發(fā)布時間：2023-04-08 11:36:40
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的工業(yè)工程畢業(yè)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
超寬帶（UWB,Ultra Wide Band）無線技術在無線電通信、雷達、跟蹤、精確定位、成像、武器控制等眾多領域具有廣闊的應用前景，因此被認為是未來幾年電信熱門技術之一。1990年，美國國防部首先定義了“超寬帶”概念，超寬帶無線通信開始得到美國軍方和政府部門的重視。2002年4月，美國FCC通過了超寬帶技術的商用許可，超寬帶無線通信在民用領域開始受到普遍關注。目前“超寬帶”的定義只是針對信號頻譜的相對帶寬（或絕對帶寬）而言，沒有界定的時域波形特征。因此，有多種方式產(chǎn)生超寬帶信號。其中，最典型的方法是利用納秒級的窄脈沖（又稱為沖激脈沖）的頻譜特性來實現(xiàn)[1]。
超寬帶無線電是對基于正弦載波的常規(guī)無線電的一次突破。幾十年來，無線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無線通信則以納秒級的窄脈沖作為信息載體。其信號產(chǎn)生、調(diào)制解調(diào)、信號隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面，具有獨特的優(yōu)勢，尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實現(xiàn)高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時間很短，多徑分量在時域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過先進的多徑分離技術或瑞克接收機，可以充分利用多徑分量。
目前，典型的超寬帶無線通信調(diào)制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無線通信中的調(diào)制技術，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對比調(diào)制技術的優(yōu)缺點，性能的好壞，并進行動態(tài)的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調(diào)制方式，從而得出正確的結論，細致的研究超寬帶無線通信中的調(diào)制技術。
關鍵字：超寬帶 調(diào)制方式 PPM調(diào)制 PAM調(diào)制 OFDM調(diào)制
2 概述
2.1 總述
近幾年來,超寬帶短距離無線通信引起了全球通信技術領域極大的重視。超寬帶通信技術以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強等優(yōu)點成為短距離無線通信極具競爭力和發(fā)展前景的技術之一。FCC(美國通信委員會) 對超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對帶寬(在- 10dB 點處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ,fL ,fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現(xiàn)有的無線電系統(tǒng)比較,在花費更小的制造成本的條件下,能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100～500MbPs) 、更強的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ,同時具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內(nèi)) 。
2.2 UWB基本原理
發(fā)射超寬帶(UWB) 信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時域上很短(占空比低達0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術稱為“沖擊無線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無載波無線電,因為它不像傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號調(diào)制到更高的載頻上,而是用基帶信號直接驅(qū)動天線輸出的[6];由信息數(shù)據(jù)對脈沖進行調(diào)制,同時,為了形成所產(chǎn)生信號的頻譜而用偽隨即序列對數(shù)據(jù)符號進行編碼。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術就是超寬帶的兩大關鍵所在。
2.2.1 脈沖信號
從本質(zhì)上講,產(chǎn)生脈沖寬度為納秒級的信號源是UWB 技術的前提條件。目前產(chǎn)生脈沖信號源的方法有兩類: ①光電方法,基本原理是利用光導開關導通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號可以有很陡的前沿,所以得到的脈沖寬度可達到皮秒(10 - 12 ) 量級。另外,由于光導開關是采用集成方法制成的,可以獲得很好的一致性,因此是最有發(fā)展前景的一種方法。②電子方法,利用微波雙極性晶體管雪崩特性,在雪崩導通瞬間,電流呈“雪崩”式迅速增長,從而獲得具有陡峭前沿的波形,成形后得到極短脈沖。在電路設計中,采用多個晶體管串行級聯(lián),使用并行同步觸發(fā)的方式,加快了雪崩過程,從而達到進一步降低脈沖寬度的目的[7]。
沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖,典型的單周期高斯脈沖的時域和頻域數(shù)學模型分別表示為:
(2-1)
(2-2)
單周期脈沖的寬度在納秒級(0. 1～1. 5ns) ,重復周期為25～1000ns ,具有很寬的頻譜,如圖2-1 所示。實際通信中使用的是一長串的脈沖,由于時域中信號的周期性造成了頻譜的離散化,周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強烈的能量尖峰。這些尖峰將會對信號構成干擾,通過數(shù)據(jù)信息和偽隨機碼來進行編碼P調(diào)制,改變脈沖與脈沖間的時間間隔,可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。
圖2-1 單周期脈沖的時間域和頻率域的表示
2.2.2 UWB的調(diào)制技術
超寬帶系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)對脈沖的調(diào)制方法可以有多種。脈沖位置調(diào)制( PPM) 和脈沖幅度調(diào)制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調(diào)制方式。通常UWB信號模型為:
(2-3)
其中,w ( t) 表示發(fā)送的單周期脈沖, dj , tj 分別表示單脈沖的幅度和時延。
a PAM- UWB
PAM是一種通過改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術。在PAM調(diào)制系統(tǒng)中,一系列的脈沖幅度被用來代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。任何形狀的脈沖都是通過其幅度調(diào)制使傳輸數(shù)據(jù)在{ - 1 , + 1}之間變化(對于雙極性信號) 或在M 個值之間變化(對于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復頻率,都可以增加一個固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達到的吞吐量和傳輸距離,可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]
采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)的超寬帶信號波形如下:[4]
(2-4)
其中, dj 是信息序列, Tf 是脈沖重復周期。根據(jù)dj 的不同取值, 可將PAM調(diào)制方式分為以下三種:
（1） OOK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號的幅度為0) ;
（2）PPAM(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號的幅度為β1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號的幅度為β2) ;
（3）BPSK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號的幅度為- 1) 。
對于這三種方式,在超寬帶的PAM調(diào)制方式中多采用BPSK方式。
b PPM- UWB
脈沖位置調(diào)制(PPM) 又稱時間調(diào)制(TM) ,是用每個脈沖出現(xiàn)的位置落后或超前某一標準或特定時刻來表示某個特定信息的[3]。二進制PPM 是超寬帶無線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法,相對其它調(diào)制方法來說也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個重要原因是它能夠使用零相差的相關接收機來接收檢測信號,而這種接收機有著非常好的性能。采用脈沖位置調(diào)制( PPM) 的超寬帶信號波形如下:
(2-5)
其中, dj 取0 或1 ,δ為調(diào)制因子, 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個數(shù)量級。當發(fā)送數(shù)據(jù)為1 時脈沖就會相應滯后一個時延δ。
圖2-2 給出了上述四種調(diào)制方法的信號波形圖,對這四種調(diào)制方式給出了一個比較直觀的描述。
除了這些對脈沖的調(diào)制方法外,用偽隨機碼或偽隨機噪聲(PN) 對數(shù)據(jù)符號進行編碼以得到所產(chǎn)生信號的頻譜時,根據(jù)編碼的不同即擴頻和多址技術不同,超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴的超寬帶系統(tǒng)(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(tǒng)(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(tǒng)(MC - UWB) 等[9]。
圖2-2 不同調(diào)制方式的信號波形[4]
2.3 UWB 技術特點
由于UWB 與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比,工作原理迥異,因此UWB 具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無法比擬的技術特點[4]:
(1)系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出,帶寬增加使信道容量的升高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應,這一點也正是提出超寬帶技術的理論機理。超寬帶無線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G系統(tǒng)。
(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶,根據(jù)香農(nóng)信道容量公式,即使把發(fā)送信號功率密度控制得很低,也可以實現(xiàn)高的信息速率。一般情況下,其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到幾百Mbps～1Gbps。
(3)多徑分辨能力強。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率,窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發(fā)射信號的能量。實驗表明,對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達10～30dB 的多徑環(huán)境,UWB 信號的衰落最多不到5dB。
(4)隱蔽性好。因為UWB 的頻譜非常寬,能量密度非常低,因此信息傳輸安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB 設備對于其他設備的干擾就非常低。
(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無線電通信,可在室內(nèi)和地下進行精確定位,而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS 提供絕對地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對位置, 其定位精度可達厘米級。
(6)抗干擾能力強。UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個比特所用的脈沖數(shù)。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ,具有比其它擴頻系統(tǒng)高得多的處理增益,抗干擾能力強。一般來說,UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。
(7)低成本和低功耗。UWB 無線通信系統(tǒng)接收機沒有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等, 因而結構簡單,設備成本將很低。由于UWB 信號無需載波,而是使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù),脈沖持續(xù)時間很短,一般在0. 20ns～1. 5ns之間,有很低的占空因數(shù),所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50～70mW 的電源,是藍牙技術的十分之一[10]。盡管如此,UWB 在技術上面臨一定的挑戰(zhàn), 還有諸多技術的問題有待研究解決,比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點,建立信道模型,解決多徑傳播;需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術;研究新的調(diào)制技術,進一步降低收發(fā)結構的復雜度等。
2.4 UWB發(fā)射機和接收機組成框圖
2.4.1 UWB發(fā)射機組成框圖
UWB發(fā)射機直接發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以，UWB發(fā)射機比現(xiàn)有的無線發(fā)射設備要簡單得多。TH-UWB發(fā)射機組成框圖如圖2-3所示[5]。
圖2-3 UWB發(fā)射機組成框圖
調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產(chǎn)生的時延控制脈沖信號發(fā)生器的發(fā)送時刻，脈沖信號發(fā)生器輸出的UWB信號由天線輻射出去。脈沖信號產(chǎn)生電路的一個關鍵部分是天線，它的作用相當于一個濾波器。
2.4.2 UWB接收機組成框圖
TH-UWB接收機采用相關接收方式，接收機框圖如圖4所示。圖4中虛線內(nèi)的部分是相關器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。
接收機與發(fā)射機類似，兩者的區(qū)別在于接收機的基帶信號處理器從取樣/保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù)，基帶信號處理器的輸出控制可編程時延電路，為可編程時延電路提供定時跟蹤信號，保證相關器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。
圖2-4 UWB接收機組成框圖
2.5 UWB 技術的應用前景
UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下,UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢,最大可以提供高達1000Mbps 以上的傳輸速率,使UWB 同其它短距離無線通信系統(tǒng)的技術優(yōu)勢非常明顯,如表1 所示?，F(xiàn)有的各種無線解決方案(例如802. 11 ,Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ,UWB 則在10m 左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制,UWB 的應用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆,通信因而變得更為方便[6]。
2.6 結束語
無線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當中,對容量不斷增長的要求需要一種不對現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無線通信方案,超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術對于無線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競爭力的,隨著研究的深入,憑借多方面的優(yōu)勢,它將在很多領域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?G領域,UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。
表1 幾種短距離無線通信比較
IEEE802. 11a
Bluetooth
UWB
工作頻率
2. 4GHz
2. 402～2. 48GHz
3. 1～10. 6GHz
傳輸速率
54Mbps
小于1Mbps
大于480Mbps
通信距離
10m～100m
10m
小于10m
發(fā)射功率
1 瓦以上
1 毫瓦～100毫瓦
1 毫瓦以下
容量空間
80kbps/m2
30kbps/m2
1000kbps/m2
應用范圍
無線局域網(wǎng)
家庭和辦公室互連
近距離多媒體
終端類型
筆記本、臺式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關
筆記本、移動電話、掌上電腦、移動設備
無線電視、DVD , 高速因特網(wǎng)網(wǎng)關
3 MATLAB 軟件工具介紹
3.1 MATLAB語言的概述
MATLAB是一種科學計算軟件，適用于工程應用各領域的分析設計與復雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運算高效且內(nèi)容豐富，很容易由用戶自行擴展。因此，它已成為大學教學和科學研究中最常用且必不可少的工具。
MATLAB是“矩陣實驗室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言，著重針對科學計算、工程計算和繪圖的需求。與其他計算機語言相比，其特點是簡潔和智能化，適應科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結果，人機交互性能好，為科技人員所樂于接受。特別是它可適應多種平臺，并且隨計算機硬、軟件的更新而用時升級。因而，MATLAB語言是數(shù)值計算用得最頻繁的電子信息類學科工具。它大大提高了課程教學、解題作業(yè)、分析研究的效率。
3.2 MATLAB的歷史
在1980年前后，美國的Cleve Moler博士在New Mexico大學講授線性代數(shù)課程時，發(fā)現(xiàn)應用其他高級語言編程極為不便，便構思并開發(fā)了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實驗室），它是集命令翻譯、科學計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經(jīng)過在該大學進行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包LINPACK和特征計算軟件包EISPACK中的子程序為基礎發(fā)展而成的一種開放型程序設計語言，其基本的數(shù)據(jù)單元是一個維數(shù)不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計算問題的復雜程序，對問題進行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級語言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運算變得異常的容易，后來的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應用范圍越來越廣泛，Moler博士等一批數(shù)學家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發(fā)公司，專門擴展并改進MATLAB。
為了準確地把一個控制系統(tǒng)的復雜模型輸入給計算機，然后對之進行進一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來對系統(tǒng)直接進行仿真。很明顯，這種做法使得一個很復雜系統(tǒng)的輸入變得相當容易。SIMULINK的出現(xiàn)，更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應用打開了嶄新的局面。
3.3 MATLAB語言的特點
MATLAB語言有以下特點。
(1) 起點高
每個變量代表一個矩陣，以矩陣運算見長。當前的科學計算中，幾乎無處不用矩陣運算，這使它的優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)。
(2) 人機界面適合科技人員
MATLAB的語言規(guī)則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無需定義。MATLAB不必有階數(shù)定義，輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結果，無需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立即執(zhí)行，若有錯誤也立即做出反應，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。
(3) 強大而簡易的做圖功能
能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標繪圖，能規(guī)定多種坐標系，（極坐標系、對數(shù)坐標系等），能繪制三維坐標中的曲線和曲面，可設置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。
(4) 智能化程度高
繪圖時自動選擇坐標，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時自動按精度選擇步長；自動檢測和顯示程序錯誤的能力強，易于調(diào)試。
(5) 功能豐富，可擴展性強
MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴展兩大部分。
基本部分包括矩陣的運算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等?？梢猿浞譂M足大學理工科學生的計算需要。
擴展部分稱為工具箱。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法?，F(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡及小波分析等工具箱，并且向公式推導、系統(tǒng)仿真和實時運行等領域發(fā)展。
MATLAB的核心內(nèi)容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語句編寫的。
3.4 MATLAB仿真
通過利用所學的理論知識，建立一個完整、準確的需求說明，清楚、準確地提出仿真試驗所要解決的問題。
對所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構成、模塊之間的相互關系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達到的目標。
根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結果，確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關系，并以數(shù)學形式將這些關系描述出來，從而構成仿真系統(tǒng)的數(shù)學模型。數(shù)學建模是系統(tǒng)仿真中最關鍵的一步，所建立的數(shù)學模型必須盡可能準確地反映所關心的真實系統(tǒng)的特性，而又不能過于復雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計算過程，即建模需要根據(jù)求解問題的要求，在模型的近似程度與復雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學模型通常以方框圖形式或數(shù)學方程形式來表達。
根據(jù)建立的數(shù)學模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學模型建立系統(tǒng)的計算機仿真模型，收集數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結構，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達形式，數(shù)據(jù)的存儲方式等。然后編制相應的程序流程，用MATLAB語言實現(xiàn)。
仿真模型驗證的目的是確定計算機仿真模型是否準確表達了數(shù)學模型。仿真模型驗證通常的方法是將數(shù)學模型的解析結果（或理論結果）與仿真所得到的數(shù)值結果相比較來完成的；或通過已知的系統(tǒng)輸入輸出結果，對比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結果來驗證仿真模型的正確性。
根據(jù)仿真試驗設計的方案，讓計算機執(zhí)行計算，并在執(zhí)行計算的過程中了解仿真模型對于各種不同輸入信號以及不同參數(shù)和仿真機制下的輸出，得出試驗數(shù)據(jù)，從而預測系統(tǒng)在實際環(huán)境中的運行情況。
對仿真模型的運行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析，其目的是從運行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中找出系統(tǒng)運行規(guī)律，對仿真系統(tǒng)的性能做出評價，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。對仿真結果進行分析，對仿真數(shù)據(jù)的可靠性、一致性、置信度等做出判定，最終將仿真結果以曲線、圖表和文字等形式形成論文。
4 超寬帶無線的調(diào)制技術
發(fā)射超寬帶（UWB）信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射時域上很短的脈沖。這種傳輸技術稱為“沖激無線電”（Impulse Radio,簡寫為IR）。信息數(shù)據(jù)符號對脈沖進行調(diào)制，其調(diào)制方式可以有多種。脈沖位置調(diào)制（PPM）和脈沖幅度調(diào)制（PAM）是最常用的兩種調(diào)制方式。除了要對脈沖進行調(diào)制外，為了形成所產(chǎn)生的信號的頻譜，還要用偽隨機碼或偽隨機噪聲（PN）對數(shù)據(jù)符號進行編碼。一般是，編碼后的數(shù)據(jù)符號引起脈沖在時間軸上的偏移，這就是所謂的跳時超寬帶（TH-UWB，Time-Hopping UWB）。直接序列擴譜（DS-SS）就是編碼后的數(shù)據(jù)符號對基本脈沖的幅度進行調(diào)制，這在沖激無線電（IR）中被稱為直接序列超寬帶（DS-UWB，Direct-Sequence UWB），這種調(diào)制方式似乎非常有吸引力[1]。
對于超寬帶信號，也可以通過很高的數(shù)據(jù)速率來產(chǎn)生而根本不需要具備脈沖的特性。只要UWB定義所要求的相對帶寬或最小帶寬在整個傳輸過程中得到滿足，那么，靠發(fā)射高速率數(shù)據(jù)而不是窄脈沖所產(chǎn)生的具有UWB射頻帶寬的系統(tǒng)，就不應該被排除在UWB系統(tǒng)之外。諸如正交頻分復用（OFDM），在數(shù)據(jù)速率適當?shù)那闆r下也可產(chǎn)生UWB信號。因此，OFDM也是一種超寬帶的調(diào)制方式。
本文主要討論TH-UWB、DS-UWB和OFDM調(diào)制方式。
4.1 PPM-TH-UWB 調(diào)制方式
4.1.1 跳時超寬帶信號的產(chǎn)生
在結合了二進制PPM的TH-UWB(二進制PPM-TH-UWB或者PPM-TH-UWB)中,UWB信號的產(chǎn)生可以系統(tǒng)地描述如下(參見圖4-1描繪的發(fā)射鏈路) [1]。
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖4-1 PPM-TH-UWB信號的發(fā)射方案
給定待發(fā)射的二進制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率Rb=1/Tb (b/s)，圖4-1中的第一個模塊使每個比特重復Ns次，產(chǎn)生一個二進制序列：
(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=
(...,a0,a1,…aj,aj+1,…)=a
新的比特速率Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。這個模塊引入了冗余，其實是一種被稱為重復碼的(Ns,1)分組編碼器。一般術語上稱為信道編碼。
第二個模塊是傳輸編碼器，就是應用整數(shù)值碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)和二進制序列a=(…,a0,a1,…,aj,aj+1,…),產(chǎn)生一個新序列d，序列d的一般元素表達式如下：
dj=cjTc+aj （4-1）
式中,Tc和 是常量，對所有的cj滿足條件cjTc+ <Ts，通常 <Tc。
這里的d是一個實數(shù)值序列，而a是二進制序列，c是整數(shù)值序列.現(xiàn)在我們遵循最常用的方法，假定c是企業(yè)界隨機碼序列，它的元素cj是整數(shù)，且滿足
0 cj Nh-1。 碼序列c可能為周期序列，其周期表示為Np。兩種特殊情況值得討論。第一種,碼是非周期的，即 ；第二種是Np=Ns，這是最常用的一種，這時的編碼周期與二進制碼重復的次數(shù)相等。我們必須牢記：傳輸編碼扮演了碼分多址編碼和發(fā)射信號的頻譜形成雙重角色[1]。
實數(shù)值序列d輸入到第三個模塊，即PPM調(diào)制模塊，產(chǎn)生了一個速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖/s)的單位脈沖(Dirac pulses ) 序列。這些脈沖在時間軸上的位置為 ，因此脈沖位置在jTs基礎上偏移了dj，脈沖的發(fā)生時間也可表示為( )。注意是碼序列對c信號引入了TH位移，也正因為此，c被稱為TH碼。還要注意一點就是由PPM調(diào)制引起的位移 ，通常比TH碼引起的位移cjTc小得多，即： ，cj=0除外。Tc稱為碼片時間(chip time)。
最后一個模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應為。必須保證脈沖形成濾波器輸出的脈沖序列不能有任何的重疊。
以上所有系統(tǒng)級聯(lián)以后的輸出信號 可表示如下：
(4-2)
比特間隔或比特持續(xù)時間，也即用于傳輸一個比特的時間Tb，可表示為：Tb=NsTs。在式(4-2)中，cjTc定義了脈沖的隨機性或者說是相對于Ts整數(shù)倍時刻的抖動。如果用隨機TH抖動 來表示由TH編碼cjTc引起的時間上的位移，并假定 在0和 之間分布，則可得到：
(4-3)
正如前面提到的， 通常遠大于 。這兩個量的整體效果是產(chǎn)生一個分布在0和 之間的時間隨機位移量，用 表示這個時間隨機位移，可得發(fā)射信號的如下表達式：
(4-4)
更一般性地概括式(4-2)所表示的信號，其思想是：對于信息比特“0”和“1”，可以發(fā)射兩個不同的脈沖波形 和 來分別表示。上面分析的PPM調(diào)制的例子，引入了 這個時間位移量，它的值根據(jù)它所代表的比特而有所不同，其實是上述思想的特殊例子，其中的 是 位移以后的波形。一種更一般的表達式：
(4-5)
當將 設置為- 時，式(4-5)也表示了PAM和TH-UWB的結合，即PAM-TH-UWB模型[1]。
4.1.2 PPM-TH-UWB的發(fā)射鏈路 系統(tǒng)模型如圖4-2所示
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖4-2 PPM-TH-UWB 發(fā)射器的系統(tǒng)模型
圖4-2中的第一個模塊表示二進制源。這個模塊的輸出是發(fā)射到物理信道的二進制流。第二個模塊表示重復碼編碼器。二進制流的每一個比特都被重復次。第三個模塊仿真TH編碼和二進PPM。這里考慮偽隨機TH碼。最后一個模塊是脈沖形成。這個模塊的沖激響應表示要發(fā)射的UWB信號的基本脈沖波形[1]。
4.1.3 PPM-TH-UWB 仿真結果及其分析
圖（4-3）顯示了參數(shù)設置如下時所產(chǎn)生的UWB信號
以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號的抽樣頻率fc， 由二進制源產(chǎn)生的比特數(shù)numbits， 平均脈沖重復時間Ts（單位為秒），每個比特映射的脈沖數(shù)Ns， 碼片時間Tc（秒）， 跳時碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應持續(xù)時間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時移dPPM（秒）。
Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=3e-9, Ns=5,
Tc=1e-9, Nh=3, Np=5, Tm=0.5e-9, tau=0.25e-9,
dPPM=0.5e-9
由圖4-3中可以看到輸出序列的前五個脈沖在其對應時隙的中間位置，而后五個脈沖則在其對應時隙的起始位置。
圖4-3 PPM-TH-UWB 發(fā)射機產(chǎn)生的信號
圖4-4 PPM-TH-UWB的幅度譜
由圖4-4可以看出，TH編碼和PPM調(diào)制都對幅度譜的高斯形狀產(chǎn)生扭曲。PPM-TH-UWB信號的幅度譜將完全包含在無TH編碼和無PPM調(diào)制的幅度譜包絡中，這是因為以同樣的形狀和同樣的平均功率傳輸?shù)乳g隔脈沖的結果。
4.2 PAM-DS-UWB調(diào)制方式
4.2.1 直接序列超寬帶信號的產(chǎn)生
直接序列擴譜（DS-SS）是一種著名的數(shù)字調(diào)制方式。這里，我們先回顧DS-SS的基本原理，并把主要精力放在它在UWB的延伸方面。
具有UWB特性的信號可以通過下面的過程產(chǎn)生：首先，用偽隨機碼或二進制PN碼序列對要發(fā)射的二進制進行編碼；其次，對一串窄脈沖進行幅度調(diào)制。這一過程可以看做是目前使用DS-SS系統(tǒng)的一種極端方式，此時脈沖在時域上是具有典型時間的奈奎斯特型脈沖或方波。讓脈沖寬度遠遠小于切普間隔，很容易得到DS-SS-UWB的解析表達式。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，RF發(fā)射信號是對載波進行幅度調(diào)制后得到的，通常使用二進制相移鍵控BPSK方式。而在DS-UWB中，如果沒有專門的要求，這一過程可省略。[1]
更詳細地，上述信號可以通過如下過程產(chǎn)生（見圖所示發(fā)射鏈路）。
SHAPE \* MERGEFORMAT 圖4-5 PAM-DS-UWB 信號的發(fā)射方案
假定待發(fā)射的二進制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率為Rb=1/Tb (b/s)，圖4-5中的第一個系統(tǒng)將每個比特重復Ns次，得到序列：(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=a*，其速率為Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。與TH方式相似，系統(tǒng)引入的冗余相當于一個參數(shù)為(Ns,1)的重復碼編碼器。
第二個系統(tǒng)將a*序列轉(zhuǎn)換成只含有正值和負值元素的序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，轉(zhuǎn)換公式為：( ).
發(fā)射編碼器將一個由 1組成、周期為Np的二進制碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)應用到序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，產(chǎn)生一個新序列d=a·c，其組成元素dj=ajcj。通常假定Np等于Ns，更具一般性的假定是Np等于Ns的整數(shù)倍。注意，序列d的元素值為 1，這一點與序列a相同，其速率為Rc=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。
序列d進入第三個系統(tǒng)——PAM調(diào)制器，產(chǎn)生一個速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts （脈沖/s）的單位脈沖（Dirac脈沖 ）序列，其位置在jTs處[6]。
調(diào)制器輸出的信號進入沖洲響應為p(t)的脈沖形成濾波器。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，沖激響應p(t)是持續(xù)時間為Ts的矩形脈沖。而在DS-UWB系統(tǒng)中，與TH方式相似，p(t)是持續(xù)時間遠小于Ts的脈沖。
以上系統(tǒng)級聯(lián)后的輸出信號可以表示為
(4-6)
注意，與TH方式相似，比特間隔或比特持續(xù)時間，即傳輸一個比特所用的時間是Tb=NsTs。
輸出的波形顯然是一個PAM波形。很容易知道，由于沒有時移而且脈沖以規(guī)則的時間間隔出現(xiàn)，計算式(4-6)所示信號的PSD要比計算式(4-2)所示信號的PSD更容易。
上述方式的一種變形是使用PPM調(diào)制器代替PAM調(diào)制器，得到的信號可表示為：
(4-7)
注意到在式(4-7)中，由于碼的偽隨機特性，編碼會起到白化頻譜的作用。
4.2.2 PAM-DS-UWB 發(fā)射鏈路 其系統(tǒng)模型如圖4-6所示.
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖4-6 PAM-DS-UWB 發(fā)射機系統(tǒng)模型
圖4-6中的前兩個模塊分別表示二進制源和重復碼編碼器。第三個模塊是在重復碼編碼器的輸出端實現(xiàn)DS編碼和二進制PAM調(diào)制。我們考慮偽隨機DS碼，分配給一般用戶的是長度為NP的二進制碼序列。最后一個模塊是脈沖形成器[1]。
4.2.3 PAM-DS-UWB 仿真結果及其分析
圖4- 7 由PAM-DS-UWB發(fā)射機產(chǎn)生的信號
圖（4-7）顯示了參數(shù)設置如下時所產(chǎn)生的UWB信號
以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號的抽樣頻率fc， 由二進制源產(chǎn)生的比特數(shù)numbits， 平均脈沖重復時間Ts（單位為秒），每個比特映射的脈沖數(shù)Ns， 碼片時間Tc（秒）， 跳時碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應持續(xù)時間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時移dPPM（秒）。
Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=2e-9,
Ns=10, Np=10, Tm=0.5e-9,
tau=0.25e-9,
這個信號由兩組脈沖序列組成，每組包含10個脈沖，每組映射信息源的一個比特。從圖4-7中可以看出每二組的10個脈沖與第一組的10個脈沖在極性上是相反的。
圖4-8 PAM-DS-UWB的幅度譜
由圖4-8可以看出，幅度譜的包絡具有基本脈沖的傅氏變換的形狀，即高斯形狀。且Np（信號每比特發(fā)射脈沖數(shù)）值越大，圖形分布越寬，即幅度峰值越小。
4.3 OFDM調(diào)制技術
4．3．1 概述
多頻帶（MB）方式與本章前兩節(jié)分析研究的IR原理不同。根據(jù)2002年，F(xiàn)CC公布的UWB定義，帶寬超過500MHz的信號都是UWB信號。因此，按照FCC規(guī)定的頻帶范圍3.1~10.6GHz，將此7.5 GHz的帶寬分割成最小帶寬為500MHz的若干個頻帶。為了盡量減小同窄帶通信系統(tǒng)的相互干擾，UWB采用較小的功率，于是UWB信號對于窄帶通信系統(tǒng)來說相當于熱噪聲，并不被窄帶通信系統(tǒng)的接收機檢測到，也可以避免特定頻帶上的非人為干擾[1]。
在每個子頻帶內(nèi)可以使用不同的數(shù)據(jù)調(diào)制類型，并不一定要用IR方式，正確的頻譜帶寬可以通過合適的比特速率實現(xiàn)。應用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復用（OFDM）。
4．3．2 多頻段OFDM-UWB信號產(chǎn)生
一個已調(diào)的OFDM信號由調(diào)制在不同載波頻率 上的同個并行發(fā)射的信號組成。這些載波等間隔地位于頻域上，其間隔為 。OFDM調(diào)制器輸入的二進制序列每K比特編為一組，以產(chǎn)生具有N個符號的數(shù)據(jù)塊{ }，這里假定 是L個可能的取值中的一個，K=N1bL。最后，每個符號調(diào)制一個不同的載波。為了并行傳輸數(shù)據(jù)塊的N個符號，不同的調(diào)制載波信號在頻率上必須正交[8]。
所有調(diào)制器使用相同的矩形波，其持續(xù)時間為T：
（4-8）
如果符號 在星座圖中的點用 表示，OFDM信號中有N個符號的數(shù)據(jù)塊的表達式如下[1]：
（4-9）
而相應的復包絡是
（4-10）
其中 ，S（t）是周期為T0的周期函數(shù)。
式（4-9）中OFDM信號的數(shù)字變換相當于傳輸式（4-10）中復數(shù)包絡的抽樣值，也就是說傳輸序列可表示如下：
（4-11）
tc是抽樣周期。
仿真OFDM調(diào)制信號，考慮的是OFDM各個載波使用QPSK調(diào)制的情況。仿真整個發(fā)射鏈路，產(chǎn)生式（4-9）的信號。
4．3．3 OFDM仿真結果及其分析 要發(fā)射的總比特數(shù)numbits； 調(diào)制信號的中心頻率fp； 抽樣頻率fc； 每個符號在其相應載波上的傳輸時間T0； 循環(huán)前綴的持續(xù)時間TP；保護間隔時間TG， 矩形脈沖響應的幅度為A， OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)N。
(1) numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;
TP=60.6e-9; TG=70.1e-9; A=1; N=4;
圖4-9 OFDM-UWB信號
圖4-10 OFDM-UWB幅度譜
圖4-10中的幅度譜由子載波的幅度譜疊加而成。
(2)numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;
TP=0; TG=50e-9; A=1; N=2;
圖4-11 OFDM-UWB信號圖
圖4-11 OFDM-UWB信號幅度譜
對比以上兩圖，可以看出，在同樣的時間里為了傳輸更多的符號，是以增加帶寬為代價的，也就是增加子載波的數(shù)量。
4.4 總結
通過一系列的仿真,我們可以得出以下結論:PAM、PPM兩種調(diào)制方法主要是為了進行信息數(shù)據(jù)符號對脈沖的調(diào)制，而信號中的偽隨機TH碼和DS碼主要是為了產(chǎn)生信號的頻譜，使信號的功率譜密度在采用偽隨機碼調(diào)制后變得更加平滑，不能干擾到其它已經(jīng)存在的窄帶系統(tǒng)[9]。
OFDM具有良好的抗多徑干擾性能，通過頻率的合理選擇，能夠同現(xiàn)存的窄帶系統(tǒng)和開放頻段的通信系統(tǒng)具有很好的共存性，同傳統(tǒng)的超寬帶系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)勢[11]。
5 性能分析及應用前景
5.1 脈位調(diào)制(PPM)和脈幅調(diào)制(PAM)
脈位調(diào)制(PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號的狀態(tài)數(shù)可以分為二進制PPM(2PPM)和多進制(MPPM)。在這種調(diào)制方式中，一個脈沖重復周期內(nèi)脈沖可能出現(xiàn)的位置有2個或M個，脈沖位置與符號狀態(tài)一一對應。根據(jù)相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關系，又可分為部分重疊的PPM和正交PPM（OPPM）。在部分重疊的PPM中，為保證系統(tǒng)傳輸可靠性，通常選擇相鄰脈位互為脈沖自相關函數(shù)的負峰值點，從而使相鄰符號的歐氏距離最大化。在OPPM中，通常以脈沖寬度為間隔確定脈沖位置。接收機利用相關器在相應位置進行相干檢測。鑒于UWB系統(tǒng)的復雜度和功率限制，實際應用中，常用的調(diào)制方式為2PPM或2OPPM[3]。
PPM的優(yōu)點在于：它僅需要根據(jù)數(shù)據(jù)符號控制脈沖位置，不需要進行脈沖幅度和極性的控制，便于以較低的復雜度實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)。因此，PPM是UWB系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制方式。但是，由于PPM信號為單極性，其輻射譜中往往存在幅度較高的離散譜線。對此超寬帶信號的幅度譜仿真也證明了這一點。如果不對這些譜線進行抑制，將很難滿足FCC對輻射譜的要求[10]。
脈幅調(diào)制（PAM）是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)最為常用的調(diào)制方式之一。在UWB系統(tǒng)中，考慮到實現(xiàn)復雜度和功率有效性，不宜采用多進制PAM（MPAM）。UWB系統(tǒng)常用的PAM有兩種方式：開關鍵控（OOK）和二進制相移鍵控（BPSK）。前者可以采用非相干檢測降低接收機復雜度，而后者采用相干檢測可以更好地保證傳輸可靠性[3]。
當發(fā)射能量相同時，使用二進制PAM調(diào)制的信號可以比使用二進制PPM調(diào)制的信號獲得更好的性能。
5.2 OFDM調(diào)制
OFDM有很多優(yōu)點：能夠提供較大的系統(tǒng)容量，具有較強的抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落和頻率擴散能力，適應多徑和移動信道傳播條件，能夠適應不同設計需求，靈活分配數(shù)據(jù)容量和功率，可提供靈活的高速和變速綜合數(shù)據(jù)傳輸可以實現(xiàn)較高的安全傳輸性能，允許數(shù)據(jù)在復數(shù)的高速的射頻上被編碼。由于OFDM技術的良好性能使得它在無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用[12]。
OFDM技術是將頻道資源分成若干個子信道，每個子信帶再采用一定的調(diào)制技術，提高頻率利用率。OFDM可與PPM、PAM等結合使用，將會有性能更好的調(diào)制技術出現(xiàn)。
5.3 UWB的應用前景
超寬帶技術在通信、雷達和無線定位等領域都將有廣闊的應用前景。近年來，人們對超寬帶技術深入的研究使超寬帶技術在系統(tǒng)理論、功率放大器、脈沖的產(chǎn)生與接收、同步、集成電路等方面取得了重大進步，尤其是在超寬帶無線產(chǎn)生領域的技術進步，使超寬帶通信成為無線網(wǎng)絡的重要組成部分成為可能。
相對于傳統(tǒng)的窄帶無線通信系統(tǒng)，超寬帶無線產(chǎn)生系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點和潛力，使超寬帶無線產(chǎn)生成為中短距無線網(wǎng)絡的理想接入技術。根據(jù)產(chǎn)生速率不同，擠兌超寬帶無線傳輸系統(tǒng)也具有不同的特點和應用領域。
利用超寬帶技術可以提供高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)哪芰εc定位功能，可以設計依賴定位信息優(yōu)化網(wǎng)絡資源管理的WPAN或WLAN，并應用于多媒體傳輸、計算機通信和家庭娛樂等領域。
利用脈沖超寬帶信號對障礙物的良好穿透特性與精確測距功能，可以設計既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無線通信與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳輸距離遠（通信速率低）、頒布式移動定位、便攜、超低成本、超低功耗、定位可靠性和精度高等特點。因而可以廣泛用于傳感器網(wǎng)絡、消防、公共安全、庫存盤點、人員監(jiān)護與救生等重要領域。利用超寬帶脈沖信號低截獲概率、保密性高和體積小的優(yōu)點，該系統(tǒng)還可以應用與偵察、情報收集、傷員救護、武器制導等軍事領域[8]。
超寬帶信號具有很低的輻射功率，而這樣的輻射功率分布在某些方面GHz的頻率范圍內(nèi)，功率譜密度極低，類似白噪聲頻譜，具有低干擾、低截獲概率特性；同時由于使用窄脈沖為信號載體并采用跳時擴頻，接收端必須已知發(fā)射端擴頻碼的條件下才能解調(diào)出發(fā)射數(shù)據(jù)來，加上它對多徑干擾具有很好的魯棒特性，非常適合在軍事保密通信的應用。非常低的輻射功率可以避免過量的電磁波對人體的傷害[7]。
結論
超寬帶無線通信技術是目前發(fā)展的熱門技術。它以其自身的優(yōu)點，被研究人員廣泛關注。超寬帶無線電技術大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調(diào)制傳輸?shù)姆绞絻纱箢?。脈沖傳輸?shù)奶攸c是把信息調(diào)制在離散脈沖信號上發(fā)射，而帶通載波調(diào)制傳輸?shù)奶攸c則是把信息調(diào)制在正弦載波上發(fā)射。本論文是以采用基帶脈沖傳輸技術的經(jīng)典超寬帶無線電通信系統(tǒng)為基礎進行研究的。
為了更好地了解超寬帶通信系統(tǒng)，本文先概括地介紹了超寬帶無線通信的基礎知識。接著將仿真的基本工具MATLAB的使用說明簡單介紹。然后，重點介紹超寬帶通信的調(diào)制方式，主要包括對TH-PPM、DS-PAM和OFDM調(diào)制方式的介紹，并通過仿真圖像加以對比，說明調(diào)制方式的優(yōu)缺點。
常采用不同的調(diào)制方案，對系統(tǒng)傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。對它們進行分析比較，對系統(tǒng)調(diào)制信號的設計具有一定的參考意義。通常，在一個通信系統(tǒng)中，應用何種調(diào)制方式不僅要看調(diào)制方式本身性能，還要根據(jù)系統(tǒng)總的設計加以考慮。
參考文獻
[1]葛利嘉，朱林，袁曉芳，陳幫富，超寬帶無線電基礎，電子工業(yè)出版社，2005，1~110
[2]葛利嘉，曾凡鑫，劉郁林，岳光榮，超寬帶無線通信，國防工業(yè)出版社，2005，76~107
[3]常遠，UWB無線通信系統(tǒng)信號產(chǎn)生和調(diào)制技術的研究，哈爾濱工程大學優(yōu)秀碩士論文，2006
[4]朱慧，蘇銳，超寬帶技術概述，信息技術，2006
[5]武海斌，超寬帶無線通信技術的研究，無線電工程，2003
[6]徐征，UWB超寬帶無線通信技術，中國電力教育2006年研究綜述與論壇?？?，2006
[7]張新躍，沈樹群，UWB超寬帶無線通信技術及其發(fā)展前景，數(shù)據(jù)通信，2004
[8]張在琛，畢光國，超寬帶無線通信技術及其應用，技術視點，2004
[9]牛?模?禾危??澩?尷咄ㄐ畔低車牡髦品絞窖芯浚?繾又柿浚?004
[10]邵懷宗，李玉柏，彭啟琮，馬永，時間脈沖位置調(diào)制的超寬帶無線通信，系統(tǒng)工程與電子技術，2003
[11] Jeffrey H.Miller,”Why UWB? A Review of Ultrawideband Technology”, NETEX
我校交通工程專業(yè)畢業(yè)設計可分為畢業(yè)設計及畢業(yè)論文兩類。選題的來源一般為教師自擬題目或科研項目中的某一部分，選題總體來說比較豐富，包括交通工程各領域，如交通設計、道路設計、道路橋梁結構分析等。總體上而言，我校交通工程專業(yè)選題范圍較廣，基本上涉及到了交通工程的各個方面，且與學生的就業(yè)方向具有較好的相關性。但由于指導教師專業(yè)方向的限制，學生能力的限制以及教學條件的限制，學生選題的自由度實際上不大。在設計類題目中，“交通設施設計”中采用的題目大多就有很強的工程背景或?qū)嶋H背景，如“建設一路公路改造設計”。此類題目由于具有很強的工程背景，可以為學生提供比較全面的資料，如實際的地形圖、地勘報告等，學生參與的興趣較高，而題目又涉及到實際工程中各方面問題，若師生之間能進行良好的互動，可取得更好的教學效果?！敖煌ㄔO計”則主要針對道路交叉口或者一定區(qū)域內(nèi)的道路網(wǎng)進行交通分析，在此基礎上進行交通優(yōu)化設計，如“武漢市二環(huán)東段道路出入口控制設計”。此類題目一般以實際問題為依托，學生需要自己采集交通數(shù)據(jù)及道路數(shù)據(jù)，在此基礎上進行交通模擬分析并對原設計方案進行優(yōu)化。“交通信息”則主要涉及到信息工程在交通領域的應用，如“基于Sketch-up的校園三維場景模型的構建”，此類選題需要學生有一定的專業(yè)軟件能力，具有較強的應用性。論文類題目中也可分為3個方面，分別為“結構與材料性能”、“交通策略”和“交通信息”。一般而言，畢業(yè)論文涉及到的專業(yè)知識相對而言較少，一般僅對某一門課程中一方面的問題開展研究。其一方面需要學生有扎實的專業(yè)基礎，另一方面要求學生有一定的科研能力，因此論文在全部設計中占有的比例不宜過大，本專業(yè)要求一般不高于20%。
2交通工程專業(yè)畢業(yè)設計中面臨的一些問題
由于交通工程專業(yè)是一個較新的綜合性學科，目前很多高校在教學目標上存在一定的差異，其畢業(yè)設計要求及教學方法也存在很大的差異。我校交通工程專業(yè)在借鑒其他高校教學方法基礎上，每年都會根據(jù)實際情況對畢業(yè)設計的教學方法及管理方法進行必要調(diào)整。但在畢業(yè)設計過程中仍然存在不少的問題，具體如下：
（1）教學條件有待完善。主要表現(xiàn)在幾個方面：首先畢業(yè)設計指導教師的指導時間投入不足，主要是由于畢業(yè)設計時間過于集中，而學校的師資力量有限，影響了畢業(yè)設計的質(zhì)量。此外，學校對畢業(yè)設計重視程度仍然有待提高；其次，部分教師本身缺乏一定的工程經(jīng)驗，因此很難解決畢業(yè)設計中出現(xiàn)的問題，這也影響了畢業(yè)設計的質(zhì)量；最后，學校在教學設備及教學經(jīng)費上的投入非常有限，嚴重影響了畢業(yè)設計的質(zhì)量。實驗設備及經(jīng)費的缺乏造成很多實驗項目及調(diào)研考察無法開展，畢業(yè)設計只能避實就虛，影響了學生的積極性。
（2）畢業(yè)設計選題局限性很大。學校規(guī)定畢業(yè)設計選題由學生及指導教師共同完成，但實際上操作起來具有很大的難度。實際操作中一般各教師按照指導學生人數(shù)擬定畢業(yè)設計題目再由學生自主選擇，學生在選題方面的自由度很小。部分學校要求畢業(yè)設計題目的擬定以學生為主也是不可取的，一方面學生的專業(yè)水平有限，缺乏實際經(jīng)驗，很難擬定出符合要求的畢業(yè)設計題目，另一方面，本專業(yè)作為工程學科，畢業(yè)設計中如果與實際工程結合起來，效果更好，學生顯然不具備此條件。
（3）畢業(yè)生就業(yè)影響了畢業(yè)設計質(zhì)量。大學生就業(yè)壓力越來越大，而學生的就業(yè)率作為學科建設的一個重要考核目標，使得學校必須為學生的就業(yè)提供各種便利。而畢業(yè)設計時間上與學生找工作的時間基本上重合，這必然對畢業(yè)設計教學秩序造成嚴重影響。
（4）學校對畢業(yè)設計的管理力度不夠。一般來說，學校對畢業(yè)設計都有較為嚴格的管理條例，但作為全校性的管理條例必然不可過于細致，同時學校在管理條例的執(zhí)行上也不夠嚴格規(guī)范。其具體表現(xiàn)在幾個方面：一方面學校對教師的指導管理不夠，教師對畢業(yè)設計的指導僅依靠責任心維持；另一方面，學校對教師缺乏必要的業(yè)務指導，部分教師在業(yè)務水平方面的缺陷必然影響了畢業(yè)設計的質(zhì)量；此外，畢業(yè)設計管理過程中，對畢業(yè)設計工作量的標準有待完善。
（5）畢業(yè)設計工作量的標準不合理。目前我校對畢業(yè)設計工作量的要求主要以字數(shù)為準，其它要求過于松散。實際執(zhí)行過程中以指導教師要求為準，這造成了畢業(yè)設計標準的不統(tǒng)一。部分教師要求較高，學生畢業(yè)設計工作量很大，而另外一些教師要求較低則學生畢業(yè)設計工作量很小。過高工作量使得學生畢業(yè)設計壓力過大，而過低的工作量則不足以完成既定的教學目標，兩者都不利于教學效果的提高。
3交通工程專業(yè)畢業(yè)設計的幾點建議
基于畢業(yè)設計在本科教學體系中的重要性，如何提高畢業(yè)設計的教學質(zhì)量從而提高本科畢業(yè)生的整體素質(zhì)是教學改革的重點內(nèi)容。
（1）加強科研工作與畢業(yè)設計教學的結合。指導教師在畢業(yè)設計選題階段中應盡量選擇難度相對較低的科研項目，以橫向科研項目為主，可由學生完成協(xié)助科研工作的某一部分，如交叉口的調(diào)查及交通控制的模擬。盡量將學生的工作納入科研團隊的工作之中，這樣才能真正起到教學與科研的互相促進作用。
（2）建立更加完善的畢業(yè)設計選題體系。教師在確定畢業(yè)設計選題時，應充分考慮學生的興趣及就業(yè)去向。為了保證學生選題的自由度，應改變原有的一對一的選題模式及有多少學生選擇多少題目，一個學生面對一名指導教師的模式。畢業(yè)設計題目總數(shù)應不少于2倍的學生數(shù)，同時每名畢業(yè)設計學生可安排；兩名指導教師（包括一名指導教師以及一名專業(yè)輔導教師），這樣既可以保證學生選題的自由度，可很好地解決教師的專業(yè)方向的局限。
（3）提前開題，合理優(yōu)化畢業(yè)設計時間。由于畢業(yè)設計時間與學生就業(yè)存在一定的沖突，為了保障畢業(yè)設計的進度與質(zhì)量，可適當延長畢業(yè)設計時間，將畢業(yè)設計的開題時間提前到第七學期初。學生在第七學期中教學任務不重，這樣學生有充足的時間進行畢業(yè)設計文獻收集及閱讀，同時也減少了學生在最后一學期的畢業(yè)設計與工作的雙重壓力。此外，畢業(yè)設計時間的延長有利于畢業(yè)設計水平的整體提高。
（4）加強管理，建立完善的畢業(yè)設計質(zhì)量控制體系。加強畢業(yè)設計的管理工作，在畢業(yè)設計開始階段，教師應根據(jù)畢業(yè)設計內(nèi)容的特點，指導學生完成畢業(yè)設計的進度安排表，具體工作應落實到每周。學生在每個階段必須完成既定的工作，及時匯報畢業(yè)設計的進度，保證按時按量完成畢業(yè)設計任務。
4結語
1.畢業(yè)設計內(nèi)容較為單一，題目重復率高。
目前高校環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計所采用的模式基本是先由指導教師列出題目，再由學生進行選擇。然而由于有些教師手中掌握的工程技術資料有限，所指導學生數(shù)量又多，選題經(jīng)常是使用多年的陳舊課題，有的甚至幾年都用一樣的題目，缺乏創(chuàng)新，重復率高。另外，由于不同高校的學科特色不同，環(huán)境工程專業(yè)的研究重點也各有差異，有些高校畢業(yè)設計題目主要集中在水處理方面，而大氣、土壤和固廢方面的設計題目相對較少；有些高校側重于固廢及土壤方面的研究，大氣及水處理方面研究相對較少。這就導致了畢業(yè)設計課題不夠全面，難以體現(xiàn)專業(yè)特色。
2.學生對畢業(yè)設計不夠重視，投入精力不足。
目前大部分高校的培養(yǎng)方案中把畢業(yè)設計安排在最后一個學期，而這一學期，又是畢業(yè)生找工作的關鍵時期。在高校擴招的總體趨勢下，近幾年來畢業(yè)生數(shù)量連年創(chuàng)新高，導致學生的就業(yè)壓力逐年增加，在激烈的市場競爭下，學生們不得不花費大量的時間精力在擇業(yè)就業(yè)上。同時，一部分學生選擇繼續(xù)深造，將主要精力放在了研究生復試及一些其他考試上。而學校經(jīng)常把就業(yè)率和考研率作為衡量一個專業(yè)建設好壞的重要指標，導致部分學生對畢業(yè)設計的重視程度和精力投入不夠。很多學生認為自己找到了工作單位，畢業(yè)設計已經(jīng)無關緊要了，應付心態(tài)嚴重。有些同學經(jīng)常是東拼西湊，草草完成畢業(yè)設計，其結果就是使畢業(yè)設計流于形式，難以達到鍛煉學生分析解決問題的能力和培養(yǎng)綜合素質(zhì)的效果。
3.師資缺乏，配套設施不足。
有些院校平均每位教師要指導十多名學生的畢業(yè)設計。很多教師除了指導畢業(yè)設計外，還要完成繁重的課堂教學任務和其他科研任務，所以指導教師根本不可能對每個學生都做到面面俱到的監(jiān)督和指導。這就造成了一些學生的松懈，從而影響畢業(yè)設計的質(zhì)量。同時，一些帶畢業(yè)論文的教師通常需要學生進行幾個月的實驗研究，由于學校實驗設備比較陳舊，一些設備出現(xiàn)了老化和故障，嚴重影響了實驗的進度和實驗結果的準確性，進而影響畢業(yè)論文的質(zhì)量。
4.畢業(yè)設計評定流于形式化。
畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)通常包括選題、開題報告、中期檢查和畢業(yè)答辯等。學生的畢業(yè)設計成績主要取決于答辯成績。而學生畢業(yè)答辯一般安排在學生離校前幾天，所以答辯中即便發(fā)現(xiàn)一些問題，學生也不會再多花時間去修改。答辯組對于學生的評分，最低只給到及格，一般不會給學生不及格，答辯過程形式大于內(nèi)容。這就使得學生們從思想上到行動上都對畢業(yè)設計不夠重視。
5.畢業(yè)設計經(jīng)費支撐不足。
目前多數(shù)高校普遍存在經(jīng)費不足的問題。由于多數(shù)畢業(yè)設計的題目均為陳舊的課題，并無直接的經(jīng)費支撐，同時學校針對畢業(yè)設計提供的專項經(jīng)費數(shù)量有限，進一步限制了設計資料及試驗條件等方面的支持，從而影響學生畢業(yè)設計實際針對性，難以保證質(zhì)量。
二、環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設計改革建議
1.廣泛收集資料，豐富畢業(yè)設計選題。
科學合理地確定畢業(yè)設計選題，是保證畢業(yè)設計水平的先決條件。從選題內(nèi)容上，根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)的特點，畢業(yè)論文應涵蓋水污染控制工程、大氣污染控制工程、土壤污染控制工程、生態(tài)工程及環(huán)境質(zhì)量評價等各個方面。從選題方式上，畢業(yè)設計選題應與學生擇業(yè)方向相結合，與科研和工程項目相結合，與企業(yè)相結合，以學生自由選題為主，結合學生自己的興趣、特長及今后從事工作的需要自主選題。
2.靈活安排畢業(yè)設計時間，加強與學生間的互動。
針對畢業(yè)設計時間安排在學生時間精力均不足的第八學期的問題，可以改變畢業(yè)設計的固定組織形式，靈活利用時間來組織畢業(yè)設計。例如可以考慮把畢業(yè)設計分兩個學期進行：不考研的學生在第七學期進行，考研的學生在第八學期進行。部分學生也可在第五和第六學期通過參與教師的科研課題或開放實驗，提前完成畢業(yè)設計。這種方式就避免了畢業(yè)設計時間集中以及每位老師短時間內(nèi)所帶學生較多的問題。另外，畢業(yè)設計是學生將四年的知識積累運用到實際應用中的一個過程，需要學生們細心地分析選題，進行資料調(diào)研，運用所學知識尋找解決問題的方法，這個過程需要教師精心的指導，因此師生間的互動非常關鍵。指導教師應該根據(jù)每個學生的具體情況，每周對學生進行指導，并在畢業(yè)設計過程中不定期檢查學生設計的進展，及時發(fā)現(xiàn)學生的問題，并進行指導，保證學生高質(zhì)量地完成設計。
3.加大教學投入，提高教師的專業(yè)技術水平。
學校應為保障學生畢業(yè)設計的質(zhì)量投入更多的教學設備，將機房和實驗室較大程度地向?qū)W生開放，以保證學生有足夠的時間完成實驗和設計。另外還應對指導畢業(yè)設計的教師進行培訓和考核，提高教師的專業(yè)技術水平，努力打造一支既有專業(yè)知識，又懂輔助技術，同時善于聯(lián)系實際的優(yōu)秀教師隊伍。
4.加強管理，改革畢業(yè)設計的考核方式。
雖然在畢業(yè)設計的各個環(huán)節(jié)都有相應的管理措施，但在實際實施中常流于形式。要加強畢業(yè)設計的管理，首先要進行學風教育，使學生認識到畢業(yè)設計的重要性。最重要的是要嚴把答辯關，要嚴格答辯程序，避免答辯走過場的現(xiàn)場。對于達不到要求的設計，堅決不給予通過，營造良好的學風。同時，改革畢業(yè)設計的考核方式，研究制定科學高效的評分機制，對于平時設計過程中不按時完成各項任務的學生可給予相應的減分，提高指導教師打分的比例。
三、結語
隨著計算機技術的蓬勃發(fā)展和廣泛應用，計算機輔助教學管理也日趨普及。計算機輔助高等教育評估是其中一個比較新的分支，它的出現(xiàn)不僅改善了教育評估方式，而且有力地促進了傳統(tǒng)教育評估方法向高效率、高質(zhì)量和更加準確可靠的方向轉(zhuǎn)變，促進了教育評估系統(tǒng)的改革，推動了教育評估方法的更新。教育評估是高等教育活動中一個非常重要的方面。而建筑工程專業(yè)畢業(yè)設計(論文)工作則是本科生培養(yǎng)中一個至關重要的環(huán)節(jié)，做好本科生畢業(yè)設計(論文)評估工作，有助于改進建筑工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)。遺憾的是，多年來對本科生畢業(yè)設計(論文)評估工作普遍重視不夠，或者雖然重視，卻僅僅停留在定性評價的階段，缺乏準確可靠的評價標準，所有這些都不同程度地影響了本科生畢業(yè)設計(論文)工作的質(zhì)量。在這種情況下，將計算機引人本科生畢業(yè)設計(論文）評估活動中來，可以大大改善這種狀況。計算機具有存儲量大、可連續(xù)工作等特點，而且利用計算機處理評估材料，獲得評估結果，具有速度快、效率高、結果可靠的特點，只要指標體系建立合理，計算機能不受任何人為因素的干擾，提供給教學管理人員實事求是的結果，成為他們工作中得力的助手。為此，我們開發(fā)研制了建筑工程專業(yè)畢業(yè)設計(論文)計算機輔助評估預測系統(tǒng)（以下簡稱評估預測系統(tǒng))。
二、評估預測系統(tǒng)的開發(fā)研制
(一）基本原理與方法
如何實現(xiàn)評估過程從定性到定量的轉(zhuǎn)變，是開發(fā)研制該系統(tǒng)的關鍵所在。我們依據(jù)高等教育評估的原理，采用模糊綜合評價的基本原理和方法，給出了建筑工程專業(yè)畢業(yè)設計(論文)評估的量化模型，具體步驟如下：
1.建立畢業(yè)設計(論文）評估指標體系。一級指標分為教師、學生、選題、客觀條件四個方面。各方面再細分則為二級指標，如：教師方面分為準備工作、課堂講授、出勤率、答疑情況、教學方式、教師職稱等六個方面；學生方面分為學習態(tài)度、平時成績、計算書完成情況、圖紙完成情況、創(chuàng)新情況、譯文完成情況等六個方面；選題方面分為結構類型、課題新穎程度、計算機應用合理程度、題目性質(zhì)、外文資料、創(chuàng)新性等六個方面；客觀條件分為設計教室、繪圖儀器及圖板、機房及出圖設施、每位教師指導學生人數(shù)等四個方面。
2. 設立評價等級V，V=1好(VI)，較好(V2)，—般(V3)，較差(V4)|。
3. 構造單因素評判矩陣R，
其中，R中每一個元素rij表示第i個評價因素對第j個評價等級的隸屬度。
4. 設立各評價因素權重集A，例：一級指標權重集八=(0_35，0.35，0.15，0_15)，八的取值可根據(jù)經(jīng)驗，并依據(jù)以往各屆畢業(yè)設計(論文）評估結果經(jīng)反復試算確定。
5.計算綜合評判矩陣
6.對各級指標體系重復步驟
7.計算測評結果
求得最終評判矩陣B該量化模型針對畢業(yè)生總體進行評估，評價畢業(yè)生的綜合質(zhì)量，改變了過去僅片面地對個人進行評估的狀況。
(二）評估預測系統(tǒng)的計算機開發(fā)語言
系統(tǒng)采用流行的Windows人機交互式界面，力爭做到界面友好，操作方便。根據(jù)本系統(tǒng)的特點和具體要求，我們選用了Windows環(huán)境下的VisualBasic5.0可視化編程語言開發(fā)本系統(tǒng)。VisualBasic5.0是微軟公司開發(fā)的功能十分強大而又簡單易用的可視化編程環(huán)境，編程速度快，界面質(zhì)量高，是編寫Windows應用程序的最佳選擇。使用VisualBa?sic語言開發(fā)本系統(tǒng)充分體現(xiàn)了本系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)、信息快捷方便的特點。
(三）評估預測系統(tǒng)的總體結構
在Windows操作系統(tǒng)下安裝本系統(tǒng)后，啟動系統(tǒng)，進人主菜單，依據(jù)界面提示您就可以輕松完成評估工作，系統(tǒng)主框圖如下：
三、評估預測系統(tǒng)的優(yōu)點
1. 量化評估，提前預測，動態(tài)管理。該計算機輔助評估預測系統(tǒng)能夠?qū)Ξ厴I(yè)設計(論文)工作方案可能取得的效果進行預測。教學管理人員只要依據(jù)該系統(tǒng)的提示輸人各項有關畢業(yè)設計(論文)工作方案的參數(shù)，系統(tǒng)隨即能計算出畢業(yè)設計(論文)工作的成績，從而對各項工作方案的結果作出預測。通過反復改變參數(shù)——計算成績，教學管理人員就能夠發(fā)現(xiàn)各種方案的優(yōu)缺點，即哪一項安排對畢業(yè)設計(論文)工作是有利的，如果實施下去會取得好的工作效果；哪一項安排對畢業(yè)設計(論文)工作是不利的，實施下去必將導致畢業(yè)設計(論文)工作成績下滑。這種預測如果安排在畢業(yè)設計(論文)工作開始之前，管理者就能有效地對畢業(yè)設計(論文)方案進行調(diào)整，從而獲得滿意的效果。我們將99屆與往屆的工作方案作了一下比較，發(fā)現(xiàn)由于老教授退休較多，本次畢業(yè)設計年輕教師比例上升，但年輕教師職稱偏低，講師居多，教授、副教授比例嚴重下降，用該系統(tǒng)初步預測發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設計整體質(zhì)量將要下滑。根據(jù)這個信息，系學術委員會馬上采取措施，對年輕教師提出更高要求：指導教師中講師一級必須具有碩士學歷，且應有一定的工程實踐經(jīng)驗，在課題選擇及指導上必須具有較強的創(chuàng)新性，最后經(jīng)系學術委員會嚴格審查后方可上崗。再用本系統(tǒng)預測后發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)設計(論文)工作最終得分并未降低，反而稍有提高。目前，99屆畢業(yè)設計(論文)工作已經(jīng)結束，最終得分的確較98屆有所提高，與系統(tǒng)預測結果吻合較好。
2. 有效監(jiān)督，對癥下藥。畢業(yè)設計(論文）工作進行到中期時，系里為了加強對畢業(yè)設計(論文）工作的監(jiān)督管理，一般要求安排一次中期檢查。該檢查能發(fā)現(xiàn)一些問題，但對這些問題造成的結果卻很難預知。這樣的話，發(fā)現(xiàn)缺點往往不能及時糾正，任其發(fā)展下去必將導致不良后果。這時，如果用該計算機輔助評估預測系統(tǒng)進行一下“中期評估”，各種問題可能導致的結果將一覽無遺，且該系統(tǒng)會幫助教學管理人員清楚地發(fā)現(xiàn)各種導致畢業(yè)設計(論文）工作成績偏低的原因，從而有針對性地，高效率地對缺點進行糾正，對優(yōu)點給予肯定，保證畢業(yè)設計(論文)工作順利進行，最終取得優(yōu)異成績。例如，99屆某老師所帶設計組，由于指導教師出勤率過低，中期檢查時系統(tǒng)評估預測該設計小組成績偏低，系領導馬上對指導教師進行了批評教育。由于糾正及時，最終這個小組成績達到了總體平均成績。
3.總結校核，公平合理。畢業(yè)設計(論文）工作結束后，系里要對指導教師、學生的工作學習成績進行評定。由于諸多非客觀因素的影響，結果往往難以做到公平合理。此時借助該系統(tǒng)對畢業(yè)設計(論文)工作的成績進行校核評估，可使畢業(yè)設計(論文)成績評定1：作更加公平合理。該軟件是“誠實的檢查官”，只要輸入的各項參數(shù)正確，系統(tǒng)將實事求是地予以評分，這就摒棄了人為因素的干擾。
據(jù)教育部高教司理工處處長李茂國介紹，在國內(nèi)高校中，工科學生占到大學在校生總數(shù)的30%。我國工科教育每年在校大學生人數(shù)約為700萬，相比美國的幾十萬、英國的十幾萬，是個不折不扣的“世界第一”工程教育大國。
然而，我國工程應用人才正遭遇一系列問題：工科院校、工科專業(yè)的培養(yǎng)偏向于學術化、理論化，工程人才培養(yǎng)中企業(yè)的作用明顯缺失。而且老師都因循“學?！獙W?！甭窂蕉鴣恚狈ψ銐虻墓こ虒嵺`經(jīng)驗。更注重科研的教學模式，讓大部分工科生喪失了最基本的工程實踐能力，也使這個“世界第一”缺乏國際競爭力。
工程人才密切關系著國家的實體經(jīng)濟，為此，教育部在今年6月啟動了“卓越工程師計劃”試點。在由教育部舉辦的此次交流會上，上海交大、清華、浙大等近20所高校就各自近期的探索進行了研討。
記者獲悉，這一培養(yǎng)計劃將全面啟動，教育部今年已篩選61所高校參加試點，共涉及283個專業(yè)點，目前已經(jīng)加入“卓越工程師計劃”的在校生人數(shù)達3萬余名。預計今后十年間，每年都將有10%（約10萬人）的工科專業(yè)本科生，以及50%（約6萬人）的工科研究生納入到培養(yǎng)計劃。
畢業(yè)論文是教學環(huán)節(jié)中很重要的一個部分，是考察學生綜合使用所學理論知識的一個應用能力，發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力也得到了重要體現(xiàn)。比如土木工程專業(yè)的學生，就能獲得在施工單位從方案環(huán)節(jié)到施工的整個過程的鍛煉，然后把這些理論和實踐都融匯到土木工程畢業(yè)論文中去。
通過畢業(yè)設計這一重要的教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科畢業(yè)生正確的理論聯(lián)系實際的工作作風，嚴肅認真的科學態(tài)度。 畢業(yè)設計要求我們在指導老師的指導下，獨立系統(tǒng)的完成一項工程設計，解決與之有關的所有問題，熟悉相關設計規(guī)范、手冊、標準圖以及工程實踐中常用的方法，具有實踐性、綜合性強的顯著特點。因此畢業(yè)設計對于培養(yǎng)學生初步的科學研究能力，提高其綜合運用所學知識分析問題、解決問題能力有著重要意義。
在完成本次畢業(yè)設計過程中，我們需要運用感性和理性知識去把握整個建筑的處理，這其中就包括建筑外觀和結構兩個方面。還需要我們更好的了解國內(nèi)外建筑設計的發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及趨勢，更多的關注這方面的學術動態(tài)，以及我們在以后的土木工程專業(yè)發(fā)展的方向。同時積極、獨立的完成本次畢業(yè)設計也是為今后的實際工作做出的必要的準備。
1.1研究現(xiàn)狀：
土木工程是建造各類工程設施的科學，技術和工程的總稱。土木工程是伴隨著人類社會的發(fā)展而發(fā)展起來的。它所建造的工程設施反映出各個歷史時期社會經(jīng)濟、文化、科學、技術發(fā)展的面貌，因而土木工程也就成為社會歷史發(fā)展的見證之一。土木工程在我國可以分為：建筑工程、橋梁工程、公路和城市道路工程、鐵路工程、隧道工程、水利工程、港口工程、給水和排水工程、環(huán)境工程。作為土木工程專業(yè)的學生，深知土木工程設計范圍之廣，以及和社會生活聯(lián)系之密切。我們在校只是學習了土木工程這一個小的分支并且著重學習了工民建部分。工民建方面就結構布置部分有以下幾種結構：框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構、板柱-剪力墻結構、框架-支撐結構、筒體結構、框架-核心筒結構、巨型結構等等。
就此次的設計題目，以及結合任務書所給定的各項條件，選擇了框架結構比較合理并且切合實際。
1.2發(fā)展趨勢：
框架結構由梁柱構成，構件截面較小，因此框架結構的承載力和剛度都較低，它的受力特點類似于豎向懸臂剪切梁，樓層越高，水平位移越慢，高層框架在縱橫兩個方向都承受很大的水平力，這時，現(xiàn)澆樓面也作為梁共同工作的，裝配整體式樓面的作用則不考慮，框架結構的墻體是填充墻，起圍護和分隔作用，框架結構的特點是能為建筑提供靈活的使用空間，可提供較大的使用空間，也可構成豐富多變的立面造型。國外多用鋼為框架材料，而國內(nèi)主要為鋼筋混凝土框架，框架結構可通過合理的設計，使之具有良好的延性，成為“延性框架”,在地震作用下，這種延性框架具有良好的抗震性能。
[1]鋼筋混凝土多層框架結構作為一種常用的結構形式, 具有傳力明確、結構布置靈活、抗震性和整體性好的優(yōu)點, 目前已被廣泛地應用于各類多層的工業(yè)與民用建筑中。隨著社會的發(fā)展，多層框架結構的建筑越來越多了。但隨著結構高度增加，水平作用使得框架底部梁柱構件的彎矩和剪力顯著增加，從而導致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，將給建筑平面布置和空間處理帶來困難，影響建筑空間的正常使用，在材料用量和造價方面也趨于不合理。框架結構住宅是指以鋼筋混凝土澆搗成承重梁柱，再用預制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、陶爛等輕質(zhì)板材隔墻分戶裝配成而的住宅。適合大規(guī)模工業(yè)化施工，效率較高，工程質(zhì)量較好。
[2]框架結構房屋的布置應對稱、均勻，減小抗側剛度中與水平荷載合力作用線的距離，減小結構重心和剛度中心之間的距離，以減小結構發(fā)生的扭轉(zhuǎn)。由于框架構件截面較小，抗側剛度較小，在強震作用下結構整移和層間位移都較大，容易產(chǎn)生震害。此外，非結構性破壞如填充墻、建筑裝修和設備管道等破壞較嚴重。因而其主要適用于非抗震區(qū)和層數(shù)較少的建筑，抗震設計的框架結構除需加強梁、柱和節(jié)點的抗震措施外，還需注意填充墻的材料以及填充墻與框架的連接方式等，以避免框架變形過大時填充墻的破壞?？蚣芙Y構是柔性結構，有水平位移，房屋的總水平位移越大，人的感覺越不舒服，而層間位移會影響建筑物的裝修和隔墻開裂，因而對這兩種水平位移進行限，這樣在設計中要增大房屋的抗側剛度。在框架結構的抗震設計中，柱頂、柱底、梁端易出現(xiàn)裂縫。
[3]作為一座辦公樓設計，在設計之前作為設計者必須深入實際，調(diào)查研究，了解其所屬位置地理、經(jīng)濟條件。而作為本課題中框架結構的辦公樓，必須整體設計、大門入口設計要體現(xiàn)行政辦公特征。設計要滿足室內(nèi)水、電、暖、訊、消防、抗震等配套設計要求。因此必須察看相應的規(guī)范、標準等。
1.3研究方法：
框架是典型的桿件體系，近似計算的方法很多，工程中最實用的是力矩分配法及D值法，前者多用于豎向作用下求解，后者用于水平作用下求解。
這些方法的使用都作了以下幾點的假定：
[1]忽略粱，柱軸向變形及剪切變形。
[2]桿件為等截面(等剛度)，以桿件軸線作為框架計算軸線。
[3]在豎向荷載下結構的側移很小，因此在做豎向荷載下計算時，假定結構無側移。
1.4應用領域：
框架結構可設計成靜定的三鉸框架或超靜定的雙鉸框架與無鉸框架?？蚣茕摻Y構常用于大跨度的公共建筑、多層工業(yè)廠房和一些特殊用途的建筑物中，如劇場、商場、體育館、火車站、展覽廳、造船廠、飛機庫、停車場、輕工業(yè)車間等。
2、課題任務、重點研究內(nèi)容、實現(xiàn)途徑
本次畢業(yè)設計任務包括三個部分：建筑設計，結構設計和施工組織設計。
2.1建筑設計
2.1.1設計任務
根據(jù)設計任務書要求完成建筑平面、剖面及立面設計;根據(jù)相應的建筑設計規(guī)范并結合實際情況初步確定預設建筑物的平面形狀，立面外觀，側面外觀，單層平面尺寸，以及建筑物的層數(shù);由功能分區(qū)的相關原則初步確定建筑物各部分的功能，最終初步確定出建筑設計部分的輪廓。
2.1.2設計成果：
(一)總平面圖：1：500要求標明建筑物位置、道路、綠化、標高、朝向等。
(二)平面圖：1：100或1：200平面圖應標明各房間名稱，固定設備布置。
1.底層平面圖：標注三道尺寸，注標高。
2.標準層平面圖：標注三道尺寸，注標高。
3.頂層平面圖：標注兩道尺寸，注標高。
(三)剖面圖：比例1：100或1：200(一個)
要求剖到樓梯，標注層高、樓梯平臺、屋頂、室內(nèi)外地坪標高、標注兩道尺寸(門窗洞口、層高)。
(四)立面圖：比例1：100或1:200(二至三個)
1.入口立面
2.側立面或背立面
標注三道尺寸(墻段及洞口、層高、總高)，標明室內(nèi)外地坪標高，屋頂標高。
(五)節(jié)點詳圖：(二至三個)比例自定
(六)設計簡要說明：
1.建筑總平面及概況。
2.方案特點及主要建筑技術措施。
3.防火設計簡要說明。
(七)主要技術經(jīng)濟指標
1.總用地面積
2.總建筑面積
3.建筑密度(底層建筑面積/總用地面積)
4.容積率(總建筑面積/總用地面積)
5.綠地率(綠地面積/總用地面積)
2.1.3進度安排
第1周：講解建筑設計基本原理、建筑設計基本步驟，了解并掌握辦公建筑基本設計知識。完成“一草”。
第2周：深入方案，細化初步設計，為結構設計提供必要的條件。完成“二草”。
第3周：結構設計完成之后，完成施工圖設計。
2.2結構設計
2.2.1設計任務
根據(jù)建筑設計方案及設計原始資料，選擇結構體系，布置結構構件，進行結構內(nèi)力分析，確定構件配筋，繪制結構施工圖。
2.2.2設計內(nèi)容和步驟
1.根據(jù)房屋基本情況確定結構設計基本參數(shù)
2.進行結構平面布置
3.手算一榀框架，并用計算機程序PK復核
4.使用PMCAD,建立結構整體計算模型，用SATWE進行結構空間分析與設計
5.設計一部現(xiàn)澆板式樓梯
6.基礎設計
7.整理計算書，繪制結構施工圖
專題：總體設計
專 業(yè)：機械工程
班 別：機自041
學 號：1037
學生姓名：
指導教師：
完成時間： XX年3月31日
學生宿舍地源熱泵供熱系統(tǒng)設計
----總體設計
1、選題的依據(jù)及意義：
1.依據(jù)：
進入90年代后，我國的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應用熱水供應裝置，熱水供應裝置已成為現(xiàn)代學校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術提到了議事日程。近年來，由于能源結構的變化，促進了地源熱泵供熱機組的快速發(fā)展。
隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展，人類對地源熱泵供熱技術也進行了1系列的改進，同時也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產(chǎn)品和技術，現(xiàn)在利用成熟的電子技術來進行綜合的控制，并和太陽能結合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。
2.意義：
地源熱泵技術，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩(wěn)定的特性，，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調(diào)向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時，它還可供應生活用水，可謂1舉3得，是1種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3類：
空氣源熱泵系統(tǒng) ( air-source heat pump) ashp
水源熱泵系統(tǒng) (water- source heat pump) wshp
地源熱泵系統(tǒng) (ground- source heat pump)gshp
平時還有人把熱泵系統(tǒng)按照1次和2次介質(zhì)的不同，分別叫做：
空氣---水熱泵系統(tǒng)
水 --- 空氣熱泵系統(tǒng)
水 --- 水熱泵系統(tǒng)
空氣---空氣熱泵系統(tǒng)
這些都是把熱源、熱匯以及空調(diào)系統(tǒng)的傳遞介質(zhì)也包括進來分類形成的。
為了和國際標準接軌，我們還是應該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ashrae(美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學會)統(tǒng)1了標準術語，無論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統(tǒng)。
另外，為了讓我們在學習和討論中更方便，介紹1些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：
土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)
地下水系統(tǒng)
地表水系統(tǒng)
這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見下圖)
圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖
圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖
圖。1。3 地表水系統(tǒng)圖
圖。1。4 地下水系統(tǒng)圖
2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1、地源熱泵的發(fā)展歷史
地源熱泵是1種先進的技術，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項技術最先開始于19XX年，瑞士zoelly提出了“地熱源熱泵”的概念。1946年美國開始對地源熱泵進行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第1個地源熱泵系統(tǒng)，運行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國的商用。1985年美國安裝地源熱泵14000臺，1997年則安裝了45000臺，目前已安裝了400000臺以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)占到空調(diào)保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國家里更多的是利用淺層地熱資源，來供熱或者取暖。上個世紀70年代以來，隨著能源和環(huán)境問題的逐漸變得嚴重，在各個方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地熱源為能源的地源熱泵又引起了人們的重視。尤其是近年來，隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，地源熱泵的研究和應用發(fā)展迅速，國內(nèi)外的很多高校和研究機構相繼開展了理論和實際應用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國范圍內(nèi)舉行了各種交流探討會。中國制冷學會第2專業(yè)委員會主辦了“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國應用與發(fā)展問題專家研討會”;中國能源研究會地熱專業(yè)委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第4次全國地熱能開發(fā)利用研討會;從90年代開始，每屆全國暖通制冷學術年會上都有“熱泵應用”的專題;XX年6月19～23日，中美地源熱泵技術交流會在北京召開，會議介紹了地源熱泵技術，國外的應用狀況和在中國的推廣;山東建筑工程學院地源熱泵研究所與山東建筑學會熱能動力專業(yè)委員會聯(lián)合發(fā)起并承辦“國際地源熱泵新技術報告會”于XX年3月17日在山東建筑工程學院舉行，加強了國內(nèi)外地源熱泵先進技術的交流。
2、地源熱泵在中國的發(fā)展現(xiàn)狀及前景：
目前在中國，地下水熱泵系統(tǒng)已開始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機構工程摸索和研究階段。
從有關調(diào)查來看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實現(xiàn)100%的回灌，并回灌到同1含水層，不污染地下水，且能長時間穩(wěn)定運行，并不容易做到。同時，還出現(xiàn)了大量不進行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現(xiàn)了直接利用地下水通入風機盤管內(nèi)進行空調(diào)。這樣做，1則污染水體，2則浪費水資源。
對于土壤源熱泵的發(fā)展主要是從1998年開始。國內(nèi)數(shù)家大學建立了土壤源熱泵實驗臺，且大多數(shù)進行了地下?lián)Q熱器與地面熱泵設備的長期聯(lián)合運行。其中1998年重慶建筑大學建設了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內(nèi)的熱泵系統(tǒng);1998年青島建工學院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統(tǒng);湖南大學1998年建設了水平埋管土壤源熱泵系統(tǒng);1999同濟大學建設了垂直土壤源熱泵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為中國推廣土壤源熱泵奠定了基礎。從XX年開始，在國內(nèi)長春、濟南、溫州、重慶、米泉建立了1系列土壤源熱泵系統(tǒng)的示范工程。土壤源熱泵系統(tǒng)越來越多的被房地產(chǎn)商所關注和采用。
鑒于國內(nèi)的國情和地源熱泵系統(tǒng)自身的特點，我們對其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術改進和規(guī)范化，由于其突出的節(jié)能和保護大氣環(huán)境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表換熱可以自然恢復地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區(qū)應用比較有優(yōu)勢。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專業(yè)安裝隊伍的發(fā)展，鉆孔設備的完善，勢必會使造價大幅度降低，無疑會成為今后最有競爭力空調(diào)方式。
3、本課題研究方案：
本課題屬于設計改造現(xiàn)有熱水系統(tǒng)，學校宿舍的熱水供應系統(tǒng)。在改造中應該充分考慮到：
1、 學生的定時供熱，需要的功率及系統(tǒng)響應時間問題。
2、 屬于改造系統(tǒng)，要和現(xiàn)有的系統(tǒng)相結合。
3、 考慮到成本問題，造價是否合理。
4、 在使用過程中維護的費用及技術的要求是否合理。
5、 運行的安全及噪音處理問題。
6、 廢物的處理及環(huán)保問題。
4、本課題研究的內(nèi)容：
廣西工學院北區(qū)5#的熱水供應改裝。
1、該大樓空調(diào)工程包括：
1-6層的熱水供應，所有宿舍。
2、設計參數(shù)：
每層有14個房間，每間8人，共6層。
3、柳州地區(qū)基本氣象參數(shù)：
根據(jù)物候報告，5月1號到10月1號之間為高溫區(qū)很少用熱水，寒假期間不用熱水
(1)、循環(huán)水換熱器的計算
(2)、土壤熱泵系統(tǒng)(gchp)的土壤換熱器設計
地下埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的關鍵組成部分，是土壤源熱泵系統(tǒng)設計的核心內(nèi)容，其選擇的形式是否合理，設計的是否正確，關系到整個地源熱泵系統(tǒng)能否滿足要求和正常使用。
地下埋管換熱器設計主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長及豎井數(shù)目、間距確定，管道阻力計算及水泵選型等
(3)、布置型式
目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場地大小、當?shù)赝寥李愋鸵约巴诰虺杀?，如果場地足夠大且無堅硬巖石，則水平式較經(jīng)濟;如果場地面積有限時則采用垂直式布置，很多場合下這是唯1的選擇。
盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資1般會便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。
3.1 水平埋管
水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝2層雙管、單溝2層4管、單溝2層6管等形式，由于多層埋管的下層管處于1個較穩(wěn)定的溫度場，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應用多層管的較多。(單層管最佳深度1。2～2。0m，雙層管1。6～2。4m)
近年來國外又新開發(fā)了兩種水平埋管形式，1種是扁平曲線狀管，另1種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點是使地溝長度縮短，而可埋設的管子長度增加。
3.2 垂直埋管
根據(jù)埋管形式的不同，1般有單u 形管，雙u 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。
1)u 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝u 形管，1般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，u 形管徑1般在φ50mm 以下
2)套管式換熱器：的外管直徑1般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25mm。其換熱效率較u 形管提高16。7%。缺點：⑴下管比較困難，初投資比u 形管高。⑵在套管端部與內(nèi)管進、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對中埋采用此種形式宜慎重。
(4)、地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式：串聯(lián)方式和并聯(lián)方式
串聯(lián)方式的優(yōu)點是：①1個回路具有單1流通通路，管內(nèi)積存的空氣容易排出;
②串聯(lián)方式1般需采用較大直徑的管子，因此對于單位長度埋管換熱量來講，串聯(lián)方式換熱性能略高于其缺點是：①串聯(lián)方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高;
②由于系統(tǒng)管徑大，在冬季氣溫低地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)需充注的防凍液(如乙醇水溶液)多;
③安裝勞動成本增大;
④管路系統(tǒng)不能太長，否則系統(tǒng)阻力損失太大。
并聯(lián)方式的優(yōu)點是：①由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯(lián)方式低;
②所需防凍液少;
③安裝勞動成本低。
其缺點是：①設計安裝中必須特別注意確保管內(nèi)流體流速較高，以充分排出空氣;
②各并聯(lián)管道的長度盡量1致(偏差應≤10%)，以保證每個并聯(lián)同的流量;
③確保每個并聯(lián)回路的進口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達到此目的。
從國內(nèi)外工程實踐來看，中、深埋管采用并聯(lián)方式者居多;淺埋管采用串聯(lián)方式的多
(5)土壤換熱器的埋管材料回路有相
5.1 管材選擇
1般來講，1旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入地下后，基本不可能進行維修或更換，因此地下的管材應首先要保證其具有良好的化學穩(wěn)定性、耐腐性
⑴ 聚乙烯(pe)和聚丁烯(pb)國外地源熱泵系統(tǒng)中得到了廣泛應用。
⑵ pvc(聚氯乙烯)管的導熱性差和可塑性不好，不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導致泄漏，因此在地源熱泵系統(tǒng)中不推薦用pvc 管
⑶ 為了強化地下埋管的換熱，國外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不銹鋼鋼管，但目前實際應用不多。
5.2 管件與連接
⑴熱熔聯(lián)接(承接聯(lián)接和對接聯(lián)接，對于小管徑常采用)
⑵電熔聯(lián)結
(6)、埋管管長與埋管間距的確定
地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當?shù)氐耐寥兰夹g資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等(可以通過熱響應實驗測得)。
6.1 水平埋管：確定管溝數(shù)目及間距
埋管管長的估算：利用管材“換熱能力”，即單位埋管管長的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20～40w/m(管長)左右，;設計時可取換熱能力的下限值，即20 w/m。
單溝單管埋管總長具體計算公式如下：
其中l(wèi) ——埋管總長，m
1 q ——冬季從土壤取出的熱量，kw，
分母“20”是每m 管長冬季從土壤取出的熱量，w/m
致謝
能走到論文這一步，是對我們參加自考的以往努力的肯定；能走到致謝這一步，是對我們一路走來所有教育我們、幫助我們以及關心我們的老師、朋友、親人等的感恩。誠然，這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是所有指導過我的老師，幫助過我的同學和一直關心支持著我的家人對我的教誨、幫助和鼓勵的結果。所以，首先，對他們表示衷心的感謝!
另外，感謝校方給予我這樣一次機會。對于我們自考生而言，大多數(shù)是經(jīng)歷了高考的失敗后，不愿意放棄某種理想而尋求繼續(xù)努力的機會，自考給我們這樣一個特殊群體一個提升自己的機會，南京工業(yè)大學給我們創(chuàng)造了條件，在近3年的學習、考試過程中，我們堅持到了最后，是因為我們的學校“明德厚學沉毅篤行”的校訓激勵著我們，在一開始對自老不了解的情況下，學校的老師不厭其煩的接受著我們的電詢，在這樣一個完全自主學習的過程中，我們真的收獲了很多，這一切都源自于我們共同的學校——XX大學。
“飲其流時思其源，成吾學時念吾師。”至此在本論文即將完成之際，謹此向我的導師XXX老師致以衷心的感謝和崇高的敬意!本論文的工作是在唐老師的悉心指導下完成的。X老師以他敏銳的洞察力、淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、精益求精的工作作風和對科學的獻身精神給我留下了刻骨銘心的印象，這些使我受益匪淺。感謝老師從本論文開始一路指導至論文的完成，正是因為您思路清晰、反應敏捷，學術態(tài)度清新而開放，才使我的畢業(yè)論文有了極大的寫作空間。
