航天电子技术范文

导语：如何才能写好一篇航天电子技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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摘要：航天电子产品具有长寿命、小子样、失效机理复杂等特点，难以通过传统的统计方法对其贮存期进行评估。通过对元器件进行加速贮存试验，给出了一种元器件的退化方程、伪失效寿命、加速因子以及激活能的计算方法，然后在元器件加速贮存试验的基础上提出了一种基于失效率的航天电子产品加速因子算法，该算法只需得到整机元器件数量、失效率激活能即可计算加速因子，最后对某控制器进行加速寿命试验，验证了所提出的贮存期评估方法的正确性以及工程适应性。

关键词：电子设备；贮存期；加速试验；评估

1引言

当前，航天导弹武器系统电子产品通常具有“长期贮存，一次使用”的特点，贮存期通常可达十余年，是衡量导弹武器的一个重要指标。在研制阶段需要对电子产品的贮存期进行评估，获取贮存可靠性信息。目前，国内外通常采用的贮存期评估方法是对产品进行加速贮存试验，加速贮存试验是在试验中对样本施加超过自然贮存条件的环境应力，采集并记录相关参数的失效或退化数据，在一定条件下对试验数据进行分析建模，外推出正常应力下的贮存可靠性指标。加速贮存试验分为加速寿命试验和加速退化试验。加速寿命试验以试验中出现的失效样本数作为评估依据，需要的样本数量较多，而加速退化试验以样本的退化数据作为评估依据，所需样本数量较少。航天电子设备通常由整机电路及金属件结构件组成。

为了获取电子产品的贮存期信息，必须先分别对电路、非金属件及金属件金属结构件的失效模式、失效机理及贮存期进行评估。国内大部分的研究内容还主要集中在对电子元器件、金属材料及非金属材料进行加速试验，对电子产品的整机加速试验的研究、方法还比较少。由于金属结构件的贮存可靠性元大于电子元器件，本文主要对电子产品的整机进行贮存期研究。航天电子产品整机级加速贮存试验方法是从元器件老化试验中发展而来的，但也存在差别。电子产品整机中通常包含种类各异的电子元器件，在相同试验应力下，整机内不同种类的电子元器件的加速因子（即老化速率的加速倍数）并不相同，如何通过元器件的加速因子得到整机加速贮存试验的加速因子是本文需要解决的问题。本文首先以典型电子元器件为例，介绍了其退化方程、伪失效寿命、加速因子以及激活能的计算方法，然后在元器件加速贮存试验的基础上提出了一种基于失效率的航天电子产品整机加速因子的计算方法，最后以某控制器为例说明其贮存期评估方法。

2电子元器件的加速寿命

影响电子元器件贮存寿命的因素有材料、工艺、结构、封装等，在同样的贮存条件下，相同类型的元器件其寿命基本相同，因此，对同类型的元器件选取一个代表品种进行试验，所得出的寿命信息就适用于该类型的所有元器件。本节以某开关二极管为例，说明其加速寿命评估以及加速因子、激活能的计算方法。

2．1试验应力

选择将样品分为4组，采用步进应力加速贮存试验方法。步进应力加速贮存寿命试验温度及时间分别为T1：150℃（0～900h）；T2：165℃（900～1700h）；T3：180℃（1700～2400h）；T4：195℃（2400～3000h）。在4个温度下共设置23个测试点如下：T1测试节点：0、300、500、700、900h；T2测试节点：1060、1220、1360、1540、1700h；T3测试节点：1900、2000、2100、2200、2300、2400h；T4测试节点：2490、2580、2670、2760、2840、2920、3000h。开关二极管漏电流IR为敏感电参数，因此，通过IR对其寿命进行评估。

2．2试验实施

在每个测试节点对4组样品的漏电流进行测试，对每次的测试数据分组。

2．3数据处理

2．3．1退化方程

退化方程可按以下步骤得出：1）绘制漏电流IR变化趋势图；2）对趋势图进行拟合，得到退化曲线及方程。根据测试数据，绘制4个应力温度下的退化曲线及方程如图1～4所示。

2．3．2伪失效寿命

拟合曲线的“线性”拟合程度较好，因此，利用拟合直线方程y＝a＋bt中得出的a和b的值，外推各温度下器件的伪失效寿命t。

2．3．3加速寿命方程

得到伪失效寿命后，利用概率图确定寿命的分布类型，利用拟合曲线计算各个温度下的中位寿命t（0．5），4个温度下的中位寿命分别为10734．92、7279．093、5051．21、4518．42h。图中纵坐标为lnt（0．5），横坐标为1／T（e－4）。加速寿命曲线近似为直线，根据加速方程lnt（0．5）＝a＋b／T，推算出常温25℃下，该二极管中位寿命为505812h，大约57年。

3电子产品整机加速因子研究

航天电子产品加速贮存试验首先要确定影响贮存的关键应力，在此应力下需要选择相应的加速模型进行加速因子的计算。

3．1整机加速应力的选择

选择合适的加速应力直接决定了试验的有效性及加速效率，一般应根据产品的失效机理与失效模式来选择加速应力；航天电子产品在贮存、运输、维修期间受到多种环境影响，故在选择加速贮存试验加速应力之前，应作如下考虑。1）加速应力所激发的失效机理要与实际使用状态下的失效机理相同，即保证失效机理不改变。2）应该选择对失效过程起到影响最大的应力作为加速应力。3）加速应力会导致产品同时存在几种失效机理时，应按照技术上的判断，着重关注主要的失效机理。结合航天型号工程经验，环境温度和湿度是决定产品贮存寿命及可靠性的主要因素。温度对电子产品可能引起的热效应主要有如下几个方面：1）固定电阻的阻值改变；2）温度梯度不同和不同材料的膨胀不一致使电子产品的稳定性发生变化；3）变压器和机电部件过热；4）继电器以及磁动或热动装置的吸合／释放范围变化；5）工作或贮存寿命缩短。湿度环境对电子产品的表面效应，以及材料性质的改变会产生影响。目前，还没有成熟的湿度加速试验模型可以引用。在设计时，导弹弹上电子设备大多需进行密封性设计，因此湿度不是贮存的敏感应力，本文主要考虑温度应力作为加速贮存的施加应力。

3．2整机加速因子算法

Arrhenius模型广泛应用于与温度有关的应力加速贮存试验，但Arrhenius模型只适用于元器件，不能直接应用于整机［10－11］。

4整机加速贮存试验方法

4．1整机加速方法

综合考虑温度和加速效果，选定80℃为该控制器的加速应力温度，其对应的加速贮存试验时间T为T加速时间＝T贮存期／AFT。假设该控制器的贮存期为15年，为简化试验模型，建立加速试验剖面如图6所示。样本为新出厂产品，其自然贮存寿命为0，需要进行15个循环周期的加速试验，每个循环的试验时间为365×24h／35．51＝246．7h，也即加速时间246．7h相当于自然贮存1年。试验要求如下：产品在进高温箱前，需要进行外观检查和2电性能检查，检查合格后方可进入后续的高温试验。高温箱的升温和降温的速度是2℃／min，高温箱中的温度保持在80℃并恒温0．5h后开始计时，每个循环周期后进行电性能测试，测试时需将高温箱的温度降至常温，常温恒温0．5h后，才可以开始测试。高温加速试验的有效时间不应含纳测试和恒温的时间。每个试验循环周期结束后，需对产品进行性能测试，若15个循环周期测试均合格，则可以给出15年贮存期评估结论。

5结论

本文以元器件加速试验为基础，分析了元器件的贮存期、加速因子及激活能的计算方法，在此基础上提出了一种基于元器件失效率和激活能的整机加速因子计算方法，该方法针对小样本、故障模式多样的高可靠航天电子产品的贮存期评估问题进行研究，只需得到元器件种类及数量、元器件失效率、激活能即可计算加速因子。以某弹上控制器为例，给出了其加速试验及真实度评价方法。通过本文研究，可以对电子产品的贮存期进行评估，具有一定的工程实践意义。对于加速因子真实度的评价方法是本课题后续研究的重点。

参考文献

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关键词：电气工程及其自动化 专业 简介 发展

正是因为电气工程的发展，才有今天庞大的电力工业，人类才不可逆转地进入伟大的电气化时代。人类发展到任何时候也离不开能源，而能源是人类永恒的研究对象，而电能是利用最为方便的能源形式，以电能为研究对象的电气工程及其自动化专业有着十分强大的生命力。

一、专业内容介绍

电气工程及其自动化涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术信息与网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科。电气工程及其自动化的专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制三个部分。电气工程及其自动化专业的基础性也决定了它具有很强的学科交叉和融合能力。

培养要求：该专业培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的“高素质、强能力、应用型”高级工程技术人才。学生主要学习电工技术、电子技术、信息控制、计算机技术等方面较宽广的工程技术基础和一定的专业知识。本专业主要特点是强弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制技术问题的基本能力。

主干学科：电气工程、计算机科学与技术、控制科学与工程。

主要课程：电路原理、电子技术基础、电机学、电力电子技术、电力拖动与控制、计算机技术（语言、软件基础、硬件基础、单片机等）、信号与系统、控制理论等。

电气工程一般分为电力系统和应用电子（也就是电力电子）。

二、专业发展前景

电气工程学科涉及工业、农业、交通运输、国防及人民生活等各领域，与电子科学与技术、计算机科学与技术、控制科学与工程、信息与通信工程、环境科学与工程、生物医学等学科交叉渗透，拓宽了电气工程学科的内涵与外延。随着科技的发展，电气工程的学科结构、研究领域、技术领域发生了很大变化。电气工程愈来愈多地应用信息技术、计算机技术、通信技术、电力电子技术和自动化技术，电气工程及其自动化专业内涵也发展演变为强电和弱电结合、电工技术和电子技术结合、软件和硬件结合、元件和系统结合。例如“电气工程”和“电子技术”以及“控制科学”交叉融合产生了“电力电子技术”； “电气工程”与“材料科学”的交叉融合产生了“超导电工技术”和“纳米电工技术”； “ 电气工程”与“机械工程”及“计算机学科” 的交叉融合产生了“机电一体化”新学科，已形成了以“机械”为主体、电气工程和计算机控制为技术核心、“机械+电气+计算机”的有机融合，“机电一体化”技术实际上就是电气自动化技术高度发展的一个阶段的必然产物，它是电气自动化领域中机械技术与电子技术有机结合的一种高新技术，也可以说隶属于“电气工程及其自动化”的专业范畴。随着科学技术的高速发展，电力成为国民经济中重要的生产资料及人民生活中必不可少的生活资料。当今，电气化水平的提高使得各种经济活动都离不开电（用油的交通工具除外），我国电能占终端能源消费的比重已接近20%，高于世界平均水平。我国的电气化水平也决定了电力数据具有大范围的覆盖性。有专家表示，电力工业的发展方向是智能电力系统，或者是坚强智能电网或者是智能电网。智能电力系统是实现电力工业发展价值特征的最有效途径，也是现代电力工业的发展方向，发展智能电力系统能够确保更安全、更经济、更绿色、更和谐，同时智能电力系统是一个广义的坚强智能电网，能够有效地破解未来发展的挑战。

三、专业应用与就业方向

电气工程及其自动化的几个方向：

电力系统、电气技术、应用电子技术、高电压与绝缘技术、电机电器及其控制

1.电力系统方向

电力系统专业方向是电气工程及其自动化专业中最具有优势和特色的专业方向，为国家级一类特色专业的重要组成部分，主要培养从事高压电器设备设计、制造和运行维护等方面的高级工程技术人才。该专业方向依托电气工程一级博士学位授权学科和博士后科研流动站，覆盖了高电压与绝缘技术和电介质工程2个二级博士、硕士学位授权学科，电力系统为国家级重点学科。同时，该专业方向设置高电压绝缘技术和电气绝缘与电缆两个专业模块。

就业方向：可在电力设备制造行业从事高电压设备的设计、开发、生产和管理等工作，可在电力系统从事高压设备的运行维护方面的技术工作和管理工作，就业于电业局、供电局、发电厂，也可在科研院所从事教学和科研工作。

2.电气技术方向

电气技术是电气工程及其自动化专业的一个方向。该专业是重点专业，具有电气工程一级学位博士学位授予权，电气工程领域拥有博士后流动站，在高电压与绝缘技术、电机与电气和电力电子与电力信息处理学科具有工学硕士授予权。

就业方向：电气技术方向主要培养电气测量与控制技术方面的高级电气工程技术人才，从事电参量和磁参信息获取与处理技术研究工作，以及电气技术自动化控制领域的装置与系统的设计开发与应用研究工作。学位获得后，可在电气工程技术领域的企业、承担理论研究、技术开发、运行管理等技术工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

3.电机与电气方向

电机与电气学科在一体化电机的理论与技术方面，主要研究了步进电机、无刷直流电机、感应同步器等。在电机的电力电子驱动技术方面，研究了电动车、电机驱动系统的结构与控制策略，变频电源谐波抑制技术。在高环境、高可靠电机与电器方面，研究了高环境电器可靠性理论与技术航天电器的理论与技术、卫星姿控用飞轮的可靠性设计。在新型电磁机构的理论与应用方面，研究了特种电机、磁性流体密封、旋转轴的在线平衡、电磁成型技术。其中在步进电机和无刷直流电机等特种电机及航天电器方面具有较大的影响。

就业方向：可在电力、电子、通信、机械、交通、建筑等行业从事电子领域的研究、设计、开发、运行及管理等工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

4.应用电子技术方向

应用电子技术方向是电气工程及其自动化专业的一个特色专业方向，特点是电气与电子兼备，电力电子与信息电子相融。培养从事电气工程、电子技术、电力电子技术、自动控制、信号变换与处理等方面工作的宽口径、复合型高级工程技术人才。

就业方向：可在电力、电子、通信、机械、交通、建筑等行业从事应用电子技术领域的研究、设计、开发、运行及管理等工作，也可以在研究机构和高等学校从事研究与教学工作。

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【关键词】导线对接 热缩焊锡管 对接质量 原因分析 工艺改进

现在使用“热缩焊锡管”实现导线对接普遍应用在很多产品的生产中尤其应用在质量要求极高的航天产品中，采用正确合理的操作工艺技术，可以提高产品质量，降低故障率，延长使用寿命，降低生产成本。

1 “热缩焊锡管”导线对接技术介绍

1.1 “热缩焊锡管”特点

（1）“热缩焊锡管”一般用于导线对接连接（如图1、图2所示），热缩焊锡管中间自带焊锡环，对其加热后焊锡直接渗透到对接的芯线间，保证了对接处的可靠连接。

（2）外层护套管具有保护对接点的作用，当产品受到振动或冲击等外力时，外层护套能对对接的两芯线起到可靠固定和支撑的效果。

（3）焊锡管两端具有热熔胶，加热熔融后能保证线缆外绝缘层与热缩管间无缝隙，起到了防水密封功能，因此对接后的产品可用到户外高温高湿环境中。

“热缩焊锡管”能将以上三功能一次完成，操作简捷、性能可靠，所以越来越多的产品选用此形式进行对接。

1.2 导线对接出现的质量问题分析

对发生对接问题的线缆进行解剖查看，发现芯线从对接热缩焊锡管中脱出，说明对接点已断开；从外观上看导线端头没有光泽，表面为暗黑色，焊点为焊渣堆积状（如图3、图4所示），说明焊接面润湿性和可焊性差。

1.2.1 故障机理分析

焊点外在的形貌表现为焊点不光滑、有粗糙的颗粒、光泽性差，焊接基材与焊料间实际上是未能完全融合，焊件之间没有形成合金，这是典型的虚焊焊点。

从外观上看出导线端头没有光泽，表面为暗黑色，说明导线已氧化。若导线焊接前，没有对导线引线进行去氧化层处理，引线表面被氧化层覆盖，液态焊料与被焊引线之间不能互相溶解，防碍融化的金属原子自由地接近，不会产生润湿作用，熔融焊料粘附在被焊引线表面，遗留下不规则的焊锡疙瘩或锡渣，即焊接面出现半润湿现象，导致焊接可靠性降低，形成了对接虚焊。

1.2.2 造成对接虚焊的原因分析

（1）焊点不易检。航天电子电气产品的焊点和连接部位均需检，一般采用目测进行焊点外观检查，必要时借助4～10倍放大镜。合格焊点的判定为：焊点表面应光滑明亮、无针孔或非结晶状态；焊料应润湿所有焊接表面，形成良好的焊锡轮廓线，润湿角一般小于30℃；焊点和连接部位间不应有划痕、尖角、焊剂残渣或异物；焊料与连接件间不存在裂缝、断裂或分离等。

一般焊点是在外，焊点及连接部位的焊接质量可视、可触及，而采用焊锡管对接的焊点在热缩管内，只能看到连接部位的最外层，观察焊锡环是否熔融，是否向两侧流动，而不能有效识别焊点润湿情况，此形式的虚焊不易识别。

（2）导线未进行去氧化层处理。元器件、导线进行焊接前，必须先去氧化层，然后搪锡处理，搪锡过程不但方便焊接，更能直接判定元件和导线是否氧化。部分元件氧化不严重时外观不易发现，但搪锡焊接时若出现元件管腿或芯线不上锡，操作人员能立刻发现，避免了后续的质量问题。用焊锡管对接焊接时，工艺人员开始未意识到此点，没有要求对接的两导线先搪锡焊接到一起，只是要求对准焊锡环直接进行热缩处理。若两导线先焊接到一起，能尽早发现导线氧化现象。

一般元件或导线搪锡前，用橡皮擦或金相砂纸进行去氧化层处理，氧化层去除2h内要完成搪锡，搪锡后应在7小时内焊接装联，暂不装联的应放在塑料袋中密封加以保护，若超过7天，需对引线重新搪锡。

2 导线对接操作工艺技术改进

用“热缩焊锡管”实现导线对接的优势是明显的，但因前期对对接工艺技术的了解和认识不全面，出现了些质量问题。但随着对质量问题的原因定位、机理分析、问题复现等环节的研究，掌握了对导线对接工技术的操作要点、难点，对导线对接操作技术进行了改进，梳理出了对接工艺的正确操作流程。

2.1 导线对接操作流程

用“热缩焊锡管”实现导线对接的正确操作流程为：导线脱头穿套“热缩焊锡管”对接的两芯线先焊接焊锡环移至芯线绞合处热缩枪加热（如图5～图9）。

2.2 导线对接注意事项

（1）热缩焊锡管规格的选用：若使焊锡管实现可靠对接，选用的焊锡管规格必须与对接导线相匹配，匹配原则是导线应能顺畅穿过热缩焊锡管，且选择与管壁间隙小的规格，导线直径不应小于热缩焊锡管内径的1/2；

（2）导线脱头长度：搭接的两导线脱头长度应参照热缩焊锡管内两热熔胶环间距，应小于环间距3～5mm；

（3）对接位置确定：将对接两芯线对插装到焊锡管内，对接部位要重合，焊锡环对中，然后将导线端头捻紧合并焊接在一起；

（4）热缩温度和距离要求：将对接部位平行放置，热缩枪控制温度调至330℃～350℃，距热缩锡管表面约30～40mm均匀对其进行加热，使其口径均匀缩小，目视套管口径贴紧导线（图9示）。锡环融化后再延续10～15秒停止加热，让其自然冷却；

（5）若一束芯线需对接，对接时应错开，避免局部堆积在一起，但要保证长度一致（如图10）。

3 结语

本文对“热缩焊锡环”实现导线对接特点和对接操作工艺进行了介绍，尤其对发生的质量问题进行了原因定位和机理分析，实现了问题共享，希望大家引以为戒，避免后续重复质量问题的发生。

参考文献

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[2] 高林.焊接工艺及操作电子书[M].北京：电子技术工业出版社，2001.

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关键词： PD雷达； 电磁脉冲干扰； SystemVue； 对抗试验

中图分类号： TN97?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）21?0044?03

Design of PD radar countermeasure simulation system based on SystemVue

WU Ruowu， XU Xiong， HAN Hui， ZENG Yonghu， WANG Liandong

（State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Effects on Electronics and Information System， Luoyang 471003， China）

Abstract： To deeply analyze the experiment phenomenon of PD radar countermeasure， and acquire the response characteristic of PD radar signal processing link under different confrontation conditions， a set PD radar countermeasure simulation system composed of echo signal generation module， interference signal generation module， antenna characteristic simulation module， clutter characteristic simulation module， receiver module， A/D conversion module， MTD processing module and CFAR detection module was constructed by means of system simulation software SystemVue and Matlab for collaborative modeling and simulation. The system provides an efficient， flexible and intuitive simulation mode. The results of pulse interference signal simulation test show that the system has the ability to study the link response characteristic under different confrontation conditions， and provides a powerful support for the assessment of PD radar countermeasure test.

Keywords： pulsed Doppler radar； electromagnetic pulse interference； SystemVue； countermeasure test

0 引 言

脉冲多普勒雷达[1?3]因其具有高速度分辨率、抑制杂波能力强等特点，已经被越来越广泛地应用在机载预警雷达、机载和地面火力控制雷达、弹载制导雷达等方面，脉冲多普勒雷达的使用极大地提高了军事装备的作战性能。与此同时，伴随着脉冲多普勒雷达的广泛使用以及电子对抗技术的发展，针对脉冲多普勒体制的对抗干扰技术也在不断发展，此时提高脉冲多普勒雷达在特定干扰对抗和多电磁环境要素[4?6]影响条件下的抗干扰能力成为制约军事装备作战能力提高的关键因素。

为了提高脉冲多普勒雷达的抗干扰能力，建立了一个脉冲多普勒雷达信号处理仿真系统。研究在干扰条件下对其信号处理链路的影响，分析其对各处理环节影响的特性，为进行相关电子抗干扰技术提供帮助。SystemVue[7?9]是一款专为电子系统级设计的EDA产品，它可以进行真正的射频链路仿真，支持射频系统链路与数字信号处理单元协同仿真，其作为专用的ESL设计和信号处理算法开发平台，可以替代通用的数字、模拟和数学仿真环境。本文结合实际的电磁脉冲干扰试验的仿真需求，选取SystemVue设计软件构建了一套电磁脉冲特性分析用的脉冲多普勒雷达仿真系统。

1 模型设计

1.1 模型构建

一个采用二级变频超外差体制的典型PD雷达系统结构图如图1所示，其主要组成包含变频滤波模块、功率放大器、收发开关、天线、零中频正交解调器以及相应的视频信号处理系统。上述PD雷达系统加上实际目标、干扰以及信号传播特性，构成了PD雷达特性分析系统的物理模型。

本文设计PD雷达特性分析系统是在图1所示物理模型的基础上进行数学行为级模型的建立，根据设计需要，把行为级模型分为干扰信号、目标回波型号、接收处理三个基本单元，同时为了满足特性分析的需要在各单元关键信号节点处加入了测试分析节点。整个特性分析仿真模型如图2所示。

系统主要针对多普勒带宽内受到速度、距离欺骗干扰和受到高能电磁脉冲压制的情况下，接收机各信息链路节点的特性变化情况。如图2所示，电磁脉冲信号经过发射机、天线、杂波和目标信息模块后进入到接收处理模块。速度和距离干扰部分的仿真模型图如图3所示。信号生成模块可结合实际需求从系统库或者存储的波形文件中调用。与实际仿真的PD雷达模型相对应，发射机选取了两级上变频到射频的结构。经天线模块出来的射频信号调制速度信息和杂波信息后进入到接收机部分。目标回波信号和干扰信号经接收机两级下变频，在视频进行模数转换后再进入到多普勒滤波器组，之后再进行CFAR和视频积累处理。

1.2 仿真参数设置

SystemVue仿真环境是建立在数据流计算的基础上的，数据流分析引擎是数据流仿真的核心，任意一个SystemVue仿真系统执行之前，都需要根据数据流特点为其配备相应的分析引擎，系统的数据流分析设置图如图4所示。它包含数据分析开始和结束时间设置，系统采样率、采样点数以及频率分辨率等内容。

2 模型功能测试

在建立了PD雷达特性分析系统仿真模型之后，需要对其功能进行验证。本文通过验证系统建立的频谱测试节点和数据测试节点输出实现验证过程。设定电磁脉冲信号重频为10 kHz，脉宽为500 ns，干扰信号的重频为5 kHz，脉宽为500 ns，观测接收机中频输出的频谱。无干扰和有干扰情况接收机中频检测到的频谱图如图5和图6所示。

多普勒滤波器组和CFAR数据处理后的输出是整个PD雷达系统的核心内容。未做杂波处理的条件下，目标多普勒频率为8 000 Hz，距离为1 600时的距离?多普勒速度图和CFAR检测输出图，如图7所示。

加入干扰的情况下多普勒滤波器组处理输出，如图8所示。

3 结 语

本文针对实际PD雷达电磁脉冲干扰试验仿真分析需求，利用SystemVue搭建了一套用于PD雷达电磁脉冲特性分析的仿真系统，该系统由信号和干扰、射频发射接收、天线、杂波及目标和干扰回波生成、MTD处理和显示、CFAR检测等模块组成。通过对搭建系统各关键输出节点的测试，系统具备了典型PD雷达系统仿真模拟的能力，可进行不同对抗条件下的PD雷达电磁脉冲干扰特性分析实验。

参考文献

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【关键词】可重构;电子系统;数据压缩;ADV212;FPGA

Abstract：This paper introduces the development status of reconfigurable electronic systems technology，after analyzing on ADV212，a JPEG2000 standard codec ASIC，proposed a design scheme of an reconfigurable image data compression system，it combines the flexibility of FPGA devices and the efficiency of ASIC，it used FPGA resources on system reconfiguration.Tests and experimental results show that the reconfigurable image compression system with higher peak signal to noise ratio（PSNR），it is able to meet a communication system’s requirement on real time and data integrity of image compression.

Key words：reconfigurable;electronic systems;data compression;ADV212;FPGA

1.引言

随着多媒体应用不断发展，图像的传输与处理技术在高速光通信领域的应用越来越普遍。基于发光二极管的海量图像数据通信受到传输时间和信道带宽等因素制约，为突破这类瓶颈更好实现图像等大数据的及时传输处理，图像数据压缩近年来技术研究十分活跃。图像数据运用与通信已是无处不在，对多媒体数据处理、传输的性能要求也较高，使得运用专用集成电路（ASIC）和专用指令处理器（ASIP）进行图像压缩成为业界的主流选择[1]，但专用硬件对图像数据压缩等处理过程实时性追求必然导致其使用灵活性受到限制。采用纯软件和嵌入式处理器实现数据压缩信息处理虽然灵活，但压缩处理速度较慢，也不易实现通用的数据压缩信息处理机[2]。随着应用需求扩展和微电子技术进步，一种可重构的电子系统应用已经逐步成熟，它兼顾了硬件的高速性和软件的灵活性，是发光二极管数据通信等领域研发的重要组成部分。本文结合图像数据压缩信号处理单元的技术需求和可重构电子系统的研究现状，提出一种以单片编解码芯片ADV212为核心系统架构，结合FPGA器件的灵活性和专用编解码芯片的高效性，设计实现一种具有功能可重构的、适应JPEG2000协议的数据压缩信息处理系统。

2.可重构电子系统技术研究现状

美国超级计算机研究中心已推出了基于XC3090和XC4010 FPGA阵列的两代SPLASH系统，SPLASH-2已广泛应用于模板匹配、图像处理等领域。Lockheed Sanders公司设计的CHAMP（Configurable Hardware Algorithm Mappable Preprocessor），是一种基于XC4013 FPGA的可配置硬件算法映射系统，用于空间滤波、光谱滤波和背景归一化，已经在新型导弹预警系统中使用。美国Brigham Young大学的一个研究小组把FPGA和DSP结合在一起，构成面向高性能的嵌入式数字信号处理的可重构处理器，是一种面向应用的解决方案，构成DSP-RL（可重构逻辑）结构的处理器。其基本思想是在数字信号处理器中嵌入一块可重构逻辑阵列，常规控制和简单计算由DSP完成，计算量大的任务由可重构阵列完成。英国牛津大学的程序研究小组利用Xilinx4000系列的FPGA对可重构计算进行了卓有成效的研究。他们将FPGA、设计自动化和适应性计算融为一体，提出了一种基于FPGA的可重构处理器思想[3]。美国加州大学伯克利分校的BRASS研究小组开发了将一个MIPS微处理器和细粒度FPGA组合在一起的系统，称为Garp。XPP（eXtreme Processing Platform）结构是PACT公司提出的一种粗粒度实时动态可重构的数据处理技术，其中心思想是用配置流来替代指令流。目前国内对可重构计算进行多方面的研究。西北工业大学航空微电子中心，在国内较早进行了单芯片可重构计算系统的概念验证原型，在一个芯片中集成微处理器核、可编程资源和嵌入式的存储器系统。哈尔滨工业大学在线程计算方面的可重构做过研究[3]。华为公司在程控处理方面提出过自己的专用可重构处理机。

可重构计算的编译技术处于起步阶段，传统的计算系统就是将软件代码下载到RAM中，这样提供了极大的灵活性，同样使用可重构件也是基于RAM的配置代码加载，它不能从软件编译得到，需要有相应的协同编译技术。协同编译包括自动的软件/配置代码划分，决定分割和调度计算的顺序以及哪部门电路需要被改变。在此方面已经有一些研究成果，但还需开发更先进的工具来充分利用新硬件技术的优势。对于2020年及其后的硬件结构，可演化性将成为其一个关键特征[3]。在固定功能的硬件和可演化硬件（Evolvable Hardware，EH）之后，下一代将是可以自我配置和演化的硬件。可演化硬件或可演化方法代表一个新的研究领域，也是FPGA的一个新的应用领域，其动态可重构电路的配置是由演化进程决定的，演化的方法如遗传算法被用来产生及进化出一系列FPGA的配置，最终产生具有所需功能的设计，由此可能产生超出现有模型、技术综合或设计者能力的具有新型功能的电路。它可以看成是控制论和仿生学的复苏，主要推动技术就是现在出现的可重构硬件技术。当今在日本、韩国和美国都出现了越来越多的与可演化硬件相关的研究。

随着社会、经济和信息技术的进步，海量的图像或视频信息数据处理与运用已经延伸到各个领域，另一方面发光二极管数据通信带宽等因素的限制日益突出，图像数据压缩就成为了通信信息处理中重要的技术分支。正因为数据传输处理应用无处不在，图像压缩的技术要求也是多种多样，运用可重构电子系统相关技术实现一种面向多用途的图像数据压缩信息处理，对于实现数据通信处理平台的通用化系列化意义重大。鉴于当前图像数据压缩技术和可重构电子系统发展现状，用可编程逻辑实现全部图像编解码算法不管在开销和效率上均不太具备可行性，而另一方面类似ADV212这种基于JEPG2000协议的图像编解码专用芯片（ASIC）技术在技术成熟度、运算效率和成本等各方面是目前FPGA器件加载的编解码软核所不能比拟的[2]，所以面向多用途的图像数据压缩信息处理系统设计实现上兼顾FPGA的灵活性和专用ASIC的高效性是必然的选择。

3.基于ADV212图像数据压缩系统实现

3.1 可重构的图像数据压缩电子系统架构

本文提出的设计方案采用“FPGA+ADV212” 的架构，用硬件电路实现通信系统中图像数据压缩，该可重构电子系统的结构框图如图1所示。核心的图像编解码运算由ASIC芯片ADV212来实现，充分发挥该ASIC的实时性和成熟性，为适应不同的应用需求，运用FPGA器件的灵活性达成电子系统的可重构，FPGA逻辑主要实现对ADV212芯片的配置、整个系统的数据流控制以及系统时序逻辑适配，还配置了电源转换管理模块、高速存储模块、输入输出接口模块、USB控制模块以及显控模块等。该方法具有开发周期短、实时性好、功能扩展和算法升级方便等优点，较好地贯彻了系统可重构的设计思想。

图1 图像数据压缩系统结构框图

3.2 ADV212结构及工作原理

ADV212是AD公司推出的一款单片JPEG2000编解码芯片，是业界具有实时压缩和解压缩标准视频、高清视频的专用芯片，适用于多种视频和静止图像格式。ADV212的内部功能框图如图2所示[4]，该芯片主要由像素接口、小波变换引擎、熵编解码器、嵌入式处理器、存储器系统和内部DMA引擎等组成。输入图像和像素数据输入像素接口，采样值则经过隔行扫描传输到小波变换引擎中。在小波引擎中，每个图块或帧将通过5/3或9/7滤波器分解成许多子带。生成的小波系数写入内部寄存器中。熵编解码器将图像数据编码为符合JPEG2000标准的数据。内部DMA引擎提供存储器之间的高带宽传输及各模块和存储器之间的高性能传输。提供的RISC处理器具有每一个程序和数据存储器、中断控制器、标准总线接口及定时器计数器所对应的ROM和RAM。

图2 ADV212内部功能框图

图3 HIPI模式工作下的ADV212配置流程

3.3 ADV212芯片的初始化配置流程及关键寄存器说明

在本系统中，通过FPGA内嵌NIOSII软核实现对JPEG2000压缩芯片ADV212的初始化，初始化的过程包括直接寄存器的配置、间接寄存器的配置以及固件的加载，其中，配置所需的ADV212 RISC固件存储在NIOS II外部存储总线的FLASH芯片上。对于本系统中压缩芯片设置为HIPI模式，其初始化的具体流程如图3所示[5]。系统上电后，先进行上电复位（BOOT=0x008A），然后配置内部锁相环（PLL），至少等待20us锁相环配置成功后，设置No-Boot Host模式（BOOT=0x008A），配置主机接口访问方式（BMODE=0x000A，这里主要设置主机控制数据宽度和DMA数据宽度）和间接寄存器的访问方式（MMODE=0x000A，这里主要设置数据存取位数和间接地址步长大小），然后NIOS II软核将存储在片外FLASH中大小为32KB的固件读出并且写入ADV212中0x57F00～0x57FF0存储空间上，软复位（BOOT=0x008D），重新设置BUSMODE和MMODE，再设置编码参数如图像格式、精度、小波变换级数、小波类型、编码块的大小、压缩比、量化步长、输出码流格式等[4]，配置间接寄存器（行列计数器、F0_START、F1_START、V0_START、V1_START、V0_END、V1_END、PIXEL_START、PIXEL_END、PMODE2、VMODE、DMA等），配置完这些寄存器后使能中断，查询固件是否正确加载（SWFLAG=0XFF82），如果固件被正确加载，清标志（EIRQFLAG=0xFFFF）后可进行编码，否则继续查询。

一些重要寄存器的说明如下：

1）PMODE1：配置VDATA或者HDATA总线上的像素格式及精度;

2）XTOT：设置每行的扫描样本数，对于灰度图像，它等于图像宽度;对于YCbCr图像，它等于图像宽度的2倍;对于VDATA工作模式的HVF形式，它至少要有16个行消隐，既要多加16;

3）YTOT：设置每帧的行数，一般等于图像的高度，对于VDATA工作模式的HVF形式，它至少要有6个行消隐，既要多加6;

4）EDMOD0和EDMOD1：设置DMA模式;

5）PMODE2：设置H、V、H以及VCLK的有效沿;

6）VMODE：设置ADV202的视频接口操作模式;

7）FFTHRP、FFTHRC、FFTHRA：设置FIFO门限值;

8）其它F0_START、F1_START、V0_START、V1_START、V0_END、V1_END、PIXEL_START、PIXEL_END参照用户手册[6]。

3.4 运用NIOSⅡ软核实现系统重构

NIOSⅡ是Altera公司开发的32位嵌入在FPGA芯片中的RISC软核处理器，其指令执行速度可达200DMIPS，时钟频率可达200MHz，并利用内部Avalon总线与FPG内各逻辑电路单元、片外各类接口相连，可利用SOPC Builder工具自动生成嵌入式片上系统[7]。Altera公司提供NIOSⅡ IDE软件集成开发环境，应用C语言编程，可实现外设接口控制编程、信号处理算法编程等。硬件调试可采用QuatusⅡ提供的SignalTapⅡ逻辑分析仪，便于调试分析多组时序信号。运用NIOSⅡ进行软硬件协同设计的方法，可快速组建功能复杂的嵌入式系统[8]，本设计正是在FPGA上运用NIOSⅡ实现电子系统的可重构。

如图4所示为基于ADV212的图像数据压缩信息处理样机的NIOSⅡ系统配置模块，这是达成可重构设计的NIOSⅡ部分的核心，在FPGA芯片上实现的SOPC硬件架构包括FPGA、存储器和外设接口三部分。

图4 NIOSⅡ系统配置模块

图像数据压缩系统调度控制流程全部是运行在FPGA芯片内部的，核心是NIOSⅡ嵌入式CPU模块，与一般的嵌入式系统开发不同，当SOPC设计需要新的外设模块时，不需要在PCB上加入相应的外设芯片，在FPGA芯片内部加入相应的外设模块，并通过在片上的Avalon总线与NIOSⅡ CPU相连即可。存储器部分的设计有作为代码运行和变量交换的空间的片上RAM;有用于将程序固化EPCS;还有FLASH控制器，控制NIOSⅡ CPU对Flash的读写，Flash中事先写入了ADV212的配置数据。另外还有ADV212控制器用于控制NIOSⅡ CPU对ADV212寄存器的读写，从而配置ADV212;SYSID是一个简单的只读设备，它作为SOPC Builder工具提供唯一的标识符;Avalon三态总线桥用来连接NIOSⅡ CPU与SDRAM、Flash。SOPC Builder工具提供了各种通用的外设控制逻辑IP核，其运行稳定可靠，可在很大程度上直接调用而不用关心其具体实现[9]，在图像压缩信息处理机系统重构过程中，重点关注核心算法和关键配置的实现即可，使得数据通信与处理系统产品的研发周期大幅缩短。

图5 原始图像（左）与压缩解压图像（右）对比

4.测试试验结果

为了验证该可重构图像压缩信息处理系统设计的实际效果，将一副512*512大小的灰度图输入到系统可重构图像数据压缩信息处理样机进行测试验证，如图5左侧所示为原始图像，按10：1的压缩比，不可逆的5级定点97小波变换将此图像压缩成JPEG2格式，然后利用开源软件kakadu.exe进行解压[10]，图5右侧为解压后的图像显示，用肉眼几乎很难分辨图像压缩前后的差异，这里用数学统计的方法来计算图像的峰值信噪比和实时性等图像压缩信息处理的评价指标，定量说明这种系统可重构的图像压缩信息处理系统的使用效果。

图像压缩信息处理系统的信息处理质量评价，一般用到以下两种公式[11]。

均方差：

（1）

峰值信噪比：

（2）

其中，和分别表示原始图像和重构图像坐标为（i，j）处的像素幅值。表示原始图像中可能取的最大值。由公式（1）和公式（2）计算可知，经样机对测试图像（512*512，coffee）进行处理的压缩比为10：1，压缩后重构图像和原始图像的峰值信噪比计算得到PSNR结果为37.8354。

实时性评价主要通过软件跟踪测试，将原始图像coffee输入到ADV212的HDATA数据总线上[12]，从输入开始计时，到从HDATA数据总线读出压缩后的图像信息，时间小于0.1ms，能满足某通信系统对于数据压缩实时性的要求。

5.结论

运用NIOSⅡ的软/硬件统一编程模型，完成了基于ADV212芯片的可重构图像数据压缩信息处理系统实现，一方面充分运用了该型专用ASIC芯片的技术成熟度和运算实时性，另一方合理运用了可重构电子系统相关技术的研究成果。提出了基于ASIC的系统可重构的图像数据压缩信息处理解决方案，系统架构和接口简洁，系统重构和配置算法升级方便，体现了某发光二极管通信系统信息传输处理单元模块化、通用化、可重构等设计思想。

设计方案较好地解决了图像压缩运算实时性要求和当前可编程器件及开发高质量软核验证过程漫长的矛盾。经测试考核，样机能够满足某发光二极管通信系统对于图像信息处理的性能指标要求，为图像数据压缩处理单元的通用化、重构升级与二次开发奠定了基础。

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基金资助：上海市科委科技攻关项目（项目编号：12dz1143100）。

作者简介：

宋晓东（1975―），男，硕士，上海航天电子技术研究所高级工程师，主要研究方向：信号与信息处理，嵌入式系统架构。

篇6

随着人类探索领域的不断扩大，对于空间的拓展能力也不断增强。当前，无论是海域还是大气层，人类的发现都已经相对较为成熟。航空航天事业作为人类领域探索的产物，也得到了进一步发展。对于电子通信系统综合性能的要求不断提高。然而，传统的电子通信系统具有较多的缺陷，从而使得其稳定可靠等性能的保证缺乏，这就使得航空航天事业的发展受阻，另外，当前航空电子通信系统难以提供对应的通信通道，自然也就无法保证通信信号的质量。因此，在近年来的发展中，人们一直在对其电子通信系统加以研究。DSP技术的存在，能够为信号的稳定运行提供一个更加可靠的保证，同时，还具有特殊的通道。因此，成为当前航天电子通信系统建设的重要依据。本文在DSP的基础上，对航空电子通信系统的设计加以分析，主要从总体设计、硬件设计和软件设计三个方面着手，并对其调试方法加以复分析，希望能够为我国航空电子通信系统的发展提供一定的参考，进而推动我国航天事业的进一步发展。

【关键词】DSP 航空 电子通信系统 设计研究

通信系统让作为航空事业发展的必要基础设施，其质量的高低对于航空工作质量以及航空领域的长期发展都具有较强的影响力。而随着航空事业的发展，也间接使得其对科学技术水平要求更高。因此，电子通信系统必要做出对应的调整，才能有效地推动航空事业的整体发展。DSP即数字信号技术，是随着科学发展所产生的一种新型技术，其对于信号的接受以及处理，有着较好的效果。当前，已经逐步出现在人们的生产与生活之中。基于DSP所创建的航空电子通信系统，能够有效地保障其信号的可靠性与稳定性，同时，还会为信号提供一个新的通道，使得其整体性能得到保障。然而，由于我国航空事业发展有限，新型技术的使用还不能达到对应的熟练度。目前，DSP应用下，创建航空电子通信系统还不能对其的整体设计以及后续效果加以保障。故而，需要针对该条件下的电子通信系统加以研究，并且就其各个设计方面进行调整，希望能够使得其达到对应的使用效果，推动航空事业的持续发展。

1 DSP的内涵

DSP，英文全称为Digital Singnal Processing ，即数字信号处理，是面向电子信息学科的专业基础课程。简单来说，数字信号处理也就是使用数值计算的方式来对信号进行加工的理论与技术。在日常使用中，是将其作为一项实际存在的基础，将事物的运动变化，都转化为对应的数字，使用计算的方式，从中提取对应的消息，并对这些信息加以运用，实现人类生产发展中的某个运用活动。目前，已经有对应的处理芯片，也就是数字信号处理器，一般来说，这是集成计算机所特有的一种芯片，相对较小。其实际运用，也就是该芯片的工作过程。相对传统的信号传输来说，该种技术的信号获取与分析能力更强，稳定性较高，能够在较短的时间内，对信息进行准确的处理。因此，目前很多领域都将其运用于自身的通信系统之中。航空电子通信系统对于信号的稳定性与可靠性要求更高，尤其是在当前社会发展的背景下，人们对于航空领域的认知不断深化，对其应用也相对扩展。保证航空领域发展的稳定性与应用的安全性，成为当前航空领域的主要目标。自然，对其电子通信系统的要求也达到了一个相对的高度。航空电子通信系统要求提高，DSP技术的信号处理优势不断突出，这就使得航空电子通信对其运用的重视提高，对应的通信系统建设，成为当前的主要方向。

2 航空电子通信系统的总体设计

基于DSP的航空电子通信系统，一般来说，其主要结构为：软件、硬件、调试。

2.1 软件也就是整个系统的核心部分

其对系统中的所有程序都会产生一个控制作用，通常来说，软件发出命令后，硬件就会按照其之前的设定，去执行这个命令，从而使得整个系统运行正常化。在实际的运行中，硬件本身没有生命，而软件则是赋予其生命的重要内容。可以说，软件是硬件适应外部环境的重要保障。

2.2 硬件是整个系统的物理基础

在可科学技术不断先进化的今天，人们越来越追求软件所能够赋予硬件的内容。然而，在软件不断的发展下，硬件必须要具有一定的发展，才能使得两者契合。从某种程度上来说，软件是硬件的的核心，而硬件则是软件的必要基础。如果没有硬件或者硬件的性能缺乏，那么将无法满足系统运行的必然要求。而如果是航空电子通信系统中的硬件仍旧没有进行更新，其软件的发展也不过是空谈。可以说，软件必须要配合对应的硬件，才能实现其操作效果，达到对应的性能高度。

2.3 系统调试部分是保证软件与硬件可靠运行的重要保障

对于DSP技术的使用来说，其主要针对系统架构设计中应该具备的简单、灵活等特征，从而在软件、硬件都没有瑕疵的基础上，来使得其信号的处理更加有效化。然而，DSP技术本身就是近年出现的一种新型技术，将其运用在航空电子信息系统上，也当是属于一个整体的进步，还没有对应的经验。因此，对于DSP背景下，所设计出来的航空电子通信系统，其性能的好坏，运行的实际，都没有人可以加以保障。系统调试的存在，就是为了针对其中的不足，来进行必然的调整，从而使得其更加符合运行的原理，保证航空电子系统运行的稳定性与可靠性。

3 基于DSP的航空电子通信系统的硬件设计

硬件作为电子通信系统运作的基础，其设计的合理性直接影响软件的性能实现。尤其是在科学技术不断发展的今天，各种硬件的精致性与准确性不断深化，从而使得其实用性更强。而在DSP的引导下，航空电子通信系统硬件的要求也就更高。笔者认为，其硬件的设计需要注意如下几个部分：

3.1 控制模块设计

控制模块是整个DSP航空电子通信系统的核心，一般来说，是由DSP芯片与周围功能单元所组成。DSP芯片一般是选用的低功耗、功能性能较好的TMS320系列的TMS320LF2407A，并且配合周围的功能单元，从而实现控制机载总线数据通信、存储以及处理的子系统。 其基本结构如图1。

从图1可以看出，其整个是以中心向四周扩散的模式存在。也就是说，其控制模版联合了周围的功能单元。而且，直接对周围功能单元进行负责。一旦其发出任何指令，周围的功能单元都会在第一时间来对其进行实现。并且，在实现之后，会存在一个反馈，让中心能够对其进行准确的状况了解，实现其控制功能。

3.2 上位机与下位机的通信模块设计

在该处，可以使用RAM技术，从而使得双CPU之间的通信得到保障。一般来说，普通的系统中只会存在一个CPU，从而对系统进行总控制。然而，航空电子通信系统的复杂性较强，其面临的问题较多。在实践中，其可能会存在天空、地面两者的沟通。因此，其必须要保证CPU的运行。而为了使得其运行更加符合自身的状况，双CPU成为其主要的控制模式。采用对应的技术，从而使得两个CPU的信息可以共享，实现数据的交换，从而使得其访问的便捷性更强，在信息的提取上，也可以更加准确。

3.3 ARINC429总线通信模块设计

通信模块的存在，是为了保证各个部分的信息能够得到准确的传输。一般来说，ARINC429总线通信模块主要由两个部分组成，即接收器与发送器。接收器负责信息的采集与过滤，而发送器则负责将其信息加以传递，从而使得其信息的运用更加便捷化。在电子通信的过程中，其应该表述为：将接收数据串并转化，从而完成其数据发送的并串转换，在某些状况下，也可以及时的对其通信加以阻隔，从而使得通信质量得以保证。可以说，总线通信模块实际上是对通信质量的保障，也是对通信传输度的控制模块。

3.4 LON WORKS数据通信模块设计

在LON WORKS通信模块的设计中，一般选择FT3150智能收发器为主要控制器，从而完成各个采集模块数据采集的同步，并且，还添加了传送采集数据等多种功能。为了保证该模块功能，实现应用的广泛性，当前还对该模块与PC机的串行接口加以延伸，这样就可以使得LON WORKS模块中所采集到的数据，可直接发送到上位机。在传统的电子通信系统中，其获取到的信息一般都是需要经过处理，然后经特殊的通道传送。在这个传输的过程中，可能会使得信息丢失或者不不准确。这就给传输带来了较大的困难。而其直接传输的渠道存在，就可以有效地保证传输质量。其基本结构图如图2。

4 基于DSP的航空电子通信系统软件设计

4.1 设计要求

在硬件设计完成之后，为了使得硬件能够发挥其作用，必须要对其软件加以设计。在这个设计的过程中，必须要保证系统软件具有一定的实时性、可靠性与可维护性等基本特点。

4.1.1 基于DSP的航空电子通信系统需要具有良好的时效性

也就是说，系统的处理器需要在较短的时间内，完成一系列的软件处理工作。例如，在其接收到对应信号后，快速对信号进行分析与处理，并且做出逻辑判断，然后输出对应的控制信号，完成正确的动作。在这个过程中，如果存在延误，则可能会使得整个系统的进度受到影响，影响系统的性能实现。

4.1.2 基于DSP的航空电子通信系统需要具备一定的可靠性

这主要是针对系统发生故障而言，一般来说，系统故障会产生一定的问题，在这种状况下，必须要采取一定的措施，来对其进行紧急处理。

4.1.3 基于DSP的航空电子通信系统必须要具备可维护性

一般来说，可维护性也就是说，在其设备软件和硬件存在某种问题时，能够通过简单调控等，达到对应的效果，或者存在故障，能够以维护的方式使之恢复到之前的状况。本身航空电子通信设备都是相对精密的设备，其结构与功能决定了是否能够达到对应的效果。在该种状况下，很难一次性的就能使得整个系统协调化。因此，必须要采取一定的措施，使得整个系统运作效果更好。某些设备的可维护能力较低，其在维护的同时，就会使得设备的性能受到影响，进而降低了使用质量。因此，必须要求设备的可维护性。

4.2 软件的模块划分

在软件设计中，需要将其模块化，从而保证每个模块的设计合理性与适用性，才能间接的保证系统整体软件的有效性。通常来说，软件设计主要包涵：上位机软件设计与下位机软件设计。上位机软件设计主要是为了实现各种相关数据的有效管理，并且实现系统的智能纠错。而下位机软件设计则是执行软件，保证系统指令实施的确切性。而上位机的模块又包涵了四个：系统的初始化模块、通讯模块、控制模块和数据处理模块。

5 基于DSP的航空电子通信系统的调试方案设计

无论是经过多少人或者有多么精密的设备作为基础，其设计出来的系统都会存在一定的瑕疵。而调试的存在，则为系统的运行提供了一定的保障。由于DSP系统本身相对复杂，而适用于电子通信系统后，两者的复杂性有所切合，就会使得整个系统的复杂程度更甚。在系统调试时，需要以系统的基本要求为主，确保调试的全面性。一般 来说，系统调试主要包括8个方面：电路板裸板检测、焊接装配器件、通电前检测、电源输出检查、时钟电路测试、DSP 工作状态检查、RAM 读写测试以及上位机与下位机联机测试。每一个方面调试工作都需要落实，才能够保证系统整个性能的良好。同时，在调试之前，需要对软件硬件等进行多次确认，需要保证其不会影响调试的效果。

调试并不是单纯的包涵调控的内容，对于系统的维护也是有所包涵的。一般来说，系统调试是指系统正式投入使用之前，所需要进行的试行，并在整个试行过程中，去发现系统的不足，并且，对其进行一定的调整。而维护则是在系统运行中，对其进行定期或者不定期的检测与休整。在笔者看来维护也应该是调试的一个部分。也就是使用后调试。在使用过程中，人们对于系统的了解程度不断加强。而对于系统也会存在一定的新构思。因此，在维护的同时对其进行一定的调试，也十分必要。通常来说，维护也指定期维护与临时维护。定期维护是在规定的时间中，对系统进行检测与调整。而临时维护则是需要在发生故障的背景下进行。另外，调试并不是单纯的指整个系统。也可以是系统中的某个部分。因此，调试方案的设计需要具有针对性。

6 结束语

DSP是社会不断发展下，所出现的一种新型信号处理技术。社会各界对于其的使用都具有一定的尝试性，航空领域也是一样。传统的航空领域信号传输质量难以得到保障，其传输处理效率缺乏，从而使得该领域的发展受到了严重的制约。面对该种状况，必须要对其通信系统进行必要的创新，使之符合社会发展的需求。然而，由于技术本身相对运用难度较大，使用经验缺乏。实践中，航空电子通信系统运用DSP技术加以创建，必然会存在一定的问题。这就需要人们加强对其的研究，从软件、硬件两个方面的设计着手，保证其设计出来的适应度与精密度较强。另外，为了保障其正式投入使用后的效果。还需要在使用之前，进行对应的系统调试。在反复调试中发现问题，解决问题。除此之外，维护也具有一定的必要性。本文从多个方面论述了基于DSP的航空电子通信系统设计时，需要注意的问题，从而对系统兼容性与通用性的保证，提供了一定的可能性。并且，还赋予了一定的扩展能力，希望能够为我国航空事业的发展提供参考。

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【关键词】远程测控 技术发展 特点 现状

1 现代测控的特点

1.1 网络化

我国科学技术和网络技术的革新让越来越多的领域都在不断应用新技术，为人民的生活和生产提供了便利。由于网络在生活中应用到了各个方面，具有很强的渗透性，延伸到了工业、农业也如此，随着我国测控技术的不断发展，网络技术逐渐应用进来，并且随着技术的逐步提高，远程测控的可靠性和精准度达到了大幅的提升，给我国农业和工业生产提供了重要的技术支持。

1.2 分布式化

伴随着网络技术的应用，测控技术如今也进入了一个新时期。现代远程测控技术可以实现在不同区域内的控制作业，并且精确度较之前更高，并且能准确找到需要放置检测仪器的方位。对于分布式测控系统来说，它是通过微型计算机实现的，利用网络技术将不同区域内的设备相联系，在实际生产操作中，此种测控系统能够实现由测量到控制，然后实现全面管理的目的，这种测控技术有点非常明显，它可以有效的提升测控效率，并且能控制成本支出，安全可靠性也更高，如果在测控的过程中有一个零件或部位有故障，它仍然可以确保整个系统不会停摆，仍然会正常运行。

1.3 智能化

在现代远程测控系统中，采用的都是智能化的设备，智能化的设备减少了人为操作的繁琐，让使用更加简便，并且测控系统中采用的是微处理器，在操作系统运行时，人工智能和微电子控制一起使用，能让计算方法更加完善。

1.4 数字化

现代远程测控技术的数字化简单地说就是将一些复杂的信息转变成一些系统能够分析、测量的数据，并且将这些分析出来的数字建立成数字模型，然后进入计算机系统进行批量处理。这种数字化的测控方式能够实现从远程到终端的具体控制，并且能在处理中得到可靠准确的数据，实现数字化控制。

2 远程测控技术发展现状

2.1 采用光纤通道的远程测控系统

运用光纤通道的意思就是运用光缆来实现远程测控，这种测控系统数据的传输和分析都是通过光缆来实现的，并且系统也能充分实现光缆的最大容量传输，并且具有稳定性好、抗干扰性好的优点，此系统主要分为测控中心和控制子系统两个，测控中心包括主站、串行口，以及光缆和光纤收发器，这些部件相互配合，实现了数据采集。

在光线通道的远程测控系统中，负责进行光电转换的装置是光纤收发器，它能够通过串行口进行信号接收。光纤收发器具有可靠性和稳定性的有点，能够通过接入以太网实现远程测控，因此，此种远程测控系统在设计时要特别重视接口的选择，确保光纤收发器能够正常对接。运用光缆的远程测控系统投入资金较高，但是由于抗雷性能加，数据传输更加稳定，因此目前广泛应用在了广播、通信站内。比如下图中电气远程控制系统，就是采用了光纤收发器。

2.2 采用Internet或者是Intranet的远程测控系统

采用Internet或者是Intranet的远程测控系统，是以现代先进的计算机技术与网络技术为核心，实现了人们对任何时间、任何地区数据信息的获得该系统的组成分为现场数据采集控制子系统，Internet或者是Intranet，测控中心PC机、WebServer，InternetTCP/IP、数据库（分析处理算法），Explorer等。

该系统的实现需要解决很多重要问题，主要分为以下几个方而：是传输数据的实时性、准确性、可靠性等；一是网络运行的安个性问题；三是InternetTCP/IP协议与现场总线协议的兼容性问题，是否能实现传输数据的畅通无阻；四是计算机网络数据库的更新与连接问题，是否能确保数据传输的实时性、可靠性与动态性；五是计算机网络数据库是否具有良好的兼容性与编程的高效率性。采用Internet或者是Intranet的远程测控系统适用于远程数据或者是不同地区数据的收集、采集、报警、故障监测等，在现代各个领域中广泛应用。

3 远程测控技术发展的趋势

3.1 数据传输方式的多样化发展

随着远程测控范围与距离的不断扩大，远程测控系统的结构复杂化程度的不断增加，过去数据传输的单方式已无法满足现代社会发展的需求远程测控系统数据传输方式的多样化发展，是将多种数据传输方式结合运用，有效降低系统的复杂程度，有利于远程测控系统的模块化发展例如无线通信技术中的蓝牙技术应用到远程测控系统中，实现了远程测控系统与Internet或者是Intranet的连接，达到网络远程测控的目的。

3.2 嵌入式微型因特网互联技术与嵌入系统的应用

嵌入式微型因特网互联技术与嵌入系统技术的应用，促进了远程测控技术现场数据采集与控制子系统的智能化发展，方便了远程测控系统通信渠道的建立。随着科学技术的不断创新，微处理器与嵌入式技术的发展与应用，进步促进了远程测控系统的智能化发展，大大降低了测控系统主控机CPU的负载量，提高了测控系统数据传输的测控性与实时性，此外，测控系统数据采集与控制子系统的智能化发展，有效扩大了Internet与Intranet数据通信范围。

4 结束语

综上所述，科学技术的发展必定不断推动远程测控技术的发展和完善，随着技术的不断更新，远程测控技术必定会在更多的领域得以应用，而我们只有看清形势，不断提升技术，才能真正促进我国远程测控领域的发展。

参考文献

[1]赵金光.基于LabVIEW的远程测控技术的研究与应用[D].北京交通大学，2008.

[2]井超.基于网络的远程测控系统的研究[D].北京邮电大学，2008.

[3]曹军义，刘曙光.基于Internet的远程测控技术[J].国外电子测量技术，2001，06：17-21.

[4]龚清勇.远程测控系统数据及信息安全技术研究[D].中北大学，2005.

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关键词：DC/DC变换器；升压隔离变换技术；升压隔离控制技术

中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

DC/DC也叫直流斩波器，主要功能就是将固定的直流电压转变为可变的直流电压。将直流低压变换成直流高压，同时实现电气隔离就是隔离升压型DC/DC变换器的主要特征。此技术被广泛应用在电动车、地铁和无轨电车的无级变速和控制上，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。在储能系统和超导储能系统以及新型可再生能源的开发和利用等众多领域具有非常广阔的前景，这种技术现已加入航天电源系统和新能源汽车领域。

一、隔离升压DC/DC变换器变换和控制中存在问题

与Buck（Forward）变换器的电压源变换器相比，DC/DC变换器具有强大的输出容量和飞快的变换效率，以及具有单项功率流，输出电压波纹小的特点，而且作为储能式变压器，能够起到限流的作用，处于过载状态时，可抑制功率开关电流上升速率，使功率开关有足够的时间进行动作，从而保护电路，它的稳定性、可靠性也更高。而电压源变换器在过载状态时，功率开关电流上升率就不能像DC/DC变换器那样进行很好的抑制，使功率开关保护电路的缓冲时间变短。

虽然DC/DC变换器具有诸多优点，但也会存在不完善的地方。

（一）起动问题。升压电感上的电流在刚起动时是无法控制的，因为起动时的输出电压为零，升压电感上与负载之间还存在缓冲，无法传递能量，这样很用以导致损坏。

（二）功率开关管电压应力问题。状态切换时，由于变压器漏感，功率开关管所承受的电压电流应力大大增加，对开关管的损害较大，降低了电路的可靠性。

（三）输入磁感复位问题。变换器停止运行或发生故障时或发生功率开关管突然阻断的情况下，储能电感为了释放能量，需要复位电路，否则会导致电感两段的电压增强，损坏元器件。

二、起动变换研究

（一）串电阻起动。这种起动方法就是在整个电路的串联进一个有电阻和接触器的电路，起动时，接通接触器，电阻就被串联在电路中，起到限制起动电流的作用，然后再断开接触器，使电阻旁路掉，让原有电路恢复正常工作即可。

（二）辅助电路起动。辅助起动电力较为常见的就是正激式，起动时即把能量传送到负载，自己建立输出电压，而后进入正常工作状态。

三、磁复位控制技术研究

变换运行过程中的升压电感，会汲取电源的能量，并在磁场中储存，再把这些能量（不算过程中的消耗）转到负载，待变换器运行停止后，升压电感在变换器运行时汲取的能量必需全部释放，完成磁复位，不然产生出的高电压应力会损坏元器件.能量在通过变压器时，变压器会一边储存一边释放，尽量不把能量留在变压器上，与变压器相同的是，变换器也会存在漏感，漏感时能量不能传给负载，当功率开关关闭，也是与变压器一样需要将能量释放，不然一样会产生高电压应力，损坏零件.都不能进行理想的磁复位.

（一）RCD磁复位。功率开关闭断时，相电感中电流通过的点充电，这样通电过程中的储能就转移到了电容上，然后电容对电阻放电，能量会以电阻发热的形式被消耗掉。且RCD磁复位电路，没有过多复杂结构，且价位低，对变换频率没有太高要求的地方非常合适。

（二）LCD磁复位技术。此方法通过对电路的一系列专业操作，可是变压器产生的漏感能量和磁化能量完全回到电源中，在保留打开方式的同时，使功率开关管实现了零电压关闭，一般适用于开关频率较低的场合。

（三）能量反馈到输入端的绕组复位。这种磁复位电路实际上是让变换器进行反激式的变换，让电路与变压器的同名端相反，当功率开关关闭时，磁化电感中的能量会通过复位绕组的方式返给电源，从而成功完成磁复位。该复位电路的特点是，首先磁化电能可完全回归到电源里，且该技术相对成熟，其次，变压器力的磁化电感不用必须释放，可在电路中循环。

四、软开关控制技术发展

随着社会发展，电子技术不断进步，不论在那个领域，设备的小型化、轻量化、易安装、可携带都是基本要求，但同时一定要思考如何在减小体积和重量的同时，增大DC/DC变换器功率开关频率。当先，变换器主要使用的还是硬开关技术，功率开关工作时是硬开关状态，它存在以下问题：（一）功率开关管在开通或关断瞬间会承受较高的电压冲击，容易对开关管造成损坏。（二）硬开关技术对开关的损耗伤害较大，且开关的次数越多，造成伤害的几率及成倍增加，降低变换效率。而且对开关的损害如果过大会导致功率开关管的温度上升，很大程度上会限制工作频率，并且会导致器件的电流、电压容量超负荷运行。（三）大的di/dt，dv/dt将产生电磁干扰（Electromagnetic Interfere，EMI），很容易导致系统不稳定。（四）为了改善功率开关管的开关条件，可以给它附加缓冲电路，但只是将开关损耗转移到缓冲电路中，系统总的损耗不会减小。同时，增加缓冲电路不仅增加了系统的复杂性，而且提高了成本。

软开关技术的出现正好克服了硬开关存在的技术缺点。软开关技术就是指让功率开关管在不用必须释放电感能量的零负荷条件下开关，开关的损耗理论上为零，技能购机大提升工作频率，又可使开关损耗降到最小，提高了变换效率，使散热器可以减小，从而减小变换器的体积和重量。

五、结束语

本文主要立足于DC/DC变换器升压隔离变换及控制技术研究的关键性技术要求，并考虑到其在工程应用中的实际作用及各方面因素，进行多样的理论分析和实际研究，为实际的工程方案设计提供充足的理论依据，并有待于在关键领域的实际应用中得到验证。

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关键词:DDS;雷达中频模拟器; AD9854; FPGA

中图分类号:TN95 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)13-0060-03

Radar Intermediate Frequency Simulator Based on DDS

LI Shu-jing

(Research Institute of ECM, Xidian University, Xi’an 710071, China)

Abstract: A radar intermediate frequency simulator based on DDS chip AD9854 is introduced. The simulator uses the ADSP-BF532 processor as the core, the AD9854ASQ frequency synthesis chip as target signal generator, and generates a group of analog intermediate frequency echo. The simulator can produce different modulation modes of radar intermediate frequency echo, suchas general pulse, phasecoding and LFM, and output a team of adder, subtract return wave. It can be applied to debugging and training of multi-kinds of new system tracking radar.

Keywords: DDS; radar intermediate simulator; AD9854; FPGA

0 引 言

直接数字频率合成技术(Direct Digital Synthesis,DDS)是20世纪80年代初发展起来的一种新的波形产生方法,具有体积小、功耗低、频率分辨率高、易于编程控制等优点,被广泛应用于电子对抗、雷达、通信等领域。基于DDS的雷达目标模拟器,近年来得到越来越多的研究和应用[1-5],为雷达研制、算法验证、故障检测和模拟训练等方面提供了很大的便利。本文介绍一种基于DDS芯片AD9854的雷达中频目标模拟器设计,可产生常规脉冲、相位编码、线性调频等多种不同的雷达调制方式,输出一组和、差两路模拟中频回波信号,可用于多种新体制跟踪雷达[6]的调试和训练,并已装备部分雷达,取得了不错的效果。

1 雷达中频回波模拟器总体结构

模拟器采用DSP+FPGA+DDS系统结构[7],以ADSP-BF532处理器为核心,以AD9854ASQ频率合成芯片为基本目标/杂波信号产生器,产生一组和、差模拟中频回波信号,模拟动目标参数,供数字信号处理分机故障检测和再现模拟训练使用,基本组成如图1所示。

图1 中频回波模拟器原理框图

系统复位后,DSP利用UART串口,接收上位机送来的目标参数,将模拟目标的距离、方位、速度等换算成相应的控制字,传送给FPGA,并对DDS进行初始化。雷达信号处理机将收发控制信号TR送给FPGA,作为脉冲延时电路的时间基准,脉冲延时电路根据TR模拟目标的距离信息。天线当前波位信息通过UART串口实时传送给DSP,DSP将模拟目标的方位与当前波位进行比较,当目标在雷达波束内时,打开脉冲产生电路,产生目标回波,当目标不在雷达波束内时,关闭脉冲产生电路,不产生目标回波,模拟出目标的方位。DSP根据目标的速度,计算出相应的多普勒频率,对DDS的频率控制字进行修改,使DDS输出为中频+fd,从而使得回波脉冲具有速度信息。和差模拟电路根据天线的方向图,产生一组和差中频信号,供雷达精确测向和跟踪使用。

2 脉冲信号的产生

在使用DDS的雷达模拟器中,有一种常用的脉冲调制方法是在DDS输出端增加1个模拟开关或数控衰减器[8]。工作时,DDS始终输出信号,模拟开关打开时,DDS输出信号送到后级电路;当开关关闭时,DDS输出信号被隔断,从而产生所需要的脉冲。这种方法控制简单,易于实现,所获得脉冲相位连续。缺点是增加了硬件,而且开关的隔离度、响应时间和开关速度也影响产生脉冲的质量。另一个被使用过的脉冲调制方法是采用控制DDS内部相位累加器的办法来获得脉冲信号[3],即在信号产生起始时刻配置DDS内部寄存器,使相位累加器工作,从而产生出期望频率的信号;在信号结束时,重新配置DDS内部寄存器,中止相位累加器的工作,使输出保持在0相位上,而A/D输出则变成0电平,从而产生出期望的脉冲信号。这种方法虽然克服了方法一的缺点,但是这种方法产生的脉冲相位不连续,需要进行相位连续性控制,不但增加了编程的难度,而且增加了配置DDS的时间开销,不利于产生高重频、短脉冲回波信号。本模拟器使用异于以上两种方法的第三种方法,由于AD9854芯片内部在I,Q两路D/A输出之前分别有一个数字乘法器,所以可以将此乘法器作为脉冲调制的开关使用。工作时,相位累加器始终工作,需要产生脉冲时,乘数不为零,当脉冲结束时,配置乘数为零。所得脉冲具有相位连续性,且编程简单,无需增加电路[3]。

3 脉内调制

借助ADSP-BF532芯片强大的运算处理能力以及AD9854灵活的信号生成模式,不但可以同时产生多个波形,还能产生多种形式的波形,包括脉冲调制信号、相位编码信号、线性调频信号和非线性调频信号[2]。具体实现方法如下:

(1) 固定中频:选择AD9854的Single-Tone模式只需设置相应的频率和相位控制字,即可产生所需的中频信号[9]。在距离延迟同步脉冲的启动下,经过脉冲调制,即可生成未经压缩的脉冲调制信号。

(2) 线性调频:选择AD9854的RampdeFSK模式,设置线性调频的起始频率控制字和结束频率控制字,并根据调频斜率设置步进频率和步进值,在距离延迟同步脉冲的作用下,即可产生所需要的线性调频信号[9]。

(3) 非线性调频:同样选择AD9854的RampdeFSK模式,不同的是步进频率和步进值需要根据非线性调频规律来设置。在系统实现中,是将脉宽时间T内的信号均匀分为若干段,分段调整DDS的频率和相位参数,从而近似生成非线性调频信号。

(4) 相位编码:选择AD9854的BPSK模式,同时需要DSP提供相位编码序列表。

4 和差波束产生

为了简化设计,将和波束做成矩形方向图,差波束根据测好的和差波束比值进行幅度调制,形成一组和差波束。如图2所示,对2路频率合成器的输出的同相信号S1,S2进行求和、驱动,形成和路信号输出;根据FPGA输出的差信号方向A1,A2和偏差角C1,C2,选择AD9854输出的同相Si或反相信号/Si,经过与偏差角对应的幅度调制形成一路差信号。4路差信号经过合成、驱动,构成差路信号输出。

图2 和、差波束产生电路

5 多目标模拟

多目标模拟分为独立和非独立2种多目标模拟。由于单个DDS无法同时产生2个在时间上部分或全部重叠的脉冲,因此就无法同时产生两个方位相同、距离上很近的目标,目标之间的最小径向距离必须大于脉冲宽度,因此称为非独立目标。相应地,可以任意设置的多目标称为独立目标。1个DDS可以产生多个非独立目标,但是只能产生1个独立的目标。因此若想模拟┒喔霆独立的目标,必须增加相应数量的DDS及控制电路。本方案采用两套DDS电路,可模拟产生2个独立目标。

6 程序设计

程序设计包括DSP的程序设计和FPGA的设计两方面,DDS的配置全部由FPGA完成。DSP主要担任模拟器的主控,包括利用UART异步串行接口接受异步通信数据,并执行相应的控制命令;根据接收到的模拟对象的参数,计算出各个模拟对象所对应的距离、方位、速度和多普勒等参数,并将这些参数配置到FPGA中;根据接收到的模拟对象的参数,计算出模拟信号受天线方向图调制的参数,实现对和、差信号的相位和幅度控制。主程序流程如图3所示,串口子程序接收上位机送来的控制命令和数据,计算FPGA所需参数和执行控制命令操作。定时子程序实时刷新参数值,完成运动目标模拟。

图3 DSP主程序流程图

FPGA主要包括地址译码、时钟产生、数据锁存以及脉冲产生等模块。脉冲产生模块是FPGA设计的核心,负责对DDS的配置及脉冲的生成,如图4所示。

图4 FPGA顶层程序设计框图

7 结 语

基于DDS的雷达中频模拟器,使用新颖的和差波束生成方式、独特的FPGA设计,给模拟器的控制和扩

展提供了便利。若增加独立目标的数量和用于有俯仰角测角能力的雷达,都可以很方便地升级。

参考文献

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1.1用工总量大

对于企业来说，一条生产线投入巨大，在整个微电子产品的前期研发、中期生产以及后期安装与维护中，每个环节都需要投入大量的人力、物力.

1.2多样性

微电子产业是由设计、掩模、芯片制造、封装、测试、材料、设备及各种支撑服务等行业及其衍生的多种产业构成的产业链，其产品设计、制造与服务的复杂性、交叉性与繁衍性，给微电子产业人才带来了工作岗位的多样性，也相应带来了微电子人才的多样性.

1.3用工形式多样化

微电子制造企业的用工形式呈现出多样化，既包括正式职工，也包括人事用工、劳务工和临时性、季节性用工等灵活多样的用工形式.

1.4复合型

微电子产业中技术的复合性（如设计中的微电子知识与整机及系统知识的复合、制造中工艺与设备的复合、工艺中的物理与化学的复合、设备中的机械与光电技术的复合等等），技术与管理的交叉性（生产线中微电子技术的专门性与管理知识的交叉等）以及技术与市场的交融性（集成电路设计技术与市场需求知识的交融、代工线与设计公司的知识交融等），造就了微电子人才的复合型.

1.5人员流动性大

微电子产业是一个全球性的产业，主要的竞争实力较强的微电子公司都是跨国公司，而且其产业的周期性明显，这就给后起地区一个发展的机会，同时造成微电子产业在全球的流动.如微电子产业曾经历过由其发祥地美国流动到日本、新加坡、韩国和台湾，现在又开始向中国流动.微电子产业的这种流动性会带来在一个时期内某一地区微电子人才的短缺性，这也就带来了微电子人才的薪金高于一般行业平均工资的现象，由此，也带来了微电子人才的流动性，有些地方甚至称他们为“游牧民族”.

1.6代层性

由于微电子产品数年就要更新换代一次，而且每更新一次产品，都有更加先进的、特殊的技术（工艺及设计）产生，这种产品的更新换代，带来了从设计到设备，从工艺到管理甚至厂房布局等多方面的变革.因此经历过某一代产品设计或工艺的微电子人才，未必一定能掌握新一代产品的技术关键，这就使得微电子人才的代层性显得特别明显.

1.7对于管理人员素质的高要求

微电子是一个典型的知识和技术密集型企业，这表现在，公司员工中具有较高专业技术知识与技能的员工比重较大；公司拥有大量高、尖、新技术设备；产品具有较高的知识与技术含量；公司的无形资产占有相当的比重.正因为微电子产业这些固有的特点，对管理和技术团队建设要求是极为严格的.微电子企业的管理层必须精通管理、技术和市场；企业中层管理人员必须具有良好的技术和管理专业背景；技术团队成员，必须具有精湛的技术素质，是某一方面的专家；团队成员间必须有极强的团队协作意识和能力.

2微电子制造企业实施人力资源管理系统的必要性

在当今电气化时代，从日常生活电器到航天电子设备，可以说微电子产品无处不在.微电子制造业从一开始就采用了先进的制造工艺和管理思想，与传统的制造业（如机械、纺织等）相比更能够吸收先进的技术成果.不仅如此，微电子产品更新换代快的特性和行业的竞争激烈程度决定了微电子制造企业必须快速响应市场的变化，提高生产效率，降低管理成本，要求企业管理者对企业内外事务做出快速准确的决策，以提高市场竞争力.因此在实现制造信息化过程中，微电子制造行业是首批实施信息系统的行业之一.但微电子制造企业的特点导致其在现阶段普遍存在投资结构不合理、投入过大而回收时间相对较慢、企业发展不均衡等等一系列问题.在知识经济的今天，人力资源已成为影响企业发展的原动力之一，企业的发展已由过去的资金、技术等的竞争转变为人才的竞争，人力资源成为企业间竞争的关键点，所以除了上述一些外在问题制约其进一步发展外，传统的人力资源在使用和配置上已经远远跟不上信息化大潮下企业发展的需要，也大大制约着企业的进一步发展，传统的人力资源在人员调度上、人员培训等诸多方面远远滞后于微电子企业战略发展的要求.企业只有具备了经营生产所需要的人才，以及训练有素、组织有序、积极主动的团队，才能保障企业的竞争优势与良好发展.所有经营、管理、协调等问题的解决，归根结底是人的问题.因此，企业的管理问题，重要的内容之一是人力资源管理的控制、规范、协同、共享问题.而人力资源管理信息化正是提升人力资源工作效率、工作能力的关键因素，人力资源管理信息化已成为信息化进程中的关键环节之一.鉴于人力资源管理的信息需求量庞大，特别是微电子制造企业人力资源的信息管理，既要满足自身的管理需求，还要负责不同用工形式、不同岗位类型、不同岗位层级员工的管理；另外还要编制包括人员基本信息、单位信息、劳动用工管理信息、薪酬福利保险信息、培训信息、招聘信息、能力水平信息、业绩考核信息等等，从而导致信息需求量和信息管理工作量巨大，在这种情形下，传统的人力资源管理模式已经难以满足企业信息化的要求，这就需要理念、技术更为先进的现代化的人力资源管理系统来应对以上传统人力资源管理模式所不能应对的情形.

3微电子制造企业实施人力资源管理系统的现状分析

如前所述微电子制造产业作为全球信息化的先锋，其发展受到了各国政府的高度关注，无论是在产业政策制定上还是人力、物力上都予以倾斜，这些年来中国的微电子制造行业，作为优先发展的产业领域，在政府的高度重视和政策的扶持下，信息化建设快速发展，虽然目前整个微电子制造企业信息化的发展速度非常快，但通过对目前我国微电子制造企业发展现状进行深入分析，从人力资源管理系统应用的角度来看，整个行业还普遍存在一些不足，这主要表现在：

3.1企业管理层在观念意识上重视不够

在微电子制造行业，许多国内外大型企业都建立了完善的信息化系统，包括内部的ERP系统和供应链管理系统.对于这一行业的企业来说，有非常多的问题需要他们用信息化手段来解决：设计新产品满足客户需要、缩短新品从推介到出厂的时间、提高产品可靠性、提高工厂工作效率、减少和控制库存、合理预期价格以获得利润、优化资源分配与使用、提高部门间的沟通等等.然而一直以来，众多微电子制造企业重视生产、销售、库存管理方面信息化建设，而人力资源信息化建设却相对滞后.很多企业领导“重生产，轻管理”的意识仍然存在，忽视人力资源建没，对人力资源信息化建设的必要性认识不足，没有意识到人力资源信息化工作的紧迫性，行动上缺乏动力.企业在总体实施规划中，常常把人力资源管理模块放在后期实施，在ERP实施一期中，企业通常实施财务管理、生产管理、物料管理等模块，而人力资源管理与企业其它业务管理是紧密相联系的，人力资源模块与其它模块是紧密集成的.人力资源管理部门是一个平台性的职能部门，具有很强的集成性，同时在ERP的实施过程中也需要大量的人力资源管理工作.如果把人力资源管理模块放在最后实施，不利于在实施ERP过程中所进行的大量人力资源管理工作的开展，不利于ERP的顺利实施和价值最大化.[1]

3.2企业信息化人才缺乏

我国的信息化过程经常是由技术人才主导，一般的技术人员不懂得管理协调，而信息化的目的就是为了开展业务，为企业经营管理服务，从应用需求调研、应用分析，到系统的选型、实施规划，都离不开人力资源管理人员的协同工作.同时项目小组的业务人员也不了解技术应用的实际情况，不对技术提具体的要求，企业信息技术部门和人力资源部的配合程度较差，结果各干各的，各管各的.

3.3人力资源的信息化管理与企业发展的需要存在着差距

随着信息技术的不断发展，特别是网络技术的逐步成熟和运用，为进一步提升企业人力资源管理水平，微电子制造企业在建设人力资源管理系统方面进行了有益的尝试，但在管理理念和信息系统开发和应用方面还存在着一些问题，主要包括：一是开发的系统软件多为人力资源的某一项特定业务（如统计报表上报汇总）提供支持和服务，开放性和集成性差，缺乏系统的整体构思和项目的整体规划；二是在开发时需求不清晰，系统扩展性不强，对业务差异和业务变化的适应能力差.三是企业内部信息流没有打通，形成了“信息孤岛”现象，部分企业在管理理念、设计思路和资金、人力投入上存在差距，系统低水平、重复开发和重复投资问题严重；四是由于业务处理流程规范化的管理上的差距，导致标准化程度比较低.[2]

3.4人力资源管理信息化应用整体水平较低

在实施人力资源管理系统的企业中，应用最多的是薪资发放流程处理/工资单信息（78％）、人事行政管理（76％）及出勤管理（66％），这些均属于基本员工信息资料维护或交易性行政业务操作处理的功能.至于高层次的策略，如人力资源规划、个人职业发展规划及核心能力管理，则较少被应用.建立一个准确的员工信息数据库，是大部分企业发展较高层次人力资源管理职能的先决条件，但是，企业也应当开始计划将人力资源技术应用于一般交易性业务操作处理转向策略性的功能上.由图1可以看出，企业目前对功能需求最多的是“事务处理层面”的功能，其次是“业务流程层面”的功能.人力资源管理系统在绩效评估、员工能力发展与管理、知识管理、职业生涯管理等方面的拓展功能远未实现.这说明国内企业人力资源管理信息化水平处于初级阶段，人力资源管理信息化应用水平较低.

4微电子制造企业实施人力资源管理系统的对策探讨

4.1系统在实施过程中应注重对微电子制造企业相关数据信息的收集

一是收集项目环境方面的数据资料.任何一个项目的建设实施和建成后的运行都离不开与其相关的环境.对于企业人力资源管理信息化建设来讲，环境将会对信息化项目的建设产生重大的影响.这里的环境既包括宏观的政治、经济、文化环境，也包括企业外部的合作单位,如管理咨询机构、软件供应商，以及企业内部微观的组织、管理、企业文化等环境.二是收集类似项目的有关数据资料.包括以前经历的项目的数据资料以及其他微电子制造企业类似项目的数据资料，对于类似的项目，还可以是类似的建设环境，也可以是类似的项目结构，或者两方面均类似则更好，它们的建设经验教训对当前项目的风险分析也是很有帮助的.因此要注重这两方面数据资料的收集，包括过去建设过程中的档案记录、总结、验收资料以及过程变更资料等.

4.2微电子制造企业必须明确自己的需求和实施重点

不是每家企业都需要人力资源管理系统，也不是每一项人力资源职能都需要信息化，更不是每一项人力资源职能内的每一项作业步骤都需要信息化，企业在实施之前，首先要对自身作一个客观而充分的评估，要了解企业自身人力资源管理当前所处的阶段、实施人力资源管理系统的预算以及是否需要引入管理咨询等等，然后才能确定将要实施的系统的范围与边界.一方面,不能只要求简单地满足企业当前的人力资源管理需求，还要充分考虑系统是否能为人力资源管理层次的提升带来帮助；另一方面，要从企业的实际情况出发，不能盲目地贪大求全，追求时髦，要尽可能做到量体裁衣.同时,既要考虑企业今后的长远发展，又要分析找出近期企业最迫切需要解决的问题.根据现有的系统基础、流程改进的迫切性、模块实现的难易程度等，对系统包含的不同模块划定其必要性和优先次序，有的放矢，避免出现由于盲目铺开、资源精力分散而带来的问题.例如可以从建立简单的人力资源管理系统做起，降低事务处理的手工操作，将人力资源人员解放出来，然后再进行专项的系统建设，如人事信息、薪资等系统，从而最后建设一个大型的人力资源管理系统.对于大型企业，如果先前已经形成了良好的人力资源管理规范、行为、流程以及良好的管理平台，则可以选择一步到位.[3]

4.3改进微电子制造企业的相关制度和信息结构,完善人力资源的规范行为与流程

由于历史的原因和条件的局限，很多微电子制造企业现行的相关制度、人事相关信息的组成和报表不尽合理和科学.而实施人力资源管理系统正是一个非常好的契机来回顾本企业不合理、不科学或不符合国家相关法律和规章的地方，重新合理地组织人事相关信息和报表，从而减少企业运行的潜在风险，将人力资源部门员工的工作放在刀刃上.因此，实施人力资源管理系统，不应只是单纯地将现行的制度和报表计算机化，而是应该充分地回顾本企业的相关政策和信息组成，去掉不合理的成分，将改进的建议报告给企业的决策领导并争取付诸实施.

4.4主要领导应该全力支持和理解

人力资源管理系统的实施不只是人事部门或计算机部门的事.为了保证数据的完整、准确和及时，需要企业内各个部门和全体员工的积极配合.同时，采用人力资源管理系统，需要在充分回顾企业政策的基础上，根据先进的人力资源管理理念，从程序到操作进行全面改进.所有这些工作，如没有企业决策层的支持是很难实现的.

4.5将项目进行细分

为了避免时间成本超支，必须把项目进行分解，分解得越细越好，以防止项目的范围被蔓延.项目按时、保质保量完成的最好办法是，严格按照进度和预算完成每一个细分阶段，上一个阶段完成，再接着完成下一个阶段，否则扩大了项目的范围，导致项目拖延的危险就会来临.严格按照计划分步实施、循序渐进地推进人力资源信息化建设.

4.6加强宣传引导

系统运行时开展有效的内部动员，做好企业人员的宣传引导工作，创造良好的实施环境.在系统实现的过程中必须保证持续不断的沟通，才能解决问题，使系统的实施效果达到最佳.

4.7建立科学的程序性文件

微电子制造企业由于人员众多，人事相关信息的特点是信息量大、变化频繁、采集和确认困难而且无内联关系.采用计算机系统来管理人事信息要求数据的采集、更新能够完整、准确和及时，另外新系统在运行后无疑会迫使一部分员工改变已经熟悉了的工作方法和习惯，学习包括计算机知识在内的新知识、新方法、新程序.在系统的实施过程中，很多企业由于有关人员素质较低、工作责任心不强，加上某些管理人员的随意指挥，会造成系统的实施和运行事倍功半，而且降低了系统的功效.所以，除加强培训外，还要建立必要的科学的程序性文件，做到有章可循，减少和杜绝各种特例情形，为人力资源管理系统的实施和正常运行提供有效的保证.[4]

4.8制定配套的应用的管理策略

系统运行后制定配套的应用管理策略，系统应用对象即各类用户的责、权、利不清晰，影响用户应用的积极性，甚至成为系统应用推广的阻力.因此企业要制定相应规章，进行系统使用前培训则可避免此类情况发生.

5总结