我厂多采用二线制DCS供电型变送器和三线制的探头。
2)AO(analog out)模拟量输出信号。由DCS系统输出到现场调节阀、传感器一类设备的调节信号。如连续可调的执行器开度控制。一般为4~20 mA电流或0~10 V等信号输出。
3)DI(digital input)开关量输入量。是现场信号进入DCS系统的报警、显示信号。即电气二次回路的通断,某些状态的反馈信号。如现场泵的启停信号,开关阀反馈回来的开关信号。信号一般为24 VDC或220 VAC,也有单纯的干接点信号。
4)DO(digital output)开关量输出信号。由DCS系统发出命令去控制现场的电动机或其他电动设备的信号,也叫数字量信号,也就是说此类物理量只有通断两种状态。信号一般为24VDC或220 VAC。
5)脉冲信号。具体可以分为PI电流脉冲信号和SI电压脉冲信号。
6)TC热电偶信号。回路中以mV值为传输信号。
7)RTD热电阻信号。回路对电阻敏感。
4快速测试方法
根据回路信号种类的不同,具体测试方法也不相同。下面就化工厂最常用的几种信号进行测试方法的分析。
1)AI若仪表为老式的UNE型或者其他非智能型仪表,快速方法也即是传统的方法。
电路原理:通过改变回路中电阻R的大小,来得到所需要的电流值。
实现方法:断开现场变送器后盖内的接线,依次将滑线变阻器R(或电阻箱R)、万用表(可以准确测量出电流值的标准表)与断开的接线连接,形成串联回路,然后改变电阻值,记录观察电流值。
信号换算方法:变送器的量程对应输出电流信号,即0~40km3/h对应4~20 mA电流,设当流量值为27.5 km3/h时,出现低报警,则对应电流值为I=27.5×(20-4)/(40-0)+4=15 mA若信号回路中连接有带开方的配电器或报警设定器,则I=(27.5/40)2/16+4=4.030 mA,可在回路中串联标准表741给定电流值,同理,根据换算出流量的联锁值对应的电流值,改变回路中电阻R,注意观察控制室DCS显示的数值,若到达设定值出现低报警或者联锁动作,则此回路测试完成,回路接线与元器件均正常无误。
若仪表为智能型仪表,则可选用快速测试方法。
根据仪表的通信协议不同,可分别用BT200或者375、475挂在现场一次元件的接线柱上,进行通信,通过BT200或者375、475直接进行设置电流值即可。后续比较方法同上。
2)AO快速测试方法,以调节阀为例。
首先在中控室DCS画面上给调节阀手动输入一个开度,如mV=25,其次,去现场查看该调节阀是否有25%的开度,同理依次给定mV=0、25、50、75、100对应阀位0%(全关)、25%、50%、75%、100%(全开),若中控信号与现场阀位一致,则此回路测试完成,正确无误。注:带联锁的仪表要先将联锁解除,如调节阀打手动,电磁阀带电等还要注意手操器的高低选。
3)DI此类信号的快速测试方法,以液位开关为例说明。
在现场液位开关的一次元件处,进行人为的拨动,断开或闭合(短接或者断开一次元件处的回路接线),注意观察,此时在DCS画面上有相应的高报或低报显示,则此回路测试成功。若无相应显示,则应检查包括现场接线箱,DCS在内的接线是否畅通,处理后再重新做一次。
4)DO快速测试方法以电磁阀为例。
方法一:一般电磁阀的回路中都连接有保险或继电器,最简单最保险的方法是在控制室直接将回路中的保险拔掉或断开继电器,则此电磁阀失电,在现场可听见电磁阀排气的声音。同理,再将保险或继电器接入回路,则电磁阀带电,同样也可听到排气声音。在现场判定电磁阀带电与否,一个最简单有效的方法是摸一下电磁阀表面,电磁阀温热,则带电,电磁阀与外界环境温度一致,则失电(注:实验前先确认电磁阀是否带电,询问工艺当班主操该电磁阀动作是否可动作,在不影响工艺操作的前提下,带电后再做如上操作)。
方法二:请工艺人员协助,在DCS画面调出电磁阀对应位号的棒图,点击“ON”,使得电磁阀强制带电。点击“OFF”,电磁阀强制失电。电磁阀的带电失电的判定方法同上。
5)TC通过mV值信号进行传输,因此回路快速测试方法如下。
用741或701标准表与回路并联,通过标准表给定mV值,观察DCS画面对应的热电偶的显示值的变化。若mV值与温度值能一一对应上,则回路良好。
信号换算方法。
根据公式:E(DCS显示)=E(现场)+E(补偿)室温一般取25℃,查表得,25℃对应的电压值为1.000 mV,0℃对应电压值为0.000 mV,100℃对应电压值为4.096 mV。以量程为0℃~100℃的热电偶为例,其模拟电压信号应为-1.000~3.096 mV,任取其中的一点T=35℃,带入上述公式可得到E=35×[3.096-(-1)]/(100-0)+1.000=1.433 6 mV,即为标准表应给定的mV值。
6)RTD此回路的测试方法,以采用电阻箱作为信号源,将电阻箱接入回路中,通过改变电阻R的值,在DCS画面上观测到相应温度值的变化。根据量程不同,在量程内选取几个点,换算成电阻值,分别加改变电阻R的值,观察DCS画面显示的温度值并与之比较,一致,则回路正常。
信号换算方法。
根据公式:Rt=R0(1+At+Bt2)其中A、B均为常数
推算出简算公式一:
简算公式二:
以量程0℃~200℃的热电阻为例说明。
在量程内人选几个温度点,带入上述简算公式(1)或(2)(推荐使用公式(2),较公式(1)精确),得出对应的电阻值,通过电阻箱给定阻值,再与DCS画面上显示的温度进行对比,若一致则回路良好。若不一致则应检查回路、中间接线及一次元件否有故障。
5结语
伴随着计算机、通信、软件和新材料、新技术等的快速发展与成熟,人工智能、在线测控成为可能,仪器仪表也走向智能化、虚拟化、网络化。广泛应用于化工厂的仪表自动化,虽然实用方便减少了资金消耗,但也要求维护人员有较高的技术水平。本文所介绍的几种常见回路测试方法,简单实用,方便快捷,是查找、处理专业问题的基础。掌握了这些,不单单是在停车检修期间,用于对仪表的检修校验,更重要的是在生产正常运行的情况下处理一些紧急突发状况,通过快速测试方法,既可以在不影响生产的稳定运行的情况下做出准确无误的判断,在关键时刻还可以节省时间,快速反应,正确操作,减少事故跳车频次。
摘要：简单介绍了化工仪表生产的特点,对仪表回路进行了大致分类,并解释了仪表回路中各种不同的信号,举例阐述了几种常见信号回路的快速测试方法。
关键词：仪表回路,快速测试,信号
参考文献
[1]国海东.自动化装置与维修[M].北京:化学工业出版社,2012.
IPTV系统测试仪表现状(上) 篇2
近年, 虽然国内IPTV用户规模有了较快速的发展, 但是其发展速度并没有达到市场先前的预期。IPTV产业链的状况还不是很理想, 一方面没有标准出台, 另一方面测试仪器的功能还不是很健全, 无法满足对业务和设备的测试要求。
2 IPTV测试仪的应用场景
目前, 国内IPTV业务已经在以上海、哈尔滨为代表的多个城市中成功商用, 这些城市的IPTV初期运营网络已经有了一段时间的运维经验。从目前的情况来看, 最后一公里的维护仍是网络维护中的重点, 而且其维护质量的重要性将随着用户数量和竞争的加剧而与日俱增。当前的IPTV业务处于运营初期, 缺乏相应的监控系统, 此种情况下的IPTV维护主要依赖于手持式IPTV测试终端。虽然随着技术的发展和用户数量的增加, 必然要使用IPTV监控系统, 但监控系统的监测单元只分布于网络节点处, 监控网络层及应用层数据, 因此最后一公里的维护、测试仍要靠手持式终端来完成。
手持IPTV测试仪表主要应用在IPTV业务最后一公里的线路开通和故障排查。在国内, IPTV用户主要分两类:家庭用户和政企客户。对于家庭用户, IPTV业务的接入主要以ADSL为主, 目前也有少量的FTTH方式;对于政企客户, IPTV业务的接入主要以光纤接入到CPE, 然后通过以太网交换机分发到各个用户。因此, 手持IPTV测试仪必须同时支持对这两种的IPTV业务的维护。目前, 手持IPTV测试仪主要需求是ADSL线路和10/100Mbit/s以太网接口的维护。
3 IPTV测试指标介绍
3.1 手持IPTV测试仪的技术规格
国内IPTV技术规范仍在标准化进程中, 各厂商的设备技术规格不统一。由此各地的IPTV网络有不同的部署架构, 技术规格和网络设置。因此, 手持IPTV测试仪必须支持国内市场现有的多种技术规格。
手持IPTV测试仪必须支持以下的技术规格:
物理层接口:xDSL接口, 以太网接口
数据链路层封装格式:PPPoE, 以太网封装, VLAN
网络层封装格式:UDP, RTP, TCP
流媒体标准:MPEG-2 TS, ISMA
视频编码格式:H.264, AVS, MPEG-4, MPEG-2, WM9
测试方式:监听, 串接, 仿真STB, 仿真ADSL Modem和STB
3.2 IPTV的测试指标
合理的测试指标能够帮助运维人员准确的判断故障类型和提高基层维护人员的工作效率。在宽带接入网, 完整的IPTV测试需要提供以下指标:
xDSL线路质量, 支持对ADSL线路各项指标的分析, 如噪声、频率、电平和损耗等
以太网CRC错误
IP速率
RTP丢包和抖动
RFC 4445 MDI (媒体传输质量指标)
PCR速率
TR 101 290告警 (针对MPEG-2 TS格式)
每个测试指标提供不同故障判断依据。由于RFC4445 MDI同时考虑了IP传输层和MPEG层的因素, 建议作为首选判断指标。然后, 通过其它的测试指标辅助判断问题根源。考虑对现场问题的深入分析和实验室故障重现的需要性, 测试仪必须具有视频流捕捉功能。
在IPTV部署中, 测试是必不可少的步骤。选择合理的视频质量测试指标可以有效地提高排查故障效率, 同时降低建设监测系统投入。所有的测试依赖于对技术规范和系统行为的了解。因此, IPTV的架构将影响视频质量测试的合理性和可靠性。
IPTV服务概念源于北美的运营商。由于设备供应商的实现方式不同, 市场上出现了多样的架构体系。尤其在中国, 技术实现差异, 视频内容来源, IP网络状况等因素导致多种的IPTV实现方式。
在国外, MPEG-2 TS封装格式是主流。其原因在于内容供应商与运营商之间的合作模式:内容供应商直播节目和点播节目, 运营商负责将视频内容通过其IP网络进行传播, 提供收费节目。MPEG-2 TS封装格式的优点在于提供方便的节目传输和方便的增值服务。针对MPEG-2TS封装的视频流, 标准组织制定了TR 101 290视频传输质量监测方法。TR101 290是量化的测量方式, 其告警能够告知维护人员视频流的问题对最终观看质量的影响。对于IP传输视频业务的需求, RFC 4445 MDI提供了在IP传输层面的告警方式。配合TR101 290和RFC 4445 MDI, 视频网络出现的问题可以分离到不同的层面:节目源 (视频源, 编码器, 服务器) , IP设备和网络。国外通用的IPTV视频质量监测方案为:在视频头端确认TR101 290质量良好情况;使用RFC 4445 MDI监测各IP节点的视频质量。这种实现方式最大地平衡了质量监测的需求和监测设备的成本投入。
在国内, 目前部分电信级IPTV运营存在ISMA格式的网络架构。但是, ISMA的视频封装格式没有对应的视频监测标准。因为视频内容压缩后直接封装到IP封包, 所以ISMA的视频仅能够从IP层判断其传输质量, 没有判断音频和视频同步等问题的相应指标。
虽然IPTV设备供应商在实现上逐渐趋向与MPEG-2TS封装格式, 但是在实现上仍然有很大的差异。不同厂家对如何传输视频流有不同理解, 以及封装格式、新功能实现、网络纠错方式的变化, 这些都对测试仪的视频质量测试能力提出了更高的要求。
(1) TR 101 290
这个指标是广泛使用的视频传输质量指标, 它可以跨越不同的传输媒体:卫星, HFC, IP。它针对MPEG-2TS传输的质量制定了三级告警。每层告警针对不同程度的视频传输问题:第一级是严重的网络传输问题告警,
仪表测试 篇3
近日, 中国移动600万台TD手机招标初评结果拉开了中国移动2011年TD终端发展的大幕, 在被称作3000万台终端需求的背景下, 产业链等到了TD商用以来的最大蛋糕, 特别是以国产力量为主的测试仪表产业在经历了艰难的起步后, 即将迎来市场甜蜜期, 但是测试要求的变化和更多厂商乃至先前在TD领域“很不积极”的厂商加入, 使得市场的竞争压力更大。同时, TD测试仪表产业还有缺失, 并且TD-LTE试验已经展开, 为了长期维持在此领域的优势, 国产厂商还需要更进一步。
市场空间大门槛依然存在
测试仪表对产业链发展作用不言自明, 因此当产业前景看好时, 厂商也会将目标锁定在这块市场, 目前TD终端测试领域状况正是如此。有数据表明, 未来3年通信仪表市场将呈现快速增长的态势, 全球仪表行业市场的每年增长率11%, 国内将达13%, 并且, 该行业是一个长期发展的行业, 移动通信的不断演进, 从3G到4G的研发甚至后续技术已在发展, 只要跟上步伐, 测试仪表行业会一步一步发展下去。
面对这样的增长空间, 包括老牌TD终端测试厂商如星河亮点和大唐移动、持观望态度的厂商如罗德与施瓦茨以及新兴加入的厂商如艾法斯等都开始发力。
艾法斯称其目前在TD测试仪表方面采取和星河亮点合作的方式, 为其终端测试仪表提供硬件平台和GSM方面的一致性测试系统, 而在TD-LTE方面, 其7100产品已经实现出货, 为一些芯片和终端厂商的研发提供帮助, 而且在中国移动研究院也有所使用。
大唐移动仪器仪表产品线总监孔飞在接受采访时表示, 大唐移动依托TD协议一致性测试仪表为突破口, 目前已经有了一定的销售规模, 后续将继续跟进其他产品线, 最终希望大唐移动仪器仪表产品线可以建立覆盖研发、测试、生产、认证等的产品体系, 成为有很强抵御风险能力的组织。在TD-LTE方面, TD-LTE终端协议一致性仪表已经于10月对外发布, IR接口仿真仪表正在研发和调试, 预计明年年底可以对外发布。
同时, 从目前TD终端产业来看, 终端质量还有待提升, 从测试来看这有多方面的原因, 首先是终端厂商没有投入太大的资源投入到测试环节, 加之测试仪表价格昂贵, 对投入有观望的态度, 造成终端质量得不到保证, 因此现在需要尽快推动终端厂商提升测试能力和测试条件, 在这方面, 相关政府部门已经对终端厂商提出了要求。
其次, 测试仪表的不完备也是原因之一, 纵观当前国内仪器仪表产业, 尤其在高端和核心仪表方面, 国内厂商的跟进几乎是空白, 更多的是边缘仪表的开发, 孔飞认为这是由于核心技术的缺失造成的, 国产厂商在技术积累、人才储备方面不足, 加之国外厂商基本已经划分了领域, 所以没有合适的切入点也无法进入。
为了突破TD测试仪表方面的短板, 在国外厂商积极性不高、现有国内厂商实力还不足的情况下, 亟需要一个强有力的厂商来参与并提供稳定的高性能的仪表促进终端产业的前进。孔飞表示大唐移动希望在高端的、能够打破技术垄断的、能够体现技术价值的领域体现自身价值, 目前大唐移动具有TD网络侧的经验, 在3GPP标准中也有很强的发言权, 因此将TD市场优势扩散到各个产业链包括测试仪表产业是大唐移动的优势和责任。
非信令测试渐成主流
从2008年试商用至今, TD终端环节的瓶颈逐一打破, 在此过程中, TD终端测试仪表可谓功不可没。如今, 当TD终端大规模商用的情况下, 测试仪表依旧将保证出厂终端的高性能及稳定性, 但是与此前不同的是, TD终端测试的要求发生了新的改变。
据相关测试仪表厂商人士透露, 目前运营商终端选型、认证机构以及研发机构对TD终端测试仪表的需求几近饱和, 而且这块市场本身就不会很大, 而在TD终端市场日渐膨胀, 以及相关部门对TD终端厂商提高终端测试水平等因素的促进下, 生产线对测试仪表的需求量将大大上升。同时, TD终端产业经过几年的发展, 生产线侧的终端测试不要经过信令模式下的测试, 测试仪表不需要仿真基站和网络的各种功能, 终端不需要完成基站注册、寻呼等呼叫和通话过程, 只需要进行射频的校准和硬件性能的描述。星河亮点技术经理付晨预计, “到明年年中, 整个生产线的测试将进入到非信令测试阶段。”
付晨还表示:“进入到非信令测试阶段后, 终端厂商或者代工厂商就可以大幅提高测试效率, 从而加快产品的上市时间, 同时测试仪表价格的见地大大减轻了厂商的负担。而信令测试只需要在对产品进行抽检时使用到。”GSM时代也是经历了这样的演进阶段。
同时, 稳定性是目前TD终端测试仪表的一大问题, 孔飞表示, 稳定性是一个长期积累的过程, 这需要多个方面的支撑, 首先是规范的流程控制, 构建流程控制所需要的成本和人员较高, 而目前厂商的规模还不够;其次, 需要完整的供应链体系;最后还需要核心技术, 目前仪表厂商的许多核心技术包括软件和硬件都是从国外购买, 再进行二次开发, 这样生产出来的产品很难保证不被某一个BUG影响而导致仪表不稳定。
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大唐移动仪器仪表产品线
从2004年开始大唐移动就成立了TD终端实验室, 2006年为解决TD终端产业链中一致性测试仪表缺失的现状, 大唐移动毅然投入上千万元成立了专门的仪表开发团队, 承担了完善TD产业链仪器仪表研究的责任, 并且在形成初步的研究成果后, 以基本无偿的方式将相关成果共享给其它厂商。
仪表测试 篇4
TD-LTE物理下行链路需要进行一系列的算法操作，其中IFFT变换是必不可少的。由于做FFT和IFFT变换会占用较多的资源，从目前的硬件处理速度来看，不可能完全靠DSP完成这些算法，所以在设计中一般采用DSP+FPGA的信号处理核心[2]。其中由DSP完成灵活多变和计算量不大的运算，由FPGA完成快速和固定的较大计算量的运算[3]，这样就可以同时发挥DSP和FPGA的优点。本文基于TD-LTE无线终端综合测试仪表项目的开发，提出了使用FPGA实现基带信号发送的方案，并进行了相关的研究。
1 OFDM调制原理
TD-LTE系统采用OFDMA作为下行链路的多址方式，如图1所示。
1.1 子载波映射
子载波映射形式有集中式(Localized)[3]和分布式(Distributed)两种。下行链路使用的是集中式映射形式。
在物理层下行链路中，经过加扰、调制、层映射预编码以及资源映射后，数据被映射到资源栅格中。从资源栅格读取数据时，假定数据从资源栅格中由下向上输出为Data[NRBDLNSCRB]，Data[NRBDLNSCRB-1]……Data[1]，Data[0]。由于最终在中频中要进行IQ调制，在频域上获得相应的带宽，因此子载波的映射要满足一定的方式。TD-LTE综合测试仪中采用的子载波映射方式如图2所示。图中的子载波映射方式,保证了直流子载波Data[NDLRBNRBSC/2]的位置位于子载波映射的最底部,从而可满足最终的频域带宽。
1.2 基带信号生成
在下行时隙上的OFDM符号的天线端口p的时间连续信号由下式定义[4]:
其中，0≤t<(NCP,l+N)×Ts,k(-)=k+骔NRBDLNSCRB/2」，k(+)=k+骔NRBDLNSCRB/2」-1，变量N等于2 048在△f=15 kHz子载波间隔上，等于4 096在△f=7.5 kHz子载波间隔。
式(1)可以看出，中间少了一个k=0的子载波，将k=0的直流子载波加进去，但不发射信号，资源元素为0。此时资源粒子序列发生变化，在中间添加了元素0，则式(1)可化为：
与标准IFFT函数公式比较，可将式(2)化为：
此时是没有加CP的，但在做IFFT变换后需要加CP，根据不同的子载波间隔和不同的循环前缀类型，如表1所示。
2 硬件实现与优化方案
2.1 基带信号发送模块的硬件实现
基带信号发送在基带板中最关键的部分是做IFFT变换，在硬件实现过程中涉及到与DSP以及中频、射频的接口问题，所以围绕IFFT变换，周围还要增加一些必需的模块。TD-LTE无线终端综合测试仪表中基带信号发送模块的硬件实现如图3所示。
2.1.1 McBSP接口设计
多通道缓冲串口(McBSP)提供了强大的同步串口通信机制，因此本设计McBSP用于DSP和FPGA间的通信。FPGA通过McBSP接口从DSP接收数据的基本时序，如图4所示。
McBSP接口间传输的信号是帧同步信号(fsx)和32 bit的数据信号(dx)以及时钟信号(clkx)。在本系统中采用的fsx和dx的延迟是两个时钟。FPGA中的McBSP接口通过移位寄存器和缓冲寄存器完成数据的接收，将串行的比特流转换成32 bit宽的并行数据。
将McBSP接口接收的数据导入McBSP_READ模块，在控制信息的控制下，对数据完成相应的子载波映射后，存入两片形成乒乓操作的RAM。
2.1.2 I2C接口设计
I2C总线协议规定，在SDA上发送数据，每个字节必须为8 bit，首先传输的是字节的最高位(MSB)，每次传输的字节数不受限制。主机发送起始条件后，首先发送一个7 bit的从机地址，紧接着发送1 bit的数据传输方向位(R/W)以指示是由从器件读取数据还是把数据写入从器件。数据传输由主机产生的停止条件结束，完整的数据传输时序如图5所示。
2.1.3 IFFT变换
IFFT变换是基带信号发送的关键模块，本系统使用的IFFT变换点数N等于2 048。IFFT的实现是调用IPcore[5]，通过对表2中几种算法的综合比较，最终采用的是Pipelined stresming I/O型，可以满足连续数据流的处理，且速度较快，但是会比突发类型(Burst)占用更多的资源。
2.1.4 系统定时模块的设计
系统定时(TIMER)是整个系统重要的模块。主要功能是以系统时钟122.88 MHz为基准，对LTE系统的帧以及时隙定时。一方面通过发送子帧中断和帧中断信号控制DSP子帧以及帧的发送;另一方面要对FPGA中的DDR2 SDRAM进行控制，进而完成对TX模块的控制，以保证基带信号的发送满足标准中的规定。
2.1.5 中频、射频模块
TX模块后的数据进入中频，在中频进行IQ调制，之后对IQ调制后的数据进行CIC插值，以122.88 MHz的D/A采样速率输出，在频域上将信号调制到中心频率为30.72 MHz，带宽为所需的相应带宽。在射频(RF)中，进行混频操作，将数据调到2.4 GHz的载波上。之后通过天线发送数据。
2.2 硬件实现中的优化方案
2.2.1 系统设计优化
由于基带信号的发送需要满足多种带宽的需求，相应的子载波数和子载波映射的位置都会不同，因此本系统中提出了将DSP的控制信息通过I2C总线传到FPGA中，这样FPGA收到控制信息后，在Mc BSP_READ模块中进行相应的子载波映射操作，并将映射后的数据送到RAM中。
同时无线帧的发送也要满足相应的上下行链路配置，如表3所示。FPGA通过I2C总线接收DSP的控制信息后，控制TX模块进行相应的发送控制。
2.2.2 存储资源优化
由于IFFT连续变换后的数据量很大，如果用RAM存储数据，则会占用很多的FPGA逻辑资源，而基带板中DDR2 SDRAM空间很大。故在本系统中，IFFT变换后通过MIG接口将数据导入DDR2 SDRAM中，这样可以节省很多逻辑资源，DDR2 DRAM存储模型如图6所示。之后通过系统定时(TIMER)对DDR2 SDRAM的数据读取进行控制，将数据发送到TX模块中。
3 硬件平台搭建与测试
3.1 下载代码到芯片中进行实际测试结果
用Verilog HDL[6]编写testbench仿真验证无误后，用ISE10.1将FPGA程序下载到基带板上的XILINX XC5VSX95T芯片中，然后使用CCS软件将DSP的相应程序下载到TMS320C6455ZTZ芯片中。本硬件平台中DSP发送25个资源块(RB)，在DSP中设置软复位，对FPGA进行复位控制。用chipscope观察的从TX模块输出信号波形如图7所示。
图7中，tx_flag信号为高电平时表示输出I_DATA_OUT和Q_DATA_OUT有效，I_DATA_OUT是IFFT变换后的实部，Q_DATA_OUT是虚部。
3.2 中频信号在频谱仪中的捕捉
基带板的数据通过FPGA的引脚发送到中频板中，在中频板中进行IQ调制，将频谱搬移到中心频率30.72 MHz上，且带宽约为5 MHz，中心频率在30.72 MHz上，带宽约为4.5 MHz，幅度在-25 DBm，已满足需求。
本文介绍了TD-LTE下行链路OFDM调制，并重点介绍了子载波映射和基带信号生成的原理。然后基于TD-LTE无线终端综合测试仪表的开发，提出了本系统(f)的波形为接收端的差分信号(正端与负端的电压差)。主要观察(d)、(e)、(f)的波形，因为LVDS接收器是通过检测正负接收端电压的差值来判决的。图4(a)、(d)为ADCLK，其频率为65 MHz，图4(b)、(e)为LCLK，其频率为390 MHz，图4(c)、(f)为数据线，数据速率为650 MHz。(a)、(b)、(c)中示波器横轴刻度为5 ns/div，(d)、(e)、(f)中示波器横轴刻度为1 ns/div。由仿真结果可知，使用差分信号线有效抑制了共模干扰，时钟线上波形在边沿处的单调性很好，较平滑，没有出现因反射而引起的锯齿状抖动。数据线上频率较高为650 MHz，波形也很平滑，没有出现因反射而引起的锯齿状抖动。
4.2.2 串扰分析
因为ADS5287的数据输出频率较高，而各通道的数据线彼此靠得很近，故有必要对这些线进行串扰分析。在Boardsim中对所有可能受到攻击的ADS5287的输出数据线和时钟线进行了串扰分析，结果如图5所示。图中虚线为接收端高低电平判决门限。实线为各接收端接收高电平时，叠加的串扰。由图5可知，结果中最大的串扰峰峰值为25 m V，叠加了串扰的高电平信号仍然远远高于高电平判决门限电平。从该分析可看出，利用LVDS电平标准来进行高速数据传输，能有效抑制信号线间的串扰。首先，作为攻击者，差分线上的电流大小相等，方向相反，差分线又彼此靠近，对外的干扰可相互抵消。其次，作为被干扰者，差分线由于彼此靠近，受到的干扰相同，差分信号中干扰被抵消。
本文介绍了TI公司的ADS5287模数转换器的结构、原理以及应用电路设计。并结合Altera公司的CycloneⅢ系列的FPGA芯片EP3C120F780C7N，设计了支持8通道的MIMO中频接收机的电路。对设计完成后的PCB中的重要高速信号线进行了信号完整性仿真。
参考文献
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[5]Xilinx fast fourier transform V6.0user guide.2008.