通信工程综合实训课程设计.docx

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通信工程综合实训课程设计

成绩评定表

学生姓名

班级学号

专业

通信工程

课程设计题目

通信工程综合实训课程设计

评

语

组长签字：

成绩

日期

20年月日

课程设计任务书

学院

信息科学与工程

专业

通信工程

学生姓名

班级学号

课程设计题目

通信工程综合实训

实践教学要求与任务

1VX-2R无线电收发机组网实训（每3人1组）

●理解所有性能参数：

信道步长、频率稳定度、中继频差、制式、调制类型等。

●扫描/接收3个调频电台，1个电视伴音广播，如中国之声、、、、。

●阅读说明书自己学习使用电台其它功能，并在报告书中写出具体使用说明。

2学习撰写专题论文的基本技能

●收集国内外现代军事通信系统的相关资料，写成专题综述材料。

3使用Arduino/或网购套件/或使用PROTEL,设计实现一种电子产品

●自学Arduino电子书，掌握编程技巧，设计电子产品；（每3人1组）

●使用PROTEL设计电路图、pcb设计；（每人1组）

●有条件的同学可以自行购买（或邮购）套件制作，该产品电子元器件要多于30个。

4卫星电视接收实训（每5人1组，每组选出A-1人，B-2人，C-2人）

●网上自主查找卫星参数选定要接收的节目，如中星9号---中央电视台体育频道、中国教育频道。

●调整卫星天线方位角、俯仰角、卫星接收机上的下行频率、符号率等。

5课程设计报告包括内容

●军用通信系统专题综述文章

●所设计电子产品的工作原理、电路图、PCB图

●卫星电视接收总结，包括接收卫星节目、俯仰方位角、接收机参数、学生现场照片。

●报告格式参照《沈阳理工大学毕业设计（论文）工作的管理规定》。

工作计划与进度安排

●第11周：

VX-2R无线电收发信机组网实训、学习撰写专题论文；课外收集卫星接收数据。

●第12周：

学习Arduino设计制作电子产品、信息学院楼下广场调试卫星天线。

●第13-14周：

Arduino设计制作电子产品；使用PROTEL设计电子产品电路图、PCB图，撰写课程设计报告。

指导教师：

2014年11月1日

专业负责人：

2014年11月2日

学院教学副院长：

2014年11月2日

目录

第一部分自行开发的VX-2R电台功能1

1.1VX-2R无线电收发机性能参数说明1

1.2调频电台调试1

1.3相关功能开发2

第二部分网络中心环境下的军事通信超网络结构模型4

2.1引言5

2.2军事通信的超网络特征6

2.3军事通信超网络结构模型7

2.3.1传统的军事通信网络结构模型7

2.3.2网络中心作战网络结构模型7

2.3.3军事通信超网络结构参考模型8

2.3.4军事通信超网络结构数学模型9

2.4军事通信超网络结构模型的应用分析9

2.5结论11

2.6参考文献12

第三部分卫星电视接收——中国教育频道14

3.1卫星电视接收系统的组成14

3.2卫星广播电视信号的极化方式14

3.3卫星电视天线的安装15

3.4卫星电视系统调试16

3.4.1修改接收机参数16

3.4.2调试卫星天线16

3.4.3注意事项17

3.5调试结果18

第四部分LED电子产品设计19

4.1设计要求19

4.2设计方案与论证19

4.2.1设计思路19

4.3设计原理电路图19

4.4软件编程与调试20

4.4.1程序设计20

4.4.2程序调试22

4.5设计心得24

4.6参考文献24

结束语25

第一部分自行开发的VX-2R电台功能

VX-2R是一款超小型的多频道调频无线电收发机，并具有很宽的接受频率覆盖，它超小的体积便于随时携带，除了可以在144和430mhz上的发射操作，还可以接受调幅和调频的广播频段，短波频段VHF电视伴音频段，调幅航空频段以及广泛的商业和公共安全频率。

其他相应的功能也非常齐全，可以为生活工作带来极大便利。

1.1VX-2R无线电收发机性能参数说明

信道步长VX-2R的频率合成器提供了5/9/10/12.5/20/25/50/100khz

等各种信道的频率间隔，即为信道步长。

接收模式以下的几种可选接收模式AUTO：

自动方式

NFM：

窄调频

WFM：

宽调

AM：

调幅

3中继频差可以按不同国家的习惯配置不同的中继频差，144Mhz的中继频差是600khz，在43Mhz频段的频差可能是1.6Mhz，7.6Mhz或5Mhz。

4频率稳定度：

±5ppm（-10℃~+60℃）

5制式：

F2，F3

1.2调频电台调试

VX-2R具有扫描接受调频电台，电视伴音广播等功能。

如接收以下三个调频电台：

北京中国国际广播电台FM88.7Mhz

辽宁经济广播电台FM107.6/FM

辽宁电台文艺台FM95.9Mhz

还可以接收电视伴音频率，如接收中央一套电视伴音信号。

其频率76Mhz

1.3相关功能开发

1锁键：

为了防止意外的频率误调整，面板和DIAL旋钮可以被锁定。

激活锁定功能如下：

A、按住H/L键一秒进入设定模式

B、用顶部旋纽DIAL键选择菜单#25（LOCK）

C、按H/L键进行入设定，然后用顶部旋纽DIAL键选择：

KEY（锁定按键），DIAL（锁定旋纽），K+D（锁定按键和旋纽），PTT（锁定发射键），K+P（锁定按键和发射键），D+P（锁定旋纽和发射键），ALL（锁定所有键）。

D、完成设定后，按PTT键保存新设置并退回正常操作模式。

E、按F/W键，再按住BAND键一秒，液晶上会出现“锁”的符号。

解锁时重复第5个步骤。

2调整RF静噪：

一个特殊的射频压制功能被提供，这个特性允许你设置当一个信号超过确定的S-meter等级时打开压制功能。

A、在VFO模式下，按住H/L键一秒进入设定模式。

B、用顶部旋纽DIAL键选择菜单#32（RFSQL）

C、按H/L键进行入设定，然后用顶部旋纽DIAL键选择（S1/S2/S3/S4/S5/S6/S8/S9+或关闭）。

D、完成设定后，按PTT键保存新设置并退回正常操作模式。

3发送电话号码：

A、按住H/L键一秒进入设定模式

B、用顶部旋纽DIAL键选择菜单#17（DTMF）

C、按H/L键进行入设定，然后用顶部旋纽DIAL键选择AUTO（自动）。

D、按PTT键退回正常操作状态。

E、按住PTT键进行操作：

F按住H/L键一下。

用顶部旋纽DIAL键选择你想传送的DTMF的记忆组（CH1到CH9）。

G）按H/L键一下发射连串音频。

当音频开始发送时，放开PTT键，发射器就像自动拨号器自动发射了整个DTMF串一样。

4简单的储存器储存：

A、在VFO模式，选择需要的频率和需要的CTCSS/DCS音频、中继台频偏和发射功率电平。

B、按住F/W一秒钟。

C、在5秒钟内再按F/W键进行入设定，在LCD的左下角会有图标F闪亮，并且在频率显示的上面会出现一个储存器的号码。

这是能被使用的储存器中最低的一个。

如果你接受这个自动选择的储存器号码，按F/W储存操作数据到储存器中。

否则，要储存数据到一个不同的储存器中，用顶部旋纽DIAL键选择需要的储存器号码。

假如你要跳过100个记忆频道（例如：

由101到201到301），按H/L键可以直接调整。

已占用的储存器的号码会闪亮，空白的储存器的号码不会闪亮。

D、按住F/W将频率储存进信道。

E、机器仍在VFO模式，所以你能继续调谐和选择其他的频率储存到其他的储存器。

第二部分网络中心环境下的军事通信超网络结构模型

摘要

网络中心环境下的军事通信网络是一个多重边异构的人工功能网络.为了分析、设计和构建网络中心环境下的军事通信网络,通过扩展、综合Jeff的作战网络模型和Hans的网络兵力参考模型,提出了一种能够清晰描述网络节点功能和链路传输类型的军事通信超网络结构模型,给出了模型的数学描述,并说明基于它可将军事通信网络分解为多个具有军事特征的功能子网或专业通信网.最后通过分析某联合作战部队通信的超网络结构特征,验证了模型的有效性.

【关键词】军事通信网络，超网络结构，网络中心站，作战网络，网兵参考模型

2.1引言

军事通信网络是指由多个交换节点用传输链路互联以一定的拓扑结构构成的军用通信网络[1]，它是围绕战争这个特殊的环境和任务发展起来的一种人工功能网络，军事通信要求快速、准确、保密和不间断[1-2]，强调网络的整体功能特性。

网络中心站[3-4]概念的发展，对军事通信提出了越来越高的要求。

针对现代战争的特点，以及以信息服务为中心的通信新需求，提出了发展一体化军事通信网络[1]的构想，其终极目标是“把正确的信息，在正确的时间，以正确的格式，传送给正确的作战人员”；与民用一体化通信网络相比，它具有以下特点：

（1）节点的异质性网络中心环境下需要发送和接收信息的节点主要有传感器、信息中心、指控中心、通信中继和火力单元等，在作战网络体系中，它们分别具有不同的功能。

（2）链路的多重性军事通信网络中包含多种不同的通信手段，如无线电、有线电、光、运动和简易信号通信等。

这些通信方式各有优缺点，由于作战任务需求的多样性，使得在两个节点之间可能同时存在多种不同的通信方式。

（3）拓扑的时变性随着时间的推移，战场中各作战实体、通信节点（如：

卫星）的移动，以及网络中节点的接入与移除都会引起网络结构的动态变化。

军事通信网络的上述特征使得传统的基于经典图论的网络结构模型[5-9]，难以清晰描述其结构和功能特性。

根据复杂网络理论，网络的整体特性源于其组件之间的复杂交互作用，即网络结构。

因此，探索网络结构和网络整体功能之间的关系，成为各领域的研究热点，军事领域也不例外。

而在传统研究中[5-9]，都将军事通信网络结构看成一个简单图，这种抽象过度简化了网络模型，很难体现其应用于军事的功能特征，且在网络规模较大的情况下，仿真方法并不能探索所有不同网络结构下的军事通信网络性能和效能，存在一定的局限性。

本文以网络中心环境下的一体化军事通信网络[2]为研究对象，在深入分析军事通信具有超网络特征的基础上，通过扩展、综合jeff[10]的作战网络模型和hAN[11]的网络兵力参考模型，提出了一种能够清晰描述网络节点功能和链路传输类型的军事通信超网络结构模型，为后续研究奠定了基础。

2.2军事通信的超网络特征

“超网络”概念最早由Sheffi[12]提出，美国科学家Nagurney[13]等在处理各种交织网络的网络，称为超网络，使得它的含义概念开始明确[14]。

近年来，超网络的思想主要应用于分析网络结构和研究网络流均衡问题[14]。

根据超网络已有的概念和应用，本文做出以下定义：

定义1：

超网络是由多种连接方式将多种类型的节点连接起来构成的强调整体功能的多重边异构网络，该网络可以根据其节点或链路属性划分为多个交互子网。

定义2：

军事通信超网络结构模型是指一种能够清晰描述网络中心环境下在传感网、指控网和火力网之间传输信息的通信网络节点属性和链路属性的结构模型。

由文献[13-14]可知超网络的构架为研究网络之间的相互作用和影响提供了工具，超网络模型可以用来描述和表示网络之间的关系。

在文献[14]总结的超网络特征的基础上，表1给出了军事通信超网络特征意义。

表1军事通信网络的超网络特征

超网络特征军事通信网络特征

网络嵌套着网络从功能上讲有传感网、指控网和火力网；从传输方式上讲有电话网、无线电台网等。

多层特征可分为物理层、信息层和管理层；也可根据信息传输的协议分层。

多级特征指控关系就具有多级特征，如国家战略指控中心、师级指挥部等。

且它们之间存在着

上下级关系。

多维流量信息流既有态势信息又有指控信息；传输的信息有视频、音频和数据等。

多种属性/准则传输信息的方式有无线、有线之分，还有数据链、无线电台、卫星等。

且传输信息时

需要同时考虑信息完整率，时效性等问题。

拥塞性由于宽带限制及信息需求的增加，存在着信息拥塞问题。

可能的优化不一致问题如果每个节点只考虑自身需求，会由于宽带或其他原因造成拥塞现象。

2.3军事通信超网络结构模型

2.3.1传统的军事通信网络结构模型

先前研究者大都将军事通信网络结构抽象为基于图论的无向网络G=（N，E）。

如文献[5]中战术通信网络可靠性分析模型为：

①网络是连通的，有N个节点，E条链路，用G=（N,G）表示网络；②网络结构固定不变；③网络中每个节点、每条链路的故障发生是相互独立的；④网络中所有节点的故障概率相同，所有链路的故障概率相同。

2.3.2网络中心作战网络结构模型

在网络中心站思想下，Jeff[10]提出了信息时代“分布式网络作战计划”的作战网络模型，他将网络中的节点分为：

传感器（S）、决策者（D）、响应者（I）和目标（T），建立了如图1所示的最简单的作战网络和图2所示的最简单的完整作战网络。

在他提出的作战网络模型中，主要是从信息流角度建立网络。

同时，他提出了一种度量网络效能的指标：

邻接矩阵的特征值PFE/N,定义为网络化效能系数（CNE）CNE=PFE/N,CNE取值越大，表明作战网络的网络化程度越高。

图1最简单的作战网络图2最简单的完整作战网络

Hans[11]定义了一个网络中心环境下的网络参考模型，为建立网络中心环境下的NEC、NCO及系统模型奠定了基础。

网兵参考模型主要包括网络中心节点概念，节点的基本属性描述、节点和网络的集成属性、交互节点以及合成的多节点行为。

2.3.3军事通信超网络结构参考模型

（1）网络节点

从功能角度来说，军事通信网络作为作战网络重要的组成部分，是一个人工功能网络，它通过不同的通信方式在作战网络节点之间传输信息，因此作战网络的结点就是军事通信的节点，即节点是网络中心环境中能够执行一个或多个基本网络中心活动的实体，且能与其他节点进行交互，如舰船、坦克、飞机和卫星等。

（2）网络链路

链路是军事通信网络节点之间传输或交换信息的基础。

从通信手段来看，常见的应用于军事通信的通信手段大致分为有线和无线两类。

其中，有线可以分为电缆和光纤；无线可分为短波、超短波、微波、散射和卫星等。

另外还有近些年迅速发展的快速交换情报信息的数据链。

这些通信手段具有不同的通信距电磁辐射强度、抗干扰能力、机动性和抗毁性，往往需要针对具体的作战环境和通信类容来选择通信手段。

这样就使得两个网络节点之间可能存在多种不同的通信链路，构成军事通信网络的多重链路特征。

从信息的产生（收集/获取）、融合（处理）、使用和效果的整个过程来看，军事通信网络节点之间的链路可以表示为不同的信息流类型，如原始态势信息流（简称为S-态势流）、融合后的态势信息流（简称为I-态势流）、指控流和状态流等。

这些不同的信息流通常存在与不同类型的节点交互过程中，图3是作战网络中简单的通信网络信息交互图。

图3通信网络信息交互图

2.3.4军事通信超网络结构数学模型

作战网络主要由一些具有不同属性的节点和链路构成。

其数学描述为:

设用网络图G=（N,L）表示网络中心作战网络，其中，N=（n1,nz2...nk}是作战网络的节点集，ni表示G的一个节点，k是G中的实体个数，此处的i（i∈N+）是对该节点的唯一识别;

L=[lij]习是作战网络中表示节点之间交互关系的链路矩阵，链路几表示两个节点ni和nj之间的交互关系。

从功能角度看，节点可以分为探测、信息、指控、火力和通信节点;从行为角度看，有固定节点和移动节点之分，可以用节点的移动速度来表示;另外每个节点都有其所处的地理位置。

说明作战网络节点具有多个属性。

从通信手段看，节点之间的交互关系可以是无线或有线;从信息流角度看，节点之间的交互关系可以是态势流、指控流或状态流。

说明了作战网

络中的链路也具有多个属性。

2.4军事通信超网络结构模型的应用分析

本文提出下述两个研究军事通信网络的切人点:

第一，从信息的产生、处理、使用和效果角度，以及信息流的均衡角度，分析军事通信网络的时效性、可靠性和抗毁性，能够为网络设计和构建者提供更好的参考，构建出满足未来不确定战场环境的军事通信网络。

这就需要区分在军事通信网络中，究竟哪些节点分别是产生、处理和使用信息的，以及哪些节

点使得信息发挥重要作用的，应用网络拆分（networksplit）思想可以解决此问题，进而可以分析网络流的信息均衡问题，评估网络效能。

第二，在构建军事通信网络过程中，由于带宽、处理容量和人员消化吸收信息能力的限制，并不是网络节点度越高越好;再者由于时效性、可靠性和抗

毁性要求，并不是网络节点度越低越好，而是存在一种均衡，则很有必要分析不同类型节点的连接度，为网络设计和构建人员提供参考。

以下给出基于军事通信超网络结构模型，进行网络拆分和分析不同类型节点连接度的示例。

（1）军事通信超网络结构拆分示例

这里的拆分原则为:

①按照节点在作战网络中的不同功能进行拆分;②按照边的不同性质（如通信手段或信息类型）进行拆分。

同样，可以根据节点或链路的不同属性，从军事通信超网络中提取出不同的网络，如:

功能网络有传感网、火力网;通信

专网有电话网、卫星网和无线电台网等。

（2）军事通信超网络结构分析示例

基于军事通信超网络结构模型，以某一联合作战部队通信网络数据为基础，画出不考虑多重链路只区分节点类型的超网络结构图（图4）。

同时，分析了不同类型节点之间的连接度图（图5）。

其中，图5（a）是不区分网络节点类型的所有节点的连接度图，这与朱涛[I5]的分析结果相同，它满足无标度特征；图5（b）是区分节点类型的所有节点连接度图，可以看出同类型节点与其他节点的连接度十分接近；图5（c）--图5（f）是图5（b）的分解图，分别给出了探测节点、指控节点、武器平台和通信节点之间的连接度图。

图4军事通信超网络结构图

（a）所有节点连接度（b）所有节点分类连接度

（c）探测节点分类连接度（d）指控节点分类连接度

（e）武器节点分类连接图（f）通信节点分类连接图

示例说明，与传统的基于经典图论的网络模型相比，军事通信超网络结构模型更加细致的描述了军事通信网络的功能和结构特征，不但可以从军事功能需求出发分析军事通信网络，而且可以快速、清晰、直观地分析军事通信网络结构。

为后续研究军事通信网络结构和功能之间的关系奠定了基础。

2.5结论

 军事通信超网络结构模型能够清晰描述通信网络的结构和功能特征，为分析、设计和构建满足未来不确定战场通信需求的军事通信网络莫定了基础。

下一步的研究可在此基础上考虑链路多重特征，建立军事通信超网络的性能指标，作为量测军事通信网络整体特征的测度。

2.6参考文献

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国防工业出版社，2008。

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总参通信部精品教材，2007.

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[4]VADM A C, John G."Network-Centric Warfare,its Origin and Future"[C]//US Naval Proceedings,1998.

[5]任晓涛，赵胜辉，匡镜明.战术通信网基于聚类的生存性估计〔J].兵工学报，2004,25（4）;441-445.

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[7]张明科，陈政，于长军，等.网络化战争中的复杂网络拓扑建模〔J].航天控制，2007,25<4）:

3-6,12.

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[14]王志平，王众托.超网络理论及其应用〔M].北京:

科学出版社，2008.

[15]朱涛，常国岑，施笑安.基于复杂网络的作战系统结构研究〔J].火力与指挥控制，2008,33（增刊）:

36-37.40.

第三部分卫星电视接收——中国教育频道

3.1卫星电视接收系统的组成

卫星电视接收系统是由：

抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成的一套完整的卫星地面接收站。

抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射汇聚成一点（焦点）。

馈源是在抛物面天线的焦点处设置一个聚卫星的喇叭，称为馈源，意思是馈送能量的源，要求将汇聚到焦点的能量全部收集起来。

前馈式卫星接受天线基本上用大张角波纹馈源。

高频头（LNB亦称降频器）是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大后传送至卫星接收机。

高频头的噪声度数越低越好。

卫星接收机是将高频头传送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像信号和伴音信号。

3.2卫星广播电视信号的极化方式

卫