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实验1实验平台介绍及实验注意事项
通信1301王少丹
201308030104一、实验目的1.了解实验箱的功能分布,掌握实验箱的操作注及意事项;2.了解DDS信号源的组成及工作原理;掌握其使用方法;
3.了解用户电话模块的工作原理;掌握音频及拨号信号特性;
4.熟悉测试接收滤波器与功放电路模块的频率特性。
二、实验仪器
1.RZ8681实验平台
1台
2.各个实验模块
配套
3.电话机
1台
3.100M双踪示波器
1台
三、实验原理
A.
实验平台
1.
实验平台整体功能介绍
RZ8681型现代通信技术平台是由底板+模块组成的模块化可定制的系统平台,平台底
板提供了基本的信源和信宿并预留了外接接口,中间设置了9个模块放置区,在实验时可以通过选择不同的实验模块,完成不同的实验内容,或者通过多个模块的组合完成
**
综合通信实验内容,另外可以提供底板的接口标准,以便学生基于该平台进行设计,开发。
实验底板主要由几个部分组成:
(1)USB接口:可将电脑端的数据发送到实验箱上进行传输。
(2)DDS信号源:产生常见的各种信号,并且频率幅度可调。另外为抽样定理实验
提供了抽样脉冲信号。
(3)电话接口:产生真实的语音信号。
(4)电源指示:指示不同电压的工作状态,开电后,3个灯常亮为正常状态,闪烁说
明有故障。
(5)模块分布图:指示了底板9个模块放置位置的分布图,序号为A-I。
(6)调制接口:外部调制信号输入和输出铆孔。
(7)光纤接口:可选配置接口,可以通过光纤完成系统的全双工通信。
(8)眼图电路:眼图观察电路,相当于一个参数可调的信道。
(9)滤波器及功放:包含一个参数可调(2.6k和5k)的低通滤波器,滤波器输出信
号连接到扬声器。
**
(10)模块安放区:共9个位置,用来放置实验模块,对应上述的模块分布图。
2.实验注意事项
(1)在实验中,测量点主要分为两类:Pxx和TPxx。其中Pxx是指可插线的测量铆
孔,而TPxx则是测量针。
(2)实验中连线时需要注意,连线铆孔分输入孔和输出孔,在铆孔上有箭头标注。不
能将两个输出孔或输入孔连接在一起。
(3)实验步骤中,标号一般以“4P01(G)”形式给出,其中标号代表实际操作中对
应的连线或测量标号,而后面括号中的“G”是指:按照要求安放模块后,4P01标号会在G号位安放的板子上找到,这样便于操作时查找。
(4)为实验箱加电前,要简单检查一下实验箱是否有明显的损坏现象;加电时,观察
实验箱右上角的电源指示灯是否正常显示,如果指示灯闪烁,请立即关闭实验箱,并检查故障原因。
(5)实验箱盖子翻开后,可以取下。但是取下和安装时,都需要注意后端的卡轴是否
完全卡好。在没有完全卡好卡轴的情况下关闭实验箱,会对卡轴造成损坏。另外,每台实验箱的盖子和箱体编号是对应的(箱体和盖子后端均有编号),不对应无法安装,因此实验时应妥善保管实验箱盖子,以防弄混。
(6)实验模块放置时,应该确认模块接口(防呆口)和底板接口已对应一致才下压,否则会损坏接口。另外不同模块放置的具体位置应参考具体实验内容的说明。
(7)实验箱上参数可调的元器件,如电位器,拨码开关,轻触开关,要小心使用,尽
量避免用力过大,造成元器件损坏。以上元器件为磨损器件,在使用时掌握使用技巧,请不要频繁按动或旋转。
B.DDS信号
**
1.DDS信号产生原理
直接数字频率合成(DDS—DigitalDirectFrequencySynthesis),是一种全数字化的频率合成器,由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后,输出信号的频率取决于频率控制字,频率分辨率取决于累加器位数,相位分辨率取决于ROM的地址线位数,幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数
DDS信号源模块硬件上由cortex-m3内核的ARM芯片(STM32)和外围电路构成。在该模块中,我们用到STM32芯片的一路AD采集(对应插孔调制输入)和两路DAC输出(分别对应插孔P03.P04)。抽样脉冲形成电路(P09)信号由STM32时钟配置PWM模式输出,调幅、调频信号通过向STM32写入相应的采样点数组,由时钟触发两路DAC同步循环分别输出其已调信号与载波信号。对于外加信号的AM调制,由STM32的AD对外加音频信号进行采样,在时钟触发下当前采样值与载波信号数组的相应值进行相应算法处理,并将该值保存输出到DAC,然后循环进行这个过程,就实现了对外部音频信号的AM调制。实验箱的DDS信号源能够输出抽样脉冲(PWM)、正弦波、三角波、方波、扫频信号、调幅波(AM)、双边带(DSB)、调频波(FM)及对外部输入信号进行AM调制输出。2.DDS信号源使用及信号生成表。
DDS信号源主要包含以下几个部分:
LCD:显示输出信号的频率。
**
P03:DDS各种信号输出铆孔。
P04:20KHZ载波输出铆孔。
P09:抽样脉冲输出铆孔。
SS01:复合式按键旋纽。按键用来选择输出信号种类;旋纽用来改变信号频率。
W01(幅度调节):用来调节输出信号的幅度。
DDS信号产生的种类如下表所示:
初始时输出序号为0001,对应“抽样”输出状态。按下复合式按键旋纽SS01,可切换不同的信号输出状态,按一次输出序号递增,DDS最大序号为9,正好与l0种输出信号状态对应。序号10为内置误码仪测试功能,序号11为USB转串口数据通道。序号为11后,继续按复合按键旋纽,则返回初始序号1。D0l、D02.D03.D04四个指示灯将显示输出的序号状态。
(1)信号输出类型调节
**
通过按下复合旋钮SS01,调节P03的输出类型,使其分别输出1.正弦波,2.三角波,3.方波,4.扫频信号,5.调幅信号,6.双边带信号,7.调频信号等。
(2)信号频率调节
旋转复合式按键旋纽SS01,在“抽样”、“正弦波”、三角波”、“方波”等输出状态时,可步进式调节输出信号的频率,顺时针旋转频率每步增加100HZ,逆时针减小100HZ;在其它DDS信号源序号,旋转复合式按键旋纽SS01无操作。.对于调幅、双边带、调频信号,载波频率固定为20KHz,内部产生调制信号频率固定为2KHz,由外部“调制输入”的调制信号频率由外部输入信号决定。扫频信号的扫频范围是300Hz—50KHz。
(3)输出信号幅度调节调节调幅旋钮W01,可改变P03.P04输出的各种信号幅度。
C.用户电话接口
本模块提供用户模拟电话接口,图1-3是其电路结构示意图。J02A是电话机的水晶头接口,U01是PBL38614专用电话集成电路。它的工作原理是:当对电话机的送话器讲话时,该话音信号从PBL38614的TR对应的引脚输入,经U01内部二四线转换处理后从T端输出。T端的模拟电话输出信号经P05铜铆孔送出,可作为语音信号输出用。当接收对方的话音时,送入U01芯片R端的输入信号可由P06铜铆孔送入。此时,在电话听筒中即可听到送入信号的声音。
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J02A:用户电话的水晶头接口。
P05:用户电话语音发送信号输出铆孔。
P06:用户电话语音接收信号输入铆孔。
D.接收滤波器与功放模块
本实验模块位于底板的右下侧,由低通滤波器、低频功放、喇叭等组成。可作为PAM、PCM、CVSD等通信模块的接收终端。其组成结构示意图,如图1-5所示。
**
外加信号通过P14铆孔送入低通滤波器电路,低通滤波带宽有2.6KHZ和5KHZ两种,由K601拔动开关上位、中位人工手动设置,经过低通滤波器滤波后的信号,可在P15测试点进行观测。滤波后的信号接着送入LM386构成的低频功率放大器,驱动小喇叭播放出声音,W09可调节喇叭音量大小,K601拔动开关下位可断开喇叭。实验者通过本模块喇叭播放功能,可感性的判断音频信号经编解码信道的传输质量。K601:上位,低通滤波器带宽为2.6KHZ,中位,低通滤波器带宽为5KHZ,下位,断开喇叭。W09:音频功率放大器输出功率的调节电位器,注意音量不可调节太大。P14:外加模拟信号输入连接铆孔。P15:经滤波器滤波后输出连接铆孔。
四、实验内容及步骤
1.用示波器观察DDS信号源产生的信号,并记录波形。完成下面的实验任务:
P03输出2k正弦波,调节使Vp-p(峰峰值)=2V;P09输出8k抽样信号;
**
P03输出4k三角波,调节Vp-p(峰峰值)=3V;P09输出12k抽样信号;
**
P03输出6.8k方波,调节Vp-p(峰峰值)=2.5v;
P03输出扫频信号;
**
P03输出调幅信号;
P03输出双边带信号;
**
P03输出调频信号;
P09输出12K抽样信号。
**
备注:(1)对于调幅、双边带、调频信号,载波频率固定为20KHz,内部产生调制信号频率固定为2KHz,由外部“调制输入”的调制信号频率由外部输入信号决定。
2.测试电话接口发送接收信号
将电话单机插入用户电话模块水晶接头,对着单机送话器说话或按住某个数字键不放,用示波器测试用户电话发端(P05输出铆孔)波形。
**
用信号连接线连接P03与P06铆孔,将DDS信号送入用户电话的接收端,调节信号输出为正弦信号,并调节信号的频率和幅度,听单机受话器输出的声音。
答:调节信号的频率和幅度分别体现在听筒中声音的频率和响度的变化,在转动频率计旋钮时,可在听筒中听到频率明显的变化由低沉到高音,而在示波器上可以看出正弦波的变化。幅度旋钮旋转时,听筒中响度的变化由低到高,在示波器上显示为正弦波的幅度变化。
3.测试接收滤波器与功放
将“时钟与基带数据发生模块”插到底板“G”号的位置插座上;用专用导线将
“P03”(底板)和“P14”(底板)两铆孔连接。将测试信号送入后面的“接收滤波器与功放”。打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯不亮或闪烁,请立即关闭电源,查找异常原因。采用DDS信号源输出,将信号源调节到正弦波档,用示波器监测P03测试点,调节SS01使其频率最低,峰峰值2V左右。如用其它音频信号源亦可。
K601:上位,低通滤波器带宽为2.6KHZ,用示波器监测P15测试点,旋转调节SS01,测试其滤波器截止频率并作记录。
输出的信号幅度下降到0.707时所对应的频率为滤波器的截止频率。
答:在低通滤波器为2.6MHz情况下,旋转旋钮ss01,看到示波器上幅度下降到原来的0.707时,记录其频率为3KHz。
K601:中位,低通滤波器带宽为5KHZ,用示波器监测P15测试点,旋转调节SS01,测试其滤波器截止频率并作记录。
答:在低通滤波器为5KHz时,继续调节旋钮SS01,测试其滤波器截止频率为4.9KHz。
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实验技术平台
流式细胞分析技术平台
一、简介
流式细胞仪(Flowcytometer,FCM)在细胞生物学、分子遗传学、微生物学、免疫学、分子生物学以及临床肿瘤学、临床血液学等诸多领域都具有广泛应用。它具有如下几个特点:
1.
实现对单列细胞或生物颗粒进行逐个检测。
2.
实现高通量检测。
3.
多参数、多色荧光分析对细胞特性的识别、计数更为准确。
4.
定性或定量分析细胞。
5.
分选特定性状或功能的细胞。
二、应用
1.
2.
3.
4.
5.
细胞表面及胞内蛋白分析:免疫细胞分型、干细胞分析、其它表面及细胞内蛋白分析。
细胞周期:全周期分析、G1期分析、S期分析、M期分析。
细胞功能:如死亡、凋亡、抗药性。
基因表达:内源及外源基因表达。
细胞分选:造血干细胞,免疫细胞,周期细胞等分选。
激光共聚焦显微镜平台
一、简介
激光共聚焦显微镜是以激光作为激发光源,采用光源针孔与探测针孔共轭聚焦技术,对样本进行断层扫描,以获得高分辨率光学切片的荧光显微镜系统。其功能有:
①可同时进行多色荧光的检测,成像绚烂清晰。
②可进行细胞立体成像以及实时动态检测(药物的细胞动力学分析、胞内离子动态变化分析)。
③在荧光染色检测、荧光强度半定量分析等方面都具有良好的检测优势。
二、应用:
1.
多色荧光标记检测
2.
蛋白相互作用
3.
荧光共振能量转移
4.
免疫荧光染色分析
5.
分层(切片)扫描
6.
荧光强度半定量分析
7.
3D模拟
8.
细胞的精细结构分析
9.
活细胞动态监测
10.
细胞内游离离子变化
11.
荧光漂白恢复
12.
药物的细胞动力学分析
病理实验技术平台
一、平台简介
病理技术是病理学、组织学等学科用于观察和研究组织与细胞的正常形态以及病理变化的常用方法。它包括取材、固定、脱水、包埋、切片、染色、封片等几个主要步骤。
二、应用
1.原位杂交实验
2.HE(苏木素-伊红)染色
3.免疫组化染色
4.免疫荧光染色
5.原位PCR实验
6.FISH实验
7.组织石蜡切片和冰冻切片的制作
8.麻松染色
9.糖原染色
10.铜、铁染色
细胞库及细胞学实验平台
一、简介
细胞培养与现代生物技术的发展密切相关,它在整个生物技术产业的发展中起到了关键的核心作用。中心实验室拥有进行细胞培养相关试验的全套仪器设备,保存常用细胞株36种,培养了一批熟练掌握细胞培养实验技术的人员。为更好的服务临床科研工作,如需特殊科研急需的细胞株/系,本中心可协助引进,最大限度的满足实验要求。细胞库成立于2010年9月;拥有完善的主细胞库和工作细胞库;是全院临床医生、研究人员以及学生共享的细胞资源,为细胞实验提供了平台。
二、应用
1、病毒研究领域
2、药理学研究
3、细胞库的建立可为生物制品的生产或实验人员提供已标定好的、细胞质量相同的、能持续稳定传代的种子细胞。
6.细胞的药物实验
7.各种病毒的细胞实验
8.协助引进科研急需的细胞株/系
9.提供现有细胞供应服务
10.提供细胞筛选或建立特殊细胞株服务
11.提供与细胞培养配套的部分试剂及耗材
12.提供细胞培养技术支持
分子生物学平台
一、介绍
分子生物学是从分子水平研究生物大分子的结构和功能从而阐明生命现象本质的科学。与人类疾病的发生诊断和治疗各个环节密切相关。
二、应用
1.
临床疾病的诊断
2.
RNA水平相关实验
3.
DNA水平相关实验
4.
蛋白质水平相关实验
5.
质粒纯度/浓度的测定
病毒学实验平台及标本库病毒库
一、管理规定
1.
严格标本出入库管理,按要求进行登记。
2.
特殊标本单独存放,并采取双人双锁的安全措施。
3.
废弃标本按生物制品处理办法进行销毁。
4.
严禁无关人员进入标本库。
5.
标本库实施信息化管理:
二、应用
1.
新发传染病鉴别诊断
2.
新病原体鉴定
3.
抗原、抗体的制备
4.
流行病学调查
5.
传染病诊断试剂、疫苗的研发
6.
繁殖病毒载体以用于基因治疗
实验平台介绍:
包括MeV级加速器系统及完备的低能离子研究平台:
低能离子系统实验平台
平台系统包括:
离子源,低能电子枪,高能电子枪
127°静电能量分析器,?
球状静电能量分析器
超高真空靶室:配有高精度调角器,仰角和倾角可调以及进行三维方向平移
二维离子/电子探测系统
基于FPGA的数据获取系统Faster(法国GANIL)以及德国重离子中心
MBS获取系统
基于Labview的控制和获取系统
可提供的束流参数:
碰撞靶室真离子源
离子种类
引出电压
强度
空度
mbar
电子枪
电子
所有气体元素正离子(1+,潘宁源
潘宁源
双等源
双等源
2+,3+,…)
所有可能的气体元素负离子
气体元素正离子(1+,2+…)
所有可能的气体元素负离子
0-40kV0--20kV0-60kV0--60kV0-100nA0-100pA0-10mA0-100pA0--120kVnA-mA1.5×10-1.5×11.5×10-1.5×11.5×10--8-8可系统性开展可控的荷电粒子束的微纳米尺度下的无场光学元件的研究:
1.
各种几何形状的微孔膜作为离子束注入和离子束书写的模板。
2.
可控制备离子束无场光学元件产生微纳米高电荷态离子束
3.
电子束与物质相互作用的研究
4.
低能低电荷态离子束物理研究
2.5MeV质子加速器平台
实验平台构成:20keVIS+0.56MeVRFQ+2.5MeVDB-DTL+二极铁,束诊元件,功率源、低电平设备等.可提供的束流条件:(具体引出流强依赖于能量)
靶室真空度
离子源
离子种类
引出电压
强度
mbar双等源
RFQDTL质子
质子
质子
20keV560keV2.5MeV5mA20?A20nA5×10-5×10-5×10-其他能量质子束可通过束线能量选择磁铁前降能片降能实现
实验终端包括:
1.
5cm×5cm宽束扫描系统可进行质子辐照效应研究
2.
国内首家由玻璃毛细管形成的80微米质子外束系统
3.
离子束分析实验终端
发表文章:
IonizationandDisplacementDamageonNanostructureofSpin–OrbitTorqueMagneticTunnelJunctionBiWang,MinWang,HongchaoZhang,ZhaohaoWang,YudongZhuo,XiangyueMa,KaihuaCao,LiangWang,YuanfuZhao,TianqiWang,ChaomingLiu,HongqiangZhang,YouguangZhang,JunWang,andWeishengZhaoIEEETRANSACTIONSONNUCLEARSCIENCE,VOL.69,NO.1,JANUARY2022Surfacenanostructuresformationinducedbyhighlychargedions:KineticandpotentialenergydependencePengfeiLi,HongqiangZhang*,LongWei,BenNiu,HuaYuan,ZidongCheng,HaowenZhang,ZhihuYang,YipanGuo,YueMa,ChengliangWan,YingCui,MingLi,XimengChen*Nucl.Inst.Meth.Phys.Res.B.Volume513.PP14-20.2022TransmissionofLow-energyCl-throughInsulatingNanocapillariesLIUZhonglin,HAShuai,ZHANGWenming,XIEYiming,LIPengfei,JINBo,ZHANGQi,MAYue,LUDi,WANGChengliang,CUIYing,ZHOUPeng,ZHANGHongqiang,CHENXimengNuclearPhysicsReview.Volume38,Issue1.PP123-134.2021TheroleofthedepositedchargeintailoringionbeamsbynanocapillariesinmicaZhangHQ,SchuchRNucl.Inst.Meth.Phys.Res.B.Volume503.PP62-67.2021Transmissionoflow-energyCl–ionsthroughAl2O3insulatingnanocapillaries
HaShuai,ZhangWen-Ming,XieYi-Ming,LiPeng-Fei,JinBo,NiuBen,WeiLong,ZhangQi,LiuZhong-Lin,MaYue,LuDi,WanCheng-Liang,CuiYing,ZhouPeng,ZhangHong-Qiang,ChenXi-MengActaPhysicaSinica.Volume69,Issue9.PP123-134.202TransportofacceleratedelectronsthroughdielectricnanochannelsinPETfilmsK.A.Vokhmyanina,A.S.Kubankin,L.V.Myshelovka,H.Zhang,A.A.Kaplii,V.S.Sotnikova,M.A.ZhukovaJournalofInstrumentation.Volume15,Issue04.202FormationofHillockonMuscoviteMicaSurfaceInducedbyEnergeticIonnearElectronicEnergyLossThreshold
JinBo,WeiLong,NiuBen,ZhangQi,LiPeng-Fei,BaoLiang-Man,LeiQian-Tao,GuanShi-Wang,JinDing-Kun,SongGuang-Yin,XieYi-Ming,HaShuai,CuiYing,MaYue,ZhangHong-Qiang,ChenXi-MengAtomicEnergyScienceandTechnology.Volume53,Issue5.PP769-775.201HypertritonLifetimePuzzleandItsPerspectiveHANChengdong,CHENXurong,YUANXiaohua,ZHANGHongqiang,ZHANGPengming,ZHANGYapeng,MAYueNuclearPhysicsReview.Volume36,Issue3.PP273-277.201Transmissionoflow-energynegativeionsthroughinsulatingnanocapillariesQiZhang,ZhonglinLiu,PengfeiLi,BoJin,GuangyinSong,DingkunJin,BenNiu,LongWei,ShuaiHa,YimingXie,YueMa,ChengliangWan,YingCui,PengZhou,HongqiangZhang*,XimengChenPhys.Rev.A.Volume97,Issue4Pt.A.PP42704-1-042704-8.201Transmissionofhighlychargedionsthroughmicananocapillariesofrectangularcross-section
H.Q.Zhang*,N.Akram,R.SchuchNucl.Instr.andMeth.B.Volume408.PP61–66.201Transmissionprofilesofionsthroughnano-capillariesofrectangularcross-sectioninmicaH.Q.Zhang*,N.Akram,C.Trautmann,R.SchuchNucl.Instr.andMeth.B.Volume406.PP421–424.201TransmissionofelectronsthroughtheconicalglasscapillarywiththegroundedconductingoutersurfaceQianLi-Bing,LiPeng-Fei,JinBo,JinDing-Kun,SongGuang-Yin,ZhangQi,WeiLong,NiuBen,WanCheng-Liang,ZhouChun-Lin,ArnoldMilenkoMüller,MaxDobeli,SongZhang-Yong,YangZhi-Hu,ReinholdSchuch,ZhangHong-Qiang*,ChenXi-MengActaPhysicaSinica.Volume66,Issue12.PP117-125.201EvolutionoftheelectricpotentialofaninsulatorunderchargedparticleimpactE.Giglio,S.Guillous,A.Cassimi,H.Q.Zhang,G.U.L.Nagy,andK.TokesiPhys.Rev.A.Volume95,Issue3Pt.A.PP030702-1-030702-5.201DynamicsofslowelectronstransmittingthroughstraightglasscapillaryandtaperedglasscapillaryWanCheng-Liang,LiPeng-Fei,QianLi-Bing,JinBo,SongGuang-Yin,GaoZhi-Min,ZhouLi-Hua,ZhangQi,SongZhang-Yong,YangZhi-Hu,ShaoJian-Xiong,CuiYing,ReinholdSchuch,ZhangHong-Qiang*,ChenXi-MengActaPhysicaSinica.Volume65,Issue20.PP61-68.2016GuidingandscatteringofionsintransmissionthroughmicananocapillariesH.Q.Zhang*,
N.Akram,
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2016Rydberg-to-M-shellx-rayemissionofhollowXeq+(q=27–30)atomsorionsabovemetallicsurfacesZ.Y.Song,
Z.H.Yang,
H.Q.Zhang,
J.X.Shao,
Y.Cui,Y.P.Zhang,X.A.Zhang,
Y.T.Zhao,
X.M.Chen,
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Phys.Rev.A.91,042707.2015TransmissionofhighlychargedionsthroughnanocapillariesofnoncircularcrosssectionsHQ.Zhang,N.Akram,I.L.Soroka,
C.TrautmannandR.Schuch
J.Phys.:Conf.Ser.Volume488,Issue1.PP012035-012035.
2014Thenanostructureformationonmuscovitemicasurfaceinducedbyintermediate-energyionsP.Zhou,HQ.Zhang*,Q.Zhang,Z.Liu,S.Guan,G.Wang,C.Zhou,J.Jia,X.Lv,J.Shao,Y.Cui,L.Chen,X.ChenNucl.Instr.andMeth.B.
Volume307.PP221–224.2013TransmissionofSlowHighlyChargedIonsThroughUltra-thinCarbonNano-sheetsN.Akram,H.Q.Zhang,U.Werner,A.Beyer,R.SchuchNewTrendsinAtomicandMolecularPhysics,
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C.TrautmannandR.Schuch
Phys.Rev.A.Volume86,Issue2Pt.1.PP022901-1-022901-8.2012TailoringofkeV-IonBeamsbyImageChargewhenTransmittingthroughRhombicandRectangularShapedNanocapillariesH.-Q.Zhang,N.Akram,P.Skog,I.L.Soroka,
C.TrautmannandR.Schuch.
Phys.Rev.Lett.Volume108,Issue19.PP193202.1-193202.5.2012TailoringofkeV-ionbeamsbyimagechargewhentransmittingthroughrhombicshapednanocapillariesHQ.Zhang,N.Akram,P.Skog,I.L.Soroka,C.Trautmann,andR.Schuch.GSISCIENTIFICREPORT2011PNI-MR-29,2012TheHighVoltageElectronBeamIonTrap(S-EBIT)forSPARC
Y.Ke,I.Orban,M.Hobein,S.Tashenov,S.Mahmood,O.Kamalou,A.Safdar,H.Zhang,andR.SchuchGSISCIENTIFICREPORT2011PNI-AP-20,2012AbsenceofaguidingeffectandchargetransferintheinteractionofkeV-energynegativeionswithAl2O3nanocapillaries
LinChen,YanlingGuo,JuanjuanJia,HongqiangZhang,YingCui,JianxiongShao,YongzhiYin,XiyuQiu,XueyangLv,GuangzhiSun,JunWang,YifengChen,FayuanXi,andXimengChenPhys.Rev.A.
Volume84,Issue3Pt.1.PP032901:1-032901:7.2011MolybdenumL-shellx-rayproductionby350-600keVXeq+(q=25to30)ions
H.Zhang,X.Chen,Z.Yang,J.Xu,Y.Cui,J.Shao,X.Zhang,Y.Zhao,Y.Zhang
andG.XiaoNucl.Instr.andMeth.B.Volume268,Issue10.PP1564-1567.201DynamicsofguidinghighlychargedionsthroughSiO2nanocapillariesH.-Q.Zhang*,P.SkogandR.SchuchPhys.Rev.A.Volume82,Issue5Pt.A.PP052901:1-052901:9.201ThenewStockholmElectronBeamIonTrap(S-EBIT)R.Schuch,S.Tashenov,I.Orban,M.Hobein,S.Mahmood,O.Kamalou,N.Akram,A.Safdar,P.Skog,A.SoldersandH.Zhang
JournalofInstrumentation.Volume5,Issue12.
PPC12018.201Guidingofslowhighlychargedionsthroughinsulatingnano-capillaries
HQ.Zhang,P.SkogandR.SchuchJ.Phys.:Conf.Ser.Volume163,Issue1.PP012092(4pp).200StudiesofK-shellx-rayenergyshiftsinducedbyMeV/uheavyionsSongZhang-Yong,YangZhi-Hu,ShaoJian-Xiong,CuiYing,ZhangHong-Qiang,RuanFang-Fang,DuJuan,GaoZhi-Min,YuDe-Yang,ChenXi-MengandCaiXiao-HongChinesePhysicsB.Volume18,Issue4.PP1443-1450.200X-rayemissionfromthemetastablecomponentsofslowAr16+
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Volume28,Issue11.PP1231-1233.2004
实验1实验平台操作基础
1、实验目的1)
2)
3)
4)
了解实验平台的组成和各个模块的原理和功能;
熟悉实验平台的操作;
预习接下来的四个实验,熟悉实验中的基本操作;
准备其余实验的记录表格。
2、实验内容
1)
2)
3)
4)
5)
认识实验平台上各个模块;
观察实验2中PCM重建电压的波形;
观察实验3中ASK调制和解调的信号波形;
观察实验4中BPSK调制后的信号波形;
观察实验5中的发送和接收数据。
3、实验原理
3.1实验平台组成
此通信与网络试验平台主要包含以下几个部分:电源模块、FPGA模块、PCM模块、PAM模块、DDS模块、BPSK传输模块、ARM控制模块和LCD显示屏等,每部分的详细内容在下面会有说明,试验平台的板图如下所示:
3.1.1、现场可编程门阵列(FPGA)
FPGA采用Altera公司的Cyclone?IVE系列的EP4C75,包含7.5万个逻辑单元、305个M9K存储器模块、2,745Kbits存储器总容量、200个18x18乘法器、4个PLL、426个最大用户
I/O。
3.1.2、闪存(FLASH)
Flash采用EPCS64N芯片,用于AS口下载程序后存储程序,使FPGA芯片断电重启后能够重新加载程序。另外,FLASH芯片还可以用编程器写入固定数据,例如查找表格、语音信号灯数据,这样就可以用FPGA控制读功能,实现对固定存储器的读功能。
3.1.3、直接数字频率综合(DDS)
直接数字频率综合(DDS)采用芯片AD9850。直接数字频率合成石一种由一个高稳定度和准确度的标准参考频率源,长生千百万个具有同一频率稳定度和准确度的信号的技术,它具有模拟频率合成器难以比拟的优点,是简化和改善频率合成技术的有力工具。其主要优点有:
(1)
频率转换快:DDS频率转换时间段,一般在纳秒级;
(2)
分辨率高:大多数DDS可提供的频率分辨率小于1Hz,许多小于0.001Hz,有些甚至还要小,AD9850的频率分辨率在125MHz的参考时钟下,频率分辨率为0.0291Hz;
(3)
合成范围宽:AD9850可以产生0.03Hz到62.5MHz的频率输出(参考时钟为125MHz);
(4)
信号纯度高;
(5)
可控制相位:DDS可方便地控制输出信号的相位,在频率变换时也能保持相位连续,在所有的频率合成技术中,这个特点是DDS所独有的。
应用AD9850的原理图见图XXX。
AD9850共包含5字节(40bits)控制码,它提供5bit的数控相位调制,能使输出相位以
、、、、或是它们任意组合的增量改变;提供32bit频率控制字。AD9850的输
出频率,参考时钟CLKIN以及频率控制字
的关系满足下式;
其中频率控制字
为32bit控制字的值。
AD9850的数据输入模式分为两种:并行输入模式和穿行输入模式。在并行输入模式的情况下,模式控制码为“00”,由数据输入端(D0~D7)每次8bit一次输入频率控制字。在串行输入模式的情况下,模式控制码为“11”,由数据输入端D7每次1bit一次输入频率控制字。
因为AD9850的输出时取样信号,它的输出频谱遵循奈奎斯特抽样定理,它的输出频谱应该包括基本脉冲谐波谱,所以AD9850的输出后会接低通滤波器,从而得到更好的正弦波。
3.1.4、PCM编解码芯片
PCM编解码功能采用芯片TP3070来实现。TP3070内部的主要功能为实现PCM编解码,运用了先进的开关电容技术,在发送端进行带通滤波处理,在接收端进行低通滤波处理。在PCM编码方面可以选用A律或
律,并采用了传统的穿行PCM接口,使主频能够达到4.096MHz。
TP3070芯片内部的主要功能电路框图如下图:
其中待编码信号从
口输入,经过滤波电路之后,进入编码模块(ENCODER),之后从发送端(、)发送出去,在本实验平台中,其信息将接入到FPGA芯片中进行处理。
与编码模块相对应的便是解码模块,从接口
、输入已经编码完成的PCM信号处理存储到寄存器(RXREGISTER)中,进行滤波处理后从接口
输出。
芯片中的其他主要接口分为以下几个部分:
(1)
、为数据发送、接收部分帧同步时隙信号
(2)
BCLK、MCLK为位时钟(bitclock)信号及接收部分主时钟信号;
(3)
CCLK、CO、CI为时钟及芯片参数配置输入接口;
芯片TP3070正常工作前,需要进行工作参数设置,其中比较关键的几个参数设置为:
(1)
主时钟(MCLK)工作频率的选择;
(2)
A律或者
律的量化选择;
(3)
输入、输出信号幅度的量程;
(4)
芯片内部延时(DelayedDataTiming)和非延时(Non-DelayedDataTiming)的时序模式选择。
芯片TP3070的具体参数含义、参数输入芯片的时序请从相应的Datasheet中查询,芯片在实验中的具体应用将在“PCM编解码实验”中进行进一步的阐述。
3.1.5、PAM调制芯片
PAM调制功能采用芯片MAX4575来实现,MAX4575芯片其内部主要为两通道的单刀单掷开关组成,开关都能处理正常的模拟输入信号,适用于低失真音频模拟信号。其内部结构框图如下图所示:
为了实现PAM调制,使用MAX4575中的一个通道即可,从COM1端口输入一个频率较高的正弦波,从IN1端口收入一个编码后的方波,通过方波控制开关电路实现正弦波信号是否输出,从而间接的实现了编码后方波与正弦波的乘法操作。
3.1.6、数模转换(DAC)
数模转换模块采用AD9709芯片来实现,芯片中拥有高速双通道8bit的数模转换器,尤其在处理通信模式中的I、Q两路数据时进行了优化,接口处都配置有缓存区,两路的写入信号和时钟控制信号都是分开的,芯片中的主要端口如下:
(1)
DB7P1~DB0P1:8bit的1通道待转化的数字信号;
(2)
WRT1:1通道的数据写入信号;
(3)
CLK1:分配给DAC的主时钟信号。
8bit的数字信号可以转化为256个不同幅度的模拟信号,双通道的转换可以适用于I、Q两路通信,在使用芯片时,其关键信号的写入时序如下图所示:
在数字信号(DATAIN)输入的有效时间()内,需要一个写信号(WRT1)来使芯片采集数据,输出信号()比写信号(WRT1)稍有延迟(),由时序图不难发现,我们不妨将WRT1与CLK1信号绑在一起方便实现。
3.1.7、模数转换(ADC)
数模转换模块采用AD9288芯片来实现,芯片中拥有高速双通道8bit的数模转换器,具有片上跟踪和电路保持的功能,具有低成本、低功耗、体积小、易用性等优点,尤其具有出色的动态性能,能在100MSPS范围能正常工作。
8bit数字信号从FPGA输入到数模转换芯片AD9709转换为模拟信号后,经过传输回路,回到模数转换芯片AD9288后再转化为数字信号。
3.1.8、调制器(Modulator)
调制器我们使用调制芯片LTC5598来实现,LTC5598可以直接调制I/Q两路信号,应用于高性能的无线信号传输系统,例如点对点的微波链路、GSM、EDGE、CDMA等。
I/Q两路基带信号输入经过电压-电流转换器后,进入混频器,混频器的输出相加后,应用一个缓冲区,转换成差分混频器信号输出,其典型应用框图如下:
在这个实验平台上,由FPGA输出的8bit信号经过DAC后就变成了模拟信号,模拟信号经过滤波之后便进入调制器上变频成射频信号。
3.1.9、解调器(Demodulator)
与调制器相对应的便是解调器芯片LTC5584,它是直接转换正交解调器,为高线性度接收机的应用进行了优化,工作频率从30MHz到1.4GHz。在通信接收机中,可以将射频信号直接转换为带宽为530MH或者更高的I/Q基带信号。
高线性度的LTC5584解调芯片为接收器提供了超大的动态工作范围,不需要中频信号处理及滤波操作,就能直接将射频信号转换到基带信号,其典型应用框图如下:
3.1.10、微控制器(NXP_ARM)
这个实验平台上的微控制器选择了NXP公司推出的基于ARM内核的LPC1778芯片,操作频率可达100MHz以上,外设组件包含高达512KB的flash存储器、64KB的数据存储器、以太网MAC、USB主机/从机/OTG接口、8通道DMA控制器、4个UART、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、3个IIC接口、2输入和2输出的IIS接口、8通道的12位ADC、10位DAC、电机控制PWM、正交编码器接口、4个通用定时器、6输出的通用PWM、带有独立电池供电的超低功耗RTC和多大70个的通用IO管脚。
在这个实验平台中,我们主要使用微控制器来实现以下几个主要功能:
(1)
按键:输入操作者输入的指令到微控制器进行处理;
(2)
液晶显示屏:通过微控制器来控制液晶显示屏显示菜单、选项等;
(3)
I2C总线:传输微控制器的信号至FPGA进行参数设置;
(4)
各种接口:微控制器控制着包括USB、光纤、UART、网口等输入接口。
在实验过程中,我们通过按键来控制微控制器,进行实验的选择,微控制器通过I2C总线对FPGA硬件程序进行相应的参数设置,随后FPGA输出相应的信号,启动周边的各种功能芯片进行工作,我们便可以通过示波器、LED灯等观测到相应的实验现象。
3.1.11、拨码开关(共16位)、晶体振荡器和二极管显示等的附属部分。
实验平台上共有16位拨码开关,拨码开关都与FPGA芯片相连,便于产生用户需要的手动控制信号,如使得FPGA工作复位的RESET信号等。
晶体振荡器主要用于原始时钟的产生,实验平台上采用了60.8MHz的晶振,直接接入FPGA芯片内,FPGA芯片进行时钟分频后产生各种所需的时钟频率,比如给DDS的参考时钟、给PCM的MCLK时钟、给DAC和ADC的写时钟等。
二极管的显示部分主要用于显示某些数据的处理结果。例如,在做BPSK调制实验时,通过两排二极管等来看(8,4)汉明码的发送和接收情况作对比,一目了然。
4.
实验操作流程
4.1、预习实验二
1)
通读实验二指导书
2)
通过单片机在根目录中进入PCMSet3)
在PCMSwitch中将PCM控制置于ON状态
4)
在PCM频率选择1kHz5)
退出至根目录,进入DigitalRheostat,调整SignalAMPcontrol至326)
将示波器探针与PCMRegain端口连接,在示波器上检测并记录正弦波的频率和峰峰值。
4.2、预习实验三
1)
通读实验三指导书
2)
在单片机目录下进入PAMSet(OOK调制实验);
3)
在PAMSwitch子目录下将实验开关置于ON(OOK模块开始工作);
4)
在PAMCARRYERFREQ目录下中1k的正弦载波频率;
5)
使用示波器的双通道同时观察FPGA产生的调制信号(TP46)和最终解调输出的信号(TP1),比较二者的差别;
4.3、预习实验四
1)
通读实验四指导书
2)
启动实验平台,通过LCD显示屏进行操作,在BPSKSWITCH菜单下选择ON来启动BPSK模式;
3)
进入BPSKMODE菜单,选择随机序列发送模式(random模式);
4)
使用示波器检测TP50(RFOUT)管脚观察调制后的信号,找到出现BPSK中相位反转的位置。
4.4、预习实验五
1)
通读实验五指导书
2)
启动教学实验平台,通过LCD显示屏进行操作,从BPSKSWITCH菜单下选择ON先启动BPSK模式进入整个BPSK通信系统;
3)
进入BPSKMODE菜单,选择汉明码编解码模式(fixed)。
4)
通过第二排LED灯观察并记录发送的带有错误的8比特数据。
5)
通过第一排LED灯观察并记录接收回来后FPGA进行纠错解码后的8比特数据。验算校验位的产生。
4、现场验收内容
1)
4.1、4.4所记录的数据;
2)
4.2、4.3所观察的波形;
5、课后任务
1)
绘制后续实验所需的记录表格。
实验室实验平台使用指南
(单兵电台系统工程应用实验)
iii实验平台是电子信息与通信工程学科专业实验教学中心使用的实验平台,同学们可以在这个平台上完成实验资料的获取,实验内容的确认,实验数据的在线提交和实验报告的提交,也可以在平台上与实验老师交流自主设计的实验问题。
一、实验平台的注册
1.
同学们完成选课后,实验室获得电子名单。在每个班级确认上课时间后,实验室为每位同学完成注册,注册用户名:学号
注册密码:88888二、实验平台的使用
1.
准备工作:
实验平台系统只能在实验室内使用,请同学们带自己的电脑到实验室使用。实验平台使用谷歌浏览器,请同学们提前安装。
实验平台使用前请连接实验室有线网络,并按照下列方法修改网络属性:
打开
网络与共享中心
点击修改适配器设置:
将本机的ip修改为192.168.102.3X其中X为(组号),例如在103教室的第5组,ip地址为192.168.102.35.网络掩码为
255.255.255.0。每个小组有4-5位成员,每次实验需要独立上传自己的数据和报告,所以可能要轮流使用本组的ip。
2.
登陆:
在谷歌浏览器中输入http://192.168.102.254/lab-app/,回车后进入登陆界面,使用学号和默认密码登陆。
在弹出框里实验室选择(公选电台2018上),在实验台中按照实际座位选取实验台。例如坐在第5组选择实验台5.
进入界面后可以在“个人信息”中修改个人信息和密码。
3.
获得实验课件资料,点击当前选择的实验课,进入实验报告界面。
在课件附件中,可以下载和查看本次实验的课件,在实验结论中根据实验要求录入相关信息,在实验报告附加附件中上传自己写好的报告和数据。如果需要暂存,点击归档保存,如果确认完成,点击提交。
4.
当老师批改后,可以看到成绩和评语。如果需要和老师交流,可以点击自习,提交自习报告。
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