第一篇：電子科技大學雷達原理與系統(tǒng)期末考題

大四上學期雷達原理與系統(tǒng)期末考題（大部分）

一．填空選擇：

1下列不能提高信噪比的是（B）

A，匹配濾波器B，恒虛警C，脈沖壓縮D，相關(guān)處理

2，若一線性相控陣有16個陣元，陣元間距為波長的一半，其波束寬度為（100/16）

3，模糊圖下的體積取決于信號的（能量）

4，對于脈沖多普勒雷達，為了抑制固定目標，回撥方向加入對消器，這措施對運動目標的檢測帶來的影響是出現(xiàn)了（盲速）

5，雷達進行目標檢測時，門限電平越低，則發(fā)現(xiàn)概率（越大），虛警概率（越大），要在虛警概率保持不變的情況下提高發(fā)現(xiàn)概率，則應（提高信噪比）

6，對于脈沖雷達來說，探測距離盲區(qū)由（脈沖寬度）參數(shù)決定。雷達接受機靈敏度是指（接收機接收微弱信號的能力，用接收機輸入端的最小可探測信號功率Smin表示）

7，不屬于單級站脈沖雷達系統(tǒng)所必要的組成部分是（B）A收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)B分立兩個雷達

8，若要求雷達發(fā)射機結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低，則應當采用的結(jié)構(gòu)形式是（單級振蕩式發(fā)射機）

9，多普勒效應由雷達和目標間的相對運動產(chǎn)生，當發(fā)射信號波長為3m，運動目標與雷達的徑向速度為240m/s，如果目標是飛向雷達，目標回波信號的頻率是（100MHz+160Hz）注：多普勒頻率2drfv

10，在雷達工作波長一定情況下，要提高角分辨力，必須（增大天線間距d），合成孔徑雷達的（方向分辨力）只與真實孔徑的尺寸有關(guān)

11，只有同時產(chǎn)生兩個相同且部分重疊的波束才能采用等信號法完成目標方向的測量

12，當脈沖重復頻率fr和回波多普勒頻率fd 關(guān)系滿足（fr）》fd）時，不會出現(xiàn)（頻閃和盲速）

13，只有發(fā)射機和接受機都是（相參系統(tǒng)），才能提取出目標多普勒信息 14，大氣折射現(xiàn)象會增加雷達（直視距離）15，爾遜準則是在檢測概率一定的條件下，使漏警概率最小，或者發(fā)現(xiàn)概率最大。

曼奈16，相控陣雷達隨著掃描角增加，其波束寬度（變大）17，雷達波形模糊函數(shù)是關(guān)于（原點）對稱的。

第二篇：西安電子科技大學雷達對抗原理第一次大作業(yè)

雷達對抗原理大作業(yè)

學校：西安電子科技大學 專業(yè)：信息對抗 指導老師：魏青 學號/學生：

雷達偵查中的測頻介紹與仿真

如今，戰(zhàn)爭的現(xiàn)代水平空前提高，電子戰(zhàn)滲透到戰(zhàn)爭的各個方面。軍事高技術(shù)的發(fā)展，使電子對抗的范圍不斷擴大，并逐步突破了原有的戰(zhàn)役戰(zhàn)斗范疇，擴展到整個戰(zhàn)爭領(lǐng)域。海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭和最近的利比亞戰(zhàn)爭都表明，電子對抗在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中有著極其重要的作用。電子對抗不僅在戰(zhàn)時大量使用，在和平時期偵察衛(wèi)星、偵察飛機、偵察船和地面?zhèn)刹煺静煌５乇O(jiān)視著對方的電磁輻射，以探明陣地布置、軍事集結(jié)和調(diào)動；也不斷收集對方電磁設(shè)備的性能參數(shù)，以期在戰(zhàn)前進行模擬的對抗試驗，確保在戰(zhàn)爭中有效地壓制對方的電子設(shè)備。

偵察是對抗的基礎(chǔ)。電子偵察的基本任務是截獲、分析對方的輻射信號，測量信號的到達方向、頻率、信號調(diào)制特性，最終目的是識別輻射源的屬性，以便有針對性的對抗。自電子對抗出現(xiàn)后的60多年來，電子技術(shù)的飛躍發(fā)展引起了雷達、通信、導航等技術(shù)的飛速發(fā)展。使對電子偵察設(shè)備同時處理多信號的能力、快速反映能力及信號特征處理能力的要求是越來越高。但是現(xiàn)在雷達參數(shù)的搜索變化，給信號的分選、識別帶來很大困難。所幸大多數(shù)輻射源是慢運動或固定的，因此剎用到達角這一參數(shù)將來自很大空域內(nèi)的輻射源進行分離，然后對各個輻射源分析，成了現(xiàn)代電子偵察的一個特點。1.概述

圖1典型雷達接收機原理框圖

對雷達信號測頻的重要性

載波頻率是雷達的基本、重要特征，具有相對穩(wěn)定性，使信號分選、識別、干擾的基本依據(jù)。

對雷達信號測頻的主要技術(shù)指標

a.測頻時間

定義：從信號到達至測頻輸出所需時間，是確定或隨機的。要求：瞬時測頻，即在雷達脈沖持續(xù)時間內(nèi)完成載波頻率測量。重要性：直接影響偵察系統(tǒng)的截獲概率和截獲時間。

頻域截獲概率:即頻率搜索概率，單個脈沖的頻率搜索概率定義為

(Δfr測頻接收機瞬時帶寬，f2-f1是測頻范圍，即偵察頻率范圍)截獲時間:達到給定的截獲概率所需的時間，如果采用瞬時測頻接收機，則單個脈沖的截獲時間為

(其中Tr是脈沖重復周期，tth是偵察系統(tǒng)的通過時間)b.測頻范圍、瞬時帶寬、頻率分辨力和測頻精度 測頻范圍：測頻系統(tǒng)最大可測的雷達信號的頻率范圍；

瞬時帶寬：測頻系統(tǒng)在任一瞬間可以測量的雷達信號的頻率范圍； 頻率分辨力：測頻系統(tǒng)所能分開的兩個同時到達信號的最小頻率差； 測頻精度：把測頻誤差的均方根誤差稱為測頻精度 ；

晶體視頻接收機：測頻范圍等于瞬時帶寬，頻率截獲概率＝1，但頻率分辨率很低，等于瞬時帶寬。

窄帶搜索接收機：瞬時帶寬很窄，頻率截獲概率很低，但頻率分辨率很高。

最大測頻誤差為：

瞬時帶寬越寬，測頻誤差越大。c.可測信號形式

現(xiàn)代雷達信號可以分成脈沖和連續(xù)波。

脈沖信號：低工作比脈沖信號、高工作比的脈沖多普勒信號、重頻抖動和參差信號、編碼信號、寬脈沖線性調(diào)頻信號（其中寬脈沖線性調(diào)頻信號的測頻比較困難）測頻系統(tǒng)允許的最窄脈寬盡可能窄、是否可以檢測脈內(nèi)頻率調(diào)制等是其重要的指標。d.同時信號分離能力

同時到達信號按照兩個脈沖前沿的時差分成兩類：

第1類同時到達信號：<10ns 第2類同時到達信號：10ns<<120ns 要求測頻接收機能夠?qū)ν瑫r到達信號的頻率分別進行精確的測定，而且不丟失其中的弱信號。e.靈敏度和動態(tài)范圍

靈敏度是保證正確的發(fā)現(xiàn)和測量信號的前提。它域接收機體制和接收機的噪聲電平有關(guān)。動態(tài)范圍是指保證測頻接收機精確測頻條件下信號功率的變化范圍，它包括：

工作動態(tài)范圍：保證測頻精度條件下的強信號與弱信號的功率之比，也稱為噪聲限制動態(tài)范圍。

瞬時動態(tài)范圍： 保證測頻精度條件下的強信號與寄生信號的功率之比。

現(xiàn)代測頻技術(shù)分類

2.典型的幾種測頻技術(shù) 頻率搜索測頻技術(shù)

1．搜索式超外差測頻技術(shù)的基本原理

圖2 搜索式超外差接收機方框圖

超外差接收機的工作原理是利用中放的高增益和優(yōu)良的頻率選擇性特性，對本陣與輸入信號變頻后的中頻進行檢測和頻率測量。由于變頻后的中頻信號可以保留窄帶輸入信號中的各種調(diào)制信息，消除了變頻前輸入信號載頻的巨大差異，便于進行后續(xù)的各種信號處理，特別是數(shù)字信號處理，因此超外差接收機被廣泛地應用于各種電子戰(zhàn)接收機中，頻率搜索主要是對變頻本陣的調(diào)諧和控制。

2．寄生信道及其消除方法

如果在混頻器輸入同時加入信號fR和本振信號fL, 由于混頻器的非線性作用，許多頻率組合可以產(chǎn)生中頻信號，其一般關(guān)系為：

m,n 為整數(shù)，其中當m=1, n=-1時為主信道，m=-1,n=-1為鏡像干擾，主信道和鏡像信道示意如圖：

主信道：超外差 寄生信道： 主要寄生信道：鏡像信道：

m=1,n=-1除外

鏡像抑制比：

提高鏡像抑制的方法：微波預選-本振統(tǒng)調(diào)、寬帶濾波-高中頻、鏡像抑制混頻器、零中頻

3.幾種典型超外差接收機

a.窄帶超外差接收機

采用微波預選器與本振通調(diào)，對每個分辨單元順序搜索。射頻帶寬：20～60MHz。優(yōu)點：頻率分辨率高、靈敏度高、抗干擾能力強、輸出信號密度低、對信號處理要求低。缺點：截獲時間長，截獲概率低，不能檢測頻率捷變、線性調(diào)頻、編碼信號。

b.寬帶超外差接收機

瞬時帶寬：100～200MHz。優(yōu)點：能檢測頻率捷變、線性調(diào)頻、編碼信號；截獲時間縮短。

c.寬帶預選超外差接收機

采用寬帶預選器和高中頻，擴展瞬時帶寬。

比相法測頻技術(shù)

比相法測頻是一種寬帶、快速的測頻技術(shù)，也稱瞬時測頻技術(shù)（IFM）。

1.基本工作原理

比相法通過延遲頻率變換成相位差，由寬帶微波相關(guān)器將相位差換成電壓，再經(jīng)信號處理，輸出信號頻率測量值。

圖3 比相法測頻的基本電路圖

2.極性量化法

極性量化法是根據(jù)鑒相輸出信號的正負極性進行信號頻率測量和編碼輸出的。

圖4實用的微波鑒相器原理圖

3.主要技術(shù)參數(shù)

不模糊帶寬：?F倍頻程或者更高

頻率分辨率：1～2MHz 測頻精度：

1～2MHz 頻率截獲概率：1 頻率截獲時間：脈沖重復周期 靈敏度：－40dBm~ －50dBm 動態(tài)范圍：50～60dB 信道化測頻技術(shù)

信道化測頻技術(shù)是利用毗鄰的濾波器組對輸入信號進行頻域濾波和檢測的測頻技術(shù)。主要采用模擬濾波器組和數(shù)字濾波器組實現(xiàn)，分別稱為模擬信道化測頻技術(shù)和數(shù)字信道化測頻技術(shù)。這里主要探討數(shù)字信道化測頻技術(shù)。1.數(shù)字信道化測頻技術(shù)概述

信道化是將接收機帶寬劃分為若干個子信道，然后對每個子信道輸出分別進行檢測、分析，以確定信號是否存在和測量參數(shù)的方法，與其等效的關(guān)鍵處理就是濾波器組。因此，數(shù)字信道化可以看成一個數(shù)字濾波器組，它也可以看成有K個輸出口的網(wǎng)絡(luò)，通過測量濾波器組的輸出，可以確定輸入脈沖信號的部分參數(shù)，比如載頻、到達時間TOA、脈寬、脈沖幅度以等。數(shù)字信道化原理框圖，如下圖5。

圖5數(shù)字信道化原理方框圖

所謂的數(shù)字濾波器組是指具有一個共同輸入x(n)，若干個輸出端的一組濾波器，如圖5虛線框所示。圖中h(k)，k=O，1，?，K—l為第k個濾波器的沖擊響應，這K個濾波器的功能是把寬帶信號s(n)分成K個子頻帶濾波輸出，覆蓋整個頻帶，因此，它們就構(gòu)成了一個信道化濾波器組。該濾波器組將整個無模糊采樣頻帶(復信號為[0，fs]，實信號為[-fs／2，fs／2])劃分為若干個并行的信道輸出，使得信號無論何時在何信道出現(xiàn)，均能加以截獲，并進行解調(diào)分析。所以這種濾波器組信道化方法具備了全概率截獲能力。由此可見，實現(xiàn)數(shù)字信道化的關(guān)鍵技術(shù)是如何設(shè)計符合要求的濾波器組。

2.數(shù)字信道化測頻原理

設(shè)各濾波器3dB帶寬均為B，各信道中心頻率為fo，m=0，l，?，M-1各信道帶寬ΔF=fo，m-fo,m-1。其中ΔF保持不變，改變帶通濾波器的帶寬可以得到不同的信道劃分，主要有兩種不同的濾波器配置方法：無重疊的頻帶分配(圖6)和有重疊的頻帶分配(圖7)。a.B=ΔF頻帶無折疊

其濾波器的配置方法如圖所示：

圖6無重疊的頻帶分配方案

b.信道之間相互重疊

其濾波器的配置方法如圖所示：

圖7疊l/3帶寬頻帶分配方案

無論上述哪種信道分配方式，當多個信號同時落入一個信道中時，將無法把它們區(qū)分開，因此信道化的頻率分辨率取決于各子信道帶寬。設(shè)計時，子信道的帶寬越窄，頻率分辨率和測頻精度就越高，相反子信道的帶寬越寬，頻率分辨率和測頻精度就越低。

頻率搜索接收機MATLAB仿真

f=input f1=10.^9;%起始頻率 f2=2*10.^9;%終止頻率 u=150*10.^6;%帶寬 Tf=1/30;%測頻周期

Tr=0.005;%脈沖重復周期 N=round(Tf/Tr);%脈沖數(shù) fi=zeros(1,N);n=1:1:N+1;fi(n)=f1+(n-1)*u;j=1;f=f*10^9;while j<=N if f>=fi(j)&f<=fi(j+1)disp(輸出 frequency is(Hz)');f=(fi(j)+fi(j+1))/2 break;else j=j+1;end if j==N+1 disp(不在測頻范圍內(nèi)');end end 仿真結(jié)果：

總結(jié)：

通過這次大作業(yè)讓我知道并了解了在雷達偵察中的測頻方法，以及其原理。但依然發(fā)現(xiàn)許多不足之處，在程序編寫方面有所欠缺，以后應該多加練習，熟悉MATLAB的運用等等。

第三篇：雷達原理與應用

雷達與聲納的共性及差別是什么？

雷達是利用無線電技術(shù)進行偵察和測距的設(shè)備。它可以發(fā)現(xiàn)目標，并可決定其存在的距離及方向。雷達將無線電波送出，然后經(jīng)遠距離目標物的反射，而將此能量送回雷達的記發(fā)機。記發(fā)機與目標物間的距離，可由無線電波傳雷達的目標物，再由目標物回到雷達所需的時間計算出。雷達的基本原理與無線電通訊系統(tǒng)的原理同時被人所發(fā)現(xiàn)。赫茲與馬可尼兩人都曾用超短波試驗其反射情形，這也就是所謂雷達回波。赫茲用金屬平面及曲面證明，電波的反射完全合乎光的反射定律。同時赫茲度量脈沖的波長及頻率，并且計算其速度也發(fā)現(xiàn)與光相同，這也就是所謂的電磁輻射。雷達送出短暫的電波訊號的程序，稱為脈沖程序。雷達的基本作用原理有些相似于聲波的回聲。唯一與聲波測量距離的不同點，在于雷達系統(tǒng)具有一指示器，指示器中包含有一個與電視收像管相同的觀察管。此管可將雷達所發(fā)出的脈沖及回波，同時顯示于其標有距離的基線上。還有其他指示器，使雷達借天線所搜索的資料，制成一個圖，從圖上立即可以定出目標物的區(qū)域距離及方向。因為雷達的作用完全是借電波的反射原理而成，所以必須用頻率在1000兆赫到10 000兆赫的類光微波方行。雷達所發(fā)射的電波可借拋物面形的反射器，使其成為極度聚焦的波束，這就像探照燈所射出的光束一樣。此波束借旋轉(zhuǎn)天線及拋物體形反射器的精密控制，有系統(tǒng)地對空間進行搜索。當波束從目標物反回來時，天線所指的方向，就表示目標物對天線的水平方位角。以角度為單位所表示的水平方位角，通常都顯示于指示器上。為了決定目標物與雷達間的距離，雷達的發(fā)射脈沖距接收到回波的時間，必須精確測定。因為雷達電波在空中以每秒約30萬公里的光速進行，因此在每微秒的時間內(nèi)，電波行進約為300米。由于雷達脈沖必須從雷達行至目標物，再由目標物回到雷達，但目標物距雷達的距離，為雷達脈沖總行程的一半。約為每微秒l50米。此時間可利用電子束在陰極射線管的屏幕上，以直線掃描指示出。借電子束，以已知變動率（如以每微秒0.01米）作水平偏向，因此電子束打在螢光屏上所留的痕跡，就形成一個時間標度，或直接用尺，來表示。如雷達天線送出一個1微秒長的脈沖，同時指示器的陰極射線管電子束在屏幕上，以每100微秒0.0254米的變動率開始掃描。再假設(shè)雷達脈沖在30000米的距離從一飛機反射回天線。當1微秒長的脈沖離開天線的同時，在雷達指示器的左側(cè)也顯示出一個0.025厘米長的主脈沖（發(fā)射脈沖）。由天線發(fā)射的脈沖，到飛機進行了30000米的距離，需時100微秒，然后反回天線也需100微秒。結(jié)果微弱的脈沖回波也顯示于指示器上，其與主脈沖之間有5厘米的距離，或指示為200微秒。由于脈沖本身有1微秒的長度，所以量度距離時，必須量度兩脈沖的前緣間距離。由于回波信號太弱，所以一個單一回波信號顯示于指示器，很難被發(fā)現(xiàn)。因此回波信號，必須于每秒內(nèi)，在指示器上重復顯示數(shù)次，顯示的方法是借電子束隨天線掃描的速率（通常天線以每分鐘15到20轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動）在指示器上掃描而得。雷達無論在平時及戰(zhàn)時，都已被廣泛的應用。在二次世界大戰(zhàn)時使用雷達的目的，只是為了預知敵機的接近。用于預警網(wǎng)的預警雷達，預警雷達天線都是極大的轉(zhuǎn)動拋物面形反射天線，或靜止雙極矩陣天線。戰(zhàn)時雷達的應用很快就被擴展到地面攔截控制，以及高射炮和探照燈的方向控制等。這些所謂的射擊控制雷達不僅能察知敵機的所在，并能自動決定高射炮的發(fā)射方向及使其發(fā)射。由于雷達可度量其與目標物間的距離，當然也可以從飛機上測量距地面的垂直高度。常用的各種脈沖式雷達就可度量一架飛機的高度，供飛行員飛行的參考。然而對很低的高度（低于1000米），因距離太近，脈沖式雷達的回波有與其發(fā)射出的主脈沖合并的趨勢。因此大多數(shù)雷達測高儀都不用脈沖輸出，而用等幅調(diào)頻電波。雷達測高儀的發(fā)射天線，送出一垂直無線電波束，此電波的頻率連續(xù)不斷的變化。當信號離開發(fā)射天線的瞬間，其信號的頻率為某一頻率。然后當信號由地反射回到測高儀的接收天線后，因接收機內(nèi)有一相位鑒別器（或簡稱為鑒相器），鑒相器可將接收到的回波，與正在發(fā)射出的 1 信號頻率（或相角）作一比較。因為當回波回到接收天線，已經(jīng)過了一段時間，當然此時發(fā)射天線所發(fā)信號的頻率，也已改變。利用已知每秒周數(shù)的頻率偏差，就可決定出電波由發(fā)射天線到地，在回到接收天線的時間，因此可計算出飛機距地的高度。關(guān)于電波往來所需的時間與相應的高度，事先已經(jīng)算出，并直接標示在指示器上，所以可以直接從指示器上讀出飛機的高度數(shù)值。除此之外，雷達還可以用在飛機和船舶的導航，作為某一城市、機場，高山或某一特定點的辨別符號用的雷達指標，都已事先標示于航行圖上。

聲納的組成和工作原理

聲納是利用水聲傳播特性對水中目標進行傳感探測的技術(shù)設(shè)備,用于搜索、測定、識別和跟蹤潛艇和其他水中目標,進行水聲對抗,水下戰(zhàn)術(shù)通信、導航和武器制導、保障艦艇、反潛飛機的戰(zhàn)術(shù)機動和水中武器的使用等。聲納的工作原理是回聲探測法。這個方法是在第一次世界大戰(zhàn)期間研究出來的。用送入水中的聲脈沖探測目標,聲脈沖碰到目標就反射回來,返回聲源(有所減弱)后被記錄下來。如果知道脈沖的往返時間,并且知道超聲在水中的傳播的速度,就可以很精確地測定出目標的距離。這當然是很有價值的,尤其是在軍事上。根據(jù)海洋聲學的歷史記載,意大利物理學家達〃芬奇曾于1490 年寫過這樣一段話:“如果使船停航,把一根長管的一端插入水中,而另一端貼緊耳朵,則能聽到遠處的航船?！边@實際上是水下被動式聲納設(shè)備的雛形。

聲納按其工作方式可分為被動式聲納和主動式聲納,現(xiàn)在的綜合聲納兼有以上兩種形式。被動式聲納又稱為噪聲聲納,主要由換能器基陣(由若干個換能器按照一定規(guī)律排列組織組合而成)、接火機、顯示控制臺和電源等組成。當水中、水面目標(潛艇、魚雷、水面艦艇等)在航行中,其推進器和其他機械運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲,通過海水介質(zhì)傳播到聲納換能器基陣時,基陣將聲波轉(zhuǎn)換成電信號傳送給接收機,經(jīng)放大處理傳送到顯示控制臺進行顯示和提供聽測定向。被動式聲納主要搜索來自目標的聲波,其特點是隱蔽性、保密性好,識別目標能力強,偵察距離遠,但不能偵察靜止無聲的目標,也不能測出目標距離。

主動式聲納又稱回聲聲納,主要由換能器基陣、發(fā)射機、接收機、收發(fā)轉(zhuǎn)換裝臵、終端顯示設(shè)備、系統(tǒng)控制設(shè)備和電源組成。在系統(tǒng)控制設(shè)備的控制下,發(fā)射機產(chǎn)生以某種形式調(diào)制的電信號,經(jīng)過發(fā)射換能器變成聲信號發(fā)送出去當聲波信號在傳播途中遇到目標時,一部分聲能被反射回接收換能器再轉(zhuǎn)換成電信號,送入接收機進行放大處理,根據(jù)聲信號反射回來的時間和頻率的高低來判斷目標的方位、距離和速度,在終端顯示設(shè)備上顯示出來。主動聲納可以探測靜止無聲的目標,并能測出其方位和距離。但主動發(fā)射聲信號容易被敵方偵聽而暴露自己,且探測距離短。

聲納由發(fā)射機、換能器、接收機、顯示器、定時器、控制器等主要部件構(gòu)成。發(fā)射機制造電信號，經(jīng)過換能器（一般用壓電晶體），把電信號變成聲音信號向水中發(fā)射。聲信號在水中傳遞時，如果遇到潛艇、水雷、魚群等目標，就會被反射回來，反射回的聲波被換能器接收，又變成電信號，經(jīng)放大處理，在熒光屏上顯示或在耳機中變成聲音。根據(jù)信號往返時間可以確定目標的距離，根據(jù)聲調(diào)的高低等情況可以判斷目標的性質(zhì)。例如，目標是潛艇，潛艇是鋼質(zhì)外殼，回聲不僅清晰，而且還有拖長的回鳴；魚群的回聲則低沉而混亂。目標如果是運動的，那么由于“多普勒效應”，回聲的音調(diào)應有所變化：音調(diào)不斷變高，說明目標正向他們靠攏；音調(diào)不斷變低，說明目標離我們遠去了……

聲納可分為兩大類：主動聲納和被動聲納。前者像雷達一樣，不停地向外發(fā)射聲信號，根據(jù)回波判斷目標性質(zhì)。后者不主動發(fā)射信號，只接收目標自己輻射的聲音信號。被動聲納因為不發(fā)射信號，所以不易被敵人發(fā)現(xiàn)，主要用于隱蔽偵察?，F(xiàn)代的綜合聲納兼有以上兩種 2 工作方式。

早期潛艇依靠潛望鏡進行觀察。但潛望鏡只能觀察水面上的目標，對水下目標則無能為力，所以，早期潛艇的事故率很高，經(jīng)常在水下撞上暗礁、水雷和別的潛艇。在第二次大戰(zhàn)期間，沉沒的德國潛艇有100多艘。

現(xiàn)代潛艇裝有多種聲納。例如美國的一種潛艇，裝備不同用途的聲納有15種之多。艇上的聲納偵察儀可截獲和偷聽敵人的聲納信號；敵我識別聲納，專門用對口令的辦法判斷敵我；通信聲納則用來和自己的艦艇通信；有的聲納負責導航、測距、警戒、探雷、測地貌等等。

有趣的是，潛艇的克星也是聲納。在海中，只有靠聲納才能發(fā)現(xiàn)潛艇，因而存在著潛艇聲納與反潛聲納的對抗。

許多國家在軍港附近的海區(qū)、重要的海峽、主要的航道等處都安裝了龐大的聲納換能器基陣，靠岸上的電子計算機控制海底的數(shù)以千計的換能器。一旦潛艇來犯，便可及時發(fā)現(xiàn)。這種防潛預警系統(tǒng)早在1952年就已建成，現(xiàn)已發(fā)展到第五代。其警戒范圍可達幾百公里。

在大西洋的亞速爾群島以北，有一個叫“阿發(fā)”的水下監(jiān)視系統(tǒng)。它的換能器安裝在幾個水下塔臺上，排布成三角形，每邊長約35公里。這種系統(tǒng)能監(jiān)聽進出直布羅陀海峽的所有潛艇，并能用三角定位法確定潛艇位臵。

除了這種固定的警戒聲納外，探測潛艇還可以用機載聲納進行。一架直升機垂下一根100多米長的電纜，電纜下吊著一部聲納。通過機身的下降或上升，聲納在海水中的深度也隨之變化。飛機在海面上飛行時，便可拖著聲納進行大面積探測。據(jù)國外報道，這種聲納每小時可以搜索海面1000平方公里。

新型航空聲納是“無線”式的，不需要用電纜和飛機連接。它只有10公斤，反潛飛機將它們投到預定海域內(nèi)，它們便可漂浮于海上。反潛飛機可以同時投放許多這種漂浮聲納。聲納著水后，其天線伸出水面，水聽器沉入水中。水聽器把在海底收到的聲信號變成電信號，通過天線發(fā)射出去。反潛飛機根據(jù)收到的信號可以判斷潛艇的位臵。

現(xiàn)代水雷也多采用聲納作引信。有一種先進的自動水雷，依靠聲納作自導裝臵。當潛艇從附近經(jīng)過時可以“自動起飛”，搜索并最后擊中目標。

雷達 radar

利用微波波段電磁波探測目標的電子設(shè)備。雷達是英文radar的音譯，意為無線電檢測和測距。雷達概念形成于20世紀初，在第二次世界大戰(zhàn)前后獲得飛速發(fā)展。雷達的工作原理，是設(shè)備的發(fā)射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息（目標物體至雷達的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等）。雷達分為連續(xù)波雷達 3 和脈沖雷達兩大類。脈沖雷達因容易實現(xiàn)精確測距，且接收回波是在發(fā)射脈沖休止期內(nèi)，所以接收天線和發(fā)射天線可用同一副天線，因而在雷達發(fā)展中居主要地位。測量距離實際是測量發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成目標的精確距離。目標方位是利用天線的尖銳方位波束測量。仰角靠窄的仰角波束測量。根據(jù)仰角和距離就能計算出目標高度。當雷達和目標之間有相對運動時，雷達接收到的目標回波頻率與雷達發(fā)射頻率不同，兩者的差值稱為多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達與目標之間的距離變化率。當目標與干擾雜波同時存在于雷達的同一空間分辨單元內(nèi)時，雷達利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測和跟蹤目標。雷達的優(yōu)點是白天黑夜均能探測遠距離的目標，且不受霧、云和雨的阻擋，具有全天候、全天時的特點，并有一定的穿透能力。因此，它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備，而且廣泛應用于社會經(jīng)濟發(fā)展（如氣象預報、資源探測、環(huán)境監(jiān)測等）和科學研究（天體研究、大氣物理、電離層結(jié)構(gòu)研究等）。星載和機載合成孔徑雷達已經(jīng)成為當今遙感中十分重要的傳感器。其空間分辨力可達幾米到幾十米，且與距離無關(guān)。雷達在洪水監(jiān)測、海冰監(jiān)測、土壤濕度調(diào)查、森林資源清查、地質(zhì)調(diào)查等方面顯示了很好的應用潛力。

雷達和聲納有什么區(qū)別？

雷達所起的作用和眼睛相似，當然，它不再是大自然的杰作，同時，它的信息載體是無線電波。事實上，不論是可見光或是無線電波，在本質(zhì)上是同一種東西，都是電磁波，傳播的速度都是光速C,差別在于它們各自占據(jù)的波段不同。其原理是雷達設(shè)備的發(fā)射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息(目標物體至雷達的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等)。

測量距離實際是測量發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成目標的精確距離。

測量目標方位是利用天線的尖銳方位波束測量。測量仰角靠窄的仰角波束測量。根據(jù)仰角和距離就能計算出目標高度。

測量速度是雷達根據(jù)自身和目標之間有相對運動產(chǎn)生的頻率多普勒效應原理。雷達接收到的目標回波頻率與雷達發(fā)射頻率不同，兩者的差值稱為多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達與目標之間的距離變化率。當目標與干擾雜波同時存在于雷達的同一空間分辨單元內(nèi)時，雷達利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測和跟蹤目標。

聲波是觀察和測量的重要手段。有趣的是，英文“sound”一詞作為名詞是“聲”的意思，作為動詞就有“探測”的意思，可見聲與探測關(guān)系之緊密。

在水中進行觀察和測量，具有得天獨厚條件的只有聲波。這是由于其他探測手段的作用距離都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人們也只能看到十幾米到幾十米內(nèi)的物體；電磁波在水中也衰減太快，而且波長越短，損失越大，即使用大功率的低頻電磁波，也只能傳播幾十米。然而，聲波在水中傳播的衰減就小得多，在深海聲道中爆炸一個幾公斤的炸彈，在兩萬公里外還可以收到信號，低頻的聲波還可以穿透海底幾千米的地層，并且得到地層中的信息。在水中進行測量和觀察，至今還沒有發(fā)現(xiàn)比聲波更有效的手段。

聲納與雷達如何進行敵我識別？ 聲納的最基本原理 水聲設(shè)備

水聲設(shè)備是根據(jù)聲波可以在水中以一定的速度（海水1500米/秒；淡水1400米/秒）傳播較遠距離，而且傳播時遇到目標后會反射回來的原理進行工作的。最常見的水聲導航、通訊設(shè)備有：回聲側(cè)深儀、各種類型的聲納等。

聲納是現(xiàn)代大型水面艦艇及潛艇上不可缺少的電子設(shè)備之一。聲納的主要功能是：搜索和跟蹤水下目標（潛艇、水雷），對目標進行敵我識別，測定水下目標的運動要素，以供反潛武器射擊指揮用。其次是水下通訊，探測水雷，探測水下情況保障本艦安全航行。

潛艇最大的特點是它的隱蔽性，作戰(zhàn)時需要長時間在水下潛航，這就決定它不能浮出水面使用雷達觀察，而只能依靠聲納進行探測，所以聲納在潛艇上的重要性更為突出，被稱為潛艇的“耳目”。

聲納的工作原理與雷達相同，可以說是工作在音頻或超音頻頻率上的雷達。聲納站的各個組成部分與雷達站的組成極其相似。

由于聲納工作在超音頻頻率范圍內(nèi)，它輻射信號的方法與雷達不同，雷達采用金屬制成的拋物面天線，而聲納采用水聲換能器。

水生換能器是利用晶體（石英或酒石酸鉀鈉）壓電陶瓷（鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛等）的壓電效應或鐵鎳合金的磁致伸縮效應來進行工作的。所謂壓電效應，就是把晶體按一定方向切成薄片，并在晶體薄片上施加壓力，在它的兩端面上會分別產(chǎn)生正電荷和負電荷。反之在晶體博片上施加拉伸力時，它的兩個端面上就會產(chǎn)生與加壓力時相反的電荷。與壓電效應相反時電致伸縮效應，即在晶體的兩個端面上施加交變電壓，晶體就會產(chǎn)生相應的機械變形。我們利用電致伸縮效應和壓電效應來產(chǎn)生和接收超聲波。

聲納發(fā)射超聲波時就把超聲波振蕩電壓加在晶體薄片的兩個端面上。于是晶體的厚度就會隨著超聲波振蕩電壓而變化，產(chǎn)生超聲波震動。晶體震動推動周圍的水就產(chǎn)生的超聲波的輻射。

超聲波傳播時遇到目標便產(chǎn)生反射?；夭ㄗ饔迷谒晸Q能器的晶體上，由于壓電效應水聲換能器的兩個端面上便可能得到電信號。與雷達天線一樣，水聲換能器不但要發(fā)射和接收超聲波信號，而且要有尖銳的方向性，只有這樣才能測定目標的方位。聲納設(shè)備是利用很多壓電晶體組成換能器陣來獲得尖銳的方向性的。因此聲吶的水聲換能器體積較大，一般都安裝在艦船艏部的水下部分。

聲納的工作過程可敘述入下：

在發(fā)射控制器的控制下，發(fā)射機產(chǎn)生大功率超聲波脈沖振蕩，經(jīng)收發(fā)轉(zhuǎn)換裝臵由水聲換能器向某一個方向發(fā)射超聲波。在這個方向上，超聲波遇到目標便反射回來，由水聲換能器接收，變成電信號。再經(jīng)收發(fā)轉(zhuǎn)換裝臵送到接收機放大，最后送到顯示器顯示目標的方向和距離。

從工作過程看，發(fā)射超聲波時發(fā)射機工作，接收器不必工作；發(fā)射結(jié)束后，接收機應立即工作，以便接收由最近目標和最遠目標反射回來的超聲波。顯然發(fā)射機和接收機時交替工作的。因此利用收發(fā)轉(zhuǎn)換裝臵可以使接收機和發(fā)射機合用一個造價昂貴的水聲換能器。

以上述方式，即聲吶發(fā)射信號，然后接收由目標反射回來的信號工作的稱為主動式聲吶。另外，還有一種被動工作方式，即只接收目標本身發(fā)出的噪聲（如螺旋槳所發(fā)出的聲音等）來判別目標的方向，又稱為噪音側(cè)向聲納。這種聲納不因發(fā)射聲波而被地方捕獲，所以被動工作方式對提高潛艇的隱蔽性有著特殊的意義。

聲納的最基本原理

水聲設(shè)備

水聲設(shè)備是根據(jù)聲波可以在水中以一定的速度（海水1500米/秒；淡水1400米/秒）傳播較遠距離，而且傳播時遇到目標后會反射回來的原理進行工作的。最常見的水聲導航、通訊設(shè)備有：回聲側(cè)深儀、各種類型的聲納等。

聲納是現(xiàn)代大型水面艦艇及潛艇上不可缺少的電子設(shè)備之一。聲納的主要功能是：搜索和跟蹤水下目標（潛艇、水雷），對目標進行敵我識別，測定水下目標的運動要素，以供反潛武器射擊指揮用。其次是水下通訊，探測水雷，探測水下情況保障本艦安全航行。

潛艇最大的特點是它的隱蔽性，作戰(zhàn)時需要長時間在水下潛航，這就決定它不能浮出水面使用雷達觀察，而只能依靠聲納進行探測，所以聲納在潛艇上的重要性更為突出，被稱為潛艇的“耳目”。

聲納的工作原理與雷達相同，可以說是工作在音頻或超音頻頻率上的雷達。聲納站的各個組成部分與雷達站的組成極其相似。

由于聲納工作在超音頻頻率范圍內(nèi)，它輻射信號的方法與雷達不同，雷達采用金屬制成的拋物面天線，而聲納采用水聲換能器。

水生換能器是利用晶體（石英或酒石酸鉀鈉）壓電陶瓷（鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛等）的壓電效應或鐵鎳合金的磁致伸縮效應來進行工作的。所謂壓電效應，就是把晶體按一定方向切成薄片，并在晶體薄片上施加壓力，在它的兩端面上會分別產(chǎn)生正電荷和負電荷。反之在晶體博片上施加拉伸力時，它的兩個端面上就會產(chǎn)生與加壓力時相反的電荷。與壓電效應相反時電致伸縮效應，即在晶體的兩個端面上施加交變電壓，晶體就會產(chǎn)生相應的機械變形。我們利用電致伸縮效應和壓電效應來產(chǎn)生和接收超聲波。

聲納發(fā)射超聲波時就把超聲波振蕩電壓加在晶體薄片的兩個端面上。于是晶體的厚度就會隨著超聲波振蕩電壓而變化，產(chǎn)生超聲波震動。晶體震動推動周圍的水就產(chǎn)生的超聲波的輻射。

超聲波傳播時遇到目標便產(chǎn)生反射?；夭ㄗ饔迷谒晸Q能器的晶體上，由于壓電效應水聲換能器的兩個端面上便可能得到電信號。與雷達天線一樣，水聲換能器不但要發(fā)射和接收超聲波信號，而且要有尖銳的方向性，只有這樣才能測定目標的方位。聲納設(shè)備是利用很多壓電晶體組成換能器陣來獲得尖銳的方向性的。因此聲吶的水聲換能器體積較大，一般都安裝在艦船艏部的水下部分。

聲納的工作過程可敘述如下：

在發(fā)射控制器的控制下，發(fā)射機產(chǎn)生大功率超聲波脈沖振蕩，經(jīng)收發(fā)轉(zhuǎn)換裝臵由水聲換能器向某一個方向發(fā)射超聲波。在這個方向上，超聲波遇到目標便反射回來，由水聲換能器接收，變成電信號。再經(jīng)收發(fā)轉(zhuǎn)換裝臵送到接收機放大，最后送到顯示器顯示目標的方向和距離。

從工作過程看，發(fā)射超聲波時發(fā)射機工作，接收器不必工作；發(fā)射結(jié)束后，接收機應立即工作，以便接收由最近目標和最遠目標反射回來的超聲波。顯然發(fā)射機和接收機時交替工作的。因此利用收發(fā)轉(zhuǎn)換裝臵可以使接收機和發(fā)射機合用一個造價昂貴的水聲換能器。

以上述方式，即聲吶發(fā)射信號，然后接收由目標反射回來的信號工作的稱為主動式聲吶。另外，還有一種被動工作方式，即只接收目標本身發(fā)出的噪聲（如螺旋槳所發(fā)出的聲音等）來判別目標的方向，又稱為噪音側(cè)向聲納。這種聲納不因發(fā)射聲波而被地方捕獲，所以被動工作方式對提高潛艇的隱蔽性有著特殊的意義。

什么叫聲納?它有什作用和危害?

水下探測使用“聲納”，這是一種利用聲音進行偵察的工具。

聲納由發(fā)射機、換能器、接收機、顯示器、定時器、控制器等主要部件構(gòu)成。發(fā)射機制造電信號，經(jīng)過換能器（一般用壓電晶體），把電信號變成聲音信號向水中發(fā)射。聲信號在水中傳遞時，如果遇到潛艇、水雷、魚群等目標，就會被反射回來，反射回的聲波被換能器接收，又變成電信號，經(jīng)放大處理，在熒光屏上顯示或在耳機中變成聲音。根據(jù)信號往返時間可以確定目標的距離，根據(jù)聲調(diào)的高低等情況可以判斷目標的性質(zhì)。例如，目標是潛艇，潛艇是鋼質(zhì)外殼，回聲不僅清晰，而且還有拖長的回鳴；魚群的回聲則低沉而混亂。目標如果是運動的，那么由于“多普勒效應”，回聲的音調(diào)應有所變化：音調(diào)不斷變高，說明目標正向他們靠攏；音調(diào)不斷變低，說明目標離我們遠去了……

聲納可分為兩大類：主動聲納和被動聲納。前者像雷達一樣，不停地向外發(fā)射聲信號，根據(jù)回波判斷目標性質(zhì)。后者不主動發(fā)射信號，只接收目標自己輻射的聲音信號。被動聲納因為不發(fā)射信號，所以不易被敵人發(fā)現(xiàn)，主要用于隱蔽偵察?，F(xiàn)代的綜合聲納兼有以上兩種工作方式。

早期潛艇依靠潛望鏡進行觀察。但潛望鏡只能觀察水面上的目標，對水下目標則無能為力，所以，早期潛艇的事故率很高，經(jīng)常在水下撞上暗礁、水雷和別的潛艇。在第二次大戰(zhàn)期間，沉沒的德國潛艇有100多艘。

現(xiàn)代潛艇裝有多種聲納。例如美國的一種潛艇，裝備不同用途的聲納有15種之多。艇上的 7 聲納偵察儀可截獲和偷聽敵人的聲納信號；敵我識別聲納，專門用對口令的辦法判斷敵我；通信聲納則用來和自己的艦艇通信；有的聲納負責導航、測距、警戒、探雷、測地貌等等。

有趣的是，潛艇的克星也是聲納。在海中，只有靠聲納才能發(fā)現(xiàn)潛艇，因而存在著潛艇聲納與反潛聲納的對抗。

許多國家在軍港附近的海區(qū)、重要的海峽、主要的航道等處都安裝了龐大的聲納換能器基陣，靠岸上的電子計算機控制海底的數(shù)以千計的換能器。一旦潛艇來犯，便可及時發(fā)現(xiàn)。這種防潛預警系統(tǒng)早在1952年就已建成，現(xiàn)已發(fā)展到第五代。其警戒范圍可達幾百公里。

在大西洋的亞速爾群島以北，有一個叫“阿發(fā)”的水下監(jiān)視系統(tǒng)。它的換能器安裝在幾個水下塔臺上，排布成三角形，每邊長約35公里。這種系統(tǒng)能監(jiān)聽進出直布羅陀海峽的所有潛艇，并能用三角定位法確定潛艇位臵。

除了這種固定的警戒聲納外，探測潛艇還可以用機載聲納進行。一架直升機垂下一根100多米長的電纜，電纜下吊著一部聲納。通過機身的下降或上升，聲納在海水中的深度也隨之變化。飛機在海面上飛行時，便可拖著聲納進行大面積探測。據(jù)國外報道，這種聲納每小時可以搜索海面1000平方公里。

新型航空聲納是“無線”式的，不需要用電纜和飛機連接。它只有10公斤，反潛飛機將它們投到預定海域內(nèi)，它們便可漂浮于海上。反潛飛機可以同時投放許多這種漂浮聲納。聲納著水后，其天線伸出水面，水聽器沉入水中。水聽器把在海底收到的聲信號變成電信號，通過天線發(fā)射出去。反潛飛機根據(jù)收到的信號可以判斷潛艇的位臵。

現(xiàn)代水雷也多采用聲納作引信。有一種先進的自動水雷，依靠聲納作自導裝臵。當潛艇從附近經(jīng)過時可以“自動起飛”，搜索并最后擊中目標。

倒車雷達的工作原理：

倒車雷達的主要作用是在倒車時，利用超聲波原理，由裝臵于車尾保險杠上的探頭發(fā)送超聲波撞擊障礙物后反射此聲波探頭，從而計算出車體與障礙物之間的實際距離，再提示給駕駛者，使停車和倒車更容易、更安全。

倒車雷達系統(tǒng)的組成：1．主機2．顯示器3．探頭2～8個

倒車雷達產(chǎn)品使用發(fā)射和接收一體化超聲波探頭，采用單片機控制超聲波發(fā)射，發(fā)射的超聲波遇到障礙物反射,探頭接收反射的超聲波送入放大電路進行放大，由單片機進行數(shù)據(jù)處理，然后送顯示器顯示障礙物距離和方位。

超聲波探頭利用壓電陶瓷作為換能器件實現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收。給探頭壓電陶瓷片施加一定的超音頻電信號，壓電陶瓷片將電能轉(zhuǎn)換成聲能發(fā)送超聲波。超聲波作用于探頭壓電陶瓷片，壓電陶瓷片將聲能轉(zhuǎn)換成電信號，微弱的電信號經(jīng)放大后送電路處理。

PDC（Parking Distance Control）系統(tǒng)的工作原理就是通常是在車的后保險杠或前后保險杠設(shè)臵雷達偵測器，用以偵測前后方的障礙物，幫助駕駛員“看到”前后方的障礙物，或停車時與它車的距離，此裝臵除了方便停車外更可以保護車身不受刮蹭。PDC是以超音波感應器來偵測出離車最近的障礙物距離，并發(fā)出警笛聲來警告駕駛者。而警笛聲音的控制 8 通常分為兩個階段，當車輛的距離達到某一開始偵測的距離時，警笛聲音開始以某一高頻的警笛聲鳴叫，而當車行至更近的某一距離時，則警笛聲改以連續(xù)的警笛聲，來告知駕駛者。PDC的優(yōu)點在于駕駛員可以用聽覺獲得有關(guān)障礙物的信息，或它車的距璃。PDC系統(tǒng)主要是協(xié)助停車的，所以當達到或超過某一車速時系統(tǒng)功能將會關(guān)閉。

三菱電機開發(fā)成功車載毫米波雷達MMIC芯片

〖 http://004km.cn 2003/06/06 11:17 來源：日經(jīng)BP社 作者：田野倉保雄 〗

日本三菱電機日前宣布，成功開發(fā)出用于車間距離控制系統(tǒng)等的車載毫米波雷達MMIC（單片微波集成電路）芯片組。目前，該芯片組已開始使用于高級車輛，采用電動控制掃描臂取代了此前通過機械性方法左右擺動掃描臂來進行掃描的方式。使用的頻帶為76GHz?！爸С蛛妱颖蹝呙璺绞健⒒贛MIC的76GHz頻帶芯片組的成功開發(fā)，在業(yè)界尚屬首次”（該公司）。三菱電機在此次開發(fā)中，運用了此前在90GHz頻帶的地球觀測衛(wèi)星毫米波傳感器等衛(wèi)星防衛(wèi)領(lǐng)域中所形成的MMIC技術(shù)。

與機械式相比，電動臂掃描方式可進行高速掃描，并且可確保較高的可信度。例如，掃描速度達到掃描1次僅需1/100萬秒。“比如，即使與前行車的相對速度達到150km/小時，進行1次掃描時前行車的移動距離也不會超過1mm”（三菱電機）。

此次開發(fā)成功的芯片組共由8枚芯片組成。具體來說，包括用于信息收發(fā)天線切換開關(guān)的MMIC、5枚用于發(fā)送信息的MMIC芯片（76GHz頻帶放大器、38/76GHz倍頻器、38GHz頻帶放大器、19/38GHz倍頻器及19GHz頻帶放大器）以及2枚接收信息的MMIC芯片（76GHz頻帶低噪音放大器及用于接收信息的音量調(diào)節(jié)裝臵）。通過組裝上述芯片，可構(gòu)成FMCW（頻率調(diào)制連續(xù)波）及脈沖多普勒等各種方式的毫米波雷達的回路部分。

三菱電機計劃在2006年投產(chǎn)該芯片組。該公司表示：“除向其他公司銷售外，目前也正在考慮在自己公司投產(chǎn)嵌入有該芯片組的雷達模塊”。該芯片組的目標價格為2萬日元（約合人民幣1250元）以下。

第四篇：計算機組成原理實驗報告 電子科技大學

計算機專業(yè)類課程

實驗報 告

課程名稱：計算機組成原理

學院專業(yè)：計算機科學與工程 計算機科學與技術(shù)學生姓名：** 學

號：20120600***** 指導教師：吳曉華

日

期：2014年11月30日

實 驗 報 告

實驗一

一、實驗名稱：

ALU設(shè)計實驗

二、實驗內(nèi)容和目的 ：

（1）實驗內(nèi)容：

設(shè)計一個4bit ALU,實現(xiàn)兩個4bit二進制數(shù)的算術(shù)運算和邏輯運算

1、算術(shù)運算(加、減);

2、邏輯運算(與、或、置

1、清0);（2）實驗目的：

1.熟悉ALU的工作原理;

2.掌握用硬件描述語言設(shè)計ALU的方法;

三、實驗原理：

利用veilog hdl語言編寫實現(xiàn)實驗要求的邏輯功能實現(xiàn)代碼。要求實現(xiàn)兩個四位二進制數(shù)的算數(shù)運算和邏輯運算，有三個輸入，分別是輸入的兩個四位二進制數(shù)和一個控制信號，有兩個輸出，分別是僅為信號和運算結(jié)果的輸出?？紤]到是電路的邏輯代碼設(shè)計簡化，采用case語句來實現(xiàn)。所有的輸入都會對最終的結(jié)果和進位輸出產(chǎn)生影響。在連線時，八個開關(guān)分為兩組，分別控制兩個四位二進制數(shù)的各位，有五個指示燈，四個顯示結(jié)果的輸出，一個用來顯示進位信號。

四、實驗器材（設(shè)備、元器件）

硬件平臺：pc 軟件平臺：windows xp

五、實驗步驟：

先利用仿真軟件進行程序的編寫，編譯調(diào)試運行，結(jié)果無誤后，在仿真軟件上綁定對應開關(guān)和連線，打開電路板電源，進行控制操作，觀察指示燈的亮滅情況，根據(jù)實際的邏輯結(jié)果來驗證實驗代碼及連線的正確性，若與實際結(jié)果不相符，檢查連線以及實驗代碼，重新進行處理。

六、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：

（1）實驗代碼：

module pz(in1,in2,se,count,c);input[3:0] in1,in2;input[2:0] se;output[3:0] count;output c;reg[3:0] count;reg c;always@(in1,in2,se)begin case(se)3'b000:{c,count}=in1+in2;3'b001:{c,count}=in1-in2;3'b010:count=in1 & in2;3'b011:count=in1 | in2;3'b100:count=0000;3'b101:count=1111;default:count=5'bx;endcase end

endmodule（2）實驗結(jié)果照片：

八．實驗結(jié)論、心得體會和改進建議：（1）思考題： 在進行算術(shù)運時, 7(0111)+8(1000)=1111 7(0111)-8(1000)=1111 其輸出結(jié)果都是1111,為什么?

答：因為計算時都采用二進制補碼來運算，而前者進行相加的兩個數(shù)都是正數(shù)，其補碼為其本身。而后者進行補碼的減法運算時，要對減數(shù)求補，轉(zhuǎn)換成加法運算，所以最終所得結(jié)果相同。

（2）實驗結(jié)論、心得體會和改進建議：

在設(shè)計邏輯電路是使用了實現(xiàn)該邏輯功能最簡單的方式，case語句，在編寫實驗代碼時需要注意always語句中的輸出變量必須提前聲明為reg型的變量。注意根據(jù)實驗指導書綁定正確的接線。

電 子 科 技 大 學

實 驗 報 告

實驗二

一、實驗名稱：

靜態(tài)存儲器的設(shè)計

二、實驗學時：4

三、實驗內(nèi)容和目的：

（1）實驗目的：

1.掌握存貯器的讀寫控制方法;(讀信號、寫信號、片選信號)2.掌握存儲器的字擴展和位擴展方法;3.掌握用硬件描述語言設(shè)計存貯器的方法;4.了解存儲器種類、工作原理和特點.(2)實驗內(nèi)容：

用字擴展和位擴展的方式,設(shè)計一個 32X8的靜態(tài)存儲器,能夠?qū)ζ潆S機的讀寫.其中: 32表示地址的尋址空間大小，8表示數(shù)據(jù)單元的位數(shù);

四、實驗原理：

利用veilog hdl語言編寫實現(xiàn)實驗要求的邏輯功能實現(xiàn)代碼。

1.設(shè)計一個16X4的可隨機讀寫的存儲器模塊;2.利用16X4存儲器模塊,通過實例化完成對所需要的存儲器，因為是16X4擴展為32X 8，所以將16X4兩兩分為一組剛好兩組。

3.數(shù)據(jù)、地址的輸入/輸出

a、數(shù)據(jù)/地址的輸入: 開關(guān)控制;b、數(shù)據(jù)的輸出: 指示燈顯示;4.控制信號

a、片選: 低有效;b、讀: 低有效;c、寫: 上升沿有效;

五、實驗器材（設(shè)備、元器件）

硬件平臺：pc 軟件平臺：windows xp

六、實驗步驟：

先根據(jù)實驗內(nèi)容，實驗目的，實驗要求編寫實現(xiàn)所需邏輯功能的實

驗代碼，然后在仿真軟件上進行編譯鏈接運行，無誤后進行宋旭單元與電路板相關(guān)接口的綁定，對電路板進行連線，練好后進行實際操作，觀察電路板上指示燈的亮滅情況，根據(jù)實際的邏輯結(jié)果判斷實驗代碼以及連線是否正確，若輸出有誤，則重新檢查連線以及代碼是否有邏輯問題。

七、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：（1）實驗代碼：

module m(din,addr,wr,rd,cs,dout);

reg[D_WIDTH-1:0] ram[(2**A_WIDTH)-1:0];wire [D_WIDTH-1:0] dout;input[D_WIDTH-1:0] din;input[A_WIDTH-1:0] addr;input wr,rd,cs;output [7:0]dout;parameter D_WIDTH = 8;parameter A_WIDTH = 5;

ram16_4 ram16_4_1(.din(din[3:0]),.addr(addr[3:0]),.wr(wr),.rd(rd),.cs(addr[4]|cs),.dout(dout[3:0]));ram16_4 ram16_4_2(.din(din[7:4]),.addr(addr[3:0]),.wr(wr),.rd(rd),.cs(addr[4]|cs),.dout(dout[7:4]));ram16_4 ram16_4_3(.din(din[3:0]),.addr(addr[3:0]),.wr(wr),.rd(rd),.cs((~addr[4])|cs),.dout(dout[3:0]));ram16_4 ram16_4_4(.din(din[7:4]),.addr(addr[3:0]),.wr(wr),.rd(rd),.cs((~addr[4])|cs),.dout(dout[7:4]));

endmodule

module ram16_4(din,addr,wr,rd,cs,dout);

parameter D_WIDTH = 4;parameter A_WIDTH = 4;

input[D_WIDTH-1:0] din;input[A_WIDTH-1:0] addr;input wr,rd,cs;output[D_WIDTH-1:0]dout;

reg [D_WIDTH-1:0] ram [(2**A_WIDTH)-1:0];wire [D_WIDTH-1:0] dout;

always @(posedge wr)if(!cs)ram[addr] <= din;

assign dout =(!(rd||cs))?ram[addr]:4'bzzzz;

endmodule

（2）實驗結(jié)果截圖：

八、實驗結(jié)論、心得體會和改進建議：

對于存儲器的擴充有字擴充和位擴充，在編寫實驗代碼時首先得編寫出實驗所需要的基本單元16X4的存儲器，通過對該存儲器模塊的

實例化來實現(xiàn)實驗所需要用到的存儲器，實驗內(nèi)容比較簡單，只要按照實驗要求和步驟結(jié)合實驗目的進行正確操作，實驗都能成功.

第五篇：自然辯證法概論(西安電子科技大學2014考題)0821102

自然辯證法概論—西安電子科技大學2014年試題（0821102））

1、在人與自然的關(guān)系問題上，存在哪些觀點和認識？生態(tài)文明中人與自然的關(guān)系如何處理？

2、“科學”和“技術(shù)”有哪些異同？結(jié)合已有的認識談談你的看法。

3、美國的三大科研工程即曼哈頓工程、阿波羅計劃以及人類基因組計劃標志著大科學時代的到來?！按罂茖W”的概念是普賴斯在60年代所著的《小科學與大科學》一書中首先提出來的。請闡述你對“大科學”及“大科學”與社會的雙向作用的理解。

4、科學研究要講誠信和學術(shù)道德，然而在現(xiàn)實中，科學研究中存在許多學術(shù)不端行為，你認為有哪些學術(shù)不端行為？并結(jié)合研究生的學習和科研生活，請你談談在個人的學術(shù)生涯中如何建立學術(shù)誠信。