艦船電子技術范文
時間：2023-09-25 18:24:32
導語：如何才能寫好一篇艦船電子技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
[計世網獨家]（作者 陳劍波）我國機關和企事業單位的傳統行文媒介是以帶有公章的紅頭文件為準的紙質文件，公章是其單位身份的象征。這種紙質公文傳輸是一件普通而又非常必要的日常工作，需要經過計算機排版、工廠印刷、郵政分發等多個環節，周期長、效率低，而且容易發生錯誤投遞或公文破損，安全性差，成本高。如何實現機關各部門、單位之間的無紙化電子公文交換，提高效率，降低成本，是電子政務建設部門所關注和思考的一個重要方面。
建設電子公文傳輸系統正是針對這種需求在機關辦公公文交換、傳輸方面所邁出的重要一步。所謂電子公文傳輸系統，就是利用計算機網絡和安全技術，實現機關部門、單位之間的紅頭文件的起草、制作、分發、接收等操作，以電子化公文傳輸模式取代傳統的紙質公文傳輸模式。公文先經過計算機排版，制作成含紅頭和公章的電子化公文文件，再經過加密，通過計算機網絡直接發送給接收方，接收后再通過解密處理，還原得到內容和版面與發送方完全一致的公文文件，最后還可用彩色打印機打印出含紅頭和公章的公文。其所有過程均通過計算機在網絡中進行，從而大大縮短公文傳輸的過程，并有效提高公文的安全性能。本文結合筆者實際工作經驗，針對電子公文傳輸系統的特性要求、架構功能和關鍵技術等方面進行了系統性的分析,并介紹了一種比較成熟的電子公文傳輸系統。
電子公文傳輸系統的特性
電子公文要取代紙質公文作為政府和企事業單位的主要行文媒介，其制作、傳輸和收發流程必須滿足一定的要求。這包括：
1.公文的安全性
電子公文無紙化傳輸的首要要求就是安全。由于網絡環境的廣泛性和復雜性特點，普通電子文件很容易在網絡傳輸過程中被截取和篡改，而電子公文文件具有保密性和不可抵賴性的特點，是絕對不允許出現此類安全漏洞的。因此，電子公文系統必須要有可靠的電子簽名、加密等先進技術作安全支撐。
2.傳輸的高效性
由于網絡環境的復雜性特點，要保障電子公文的暢通傳輸，必須要盡可能地降低網絡傳輸的數據量。本系統在進入數據加密之前，首先進行了LZW算法的數據壓縮處理，文本文件的壓縮率將近1/1000，從而有效控制了公文傳輸的數據量。
3.操作的簡便性
系統使用對象涉及機關工作各部門及相關單位文秘人員，多為非計算機專業人士，因此其操作必須力求簡潔、方便。本系統設計時仿照電子郵件的操作模式，類似收件箱、發件箱的操作，操作人員只要會電子郵件的收發，就能立即掌握系統的基本操作。
4.環境的適用性
優秀的公文接收、瀏覽軟件必須能適應各種軟件環境。系統應提供圖形化的電子公文傳輸模式，從而使公文接收端無需與公文的發送端具有相同的軟件環境，如不需要相同的字體環境、不需要相同的操作系統、不需要相同的字處理軟件，甚至接收端不需要安裝任何字處理軟件。
5.系統的集成性
一個優秀的軟件系統必須是一個開放的系統，必須能夠提供有效的途徑，可以與用戶的其他相關系統之間進行數據交換。本系統提供了以復印件圖片文件形式輸出公文的能力，以使其他系統可以直接利用所接收的公文數據，與其他系統進行集成。
電子公文傳輸系統的架構與功能
本系統以Lotus Domino/Notes作為構造整個系統的管理和傳輸的平臺，公文數據存放在集中統一的Domino服務器中，單位與單位之間的公文傳輸直接在Domino服務器上的不同數據庫之間進行復制、拷貝，公文文件的制作、接收、瀏覽則通過客戶端軟件實現。
Domino/Notes平臺是我國政府系統內部通用的辦公自動化應用平臺，采用該平臺實現公文的制作、分發和管理，便于公文系統與辦公自動化系統的銜接，利于公文的內部流轉處理，同時可以充分利用Domino/Notes平臺的安全特性，保證公文系統的安全。本系統實現了公文制作管理、公章管理、蓋章管理、分發管理、日志管理等一系列功能，主要由發文操作、收文操作、文種與紅頭、電子公章管理、系統日志等骨干模塊組成。文件起草、編輯排版后以虛擬打印的方式生成公文草件，系統導入草件后，根據草件所對應的文種類型自動套印公文紅頭，由專人加蓋電子公章，制作生成正式的電子公文。然后確定公文接收對象、設定原件打印份數限制，再根據收文對象加密電子公文，最后分發或抄送給對應的接收單位。公文發送方在電子公文發送后，可以跟蹤公文的接收情況、原件打印輸出等情況，還可以對發出的公文進行收回操作。接收方在接收電子公文之后，可以加蓋接收單位的簽收章，可以以彩色原件的形式打印輸出，打印份數受發送方設定的控制。也可以黑白復印件模式生成TIFF格式圖片文件，用于在接收方的內部OA系統中文件輪閱。
系統主要業務流程如下圖所示：
電子公文傳輸系統以DES和RSA相結合的加密方法，采用通過國家商業密碼委員會認證的硬件加密產品，實施電子公文的加、解密操作，具體來說有以下幾個步驟：
1.公文的生成和制作。首先要運用公文制作單位的硬件加密狗，通過該單位的硬件私鑰密碼進行電子數字簽名，從而確保該公文的合法性和可識別性。
2.公文發送。首先通過DES算法加密電子公文的正文，根據收文單位獲取對應的收文單位公鑰，通過RSA算法以該公鑰加密DES的解密密鑰，并輸出給收文單位。
3.公文的收取。收文單位獲取到加密后的收文后，首先通過本單位的加密狗私鑰進行RSA解密，獲得經過DES加密的電子公文正文的解密密鑰，再通過DES算法解密獲得電子公文的正文。
4.公文的驗證。收文單位對解密后的收文，以發文單位的公鑰進行收文的電子簽名驗證，從而確定來文的合法性。
在電子公文傳輸系統的設計中涉及以下關鍵技術：加密與電子簽名、電子公章的安全、公文的原樣輸出以及與OA系統的無縫對接等。
加密和電子簽名技術
電子公文系統安全的最基本要素就是文件的加密、解密技術、電子簽名和驗證技術。傳統的數據加密方法大致有兩類：對稱加密和不對稱加密。對稱加密指的是通過一組隨機產生的密鑰加密原文數據，其產生的密文在解密還原時，必須使用其加密時的密鑰。
對稱加密算法的代表為DES算法，它具有加密速度快，強度高等優點，但存在必須通過網絡傳遞密鑰的問題，從而產生安全隱患的不足。不對稱加密指的是接收方首先產生一對密鑰：公鑰和私鑰。公鑰，即用于發送給加密方的密鑰；私鑰，即保存在接收方本地的密鑰。該對密鑰有這樣的特點：通過公鑰加密的數據，必須通過私鑰解密；同樣，通過私鑰加密的數據（通常稱為電子簽名），必須通過其對應的公鑰解密（通常稱為簽名驗證）。
不對稱加密算法的代表為RSA算法，這種算法不需要在網絡中傳輸私鑰，因此在網絡傳輸中安全性較高，但由于其基于大數運算，速度較慢，不適用于大數據量的加密。
本系統在加密技術上結合了上述兩種不同加密算法的優勢，通過DES算法加密數據量較大的電子公文正文，而通過RSA算法加密數據量較小的DES解密密鑰。這樣，接收方可通過自己的RSA私鑰解密獲得電子公文正文的DES解密密鑰，再通過DES算法解密獲得電子公文的正文。
電子簽名從技術角度而言，主要是指通過一種特定的技術方案來鑒別當事人（主要指發件人和收件人）的身份及確保內容不被篡改的安全保障措施。世界上一些國家在電子簽名立法中對電子簽名技術選擇方案時都采用上述的不對稱加密方法為法定的安全技術方案。
電子簽名具有以下幾個特征：第一，確認主體身份。由于在電子簽名過程中，私鑰只能為發文者獨家所擁有，正常情況下，沒有其他人可以擁有和使用；第二，確認內容的完整和準確性。原文的資料經過多次加密及解密，以及公鑰與私鑰的完全對應性特征，經電子簽名的文件資料內容不能輕易被篡改。第三，收付方驗證過程是公開的。驗證方在驗證文件時是使用發件方提供的公鑰，任何人都可以驗證，確保公正性。
電子公章的安全技術
電子公章的安全保障是整個電子公文系統安全性保障的重中之重，因此涉及電子公章的安全技術顯得尤為重要。
首先，電子公章制作時，以發送單位的硬件加密狗公鑰加密公章數據，這樣與硬件加密狗信息捆綁，以確保沒有對應的硬件加密狗設備是不能加蓋本單位公章的。
其次，電子公章的加蓋有專用密碼，并需要對應的硬件加密狗作身份驗證。加蓋電子公章時，通過計算獲得電子公文文件的校驗碼，以發送單位的加密狗私鑰對公章數據進行加密，即進行電子簽名，再與公文正文信息合并。如果傳輸過程中公章信息與電子公文分離，將無法還原顯示電子公章。電子公章的顯示采用矢量繪制的過程，并在顯示前計算公文正文信息的校驗碼，對電子公章數據進行解密，即簽名驗證，如果有任何公文信息的變化都會導致電子公章的解密失敗。
電子公章既包含用以顯示公章圖形的可視信息，又包含用以數字電子簽名的私鑰數據。電子公章的顯示必須要有所屬單位的對應公鑰數據，也只有正確地對應公鑰數據才可以顯示出可視的公章圖片信息。同時，矢量化的公章繪制技術，確保了公章無法通過拷貝、粘貼等方法被非法截取。系統對公章圖片進行矢量化處理后，確保該圖片信息只有在該電子公文傳輸系統環境內部才有效,確保公章關鍵信息不被非法截獲和使用。具體操作有：讀入BMP圖片文件，解讀BMP點陣，構造矢量數據，存貯矢量數據，再以本單位加密狗私鑰對存儲的矢量數據進行電子簽名，以使矢量章具備可識別性和法律性，最后再以本單位的加密狗公鑰對已簽名的公章實施加密，從而獲得與硬件加密狗捆綁起來的加密公章。
對于電子公章的使用，系統提供了嚴密的日志跟蹤措施，所有公章的制作、使用都有詳細的日志記錄。同時，由于電子公章的使用離不開硬件加密狗的加、解密操作，公章的主要數據信息通過硬件加密狗存儲，沒有硬件加密狗設備，也就無法使用電子公章。這樣，可以方便用戶以符合傳統公章管理制度的方式保管電子公章，可以將加密狗保存在保險柜中。
公文原樣輸出技術
電子公文作為傳統紙質公文的替代，最基本的一條要求是，所有的公文接收單位，不管其操作系統是什么、配套軟件如何，其公文輸出必須與發文單位在內容、版式上完全一致，不能有任何偏差，所有收文單位的收文原樣紙質文檔將通過本地打印獲得。
要滿足原樣復原這一要求，一般有兩種技術：一種方式是收發方所有機器采用相同的軟硬件環境，另一種方式則直接采用圖片照排的形式。本系統采用虛擬打印技術，通過提供虛擬打印驅動的手段，對發文單位排版編輯后的文件以虛擬打印模式直接獲取發文單位的打印輸出圖片，所有電子公文的后期制作、顯示都是基于該發文單位的打印輸出結果而來，從而確保了所有收文與發文單位在編輯時完全一致的要求，真正實現了電子公文制作、分發的所見即所得，而不強求系統環境的一致性，滿足了系統環境的適用性要求。
獲取的圖片必須既能保證打印輸出時的高分辨率要求，又能保證用于屏幕顯示時的低分辨率不失真要求，另外還需考慮盡量降低圖片的存儲空間，以減少圖片處理的時間，提高公文傳輸的效率。因此，系統虛擬打印輸出的圖片采用了矢量化格式，既保證了輸出圖片的高分辨率，又極大縮小了圖片的存儲空間。采用圖像灰度化技術和圖片優化算法，并根據實驗確定了既能保證打印清晰度，又能盡量減少處理時間的圖片分辨率，使得高分辨率的打印圖片可以實時高效地轉換為用于屏幕顯示的低分辨率圖片，同時滿足屏幕顯示和打印輸出的系統要求。
LZW壓縮技術
LZW壓縮技術是一種比其他大多數壓縮技術都復雜，但壓縮效率較高的壓縮手段。其基本原理是把每一個第一次出現的字符串用一個數值來編碼，在還原程序中再將這個數值還成原來的字符串，如用數值0x100代替字符串"abccddeee"。這樣每當出現該字符串時，都用0x100代替，起到了壓縮的作用。至于0x100與字符串的對應關系則是在壓縮過程中動態生成的，而且這種對應關系是隱含在壓縮數據中，隨著解壓縮的進行，這張編碼表會從壓縮數據中逐步得到恢復，后面的壓縮數據再根據前面數據產生的對應關系產生更多的對應關系，直到壓縮文件結束為止。LZW是可逆的，所有信息全部保留。采用LZW壓縮技術，可以達到高效率壓縮數據的目的。
前文已經描述，為了滿足電子公文傳輸系統的高效傳輸要求，要盡可能地降低網絡傳輸的數據量，為此在進入數據加密之前，首先要進行LZW算法的數據壓縮處理，將文本文件壓縮至將近1/1000，從而有效控制了公文傳輸的數據量。
與第三方OA系統的無縫對接
電子公文傳輸系統可以做到與第三方OA系統進行整合，將電子公文數據整合到OA系統里面。簡單來說，與各單位內部已有的OA系統對接，就是要做到接收方能將電子公文系統的收文轉入到OA系統的收文登記，發送方能將電子公文系統的已發公文作OA系統的發文歸檔。本系統設計了一種基于HTTP協議的開放接口模型，發送方或者接收方的OA系統無論其是何環境，只要按系統規定的格式提供基于Web網頁的接收表單，將該表單有關的URL、字段名等信息在電子公文傳輸系統的本地INI文件中做好定義，就可以自動將公文按TIFF格式轉換成本地圖片文件，再將圖片文件上傳到Web表單中，從而實現與該OA系統的無縫連接，滿足系統的集成性要求。
篇2
數字化技術促進衛星電視大發展，同時，也為衛星地球站節目傳送工作提出新的挑戰。如何監控節目的有效傳送、保障節目傳送安全?是從業人員一直在摸索與實踐的主要內容。
筆者試圖分析衛星數字系統及數字化節目本身所具有的特性，結合實踐經驗，探索基于傳輸流以及頻譜分析的監控技術新思路。
衛星數字電視傳輸系統模型
目前，國內衛星數字電視系統采用DVB-S標準，其信源編碼采用MPEG-II標準。如圖1，典型衛星地球站，主要包含節目壓縮編碼、節目復用和QPSK衛星調制等地面設備，以及為保障節目安全傳送所必需的監控和備份冗余設備。
1、上行設備
數字化的衛星電視上行系統與傳統模擬系統沒有差異，因為衛星頻率資源的分配是確定的，不管基帶是何種信號，都得依賴電磁波的空間傳送來建立地空通道聯系。
上變頻器(Up convertor)，用于將已調制的中頻信號轉換成上行通道射頻信號。固定衛星電視上行中頻頻率通常是70MHz，下行衛星中頻為L波段。衛星轉發器上下行頻率必需嚴格符合空間頻率劃分規定的，C波段在 6GHz／4GHz，ku 波段在14GHz／12GHz，省級地球站大都租用C波段衛星轉發器。
高功放(High power amplifier)，對小功率射頻信號進行有源功率放大。使進入發射天線的信號有足夠的功率，滿足空間傳送的需要。依據功率放大器件，常分為速調管功放、行波管功放和固態功放。這三種類型在功率增益、通道帶寬、線性特性與使用壽命上各有優缺點。為有效抵抗非法信號的干擾，國內大都選用功率增益高的速調管功放。
2、信道編碼設備
信道編碼與調制一般集成于QPSK衛星調制器(QPSK modulator)中，是傳輸流與傳送信號間的適配器，對傳輸流進行信道抗干擾編碼處理，然后將數字基帶信號調制成余弦波信號。
同步衛星離地面36000km。信號長距離的空間往返，自然衰落大，容易受自然界與其它通信鏈路的干擾。DVB規范對衛星數字電視系統的信道編碼及調制方式有明確的規定，信道采用里得－所羅門(Reed-Solomon)碼、幀交織和卷積編碼等多級編碼，提高檢錯糾錯能力。調制采用正交四相相移鍵控(QPSK)，信號拾取能力較強。
3、信源編碼設備
節目壓縮編碼器(Encoder)，對數字節目進行壓縮編碼處理，形成一定碼率的壓縮數字流，供存儲或傳輸。
模擬信號需要通過采樣、量化并且編碼為格式化的數字信號，常見的編碼器中都有這一功能模塊。
衛星數字節目信源編碼采樣MPEG-2標準，壓縮后的數字節目是以規范格式的節目流或傳輸流方式存在，許多節目可以互相嵌接在一個節目流中。因此，不管是單一節目還是多達幾十套的節目形成―個數據流都必需受到系統層規范約束，完成這―功能的設備是節目復用器，有的直接含在編碼器中。
傳輸監控方式改進思路的提出
1、數字化衛星地球站應關注的重點
復用器輸出的信號是自帶節目解碼參數的數據流，根據保存或傳送等不同的應用環境，被定義為節目流(Program streams，簡稱PS)或傳輸流(Transport streams，簡稱TS)，圖2為我們表明了電視信號經過壓縮及打包處理形成傳輸流的過程。傳輸流應用在衛星電視傳送中，包含了衛星地球站需要傳送的所有節目內容。
我們知道，數字節目移相鍵控調制與模擬節目頻移調制兩者在頻譜上的表現完全不一樣，正是因為傳輸流數字化的信號可以被偽隨機處理，經QPSK調制形成的頻譜圖看起來也是非常有規律性，能量被均勻地分配到帶內各頻點見圖3。
數字節目的接收解碼具有“閥值效應”的特點。接收信號信噪比下降到一個閥值以下時，接收解碼設備是完全無法解出信號的，這時所有信號與噪聲無異，與模擬衛星信號的漸變過程有很大的區別。高于閥值時，節目質量并不是隨著信號信噪比的增大而提高，節目質量取決于傳輸流信號本身。
2、監控方式與環節應有所改進
在衛星數字電視廣泛應用之前，不管是無線還是有線，電視傳輸部門(如微波站、地球站)，接入的信號大都是模擬視頻信號及伴音。久而久之，習慣上都以模擬電視信號作為傳送質量監控的出發點和目的。依賴人眼看、入耳聽以及模擬視音頻測試來判斷節目質量。
雖然節目數字化已廣泛應用，但這種傳統的監控方式仍然延續至今，大多數的地球站、有線站采用大量的人力來完成傳輸質量監控，在系統鏈路上，每一環節都以看到電視畫面來判斷傳輸質量好壞。我認為，這種僅依賴于最終節目的監控方式，實際上遺漏了信號傳送過程許多中間細節，忽視了接收信號劣變過程中傳輸流、頻譜等信號變化規律，是需要進一步改進的。實際信號質量在傳輸流階段就已確定，卻在信號監視上增加了解碼環節，使判斷增加不確定因素。
再復雜的傳輸流，在實際信號表現上，與普通計算機數據流一樣，是以010101類型組成的數字碼元串。這種信號便于計算機保存、比較和分析。
所以，以正確傳送節目為主要任務的衛星地球站，可以抓住衛星數字電視系統內在規律，忽略掉原有監控方式的前后一些環節，建立智能化的的運行監控體系見圖4。
傳輸流含義與內在參數分析
傳輸流是由MPEG-2系統部分規定的，按固定長度(188字節)打包的數據流信號。在―個傳輸流中，可能包含多達幾十套電視的節目數據。清楚了傳輸流是如何管理各種數據信息、如何組織不同節目數據，將讓我們有信心采用以傳輸流為基礎的監測管理系統。
1、傳輸流結構
如果形象地將一路傳輸流想象成一列發往目的地的火車，我想并不過分。所有的內容都被分配在以188字節長度的一段段數據包中(見圖5)，數據包由報頭和載荷兩部分組成。
載荷是傳輸流要傳遞的有用內容，以連續字節組成，可以是：節目基本流數據(PES)，節目特定信息(PSI)，以及其他的填充數據或空包。
報頭則類似于車廂管理員及搭載貨物清單和目的地址，將數據包有效地組織起來，是傳輸流有效的前提基礎，主要有以下幾部分組成：
(1)固定值為0×47的包同步字節，是傳輸包正確傳送的同步信息；
(2)傳送錯誤標志，表示所傳送的包數據是否有誤碼，常用于判斷誤碼率；
(3)包標識碼(PID)，表示載荷數據的類型或節目歸宿；
(4)適配場，是報頭中靈活而且對傳輸流分析又非常有用的數據段。適配場進一步確定了載荷信息，如節目時鐘參考(PCR)、傳輸私有數據以及時間標志等信息。
2、打包基本流(PES)
打包基本流是將基本流(ES)分隔打包形成的數據流。PES進一步分隔打包，成為TS的載荷部分。這樣，在結構形式上逐層重組，使壓縮形成的視頻、音頻等節目基本流能夠被靈活地傳遞或保存。如圖6，不同形式信號的對應關系，為我們將傳輸流作為分析判斷基礎提供了合理的依據。
3、節目特定信息(PSI)
節目特定信息規定了解碼器能成功解復用，重新組成一路或多路節目基本流，或對節目解擾等應用所需的信息。PSI是TS所傳遞的重要內容，是進行傳輸流測量和分析的依據。
節目特定信息用于解碼，在傳送時是不可以加密的。如表1，實際傳輸流分析時，可以觀測到PAT、PMT、NIT等傳輸流關鍵信息，了解系統前后端這些數據的一致性，用以快速判斷傳輸流的傳送質量。
衛星數字電視下行信號特點探討
1、衛星數字信號衰落及受干擾因素分析
衛星通道優勢在于通路建立靈活、覆蓋范圍廣。但是，這種特點也決定了信號衰落大，并且容易受到干擾。從數字衛星電視系統整個環節來考慮，可以將引起信號衰減和鏈路干擾的主要情況總結如下：
(1)基帶信號碼間干擾：在處理、發送或接收基帶時，碼間互相干擾造成了數字信號無法正常重現，它依賴于設備性能，難以克服。
(2)帶寬限制：調制、通道帶寬的限制，都會將部分能量慮除，使信號衰落。
(3)相位噪聲及交調干擾：由于本振相位噪聲以及各種設備工作于非線性區域的實際存在，造成了難于克服的系統自身無用信號的產生。在實際系統組建及運行中，只能選擇性能好的設備(包括發送與接收)、調整好各設備的信號工作點參數。
但是，為了防范非法信號的干擾，在實際傳送時，衛星公司一般將轉發器工作點設置在臨近飽和點甚至直接工作于飽和區，使轉發器的信號交調干擾非常嚴重，影響傳送通路質量。
(4)天線因素：天線效率、旁瓣特性、饋源膜遮擋、端口間干擾，都影響發送或接收信號。
衛星漂動，天線指向及極化偏差也會引起信號衰減或引進干擾信號，是日常運行所需要注意的地方。
(5)大氣因素：大氣對空間信號的反射、吸收以及大氣熱噪聲的存在一直是衛星通道鏈路中不確定因素。雨衰就是最經常碰到的一個現象，需要在系統運行適當微調發射功率克服。
(6)空間、饋線損耗：星地間距離遠，C波段上行和下行損耗都近200dB，是該類系統所需要克服的主要信號衰落因素。
(7)宇宙、天體和地面噪聲因素：天體噪聲如直接進入發送或接收天線，對通道的影響是巨大的。如日凌現象就比較典型。地面自然或人工的電磁活動也是常見的噪聲來源。
(8)同通道干擾：有客觀形成的，也有人為造成的。
客觀方面主要有臨近衛星的信號進入帶內、相鄰信道的信號進入帶內、交叉極化的信號進入帶內，地面雷達或通信信號進入帶內。
人為干擾主要可能是其它地球站無意間進入通道造成。近幾年來，“”利用衛星通道這種特點，惡意地發射信號，影響衛星電視的正常傳送，是系統監控與運行管理需要防范的―個重點。
2、Eb／No與誤碼率(BER)是反映通道質量的特征參數
比特能量與噪聲功率譜密度的比值(Eb／No)用來分析數字鏈路性能，實際上是信噪比(S／N)在數字通信中的更容易理解的―種表示。因為數字信號可量化性，Eb可以看成信號功率(S)×比特持續時間(Tb)，而No可以看成噪聲功率(N)÷帶寬(W)。如果信號比特率為R，則可推導出它們之間關系：
比特誤碼率(BER)是表示數字信號質量的基本參數。在線方式下，一般是根據RS解碼特性，在無法正確糾錯時，傳輸包報頭第9位錯誤標志被置o，經統計獲得接收傳輸流BER。該值應接近于當時通道條件下理論比特錯誤概率(PB)。如圖7反映了PB與Eb／No對應關系。可以看出，對于給定錯誤概率需求，Eb／No要求越小，則信號接收能力越強。從另一角度來看，到達接收端Eb／No值越大，則信號BER越小，接收性能越接近于無誤碼要求。衛星數字電視通道采用RS和維特比級聯編碼，編碼增益可達到3-6dB。根據DVB-S規定，對于3／4維特比編碼信道，要求RS譯碼后達到準無誤碼、或維特比譯碼后BER=2x?0-4所需的Eb／No≥5．5dB，這是用于判斷系統性能的一個重要參考門限值。
實際衛星通信系統中，不管是何種原因造成的信號衰落，實際上都表現為接收信號功率(S)的下降，而各種干擾則表現為接收無用信號及噪聲功率(N)的增大，從而使接收Eb／No下降。如果系統中，還存在嚴重的碼間干擾，會使誤碼率進一步加大，最終影響電視接收質量。
3、對衛星頻譜變化情況的實踐觀察
MPEG數字電視信號有相當高的壓縮率(一般在30倍以上)，一路標準清晰度電視的傳輸流數據率大約4-7Mbps。調制載波所占用的通道帶寬在8MHz以內。因此，省級衛星數字電視傳送大都是幾個省共用一個衛星轉發器，圖8是一個實際轉發器衛星下行信號頻譜。
實踐表明，結合轉發器飽和特性，通過分析信號接收頻譜，能直觀地找出與鏈路狀態相關的有用信息，幫助我們快速判斷傳送質量、確定干擾。多載波共用轉發器時，常見下行頻譜特點有：
(1)正常，情況下，載波帶內信號功率幅度和帶外噪聲功率幅度基本保持不變，與衛星信標幅度相對差值也保持恒定。
(2)正常情況下，幾個載波的信號功率幅度基本保持一致。因為轉發器功率局限以及交調情況的存在，任何載波實際幅值過大都會影響其它載波通道，而處于轉發器中間區域又是交調干擾最嚴重的地方，在頻譜上可以看到中間區域噪底往往高于兩端。
(3)衛星轉發器以極化隔離方式進行頻率復用，常為線極化。如果發射端未對好正確的極化，或者接收端未有效隔離開交叉極化信號，或者地球大氣電磁活動影響了正常信號極化，相鄰極化信號往往會落人帶內，這時
在頻譜上的表現是擾的某一端載波幅值偏高或闖進新的載波，容易給通道實際情況造成誤判。
(4)雨衰同時對信號上行和下行造成衰落影響，對于C波段信號，暴雨時信號上下行總雨衰可達3-5dB。這時頻譜上的現象是噪底基本保持不變，但全部信號幅值快速下降。雨衰對信標的衰落接近于信號總衰落的一半。
(5)日凌現象，太陽在微波頻段內的能量譜仍然是非常大，如果發射天線剛好對準太陽，一方面，天線將接收上行頻段能量，被發射到衛星上，造成轉發器飽和；另一方面下行頻段能量被天線接收直接干擾到有用信號。衛星的覆蓋區域非常大，離發射點較遠的接收端，有時僅僅是受到下行頻段太陽能量干擾。所以，日凌在接收頻譜上表現較為復雜，一般呈現白噪聲干擾現象，嚴重時現象是噪底大幅抬高而載波幅值變化不大。
(6)轉發器飽和，有幾種可能：衛星設置的工作點不在線性區，交調產生干擾信號，在頻譜上表現為中間區域噪底抬高，這時整個轉發器載波幅值包絡也呈現中間高兩邊低；更多的情況是由某個頻點的單載波干擾或某個載波幅突然增大造成的，在頻譜上某個頻點或載波幅值大幅提升，其它頻點信號卻呈現“被壓縮”的幅值下降現象，噪底相對幅度大幅抬高；前面所述日凌以及其它白噪聲嚴重干擾造成的飽和，頻譜上與第一種情況類似。
(7)單載波干擾，有星上干擾和地面干擾兩種情況。星上干擾頻譜現象如上所述造成飽和，不是很嚴重時則表現為單頻高幅值，也有可能被正常信號所掩蓋，在頻譜上看不出來。地面干擾則通常表現為某頻點高幅值的單頻信號，其它特征變化不大。
(8)調制載波干擾，通常表現為某一載波幅值提高。這時候，從頻譜上會給我們一個錯誤的判斷，以為自己發射功率偏大，如果直接進行下降功率操作，會使受干擾情況更為嚴重，甚至被非法信號利用。所以，這時必須依賴誤碼率或實際節目內容檢測等其它手段加以區分。
(9)發射天線或接收天線指向有偏差，通常以信標電平下降為表征。在接收信號頻譜上會看所有信號幅值下降，而且本系統傳送信號幅值下降更多。這時，也會對自己發射功率產生錯誤判斷，實際應用上應結合信標值和發射功率實際值予以區別。
(10)衛星姿態不穩、漂動或電離層攝動，這是衛星通信普遍存在的現象，只是表現的嚴重程度不一。正常情況下在頻譜上呈現為信號幅值緩慢的長周期性高低變化，在極化上也會有細微的變化。嚴重時，則呈現信號幅值快速的短周期性變化，或者與鄰極化信號互相干擾。
基于傳輸流與頻譜變化特點的自動化播控方案
通過上述分析，我們知道衛星數字電視傳送系統具有各種信號特征和頻譜變化特點。實時采集各種特征參數，結合計算機網絡和自動化技術，可以將我們日常監測和設備管理工作交由自動系統完成。
如圖9，給出了C波段數字化衛星地球站傳送質量自動控制邏輯的框架思路。可以說是一個經驗程序，就如同一名值班工程師，在準確掌握了上下行傳輸流特征參數、掌握關鍵點的誤碼率、掌握接收頻譜的變化等數據后，應該作出的判斷以及控制操作。
如圖9，系統運行中對干擾以及傳送質量做出判斷之前，首先應確保上行系統及信號的正確。對有源設備系統，可以采集設備工作狀態，判斷正常與否，自動提出報警、冗余切換、保存各類記錄。對于無源的天線系統，實際狀態是不容易獲取的，這里通過實際指向的測定、以及信標接收電平，間接判斷指向是否正確性能是否正常；通過人工的周期性檢查，判斷天線是否有嚴重的物理故障，補充自動判斷的不足。
從兩個方面來分析傳送質量或判斷干擾，一是采集接收信號誤碼率或Eb／NO值，二是采集接收轉發器頻譜，兩者都會有一些明確的判斷結論，如邏輯圖。
對傳輸內容的分析則是對上下行傳輸流特征參數的比較和對傳輸流逐字節的比對，兩種方法互相補充，可以比人更加準確、更加快速得出判斷結果并采取對策，大大提高防范效率。
對空間信號頻譜的分析，首先，可以依據日凌、單頻干擾等特征，予以識別處理。然后，依據載波幅值的變化情況進一步分析，自動對系統電平做出適當的調整，自動跟蹤其它載波幅值的不正常上升，避免受到其它載波影響。
如果將誤碼率與頻譜結合起來分析，可以對帶內隱藏的非法調制載波信號作出早期預測，及時采取措施，如圖中所示(載波幅值偏高但接收誤碼率卻超出門限的情況)。我認為在抗“”干擾的各種措施中，這項預測在時效及準確性上是有優勢，值得進一步探討。
篇3
關鍵詞：數字電視；有線傳輸系統；信號處理；關鍵技術
經濟的全球化使得很多關鍵技術都實現了全球化，數字電視有線傳輸系統發送端信號處理的關鍵技術就是其中之一，這種技術的發展得益于信息化技術在全球的發展，也正是因為信息化技術發展得越來越迅速，這使得人們對信號服務質量提出了更高的要求，如何制作出高質量的電視節目，成為電視行業一直關注的課題。接下來，筆者就數字電視有線傳輸系統發送端信號處理中的關鍵技術的相關問題做進一步的分析。
一、數字電視有線傳輸系統發送端信號的干擾源分析
信息化技術在全球的發展使得相關產業逐漸實現了數字化、網絡化，在這種條件下，人們對信息服務質量有了更多更高的要求，很多的國家都在開發高速寬帶信息網絡技術。人們不僅需要有線電視具有傳統電視的功能，更需要電視在高科技的帶動下能夠提供海量信息，具有更多種類以及功能的服務。這就要求有線電視必須做出相應的改革，不再利用傳統的廣播電視模式，而是應該融入更多的高科技元素，這樣才能滿足人們對有線電視的各方面要求。接下來，筆者就首先分析一下數字電視有線傳輸系統發送端信號的干擾源。
影響數字電視有線傳輸系統發送端信號源有很多因素，這些因素都對信號的傳輸產生了非常大的影響，最主要的就是產生疊加的噪聲，這種噪音在特別嚴重時會造成接收端的誤差，這樣就非常容易形成誤碼。通常情況下，因為噪音而出現誤碼的情況主要體現在兩方面，一方面是由于沖擊噪聲而產生的誤碼，這種誤碼往往是突發性的，另一方面是由于隨即噪音而產生的誤碼，這種誤碼往往也是隨即性質的。當出現的誤碼情況不嚴重時，就會出現圖像不穩定的現象，但是如果情況很嚴重，就不能實現信號的準確接受。初始的數字電視信號一般都是通過調制壓縮和信源編碼，這種方式降低了信號抗誤碼的能力，在這種情況下，只有在其信源編碼之后，再利用信道編碼的方式給予其控制差錯的功能，這樣就能保證信道中傳輸的安全可靠性。
二、數字電視有線傳輸系統發送端信號處理
數字電視中的差錯控制一般都是利用前向糾錯的方式，所謂前向糾錯簡單的說就是指在發送端對信號進行處理，這樣做的依據是在傳輸信號的序列上對附加碼元進行有效的添加。這樣才能保證信息碼元和添加的碼元之間存在固定的關聯規則，如果碼元間的這種關系出現損壞的情況，相關人員就可以利用原來碼元之間的固定關系來對誤碼進行修正。這樣就提高了數字電視有線傳輸系統發送端信號的抗干擾能力，有利于人們更好的觀看高質量的電視節目。
三、數字電視有線傳輸系統發送端信號處理中的關鍵技術分析
上文中筆者簡單的向我們闡釋了數字電視有線傳輸系統發送端信號的干擾源及其處理，我們對數字電視有線傳輸系統發送端信號處理的相關問題有了進一步的了解。那么，數字電視有線傳輸系統發送端信息處理中的關鍵技術有哪些呢？筆者總結如下：
1.、能量擴散技術
所謂能量擴散技術簡單的說就是能量隨即分布，在有線傳輸系統的發送端，對數字電視有線傳輸系統發送端的信號進行處理的一種技術。能量擴散技術的主要功能就是避免數字電視信號能量過于聚集在載頻上，這樣就大大降低了其他設備對信號干擾能力，而且還有助于修復接收端的載波。利用這種技術，可以在信號發射之前對信號進行二進制的隨機化處理，這就使得信號數據能夠很合理進行分布，更有利于數字電視傳輸系統接收端對信號的接受。
2、R-S編碼技術分析
數字信號在傳輸過程中錯誤的產生具有隨機性，呈現出隨機分布的特性，碼元錯誤的發生彼此相互獨立，成片誤碼的出現時很少見的。這是現象是受到來自信道中隨機噪聲的影響所引發的，為了提高信道自身的糾錯能力，有線傳輸系統發送端通常采用R-S編碼技術對隨機性誤碼進行解決。R-S碼是一種分組的線性循環碼，當誤碼發生時，R-S 編碼技術可以連續對突發性誤碼和隨機性誤碼進行糾正。
3、卷積交織技術分析
卷積交織技術能夠使長串的誤碼在多個R-S編碼幀中實現分散，使其存在于R-S 碼的糾錯能力范圍當中。這種發送端技術的采用即時存在個別難以糾正的誤碼，但是由于在圖像上分布過于分散，不會引起視覺的敏感，從而達到掩錯的效果。
4、數字調制技術分析
綜上所述，由于有線數字電視技術固有的“門限效應”，有可能使得相鄰的兩個用戶中的一戶能夠很好地接收節目，而另一個則完全收不到節目。通過終端信號電平、調制誤差速率比、誤碼率的測試，定論三大指標質量，它是判決有線數字電視的QoS 的手段之一。因網絡（不包含SDH） 傳輸系統三大指標的二及因設備電磁兼容性問題引發的發送錯誤將對機頂盒產生如下影響：無法對來自終端口的QAM信號解調。所以要進行數字調制技術的配合，所謂數字調制技術指的是將數字符號向適合于信道特性波形轉換的過程（雖然在數字點數傳輸標準中對于信道編碼的方式基本類似，但是在體制的方式上仍然存在著差異化的選擇，根據衛星、有線、地面廣播等的傳播形式，對符合各自傳輸特性的調制方式進行選擇。信號調制技術是通過使用正交波載來對兩路的信號進行分別的雙邊帶波載抑制調幅而形成的，從而實現其自身的邏輯擴展，實現信號質量服務的最大化。受頻帶資源及網絡電磁兼容性水平等的限制，現行有線數字電視前端到前端一般采用SDH傳輸，而前端到用戶采用64QAM調制技術的模擬傳輸。
上述的這四項技術數字電視有線傳輸系統發送端信號處理都起著重要的作用，相關技術人員只有充分地利用這四項技術才能有效的對數字電視有線傳輸發送端信號進行處理。
四、結語
綜上所述，通過筆者的介紹，我們了解了數字電視有線傳輸發送端信號處理中的四種關鍵技術，利用這四項技術能夠很好的處理發送端的信號，這樣就提高了數字電視有線傳輸系統接受端對信號的接受。本文是筆者依據自己多年的數字電視有線傳輸系統發送端信號處理經驗總結a出來的，希望能夠為相關人士提供借鑒，為我國數字電視有線系統發送端信號處理中的關鍵技術的發展提供參考。■
參考文獻
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篇4
關鍵詞： C8051F020; 多單片機系統; 并行處理; 聲吶模擬器
中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）02?0115?03
Design of sonar target signal simulator based on parallel multi?microcomputer system
ZHAN Chao1， 2， CAI Xin?ju1， LIU Shuang?qing3
（1. Department of Electronic and Information Engineering， Naval Aeronautical and Astronautical University， Yantai 264001， China;
2. Unit 92515 of PLA， Huludao 125001， China; 3. Unit 91341 of PLA， Donggang 118300， China）
Abstract： In order to meet the certain type of sonar system's needs for debugging and maintenance， a sonar signal simulator with parallel multi?SCM was designed. C8051F020 is taken as the basic processing unit in the system. The powerful LabWindows/CVI is used to conduct visual programming， which can generate the sonar signals in three modes. The results show that the system has advantages of flexible control mode， strong recombination ability， high reliability and short development cycle. It has a wide application prospect in the simulation field of sonar signal.
Keywords： C8051F020; multi?microcomputer system; parallel processing; sonar simulator
0 引 言
聲吶（Sonar）原意是聲導航與測距。隨著各國對海洋探索、開發、爭奪與控制的加劇，聲吶的含義也得到了拓展，以致凡是利用水下聲波作為傳播媒體，以達到某種目的的設備和方法都稱之為聲吶;進一步將凡是用聲波對水下目標進行探測、定位、跟蹤、識別，以及利用水下聲波進行通信、導航、制導、武器的射擊指揮和對抗等方面的水聲設備皆歸于聲吶這一范疇[1]。聲吶設備在各種水上活動中有著廣泛的應用，而在聲吶的應用過程中為不斷提高對水下復雜與安靜目標的探測、識別能力，需要不斷提升聲吶設備的技術水平、訓練水平，并進行定期的檢測盒標校。聲吶目標信號模擬器是完成以上工作的一條有效途徑。本文根據某航空吊放聲吶工作原理和工作模式，利用C8051系列單片機設計了具有主被動水下目標信號模擬和海洋噪聲模擬功能的聲吶目標信號模擬器，該模擬器具有16路可編程聲吶信號輸出和多路模擬、數字狀態信號輸出，具有較強的適應性和較高的可靠性。
1 聲吶信號模擬器設計
聲吶按工作原理可分為主動聲吶和被動聲吶兩類。圖1為主動聲吶探測目標的工作原理示意圖，發射機產生的聲信號通過轉換開關、換能器形成聲波信號輻射到水下空間，從水下物體反射回來的聲波信號被按一定規律布置的基陣接收后通過換能器轉換為電信號再經過接收機的放大、濾波、采樣送到信號與信息處理系統，進而提取出所需的信息。被動聲吶基陣接收到的是水下物體形成的各類聲波信號，信號處理的過程與主動聲吶類似。聲吶信號模擬器就是要模擬水下物體形成的主動或被動聲吶回波信號，用于聲吶設備的檢測、標校和訓練，其關鍵在于根據基陣排列方式模擬產生聲吶工作所需的陣列信號。圖2是本文聲吶信號模擬器中一個單元（兩路）聲吶信號合成原理框圖，所模擬的信號主要由目標信號和環境噪聲組成，信號參數根據聲吶工作方式和目標特性確定，信號產生則采用數字合成方式實現，陣列信號可通過多個單元并行工作組合實現。
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圖1 主動聲吶工作原理示意圖
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圖2 聲吶信號模擬原理框圖
1.1 常用主動聲吶信號的數學模型[1]
1.1.1 單頻矩形脈沖
單頻矩形脈沖的時間函數可以表示為：
[st=Aej2πf0t， t∈0，T0 ， 其他] （1）
單頻矩形脈沖信號的實部波形如圖3所示。
<E：＼王芳＼現代電子技術201502＼Image＼15T3.tif>
圖3 單頻矩形脈沖信號的實部波形圖
1.1.2 線性調頻脈沖信號
線性調頻脈沖信號（LFM）的時間函數可以表示為：
[st=Aexpj2πf0t+πkt2 ， t∈-T/2，T/20， 其他] （2）
式中：[k=FT]為信號的頻率變化率，或稱為調頻斜率，[F]為信號的調頻寬度。波形圖和瞬時頻率見圖4。
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圖4 線性調頻脈沖信號的波形圖和瞬時頻率
1.2 被動聲吶信號的數學模型
艦船、潛艇和魚雷所輻射的噪聲，是被動聲吶系統賴以探測、跟蹤目標的信號，水中航行艦船的輻射噪聲通常由以下三部分組成：機械噪聲、螺旋槳噪聲、水動力噪聲，其輻射噪聲譜比較復雜，一般由連續譜和線譜組成，如圖5所示。
<E：＼王芳＼現代電子技術201502＼Image＼15T5.tif>
圖5 典型艦船輻射噪聲功率譜的示意圖
不同艦船噪聲線譜的頻率和幅值并不相同，這些線譜是識別艦船類型的主要特征[2]。只考慮線譜，用周期信號作為線譜的模型，其表達式為：
[g（t）=l（t）+i=1nxi（t）， xit=j=1NiAijtcos（2πjfit）] （3）
式中：[gt]為線譜噪聲;[l（t）]為寬平穩噪聲;[xit]為各線譜噪聲源;[Aijt]為第[i]個噪聲源的[j]階諧波的對應幅度;[Ni]為第[i]個線譜噪聲源的最大諧波階數[3]。
1.3 海洋環境噪聲的數學模型
海洋環境噪聲，也稱自然噪聲，是水聲信道中的一種干擾背景場[4]。它既不是由于水聽器及其固有安裝方式引起的“自噪聲”，也不是某些局部的可辨別的噪聲源產生的噪聲，它是除去所有可分辨的噪聲源后所“剩下”的那一部分。海洋噪聲是各種噪聲源的組合產生的，主要的噪聲源有：潮汐以及波浪的水靜壓力效應、海洋湍流、波浪非線性互作用、行船、地震擾動、海面波浪、熱噪聲等，這里考慮可以用白噪聲來模擬海洋環境噪聲[5]。
2 聲吶模擬器的軟、硬件實現
2.1 聲吶模擬器主要指標
根據需要確定的主要技術指標如下：
（1） 頻率范圍：1.5～3.5 kHz;
（2） 調頻帶寬：-70～70 Hz;
（3） 信號波形：脈沖或連續波;
（4） 脈沖寬度：10 ms～2 s;
（5） 信號幅度：1～100 mV;
（6） 輸出相位控制：0.1°。
其他如輸出阻抗、傳感器信號、數字接口信號等未列出。
2.2 信號產生單元計與實現
根據確定的技術指標和功能，選取了以C8051F020單片機為核心的信號產生與調理單元設計方案，通過合理的程序設計，每單元產生兩路模擬信號輸出，圖6為單路信號產生與調理原理框圖，INT0為外部中斷，由外部數字控制單元電路產生，使各單元同步工作，中斷周期可根據輸出信號頻率進行設置。
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圖6 信號產生單元原理框圖
圖中，12位DAC輸出信號幅度最大值為1.2 V;分壓網絡采用精密電子與繼電器設計，四檔1：0.1：0.01：0.001;LPF為有源低通濾波器，輸出驅動電路采用超低噪聲運算放大器OPA211，其在1 kHz處的噪聲系數為1.1 nV/[Hz]，使輸出滿足負載匹配要求。
在產生信號采用查表法，靜態表存儲在單片機的Flash中，運行時根據設置的輸出信號幅度（或功率），計算分壓比和DAC輸出信號系數，按該系數計算運行波形庫，使DAC的輸出范圍控制在1～0.1 V，末端信號輸出范圍滿足0.1～0.001 V要求。采用這種設計方法能夠使單片機具有較高的運行效率、輸出信號具有非常低的相位噪聲。
在查表時，根據設定的信號頻率和相位，計算起始地址和步長，當中斷到來時根據地址查表并將對應單元的數據加載到DAC產生相應的輸出，該方法不涉及乘除法運算，使輸出信號的具有較高的頻率上限。當產生調頻信號時，按式（2）計算調頻項步長，設采樣周期為Ts、調頻周期為T，調頻信號斜率為k，則調頻增量可按公式（4）進行迭代計算：
[SLFMn=0 ， n=0SLFM（n-1）+K02（n-1）+1， n=1，2，…，N-1] （4）
式中： [K0=πkTs2];N=[TTs]。
在參數噪聲時，采樣M?序列方法產生隨機白噪聲，與查表輸出信號合成后一同加載到DAC。
2.3 系統軟硬件設計
模擬器的系統組成原理框圖如圖7所示，系統計算機采用PC/104嵌入式計算機，控制程序采用LabWindows/CVI設計，控制界面如圖8所示。系統計算機通過RS 232總線向信號產生單元和數字控制單元按一定的協議命令，接收單元通過對接收的命令解析后確定是否是發給自己的命令，若是則按命令要求進行完成規定的任務。
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圖7 系統組成原理框圖
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圖8 模擬器上層程序交互界面
3 結 語
本文介紹了一種基于C8051F020單片機的聲吶信號模擬器的設計與實現方法，該方法具有良好的適應性和可擴展性，能夠根據聲吶工作方向和基陣類型靈活控制信號參數，產生需要的目標回波信號和各種傳感器與狀態信號。
參考文獻
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篇5
張炳炎院士是我國著名的艦船設計專家。1934年10月14日出生，1960年畢業于原蘇聯列寧格勒造船學院船制系。中國船舶工業總公司七院第七O八研究所研究員、博士生導師。長期從事艦船研究設計，作為總設計師主持研究設計的“向陽紅10號”遠洋調查船“813”遠洋電子技術偵察船、700箱全集裝箱船、綜合海洋實習調查船、多用途直升機訓練醫療船以及南極綜合科學考察破冰船的開拓性研究等都是國內首次開發的大型系統工程。尤其是他作為總設計師主持設計建造的多型艦船都是國內首次自主研究開發的，不但結構復雜，技術難度高，而且具有重大風險，但結果均獲圓滿成功。張炳炎先后獲得國家科學技術進步特等獎等獎勵30余項，1995年他當選為中國工程院院士。
潛心研發 碩果累累
張炳炎，山東省慶云縣常家鎮孟家村人，出生在一個革命家庭。母親的嚴厲管教和嚴酷的游擊生活，造就了張炳炎獨立自信、堅強剛毅的性格和膽大心細、機警應變的能力，凡是他認準的事，就一定要堅持到底。1955年，未滿21歲的張炳炎在選擇赴前蘇聯留學專業時，在第一志愿欄里鄭重寫下“造船”兩個字，在第二志愿欄里又寫下“造船”兩個字，在第三志愿欄里還是寫的“造船”兩個字。1960年，張炳炎在前蘇聯列寧格勒造船學院船制系經過五年深造完成學業回國，投身于造船事業，創造了一個又一個造船“神話”，樹立了一座又一座造船事業的里程碑。
1965年為交通部駐法國大西洋船廠監造師。1969年任“向陽紅5號”船總設計師，成功地協調解決了增加續航力、壓載和抗臺風等重大技術難題，并執行了我國有史以來的第一次遠洋調查，經受了強臺風考驗，圓滿完成了任務；曾多次遭遇強臺風并駛入臺風眼，都安然返航，圓滿完成了我國有史以來的第一次遠洋調查任務和承擔“580”遠洋混成編隊旗艦的使命。
1971—1979年設計13000噸級的遠洋調查船“向陽紅10號”，并創造性地解決了調查船的特殊抗風力、海洋調查船工作與抗臺風對船的穩定性和耐波性要求的尖銳矛盾、大功率發信與收訊的電磁兼容、水聲試驗長期供電、大型直升機上船的機船結合等一系列重大技術難題，填補了國內空白。1980年，該船獲國防科委重大科技成果總體設計一等獎，1985年又獲國家科學技術進步特等獎。曾主持設計遠洋電子技術偵察船，解決了影響船的快速性、耐波性等一系列技術難題，使其指標超過美國同型船，達到國際先進水平。
作為總設計師，張炳炎主持設計了我國首艘海監船“中國海監83號”。該船得到各有關方面的好評，業界認為，“中國海監83船是世紀精品之作”。 經多年實際使用，“中國海監83”船在外形上得到了“颯爽英姿”的美名，在功能方面有海監船隊“旗艦”之稱，在其技術經濟指標和裝備等方面被評價為“已進入世界領先水平的多功能大型中遠程海洋監察船行列”，特別是該船參加了六國海上安保聯合演習，與各國同類船相比中更凸顯出其多方面的領先性。為滿足公眾和專業人員參觀訪問的需要，國家海洋局在廣州籌建了“中國海監83船展館”。
“海洋六號”是我國首次自行研發成功的天然氣水合物綜合調查船，具有完全自主知識產權。作為總設計師，張炳炎帶領研發團隊解決了兩大難題：一是船的重量控制在標書規定的噸位范圍內，取得重量與噸位的平衡統一，以及選擇何種主尺度和船型能滿足各種大型專用設備的布置和總體性要求；二是解決了國內外陸續出現的球鼻首和槽道式首側推裝置的船體開孔嚴重干擾深海多波束探測裝置正常工作的前沿技術關鍵難題。該船的建成標志著我國海洋地質調查裝備進入國際先進行列。
敢于吃苦 敢于創新
張炳炎作為艦船設計人員，特別是科學考察船的設計人員，經常需要深入考察最前線，親身觀測科學數據并體驗工作環境，這樣才能設計出滿足要求的船舶。例如我國第八次南極考察隊期間，為了適應改造南極考察船的需要，他們一行4人的船舶專家小組，乘坐“極地”號考察船親赴南極考察。他頂著狂風惡浪、克服暈船、嘔吐，堅持在全航程、特別是冰山林立、險象環生的南極海冰區中開展了船舶各項科學調研工作，完成了船舶無限航區環境條件研究。當船駛進浮冰區后，他頂著南極刺骨的寒流，多次往返于船頭與船尾之間，仔細觀察浮冰對船的撞擊情況。他為了更多獲取撞擊的相關材料，冒著生命危險把身體傾向船舷，攝下了一組組珍貴的鏡頭。回國后，他結合考察提出了我國研制破冰船的關鍵技術攻關課題，完成了兩型南極綜合科技考察破冰船方案的研究論證和方案設計，填補了我國研究設計破冰船的空白。
當考察告一段落開始返航時，按他的年齡職稱可以直接乘飛機回國，但他堅持乘船返程，因為他還要在船上觀測整個南極大洋的洋流走向，同志們勸他說，飛機比船安全快速，他卻說：“如果出現危險，遇險犧牲了，也是為了科學而獻身，是值得的。”
張炳炎在50多年艦船研究、開發、設計生涯中，一直堅持敢走自己路，敢為天下先，敢承擔風險，開拓出一條船舶科技創新的路子。
敢走自己路。上世紀七十年代，張炳炎創造性解決了遠洋調查船的特殊抗風力、海洋調查船工作與抗臺風對船的穩定性和耐波性要求的尖銳矛盾，大功率發信與收信的電磁兼容、大功率水聲試驗長期供電、大型直升機上船的機船結合等高端難題。
篇6
>> 信息化條件下高職院校英語教學改革的研究與實踐 深化信息化條件下軍事地理教學改革的幾點思考 信息化條件下的課堂教學改革 信息化條件下的高職院校高等數學教學改革探索 信息化條件下電路課程互動教學模式的探索與實踐 信息化條件下教學結構的理論與實踐研究 信息化條件下的現代教學模式研究與實踐 信息化條件下中職專業課工作室課堂模式的教學改革 信息化條件下軍事院校數據庫課程教學改革探討 軍隊院校信息化條件下士官英語教學改革探析 淺議信息化條件下高校教學管理的改革 信息化條件下心理健康課程教學方式改革研究 信息化條件下軟件開發類課程教學方法改革 信息化條件下新裝備教材的建設與實踐 醫院信息化條件下財務結算新模式的探索與實踐 信息技術條件下會計電算化課程教學改革 信息化條件下教學環境淺析 淺談信息化條件下的教學模式 信息化條件下的初中數學教學 信息化條件下“雷達原理與系統”課程教學模式創新研究 常見問題解答 當前所在位置：l介紹了大量的編碼器內
容。通過此項措施，多數學生反映降低了學習的畏懼感，增加了自主學習能力，開闊了視野，增加了學習興趣。
5 結束語
隨著教育信息化建設的推進，越來越多的信息化技術應用到實踐教學中，如何利用豐富的現代信息化資源與技術，運用先進的信息化教學方式改善傳統教學模式中的不足，以提高教學效率，成為教育界關注的熱點。筆者借助信息化技術對編碼器部分教學進行了改革探索，實踐表明：互聯網、數字圖書館、仿真軟件等信息化技術的合理應用有效提高了教學效率，鍛煉了學生能力，應用效果良好。
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篇8
【關鍵詞】現場可編程陣列 動態加載 Slave SelectMAP8 bootloader
近年來，現場可編程陣列(FPGA)器件的動態配置技術，由于其在電路系統設計靈活性上的重大突破，逐步成為工程師們的研究熱點。目前的主流FPGA基本都基于SRAM工藝，掉電后會失去所有邏輯關系，每次上電都需要重新配置，所以FPGA的配置數據必須保持在非易失存儲器中。常用保存FPGA數據的非易失存儲器有FPGA特用的PROM和一般的FLASH ROM，前者的優點是設計簡單，但只能靜態的配置FPGA和儲存容量不大；而后者設計比較復雜，但可以在系統不斷電的情況下配置FPGA和可以儲存數十個不同版本的FPGA配置數據。
DSP同樣也面臨這個問題，也需要將引導代碼和用戶代碼保存在ROM、FLASH或其他非易失存儲器中，以保證掉電時代碼仍在。如果用戶代碼存放在FLASH或其他的非易失存儲器中，就必須解決DSP引導加載問題。
這里設計了一種DSP+FPGA的動態重構系統，該系統在上電后，由DSP自己加載后再控制FPGA加載，實現動態重構功能。DSP的引導程序、DSP用戶程序和FPGA的配置數據通過JTAG口下載到FLASH中。
1 Xilinx FPGA配置原理
1.1 配置模式的選擇
Xilinx 公司的Virtex-4系列FPGA需要5種配置模式，如表1所示。本系統采用了Slave SelectMAP8模式。
Slave SelectMAP8模式提供了與Virtex-4 FPGA之間的一個8位雙向數據總線接口，用來配置和回讀。在每個CCLK的上升沿載入1Byte數據。兩個外部的控制信號接在/CS和/WRITE管腳，通過下拉電阻使其一直為低電平。表2為Slave SelectMAP8管腳定義。
1.2 配置過程
FPGA可以在Slave Serial和Slave SelectMAP8的從模式下實現由DSP加載配置數據。本系統中采用Slave SelectMAP8模式實現。配置過程如圖1所示。
1.2.1 上電
上電過程中/PROG和/INIT管腳都被FPGA置為低電平。上電完成后，配置器會被自動清空。/PROG的輸入低電平也會復位配置邏輯，使FPGA保持在清空配置存儲器的狀態。本設計采用CPLD將/PROG管腳拉低。
1.2.2 初始化
初始化過程中/PROG變為高，/INIT繼續保持低電平直到完全清空所有的配置存儲器。可以在外部使/INIT引腳保持低電平以延時FPGA的配置，FPGA在/INIT信號上升沿檢測配置模式選擇引腳。/INIT信號變為高電平后，配置開始。
1.2.3 載入配置數據
載入配置數據過程在/INIT引腳變高，并且/CS和/WRITE信號均為低電平時開始，配置數據在配置時鐘的每個上升沿被載入FPGA。
在載入配置數據器件，載入的CRC的值和內部計算出的CRC進行比較。如果CRC值不匹配，則/INIT信號會變低，指示發生了CRC錯誤，這時啟動被終止，FPGA不被激活。為了重新配置該器件，/PROG引腳必須變低以復位配置邏輯。
1.2.4 啟動時序
當所有的配置數據載入完畢，并且CRC校驗成功后，FPGA將進入啟動時序。在這期間將會把DONE引腳變為高電平，激活I/O，停用GSR以及確定GWE。在系統默認的狀態下，當DONE變為高后，配置并沒有完成，還需要4個CCLK去完成啟動時序。
2 TMS320C6455加載
TMS320C6455復位和上電時的引導模式主要有：NO BOOT模式、主機引導模式、FLASH引導模式、主/從I2C引導模式和SRIO引導模式。采用哪種引導模式，由復位或上電時采用管腳BOOTMODE3-0決定。
本系統采用FLASH引導模式。TMS320C6455與其它C64系列的DSP不同，它先從外部FLASH中的程序搬移一個字節到DSP 內部的RAM首地址運行，然后再搬移下一個字節到內部RAM首地址覆蓋上一個字節并運行，以此類推，直到程序運行完成。DSP內部的RAM首地址中保存的是Bootloader程序的最后一個字節，而不是整個Bootloader程序。加載完成后，DSP運行用戶程序代碼，開始進行相應波形的處理。
3 系統設計
3.1 硬件設計
系統采用1片Xilinx Virtex-4系統的600萬門的FPGA XC4VLX60和1片Spartan-3 AN系列的20萬門的FPGA XC3S200芯片；主MCU是TI公司處理能力最強的定點的TMS320C6455；DSP主要完成低速數據的調制解調、編譯碼、波形處理等工作，FPGA完成對中頻信號進行調制解調，XC3S200 FPGA主要用于完成上電后的初始化設置，時鐘信號的分配，FLASH芯片高地址管理，以及DSP的EMIF總線接口與FPGA加載控制接口之間的配置。DSP的EMIFA CE3，DDR2 EMIF和I2C總線接口分別和存儲器FLASH、SDRAM和EEPROM連接，一些通用接口連在FPGA上作為以后功能拓展，4對RIO口和外部接口連接。系統電路結構框圖如圖2所示。
3.2 軟件設計
本系統支持DSP程序的加載和FPGA程序的加載。DSP加載為系統上電時DSP從位于EMIFA CE3低地址空間的片外程序FLASH加載初始化程序。
FPGA加載為DSP更加主控計算機的加載指令，通過接口控制可編程邏輯器件從本板的大容量通用FLASH加載FPGA程序。通用FLASH的存儲容量可達512Mbit以上，可以存儲數十個版本的FPGA程序。DSP根據主機控制指令，由EMIFA總線將FLASH待加載數據讀出，并通過接口控制可編程器件中的數字總線控制接管FPGA的加載接口，完成對FPGA的加載，如圖3所示。
4 結束語
引導加載是設計DSP系統必須解決的問題，動態配置FPGA的應用領域也越來越廣泛。本系統設計了具有動態重構功能的DSP+FPGA系統，已經成功的應用于某工程項目并驗證了該功能，本文的分析思路及設計方案同樣適用于其他的C6000系列的DSP和Virtex-4系列的FPGA，對DSP+FPGA應用系統的設計具有一定的參考價值。
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作者簡介
邱偉（1981-），男，四川省自貢市人。碩士學歷。工程師，主要研究方向為航空電子技術和數字信號處理技術。
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關鍵詞： 失效分析； 失效機理； 晶體管； 輻照加固
中圖分類號： TN321?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）06?0109?04
0 引 言
元器件是電子系統的關鍵部件。隨著人們對電子產品質量可靠性要求的不斷增加，尤其是在航空航天領域、艦船、衛星和計算機等領域，為了不出現因電子元器件失效造成災難性后果，必須開展評價元器件可靠性和提高元器件可靠性的工作，其中電子元器件的失效分析發揮著越來越重要的作用[1]。隨著各種設備被廣泛用于人造衛星、宇宙飛船和核武器等系統中，基本的電子元器件也不可避免的處于空間輻射和核輻射等強輻射環境下，提高器件的抗輻射能力成為設備、系統長壽命的重要要求。輻照能改變材料的微觀結構，導致宏觀尺寸和材料的多種性質變化。在晶體中，輻照產生的各種缺陷一般稱為輻照損傷。輻射會對晶體管造成不同程度的破壞，主要有位移輻射效應和電離輻射效應。位移效應能破壞晶材料的晶格結構及其周期試場，將新的電子能級引入禁帶。電離效應可能引入表面缺陷，在反偏PN結中形成瞬時光電流等。對于雙極性晶體管，位移輻射的影響程度與器件的工作電流、頻率、基區寬度等有關系，電離輻射的一個重要影響是產生的瞬時光電流可能使晶體管的工作狀態翻轉、造成瞬態功能紊亂，嚴重導致晶體管燒毀。因此提高晶體管的抗輻射能力成為人們研究的重點方向。目前雙極性晶體管輻射加固的方法有：采用薄基區、淺結、重摻雜和小面積擴散，采用高摻雜材料，采用抗輻射表面鈍化膜等[2]。
晶體管是固體半導體器件，可以應用于檢波、放大、整流、開關、信號調制、數字邏輯[3]等方面。其中在放大電路中，晶體管是核心元件，它能夠控制能量的轉換，將輸入的任何微小變化不失真地放大輸出。晶體管3DK9DRH是硅材料制成的NPN型三極管，具有抗輻射性，能適應于強輻射環境中。本文通過對晶體管3DK9DRH的一種貯存失效分析，提出了失效產生的原因在于生產時存在工藝問題，晶體管內部未進行水汽控制，加上內部硫元素過高，長時間貯存后，內部發生了氧化腐蝕反應，從而使晶體管功能失效。
1 晶體管貯存失效分析
1.1 失效分析
常用的失效分析技術的方法有[5]：外部目檢、電性能測試、內部分析、失效點定位、物理分析等。外部目檢可以通過肉眼、金相顯微鏡或者掃描電子顯微鏡來檢查失效器件與正常器件的區別。
電性能測試可以測試器件的電特性、直流特性或者進行失效模擬測試。內部分析包括X射線檢測、紅外線顯微分析和聲學掃描顯微分析、殘留氣氛分析、密封性檢查等。失效點定位是利用缺陷隔離技術定位，分析結構和成分來確定失效起因。物理分析是通過對芯片進行一系列物理處理后再觀察和分析失效部件。
通過失效分析，可以為可靠性試驗（加速壽命試驗、篩選）條件提供理論依據和實際分析手段，實施失效分析的糾正措施后提高系統的可靠性，減小系統試驗和運行工作的故障。為了能夠更準確、更快速地診斷產品的失效部位和確定失效機理，目前失效分析的新技術正朝著高空間分辨率、高靈敏度和高頻率的方向發展[6]。
1.2 晶體管貯存失效模式與失效機理
根據目前國際形勢和電子設備系統應用的需求，電子設備必須具有適應長期貯存、隨時可用和能用的特點[7]。
在長期貯存條件下，晶體管的芯片和管芯不易失效，因此失效分析的重點應關注與器件工藝有關的失效機理[9]。例如未進行水汽控制的晶體管在長期貯存中，水汽會進入管殼，產生電化學腐蝕，引起內引線鍵合失效或電參數退化。對于晶體管，常用的電參數有：晶體管在飽和區工作時集電極c與發射極e之間的飽和壓Vces、電流放大倍數hfe、發射極開路時集電極c與基極b間的擊穿電壓BVcbo、基極開路時集電極c與發射極e間的擊穿電壓BVceo、基極開路時集電極與發射極間的穿透電流Iceo等[10]。
2 晶體管3DK9DRH的失效分析
晶體管3DK9DRH的主要工藝流程是：經過切片、研磨和拋光等過程后，制備成厚度大約為300～500 μm的圓形硅片作為器件的襯底，隨后進行外延生長、氧化、光刻、擴散、蒸發、壓焊和多次硅片清洗，表面鈍化、最后進行成品封裝。在本文中，晶體管3DK9DRH是1995年生產的，裝機后一直處于存儲狀態，每隔一個時期通一次電，最近通電發現晶體管失效，失效現象為集電極c和發射極e間的耐壓降低，飽和電壓與指標不符。
通過上述分析可知，在電性能測試中：產品的耐壓BVcbo和BVceo基本上都達不到產品的指標，失效器件的電性能不合格屬于功能失效。內部水汽檢測說明該產品在生產封裝時沒有進行內部水汽控制。
而芯片表面長白毛一方面是因為內部水汽含量過高，另一方面根據對10#樣品進行的掃描電鏡內部成份分析得到的數據分析，發現各采樣點硫元素的含量很高，產品內部存在硫等物質，導致產生氧化腐蝕反應。這表明該失效件在生產時的工藝存在問題，導致硫元素殘存量過高。
因此，分析認為此次晶體管3DK9DRH的生產工藝存在問題，器件硫元素含量過高，再加之元器件內部水汽未加以控制，在相當一段貯存時間后，晶體管內部發生氧化腐蝕反應，致使該元件產生功能失效。
3 結 語
本文結合外部檢查、電性能測試、檢漏、內部水汽檢測、開封檢查、內部成份分析等失效分析項目，完成了對晶體管3DK9DRH進行的一種貯存失效分析。該失效樣品在產生工藝過程中存在問題，未對水汽加以控制，導致內部水汽超標，加之晶體管工藝制造中引入了硫元素，內部硫元素含量很高，在貯存期間器件發生內部氧化腐蝕反應，導致芯片表面長白毛。對此本文建議生產廠家進行必要的工藝檢查，同時對內部水汽加以控制，要及時剔除有缺陷的產品，減少系統試驗和運行工作時的故障，提高系統、設備的可靠性，避免不合格的貯存器件使用時造成災難性的后果。
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篇10
【關鍵詞】電子裝備 環境 適應性研究
電子產品和裝備的功能和使用壽命會受到其應用環境的影響，為了改善電子裝備的性能及使用壽命，提高其環境適應性是關鍵。近些年來人們對于研究電子裝備的環境適應性方面不斷的進行深入研究，不斷改善電子裝備的環境適應性，使其在人們的生活和工作中發揮更加重要的作用。文章主要針對電子裝備的環境適應性的研究展開，闡述了電子裝備環境適應性研究的意義以及應對措施。
1 電子裝備環境研究意義
電子裝備在人們的日常生活和工作中都得到了廣泛的應用，并且隨著科學技術的發展，人們對于電子裝備的要求越來越高，期望其可以為人們的生活和工作帶來更多的幫助。在通常情況下電子裝備的性能和使用壽命會受到應用環境的影響和限制，改善電子裝備的環境適應性也可以使電子裝備在更多的領域中應用，為人們的生活、工作創造更多的便利。對電子裝備環境適應性研究的重要意義主要包括以下
三個方面：
1.1 提高電子裝備的性能
電子裝備之所以受到廣泛的應用和關注是因為其擁有強大的性能，并且電子裝備的各種功能可以為人們在生活和工作提供更多的便利。但是環境會對電子裝備的功能造成一定的影響在很多的時候電子裝備的性能會受到環境的影響而減弱，這就會對其使用效果造成影響，不能達到人們的期望值。例如在一些潮濕的環境中一些電子裝備可能沒有辦法使用，還有在些受磁場影響的環境中，很多的電子裝備的功能會受到限制，所以提高電子裝備的環境適應性對于提升其性能有非常大意義。
1.2 提高電子裝備的使用壽命
每種電子裝備都有其預期的使用壽命，但是其預期使用壽命是在其所能適應的環境范圍內的的一個估計值，一但電子裝備處于其不適應的環境中進行運作這就會對其使用壽命造成一定的影響。環境對于電子裝備的使用壽命有很大的影響，有些電子裝備在低溫或者高溫的環境下運作就會減少其使用壽命，這就在無形中降低了電子裝備的使用價值，如果長期應用就會增加使用成本，此外電子裝備在不適應的環境中運作也很有可能出現故障，造成損失。
1.3 在更廣泛的領域中應用
電子裝備的應用范圍會受到環境的影響，在很大程度上對環境的適應性限制了很多的電子裝備的使用，很多的電子裝備由于防水功能不是很健全因此不能應用與水下或者是潮濕的環境中進行運作，還有很多的環境因素研制了電子裝備的應用。隨著科學技術的不斷發展，人們對于電子裝備的要求越來越高，要求其環境適應性不斷提高，更加有利于人們的生活和工作。
2 強化電子裝備環境適應性的措施
為了更加滿足人們對電子裝備的需求，使其為人們的工作和生活提供更多的便利，近些年來人們不斷致力于強化電子裝備環境適應性的研究，對強化電子裝備的環境適應性起到了很大作用，目前我國在電子裝備環境適應性方面不斷的改進，使得部分的電子裝備受環境的制約性大大減小了。強化電子裝備環境適應性的主要包括以下4 種措施：
2.1 溫度控制措施
溫度對電子裝備的影響很大，在一些特殊溫度環境中都需要有先進的電子裝備進行作業，這就需要電子裝備對溫度有一定的適應性。溫度試驗是電子裝備環境適應性重要項目，要根據不同的電子裝備制定不同的實驗方案，并且要根據電子裝備的溫度反應分析裝備的結構，了解裝備的最高耐熱程度，并且要對裝備進行溫度控制的實驗，增強電子裝備的溫度適應性，使電子裝備得到更加廣泛的應用。
2.2 防振動抗沖擊措施
在一些特殊的環境中，電子裝備還要承受一定程度的振動和沖擊，有些電子裝備的防鎮和抗沖擊性能較低，就沒有辦法很好的適應環境。例如一般的軍用電子裝備都必須要有一定的防鎮和抗沖擊能力，戰場是一個相當特殊的環境，會不斷受到沖擊，因此軍用電子裝備必須具有一定的防鎮和抗沖擊能力，不然在戰場那樣的特殊環境中其性能就會受到限制甚至沒有辦法應用。
2.3 電磁防護措施
一般的電子裝備其本身就會帶有一定的磁場或者是電磁波，這樣就很容易受到外界電磁波或是磁場的影響，所以在一些受磁場影響或者是有電磁波的地方應用，就會使其本身的性能造成干擾，影響其應用效果[5]。為了減少磁場類環境以及電磁波對一些電子裝備使用效果的影響，要盡量的減少電子裝備接受電磁波，并且采取良好的屏蔽措施等以降低外界環境對電子裝備的影響。
2.4 三防措施
對于電子裝備的三防措施指的是防潮濕、放煙霧以及防霉菌。所以對于電子裝備要進行定期的檢查，將有可能存在的問題要及時的發現和解決，以免影響裝備的功能。此外，還可以對裝備采用防護材料進行保護，這樣也可以減少潮濕以及霉菌對裝備的影響，加強電子裝備的防潮濕、放煙霧以及防霉菌措施，對于提高電子裝備的使用效果有很大的幫助。
3 結束語
電子裝備廣泛的應用在各個領域不斷的為人們的工作和生活提供便利，但是電子裝備在現實中的應用也受到了各種因素的制約，其中環境因素對其的性能和使用壽命有很大的影響。因此，提高電子裝備的環境適應性成為了人們研究的一個重要課題，其對于拓展電子裝備的應用范圍、提升性能和使用壽命有重要意義。加強電子裝備的環境適應性不僅有利于電子裝備自身的使用效果，對使用者來說也是具有一定意義的，這樣可以為使用者創造更多的方便和利益，使電子設備在更多的領域中應用、發揮作用。
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