第一篇：外文翻譯

數(shù)字通信第四版

Digital Communications,Fourth Edition

作者：John Proakis 起止頁碼：1-10

出版日期（期刊號）：2003年1月 出版單位：電子工業(yè)出版社

外文翻譯譯文：

第1章 引 言

在本書中,我們將介紹作為數(shù)字通信系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的基本原理。數(shù)字通信的研究主題包括數(shù)字形式的信息從產(chǎn)生該信息的信源到一個(gè)或多個(gè)目的地的傳輸問題。在通信系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，特別重要的是信息傳輸所通過的物理信道的特征。信道的特征-般會影響通信系統(tǒng)基本組成部分的設(shè)計(jì)。下面闡述一個(gè)通信系統(tǒng)的基本組成部分及其功能。

1.1數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成部分

圖1-1-1 顯示了一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)的功能性框圖和基本組成部分。輸出的可以是模擬信號，如音頻或視頻信號;也可以是數(shù)字信號，如電傳機(jī)的輸出，該信號在時(shí)間上是離散的，并且只有有限個(gè)輸出字符。在數(shù)字通信系統(tǒng)屮，由信源產(chǎn)生的消息變換成二進(jìn)制數(shù)字序列。理論上，應(yīng)當(dāng)用盡可能少的二進(jìn)制數(shù)字表示信源輸出（消息）。換句話說.我們要尋求一種信源輸出的有效的表示方法,使其很少產(chǎn)生或不產(chǎn)生冗余。將模擬或數(shù)宇信源的輸出有效地變換成二進(jìn)制數(shù)字序列的處理過程稱為信源編碼或數(shù)據(jù)壓縮。

由信源編碼器輸出的二進(jìn)制數(shù)字序列稱為信息序列，它被傳送到信道編碼器。信道編碼器的目的是在二進(jìn)制信息序列中以受控的方式引人一些冗余，以便于在接收機(jī)中用來克服信號在信道中傳輸時(shí)所遭受的噪聲和干擾的影響。因此，所增加的冗余是用來提高接收數(shù)據(jù)的可靠性以及改善接收信號的逼真度的。實(shí)際上，信息序列中的冗余有助于接收機(jī)譯出期望的信息序列。例如,二進(jìn)制信息序列的一種(平凡的）形式的編碼就是將每個(gè)二進(jìn)制數(shù)字簡單重復(fù)m次.這里m為一個(gè)正整數(shù)。更復(fù)雜的（不平凡的）編碼涉及到一次取k個(gè)信息比特,并將毎個(gè)k比特序列映射成惟一的n比特序列，該序列稱為碼字。以這種方式對數(shù)據(jù)編碼所引人的冗余度的大小是由比率n/k作來度擻的。該比率的倒數(shù)，即k/n，稱為碼的速率或簡稱碼率。信道編碼器輸出的二進(jìn)制序列送至數(shù)宇調(diào)制器，它是通信信道的接口。因?yàn)樵趯?shí)際中遇到的幾乎所有的通信信道都能夠傳輸電信號（波形）,所以數(shù)字調(diào)制的主要目的是將二進(jìn)制信息序列映射成信號波形。為了詳細(xì)說明這一點(diǎn)，假定已編碼的信息序列以均勻速率R（b/s）―次一個(gè)比特傳輸,數(shù)字調(diào)制器可以簡單地將二進(jìn)制數(shù)字“0”映射成波形s0(t)而二進(jìn)制數(shù)字“1”映射成波形s1(t)。在這種方式中，信道編碼器輸出的毎一比特是分別傳輸?shù)摹Ｎ覀儼阉Q為二進(jìn)制調(diào)制。另一種方式，調(diào)制器目一次傳輸b個(gè)已編碼的信息比特，其方法是采用M = 2s個(gè)不同的波形ST(t)i=1,2，…，M,每一個(gè)波形用來傳輸2s個(gè)可能的b比特序列中的一個(gè)序列。我們稱這種方式為M元調(diào)制（M〉2）。注意，每b/R秒就有一個(gè)新的b比特序列進(jìn)入調(diào)制器。因此，當(dāng)信道比特率R固定,與一個(gè)b比特序列相應(yīng)的似個(gè)波形之一的傳輸時(shí)間量是二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)時(shí)間周期的b倍。

圖1-1-1

數(shù)字通信系統(tǒng)的基本模型

通信信道是用來將發(fā)送機(jī)的信號發(fā)送給接收機(jī)的物理媒質(zhì)。在無線傳輸中，信道可以是大氣（自由空間）另一方面，電話信道通常使用各種各樣的物理媒質(zhì)，包括有線線路、光纜和無線(微波)等。無論用什么物理媒質(zhì)來傳輸信息，其基本特點(diǎn)是發(fā)送信號隨機(jī)地受到各種可能機(jī)理的惡化，例如由電子器件產(chǎn)生的加性熱噪聲、人為噪聲（如汽車點(diǎn)火噪聲）及大氣噪聲（如在雷賽雨時(shí)的閃電）。

在數(shù)字逋信系統(tǒng)的接收端,數(shù)字解調(diào)器對受到信道惡化的發(fā)送波形進(jìn)行處理，并將該波形還原成一個(gè)數(shù)的序列，該序列表示發(fā)送數(shù)據(jù)符號的估計(jì)值〔二進(jìn)制或M元〕。這個(gè)數(shù)的序列披送至信道譯碼器，它根據(jù)信進(jìn)編碼器所用的關(guān)于碼的知識及接收數(shù)據(jù)所含的冗余度重構(gòu)初始的信息序列。

解調(diào)器和譯碼器工作性能好壞的—個(gè)度量是譯碼序列中發(fā)生差錯(cuò)的頻度。更準(zhǔn)確地說，在譯碼器輸出端的平均比特錯(cuò)誤概率是解調(diào)器-譯碼器組合性能的一個(gè)度量。一般地，錯(cuò)誤概率是下列各種因素的函數(shù):碼特征、用來在信道上傳輸信息的波形的類型、發(fā)送功率信道的特征（即噪聲的大小、干擾的性質(zhì)等)以及解調(diào)和譯碼的方法。在后續(xù)各章中將詳細(xì)討論這些因素及其對性能的影晌。

作為最后一步，當(dāng)需要模擬輸出時(shí)，信源譯碼器從信道譯碼器接收其輸出序列并根據(jù)所采用的信源編碼方法的有關(guān)知識重構(gòu)由信源發(fā)出的原始信號。由于信道譯碼的差錯(cuò)以及信源編碼器可能引入的失真,在信源譯碼器輸出端的信號只是原始信源輸出的—個(gè)近似。在原始信號與重構(gòu)信號之間的信號差或信號差的函數(shù)是數(shù)字通信系統(tǒng)引入失真的一種度量。

1.2通信信道及其特征

正如前面指出的，通信信道在發(fā)送機(jī)與接收機(jī)之間提供了連接。物理信道也許是攜帶電信號的一對明線；或是在已調(diào)光波束上攜帶信息的光纖；或是水下海洋信道其中信息以聲波形式傳輸；或是自由空間，攜帶信息的信號通過天線在空間輻射傳輸?？杀槐碚鳛橥ㄐ判诺赖钠渌劫|(zhì)是數(shù)據(jù)存儲媒質(zhì)如磁帶、磁盤和光盤。

在信號通過任何信道傳輸中的一個(gè)共同的問題是加性噪聲。一般地，加性噪聲是由通信系統(tǒng)內(nèi)部組成元器件所引起的，例如電阻和固態(tài)器件。有時(shí)將這種噪聲稱為熱噪聲。其他噪聲和干擾源也許是系統(tǒng)外面引起的，例如來自信道上其他用戶的干擾。當(dāng)這樣的噪聲和干擾與期望信號占有同頻帶時(shí)，可通過對發(fā)送信號和接收機(jī)中解調(diào)器的適當(dāng)設(shè)計(jì)來使它們的影響最小。信號在信道上傳輸時(shí)可能會遇到的其他類型損傷有信號衰減、幅度和相位失真、多徑失真等。

可以通過增加發(fā)送信號功率的方法使噪聲的影響最小。然而，設(shè)備和其他實(shí)際因素限制了發(fā)送信號的功率電平，另一個(gè)基本的限制是可用的信道帶寬。帶寬的限制通常是由于媒質(zhì)以及發(fā)送機(jī)和接牧機(jī)中組成器件和部件的物理限制產(chǎn)生的。這兩種限制因素限制了在任何通信信道上能可靠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,我們將在以后各章中討論這種情況。下面描述幾種通信信道的重要特征。

1.有線信道

電話網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了有線線路的應(yīng)用，如話音信號傳輸以及數(shù)據(jù)和視頻傳輸。雙絞線和同軸電纜是基本的導(dǎo)向電磁信道，它能提供比較適度的帶寬。通常用來連接用戶和中心機(jī)房的電話線的帶寬為幾百千赫(khz)另一方面同軸電纜的可用寬帶是幾兆赫（Mhz）。信號在這樣的信道上傳輸時(shí)，其幅度和相位都會發(fā)生失真，還受到加性噪聲的惡化。雙絞線信道還易受到來自物理鄰近信道的串音干擾。因?yàn)樵谌珖腿澜缬芯€信道上通信在日常通信中占有相當(dāng)大的比例，因此,人們對傳輸特性的表征以及對信號傳輸時(shí)的幅度和相位失真的減緩方法作了大量研究。在第9章中，我們將闡述最佳傳輸信號及其解調(diào)的設(shè)什方法。在笫10章和第11章中，我們將研究信道均衡器的設(shè)計(jì),它是用來補(bǔ)償信道的幅度和相位失真的。

2.光纖信道

光纖提供的信道帶寬比同軸電纜信道大幾個(gè)數(shù)量級。在過去的20年屮，已經(jīng)研發(fā)出具有較低倌號衰減的光纜，以及用于信號和信號檢測的可靠性光子器件。這些技術(shù)上的進(jìn)展導(dǎo)致了光纖信道應(yīng)用的快速發(fā)展，不僅應(yīng)用在國內(nèi)通信系統(tǒng)中，也應(yīng)用于跨大西洋和跨太平洋的通信中。由于光纖信道具有大的可用帶寬，因此有可能使電話公司為用戶提供寬系列電店業(yè)務(wù)，包括話音、數(shù)據(jù)、傳真和視頻等。

在光纖通信系統(tǒng)中，發(fā)送機(jī)或調(diào)制器是一個(gè)光源.或者是發(fā)光二極管（LED）或者是激光。通過消息信號改變（調(diào)制）光源的強(qiáng)度來發(fā)送信息。光像光波一樣通過光纖傳播，并沿著傳輸路徑被周期性地放大以補(bǔ)償信號衰減（在數(shù)宇傳輸中，光由中繼器檢測和再生）。在接收機(jī)中，光的強(qiáng)度由光電二極管檢測，它的輸出電信號的變化直接與照射到光電二極管上的光的功率成正比。光纖信道中的噪聲源是光電二極管和電子放大器。

3.無線電磁信道

在無線通信系統(tǒng)中，電磁能是通過作為輻射器的天線耦合到傳播媒質(zhì)的。天線的物理尺寸和配置主要決定于運(yùn)行的頻率。為了獲得有效的電磁能量的輻射，天線必須比波長的1/10更長。因此,在調(diào)幅（AM）頻段發(fā)射的無線電臺，譬如說在f=1MHz時(shí)（相當(dāng)于波長= C/f=300m）要求天線至少為30m。無線傳輸天線的其他重要特征和屬性將在第5章闡述。

在大氣和自由空間中，電磁波傳播的模式可以劃分為3種類型，即地波傳播、天波傳播和視線傳播。在甚低頻（VLF）和音頻段，其波長超過10km，地球和電離層對電磁波傳播的作用如同波導(dǎo)。在這些頻段,通信信號實(shí)際上環(huán)繞地球傳播，由于這個(gè)原因，這些頻段主要用來在世界范圍內(nèi)提供從海洋到船舶的導(dǎo)航幫助。在此頻段中可用的帶寬較?。ㄍǔＪ侵行念l率的1% ~10%）因此通過這些信道傳輸?shù)男畔⑺俾瘦^低，且一般限于數(shù)字傳輸。在這些頻率上，最主要的一種噪聲是由地球上的雷暴活動產(chǎn)生的，特別是在熱帶地區(qū)。干擾來自這些頻段上的用戶。

在高頻（HF）頻段范圍內(nèi)，電磁波經(jīng)由天波傳播時(shí)經(jīng)常發(fā)生的問題是信號多徑。信號多徑發(fā)生在發(fā)送信號經(jīng)由多條傳播路徑以不同的延遲到達(dá)接收機(jī)的時(shí)侯，一般會引起數(shù)字通信系統(tǒng)中的符號間干擾。而且經(jīng)由不同傳播路徑到達(dá)的各信號分量會相互削弱，導(dǎo)致信號衰落的現(xiàn)象.許多人在夜晚收聽遠(yuǎn)地?zé)o線電臺廣播時(shí)會對此有體驗(yàn)。在夜晚，天波是主要的傳播模式。HF頻段的加性噪聲是大氣噪聲和熱噪聲的組合。

在大約30MHZ之上的頻率,即頻段的邊緣，就不存在天波電離層傳播。然而，在30~60MHZ頻段有可能進(jìn)行電離層散射傳播，這是由較低電離層的信號散射引起的。也可利用在40~300MHZ頻率范圍內(nèi)的對流層散射在幾百英里的距離通信。對流層散射是由在10mile或更低高度大氣層中的粒子引起的信號散射造成的，一般地，電離層散射和對流層散射具有大的信號傳播損耗，要求發(fā)射機(jī)功率大和天線比較長。

在30MHZ以上頻率通過電離層傳播具有較小的損耗,這使得衛(wèi)里和超陸地通信成為可能。因此,在甚高頻(VHF)頻段和更高的頻率，電磁傳播的最主要模式是LOS傳播。對于陸地通信系統(tǒng)這意味著發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的天線必須是直達(dá)LOS,沒有什么障礙。由于這個(gè)原因VHF和特高頻(UHF)頻段發(fā)射的電視臺的天線安裝在髙塔上,以達(dá)到更寬的覆蓋區(qū)域。

一般地LOS傳播所能覆蓋的區(qū)域受到地球曲度的限制。如果發(fā)射天線安裝在地表面之上H米的高度,并假定沒有物理障礙(如山)那么到無線地平線的距離近似為d=15H KM，例如電視天線安裝在300m高的塔上.它的覆蓋范圍大約67km另一個(gè)例子，工作在1GHZ以上頻率，用來延伸電話和視頻傳輸?shù)奈⒉ㄖ欣^系統(tǒng)將天線安裝在離塔上或高的建筑物頂部。

對工作在VHF和UHF頻率范圍的通信系統(tǒng)限制性能的最主要噪聲是接收機(jī)前端所產(chǎn)生的熱噪聲和天線接收到的宇宙噪聲。在10GHZ以上的超髙頻（SHF)頻段，大氣層環(huán)境在信號傳播中擔(dān)負(fù)主要角色。例如,在10GHZ頻率，衰減范圍從小雨時(shí)的0.003 dB/KM左右到大雨時(shí)的0.3dB/KM；在100GHZ,衰減范圍從小雨時(shí)的0.1dB左右到大雨時(shí)的6dB左右。因此，在此頻率范圍,大雨引起了很大的傳播損耗，這會導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷(通信系統(tǒng)完全中斷)。

在極高頻(EHF)頻段以上的頻率是電磁頻譜的紅外區(qū)和可見光區(qū)，它們可用來提供自由空間的LOS光通信。到目前為止,這些頻段已經(jīng)用于實(shí)驗(yàn)通信系統(tǒng),例如，衛(wèi)星到衛(wèi)星的通信鏈路。

4.水聲信道

在過去的幾十年中.海洋探險(xiǎn)活動不斷增多。與這種增多相關(guān)的是對傳輸數(shù)據(jù)的需求。數(shù)據(jù)是由位于水下的傳感器傳送到海洋表面的,從那里可能將數(shù)據(jù)經(jīng)由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)采集中心。

除極低頻率外，電磁波在水下不能長距離傳播。在低頻率的信號傳輸?shù)难由焓艿较拗?，因?yàn)樗枰蟮那夜β蕪?qiáng)的發(fā)送機(jī)。電磁波在水下的衰減可以用表面深度來表示,它是信號衰減l/e的距離。對于海水,表面深度 250/f，其中f以HZ為單位。例如，在10 khz上,表面深度是2.5m。聲信號能在幾十甚至幾百千米距離上傳播。

水聲信道可以表征為多徑信道,這是由于海洋表面和底部對信號反射的緣故。因?yàn)椴ǖ倪\(yùn)動,信號多徑分量的傳播延遲是時(shí)變的，這就導(dǎo)致了信號的衰落。此外,還存在與頻率相關(guān)的衰減，它與信號頻率的平方近似成正比。聲音速度通常大約為1 500m/s，實(shí)際值將在正常值上下變化,這取決于信號傳播的深度。

海洋背景噪聲是由蝦、魚和各種哺乳動物引起的。在靠近港口處，除了海洋背景噪聲外也有人為噪聲。盡管有這些不利的環(huán)境，還是可能設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)有效的且高可靠性的水聲通信系統(tǒng),以長距離地傳輸數(shù)字信號。

5.存儲信道

信息存儲和恢復(fù)系統(tǒng)構(gòu)成了日常數(shù)據(jù)處理工作的非常重要的部分。磁帶（包括數(shù)字的聲帶和錄像帶）、用來存儲大量計(jì)箅機(jī)數(shù)據(jù)的磁盤、用作計(jì)箅機(jī)數(shù)據(jù)存儲器的光盤以及只讀光盤都是數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的例子,它們可以表征為通信信道。在磁帶或磁盤或光盤上存儲數(shù)據(jù)的過程，等效于在電話或在無線信道上發(fā)送數(shù)據(jù)?；刈x過程以及在存儲系統(tǒng)中恢復(fù)所存儲的數(shù)據(jù)的信號處理等效于在電話和無線通信系統(tǒng)中恢復(fù)發(fā)送信號。

由電子元器件產(chǎn)生的加性噪聲和來自鄰近軌道的干擾一般會呈現(xiàn)在存儲系統(tǒng)的回讀信號中，這正如電話或無線通信系統(tǒng)中的情況。

所能存儲的數(shù)據(jù)量一般受到磁盤或磁帶尺寸及密度（每平方英寸存儲的比特?cái)?shù)）的限制，該密度是由寫/讀電系統(tǒng)和讀寫頭確定的。例如在磁盤存儲系統(tǒng)中，封裝密度可達(dá)每平方英寸比特(1 in=2.54cm)。磁盤或磁帶上的數(shù)據(jù)的讀寫速度也受到組成信息存儲系統(tǒng)的機(jī)械和電子子系統(tǒng)的限制。

信道編碼和調(diào)制是良好設(shè)計(jì)的數(shù)字磁或存儲系統(tǒng)的最重要的組成部分。在回讀過程中，信號被解調(diào)。由信道編碼器引入的附加冗余度用于糾正回讀信號中的差錯(cuò)。

1.3 通信信道的數(shù)學(xué)模型

在通過物理信道傳輸信息的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們發(fā)現(xiàn)，建立一個(gè)能反映傳輸媒質(zhì)最重要特征的數(shù)學(xué)模型是很方便的。信道的數(shù)學(xué)模型可以用于發(fā)送機(jī)中的信道編碼器和調(diào)制器，以及接收機(jī)中的解調(diào)器和信道譯碼器的設(shè)計(jì)。下面，我們將簡要的描述信道的模型，它們常用來表征實(shí)際的物理信道。1.加性噪聲信道

通信信道最簡單的數(shù)學(xué)模型是加性噪聲信道，如圖1-3-1所示。在這個(gè)模型中，發(fā)送信號s（t）被加性隨機(jī)噪聲過程n（t）惡化。在物理上，加性噪聲過程由通信系統(tǒng)接收機(jī)中的電子元部件和放大器引起，或者由傳輸中的干擾引起（正如在無線電信號傳輸中那樣）。

如果噪聲主要是由接收機(jī)中的元部件和放大器引起，那么，它可以表征為熱噪聲。這種模型的噪聲統(tǒng)計(jì)地表征為高斯噪聲過程。因此，該信道的數(shù)學(xué)模型通常稱為加性高斯噪聲信道。因?yàn)檫@個(gè)信道模型適用于很廣的物理通信信道，并且因?yàn)樗跀?shù)學(xué)上易于處理，所以是在通信系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)中所用的最主要的信道模型。信道的衰減很容易加入到該模型。信號通過信道傳輸而受到衰減時(shí)，接收信號是

r(t)??s(t)?n(t)式中，?是衰減因子。

圖1-3-1 加性噪聲信道

2.線性濾波器信道

在某些物理信道中，例如有線電話信道，采用濾波器來保證傳輸信號不超過規(guī)定的帶寬限制，從而不會引起相互干擾。這樣的信道通常在數(shù)學(xué)上表征為帶有加性噪聲的線性濾波器，如圖1-3-2所示。因此，如果信道輸入信號為s（t），那么信道輸出信號是

r(t)?s(t)?c(t)?n(t)

?

?????c(?)s(t??)d??n(t)

式中，c(?)是信道的沖激響應(yīng)，?表示卷積。

圖1-3-2 帶有加性噪聲的線性濾波器信道 3.線性時(shí)變?yōu)V波器信道

像水聲信道和電離層無線電信道這樣的物理信道，它們會導(dǎo)致發(fā)送信號的時(shí)變多徑傳播，這類物理信道在教學(xué)上可以表征為時(shí)變線性濾波器。該線性濾波器可以表征為時(shí)變信道沖激響應(yīng)c（τ；t），這里c（τ；t）是信道在t-τ時(shí)刻加入沖激而在τ時(shí)刻的響應(yīng)。因此，τ表示“歷時(shí)（經(jīng)歷時(shí)間）”變量。

上面描述的三種數(shù)學(xué)模型適當(dāng)?shù)谋碚髁藢?shí)際中的絕大多數(shù)物理信道。本書將這3 種模型用于通信系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。

1.4 數(shù)字通信發(fā)展的回顧與展望 值得注意的是，最早的電通信形式，即電報(bào)，是一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)。電報(bào)由S?莫爾斯研制，并在1837年進(jìn)行了演示試驗(yàn)。莫爾斯設(shè)計(jì)出一種可變長度的二進(jìn)制碼，其中英文字母用點(diǎn)劃線的序列（碼字）表示。在這種碼中，較頻繁發(fā)生的字母用短碼字表示，不常發(fā)生的字母用較長的碼字表示。因此，莫爾斯碼是第三章所述可變長度信源編碼方法的先驅(qū)。

差不多在40年之后，1875年，E博多設(shè)計(jì)出一種電報(bào)碼，其中每一個(gè)字母編成一個(gè)固定長度為5的二進(jìn)制碼字。在博多碼中，二進(jìn)制碼的元素是等長度的，且指定為傳號和空號。

雖然莫爾斯在研制第一個(gè)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)（電報(bào)）中起了重要的作用，但是現(xiàn)在我們所指的現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)起源于奈奎斯特的研究。奈奎斯特研究了再給定帶寬的電報(bào)信道上，無符號間干擾的最大信號傳輸速率。他用公式表達(dá)了一個(gè)電報(bào)系統(tǒng)的模型，其中發(fā)送信號的一般形式為

s(t)??anng(t?nT)

式中，g（t）表示基本的脈沖形狀，an是以速率1/T bit/s發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列。奈奎斯特提出了帶寬限于W Hz的最佳脈沖形狀，并且在脈沖抽樣時(shí)刻Kt(k=0，?1。。)無符號間干擾的條件下的最大比特率。他得出結(jié)論：最大脈沖速率是2W脈?2，沖/s，該速率稱為奈奎斯特速率。

1.INTRODUCTION In this book, we present the basic principles that underlie the analysis and design of digital communication systems.The subject of digital communications involves the transmission of information in digital form from a source that generates the information to one or more destinations.Of particular importance in the analysis and design of communication systems are the characteristics of the physical channels through which the information is transmitted.The characteristics of the channel generally affect the design of the basic building blocks of the communication system.Below, we describe the elements of a communication system and their functions.1-1 ELEMENTS OF A DIGITAL COMMUNICATION SYSTEM Figure 1-1-1 illustrates the functional diagram and the basic elements of a digital communication system.The source output may be either an analog signal, such as audio or video signal, or a digital signal, such as the output of a teletype machine, that is discrete in time and has a finite number of output characters.In a digital communication system, the messages produced by the source are converted into a sequence of binary digits.Ideally, we should like to represent the source output(message)by as few binary digits as possible.In other words, we seek an efficient representation of the source output that results in little or no redundancy.The process of efficiently converting the output of either an analog or digital source into a sequence of binary digits is called source encoding or data compression.The sequence of binary digits from the source encoder, which we call the information sequence, is passed lo the channel encoder.The purpose of the channel encoder is to introduce, in a controlled manner, some redundancy in the binary information sequence that can be used at the receiver to overcome the effects of noise and interference encountered in the transmission of the signal through the channel.Thus, the added redundancy serves to increase the reliability of the received data and improves the fidelity of the received signal.In effect, redundancy in the information sequence aids the receiver in decoding the desired information sequence.For example, a(trivial)form of encoding of the binary information sequence is simply to repeat each binary digit m times,where m is some positive integer.More sophisticated(nontrivial)encoding involves talcing k information bits at a time and mapping each k-bit sequence into a unique n-bit sequence, called a code word.The amount of redundancy introduced by encoding the data in this manner is measured by the ratio n/k.The reciprocal of this ratio, namely k/n, is called the rate of the code or,simply, the code rate.The binary sequence at the output of the channel encoder is passed to the digital modulator, which serves as the interface to the communications channel.Since nearly all of the communication channels encountered in practice are capable of transmitting electrical signals(waveforms), the primary purpose of the digital modulator is to map the binary information sequence into signal waveforms.To elaborate on this point, let us suppose that the coded information sequence is to be transmitted one bit at a time at some uniform rate R bits/s.The digital modulator may simply map the binary digit 0 into a waveform s0(t)and the binary digit 1 into a waveform j,(i).In this manner,each bit from the channel encoder is lransmitted separately.We call this binary modulation.Alternatively, the modulator may transmit b coded information bits at a time by using M = 2s distinct waveforms j.(r), i = 0,1

M1 MHz(corresponding to a wavelength of A = cffr = 300m).requires an antenna of at least 30m.Other important characteristics and attributes of antennas for wireless transmission are described in Chapter 5.Figure 1-2-2 illustrates the various frequency bands of the electromagneticspectrum.The mode of propagation of electromagnetic waves in the atmo-sphere and in free space may be subdivided into three categories, namely,ground-wave propagation, sky-wave propagation, and line-of-sight(LOS)propagation.In the VLF and audio frequency bands, where the wavelengths exceed 10 km, the earth and the ionosphere act as a waveguide for electromagnetic wave propagation.In these frequency ranges, communication signals practically propagate around the globe.For this reason, these frequency bands are primarily used to provide navigational aids from shore to ships around the world.The channel bandwidths available in these frequency bands are relatively small(usually 1-10% of the center frequency), and hence the information that is transmitted through these channels is of relatively slow speed and generally confined to digital transmission.A dominant type of noise at these frequencies is generated from thunderstorm activity around the globe,especially in tropical regions.Interference results from the many users of these frequency bands.Ground-wave propagation, as illustrated in Fig.1-2-3, is the dominant mode of propagation for frequencies in the MF band(0.3-3 MHz).This is the frequency band used for AM broadcasting and maritime radio broadcasting.In AM broadcasting, the range with groundwave propagation of even the more powerful radio stations is limited to about 150 km.Atmospheric noise,man-made noise, and thermal noise from electronic components at the receiver are dominant disturbances for signal transmission in the MF band.Sky-wave propagation, as illustrated in Fig.1-2-4 results from transmitted signals being reflected(bent or refracted)from the ionosphere, which consists of several layers of charged particles ranging in altitude from 50 to 400 km above the surface of the earth.During the daytime hours, the heating of the lower atmosphere by the sun causes the formation of the lower layers at altitudes below 120 km.These lower layers, especially the D-layer, serve to absorb frequencies below 2 MHz, thus severely limiting sky-wave propagation of AM radio broadcast.However, during the night-time hours, the electron density in the lower layers of the ionosphere drops sharply and the frequency absorption that occurs during the daytime is significantly reduced.As a consequence, powerful AM radio broadcast stations can propagate over large distances via sky wave over the F-layer of the ionosphere, which ranges from 140 to 400 km above the surface of the earth.A frequently occurring problem with electromagnetic wave propagation via sky wave in the HF frequency range is signal multipath.Signal multipath occurs when the transmitted signal arrives at the receiver via multiple propagation paths at different delays, tt generally results in intersymbol interference in a digital communication system.Moreover, the signal components arriving via different propagation paths may add destructively, resulting in a phenomenon called signal fading, which most people have experienced when listening to a distant radio station at night when sky wave is the dominant propagation mode.Additive noise at HF is a combination of atmospheric noise and thermal noise.Sky-wave ionospheric propagation ceases to exist at frequencies above approximately 30 MHz, which is the end of the HF band.However, it is possible to have ionospheric scatter propagation at frequencies in the range 30-60 MHz, resulting from signal scattering from the lower ionosphere.It is also possible to communicate over distances of several hundred miles by use of tropospheric scattering at frequencies in the range 40-300 MHz.Troposcatter results from signal scattering due to particles in the atmosphere at altitudes of 10 miles or less.Generally, ionospheric scatter and tropospheric scatter involve large signal propagation losses and require a large amount of transmitter power and relatively large antennas.Frequencies above 30 MHz propagate through the ionosphere with relatively little loss and make satellite and extraterrestrial communications possible.Hence, at frequencies in the VHF band and higher, the dominant mode of electromagnetic propagation is linc-of-sight(LOS)propagation.For terrestrial communication systems, this means that the transmitter and receiver antennas must be in direct LOS with relatively little or no obstruction.For this reason, television stations transmitting in the VHF and UHF frequency bands mount their antennas on high towers to achieve a broad coverage area.In general, the coverage area for LOS propagation is limited by the curvature of the earth.If the transmitting antenna is mounted at a height h m above the surface of the earth, the distance to the radio horizon, assuming no physical obstructions such as mountains, is approximately dr Thus,r represents the “age”(elapsed-time)variable.The three mathematical models described above adequately characterize the great majority of the physical channels encountered in practice.These three channel models are used in this text for the analysis and design of communication systems.1-4 A HISTORICAL PERSPECTIVE IN THE DEVELOPMENT OF DIGITAL COMMUNICATIONS It is remarkable that the earliest form of electrical communication, namely telegraphy, was a digital communication system.The electric telegraph was developed by Samuel Morse and was demonstrated in 1837.Morse devised the variable-length binary code in which letters of the English alphabet are represented by a sequence of dots and dashes(code words).In this code, more frequently occurring letters are represented by short code words, while letters occurring less frequently are represented by longer code words.Thus, the Morse code*was the precursor of the variable-length source coding methods described in Chapter 3.Nearly 40 years later, in 1875, Emile Baudot devised a code for telegraphy in which every letter was encoded into fixed-length binary code words of length 5.In the Baudot code, binary code elements are of equal length and designated as mark and space.Although Morse is responsible for the development of the first electrical digital communication system(telegraphy), the beginnings of what we now regard as modern digital communications stem from the work of Nyquist(1924), who investigated the problem of determining the maximum signaling rate that can be used over a telegraph channel of a given bandwidth without intersymbol interference.He formulated a model of a telegraph system in which a transmitted signal has the general form

s(t)??anng(t?nT)

where g（t）represents a basic pulse shape and an is the binary data sequence of {±1} transmitted at a rate of 1/Tbits/s.Nyquist set out to determine the optimum pulse shape that was bandlimited to W Hz and maximized the bit rate under the constraint that the pulse caused no intersymbol interference at the sampling time klT.k =0, ±1, ±2 ……His studies led him to concludc that the maximum pulse rate is 2W pulses/s.This rate is now called Nyquist rate.

第二篇：外文翻譯

微孔的加工方法

正如宏觀加工一樣，在微觀加工中孔的加工也許也是最常用的加工之一?？椎募庸し椒ㄓ泻芏喾N，每一種都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這主要取決于孔的直徑、深度、工作材料和設(shè)備要求。這篇文章主要介紹了內(nèi)冷卻鉆頭鉆孔、無冷卻鉆孔、插銑、電火花以及激光加工微孔的幾種方法。

易于孔加工的操作

無論孔有多大，在加工時(shí)將冷卻液導(dǎo)入到刀尖，這都有助于排屑并能降低刀具和工件表面產(chǎn)生的摩擦熱。尤其是在加工深細(xì)孔時(shí)，有無冷卻液對加工的影響更大，因?yàn)樯罴?xì)孔加工的刀具比較脆弱，再加上刀具對切屑的二次切削和切屑的堆積會積累大量的熱，而熱量是碳化物刀具的主要“天敵”，它會加快刀具的失效速度。

當(dāng)使用外冷卻液時(shí)，刀具本身會阻止切削液進(jìn)入切削加工位置。也就是到3-5倍的直徑深度后切削液就會很難流入到刀尖。副哈維工具有限公司的副總工程師杰夫戴維斯說，這時(shí)就該選用帶有內(nèi)冷卻液的鉆頭。

另外，在加工小孔時(shí)采用的外冷卻液的冷卻方式產(chǎn)生的利要大于弊，當(dāng)鉆頭進(jìn)入工件時(shí)，已經(jīng)流入孔的冷卻液產(chǎn)生的壓力有時(shí)會繳壞鉆頭，戴維斯說。

刀具生產(chǎn)商提供的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭的直徑從0.039到 0.125英寸，能加工深度小雨12倍的直徑的深孔，同時(shí)提供直徑從0.002到0.020英寸的不帶內(nèi)冷卻液的鉆頭。

盡管有內(nèi)冷卻能力，但還是不夠的，冷卻液需要一定的流動速度從而能夠?qū)⑶行记宄隹淄?。戴維斯強(qiáng)調(diào)，冷卻液的最低壓力應(yīng)為600-800磅/平方英寸，加工狀況還會隨著所施加的壓力的增加而提高，他補(bǔ)充道。

為了防止這些冷卻液通口被雜物堵塞，戴維斯還推薦在鉆頭加上一5微米孔徑或更加精密的冷卻液濾清器。

另外，他還推薦在加工孔時(shí)有必要在工件的上方先技工一個(gè)定心或?qū)蚩?，以防止刀具偏斜，并有助于保證所加工孔的垂直度。當(dāng)選用定心鉆時(shí)，應(yīng)使選擇的定心鉆刀尖上的坡口角小于等于其后內(nèi)冷鉆的坡口角。定心鉆的直徑還要稍微大一些。例如，如果定心鉆的坡口角為120，內(nèi)冷卻鉆頭的坡口角為140，并且定心鉆的直徑小于內(nèi)冷卻鉆的直徑。在加工時(shí)內(nèi)冷卻鉆的拐角處會與定心孔干涉而容易脫落，戴維斯說：這將導(dǎo)致鉆頭損壞。

雖然沒加強(qiáng)調(diào)，但是加工細(xì)深孔時(shí)，喙式進(jìn)給是一種很好的加工方式。戴維斯建議，根據(jù)工件的材料不同。每次喙式進(jìn)給的深度最好為孔徑的30%--50%。這種加工方式便于排出切屑，使切屑不在加工孔中堆積。潤滑及冷卻

為了更加有助于徘屑，戴維斯推薦在金屬加工中使用油基金屬切削液代替水基冷卻液，因?yàn)橛途哂休^高的潤滑效果。但是如果車間更加青睞于使用水基冷卻液，液體中應(yīng)該包括EP（極壓）添加劑，增加潤滑和減少發(fā)泡。如果產(chǎn)生很多泡沫，戴維斯說，“切屑就不會按著預(yù)定的方式排出。”

他還補(bǔ)充道，另一種提高潤滑并且提高刀具壽命的方法是道具涂層，例如氮鋁化鈦（TiAIN)。TiAIN具有很高的硬度,當(dāng)鉆削像不銹鋼這樣的難加工金屬材料時(shí)，帶有TiAIN涂層的刀具能有效的減少熱沖擊。

威斯康星洲簡斯維爾微型刀具公司的總經(jīng)理大衛(wèi)伯頓，對微加工刀具的小批量涂層有不同的看法，他說：“對直徑小于0.020英寸的刀具涂層，會對刀具的加工質(zhì)量到刀具壽命等每一加工方面都產(chǎn)生消極影響”。因?yàn)樾〉毒咄繉硬荒茏龅淖銐虮。@樣涂層就會改變刀具的前角和后角，從而不利于加工。

不過，更薄的涂層的開發(fā)正在繼續(xù)，伯頓表示，現(xiàn)在微型刀具公司除了生產(chǎn)銷售微型銑刀、刨刀和微型鉆頭外，還在和其他公司合作致力于開發(fā)一種亞細(xì)微涂層。伯頓說：“我們計(jì)劃這種涂層刀君會在六月到一年的時(shí)間內(nèi)上市”。

微型鉆公司的產(chǎn)品主要是用于電路板加工鉆頭，但也可用于有效的切屑金屬。所有的刀具都沒帶內(nèi)冷能力?！拔矣幸粋€(gè)客戶想要在不銹鋼上面鉆一個(gè)0.004英寸的孔，他當(dāng)時(shí)非常驚訝這能用一把加工電路板的鉆頭完成”。伯頓還補(bǔ)充到，采用喙式進(jìn)給并選擇高的主軸速度可以提高鉆頭的效率。

微加工刀具要使用多高的轉(zhuǎn)速，這主要依賴于車間所使用的數(shù)控機(jī)床和刀具的直徑，所需的轉(zhuǎn)速隨刀具直徑的增加而加快（注：切削速度公式為 sfm=刀具直徑×0.26×主軸轉(zhuǎn)速）。

雖然相對較低，但伯頓的客戶也成功 的應(yīng)用過每分鐘5000轉(zhuǎn)的加工速度。伯頓說：“我們建議我們的用戶找到一個(gè)震動最小的最高轉(zhuǎn)速-----最佳加工速度?！?/p>

為了減少震動，在用小的切削力通過刀具的前傾面的去除適當(dāng)?shù)慕饘贂r(shí)，應(yīng)使?jié)B入到工件中的切削載荷連續(xù)而充足，如果鉆頭承受的切削載荷太輕，刀具前傾面的磨損速度就會加快，刀具變鈍，從而影響刀具的使用壽命。這在加工細(xì)孔時(shí)應(yīng)更加注意。

“用戶們常常使用較輕的切削載荷來延長刀具的使用壽命，”伯頓說，“這恰恰會加快切削刃的磨損，并在刀刃寬出切屑的位置形成圓弧，刀具會變得像磨削工具一樣把材料強(qiáng)行除掉，只能成為廢刀。”伯頓認(rèn)為，直徑大于0.001英寸的刀具切削抗力小于0.0001時(shí)，切削力抗力就已經(jīng)太小了，即使刀具不會斷裂，過早的摩擦也會導(dǎo)致刀具壽命縮短。

太多的跳動也可能是破壞性的，但是影響有多少還值得商榷。伯頓指出，公司打算設(shè)計(jì)一臺具有0.0003英寸偏差的機(jī)器，用以建立室內(nèi)最壞情況下的銑削場景，還將能夠加工0.004英寸寬的槽?！斑@遲早會實(shí)現(xiàn)的”。

他還補(bǔ)充：“你還可以試想一下0.0003英寸的跳動和只有正常水平三分之一的切削載荷，也就是說0.0001到0.00015，刀具將會立即破壞，因?yàn)榈毒叩囊粋€(gè)徘屑槽會承受所有的載荷，然后徘屑槽的后面就會破壞?！?/p>

他還指出，在鉆孔時(shí)，小于0.0003英寸的偏差是可以接受的，因?yàn)楫?dāng)鉆頭深入孔內(nèi)時(shí)，鉆頭末端的切削刃在外圓柱非加工表面的引導(dǎo)下會繼續(xù)切削。偏差的最小值隨著深度和直徑比值的增加而迅速減少，這是因?yàn)楫?dāng)鉆頭越深入工件，徘屑槽的吸震能力越差。最后強(qiáng)烈的跳動導(dǎo)致刀柄繞著刀具的軸線轉(zhuǎn)動，而刀尖還仍然保持穩(wěn)定，從而產(chǎn)生是刀具最終斷裂的集中應(yīng)力。插銑

雖然通常沒有直徑小于0.002英寸的標(biāo)準(zhǔn)微型鉆頭，但可以用微型端銑刀來“沖”孔。“每當(dāng)人們想加工一個(gè)小于0.002英寸的孔時(shí)，他們可以選用端銑刀，效果也不錯(cuò)?！辈D說道。但這樣加工的孔不能太深，因?yàn)榈毒唧w不長，沒有大的深度直徑比率，因此一把直徑為0.001英寸的端銑刀只能加工最深0.20英寸的孔，而同樣直徑的鉆頭可以加工得更深，因?yàn)殂@頭的設(shè)計(jì)使載荷全部作用在刀尖上，進(jìn)而傳到刀柄上被吸收。

市面上能提供最小5微米的端銑刀，但是并沒有大量銷售?！爱?dāng)人們想買這樣的刀具時(shí)，我非常嚴(yán)肅的試著說服他們不要買，因?yàn)槲覀儾幌矚g制作這樣的刀具。”伯頓說到。這種刀具主要問題是。不但這種刀具的硬質(zhì)合金齒處于亞細(xì)微尺寸，而且當(dāng)一把刀有多個(gè)齒時(shí)，每個(gè)齒的尺寸還要保持一致。伯頓道：“一把直徑5微米的端銑刀在其基體上就夾持大約10個(gè)刀齒?！?/p>

他還補(bǔ)充說，他曾經(jīng)看到過帶有0.微米的粉末冶金硬質(zhì)合金刀具，這是商業(yè)上能提供齒的尺寸的一半，但它還包括0.5和0.6微米的小齒?！叭绻X的尺寸不統(tǒng)一，小齒是發(fā)揮不出作用的?！?墜電火花加工

應(yīng)用墜電火花的電火花加工是一種微孔加工方式。這不同于將電導(dǎo)線穿過工件的電火花加工方式，應(yīng)用墜電火花加工的微孔更加精密和精確，但同時(shí)花費(fèi)也會很高。

墜電火花加工深細(xì)孔時(shí)，要用一根導(dǎo)電管作為電極。加工小而淺的孔時(shí)，需要用到一根導(dǎo)線或棒，“我們盡量用導(dǎo)管做電極。位于密歇根州的牧野公司總經(jīng)理Jeff Kiszonas說道，導(dǎo)管的排渣孔能使加工的孔有大的深度直徑比，并能夠在加工中將孔底的熔渣排出孔外。他又補(bǔ)充道”但是另一方面，沒人能制造出小于一定直徑的導(dǎo)管。“一些供應(yīng)商能提供直徑小于0.003英寸的導(dǎo)管可以加工出0.0038英寸的孔。

現(xiàn)在Makino公司生產(chǎn)的雙邊墜電火花加工設(shè)備能夠加工出 0.00044 英寸的微孔，這種設(shè)備主要用于孔的精加工。最近，在日本這種機(jī)床的開發(fā)人員用兩分鐘加工了八個(gè)這樣的孔，并用四十秒穿透了0.0010英寸厚的碳化鎢板。加工電極為一個(gè)因鎢合金棒，由于電火花加工中再電極和工件間存在放電間隙，所以，所加工孔的直徑會比電極直徑大0.00020英寸。

當(dāng)加工上述尺寸的孔時(shí)，旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)棒上包裹著通電的放電導(dǎo)線。精加工時(shí)需要一個(gè)w軸附件，用來夾持電極導(dǎo)向的模具，另外還需要一個(gè)中間導(dǎo)向件，當(dāng)電極旋轉(zhuǎn)時(shí)用來防止其彎曲和擺動。應(yīng)用這種加工方式的機(jī)床適合于加工直徑小于0.005英寸的孔。

另一種墜電火花加工微型孔機(jī)床是三菱VA10機(jī)床，它用精加工孔的鉆摸附件來裝卡和引導(dǎo)精制導(dǎo)線來腐蝕金屬，伊利諾伊州的MC機(jī)械系統(tǒng)公司產(chǎn)品加工經(jīng)理丹尼斯德利說：“這是一種標(biāo)準(zhǔn)的電火花加工，但是借助于安裝在機(jī)器上的附件，我們同樣可以加工細(xì)孔”。他還補(bǔ)充說在電火花加工中用2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)線可以加工小于0.0004英寸的孔。鎢電極電火花加工

電火花加工是一中典型的慢加工，加工微孔時(shí)這表現(xiàn)得也很明顯?！半娀鸹庸し浅Ｂ?，并且隨著加工精度的增加而減慢”Midvale公司（Midvale公司是一個(gè)位于猶他州，主要生產(chǎn)24伏低電壓電火花加工設(shè)備和基于精密電火花加工的公司）的總裁迪恩約根森說。

鎢電極的生產(chǎn)是應(yīng)用反極性接法，經(jīng)機(jī)械加工、研磨加工使之直徑達(dá)到10微米、粗糙度為0.000020英寸。應(yīng)用1-微米的電極加工10.5到11微米的孔，并能加工盲孔。用于加工最小孔的最大工件厚度為0.002英寸，加工50微米直徑的孔時(shí)工件的厚度能達(dá)到0.004英寸。

在激光加工之后用電火花加工是生產(chǎn)高精度孔的一種比較不錯(cuò)的方法，約根森已經(jīng)決定重新研發(fā)最好的加工設(shè)備?！拔覀冃枰匦卵邪l(fā)所有電子控件、程序軟件和機(jī)械”。約根森說重新研發(fā)這些軟件和繼續(xù)額需要花費(fèi)180000到200000美元。

車間里多數(shù)精加工為100美元/小時(shí)，包括特殊金屬的電火花加工，如：X射線加工金和鉑、光加工不銹鋼、陰極射線加工鎢和鉭。約根森說道，電火花加工還不適合加工半導(dǎo)體材料，如聚晶金剛石。光加工

除了硬質(zhì)合金和鎢電極外，光也是一個(gè)不錯(cuò)的微孔加工的“刀具”材料。雖然大多數(shù)來鉆孔的激光都是處于紅外光譜范圍，但是根據(jù)賓尼法尼亞州的Ex One Co。、Iiwin公司的激光技術(shù)主管蘭迪吉爾摩介紹，他們采用的是綠色光柱的超脈沖技術(shù)。不像其他種類的微加工光束，超脈沖是一種納秒級激光，它綠色光束的波長為532納米。這種技術(shù)產(chǎn)生的激光一對脈沖時(shí)間為4到5納秒，每對脈沖的間隔為50到100納秒。這種技術(shù)的加工方式成倍的提高了加工效率?！芭c其他激光加工相比，這種技術(shù)大大的提高了金屬去除率”。吉爾摩說：“由于這種激光脈沖短，所以很大程度上減少了對工件材料的熱損傷?！?/p>

超脈沖激光加工孔的最小直徑為45微米，不過這種加工最常用在H系列鋼材料的柴油機(jī)噴嘴90微米到110微米孔的加工。吉爾摩提到，根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求這種孔的直徑要縮小到50微米到70微米，因?yàn)樵叫〉目自侥苁谷剂铣浞秩紵?/p>

另外，這種技術(shù)加工的孔還帶有一個(gè)負(fù)的錐度，就是入口直徑小于出口直徑，這有利于燃料的流動。

這種技術(shù)的另一種常用的應(yīng)用是在航空渦輪葉片上打冷卻孔。雖然葉輪只有1.5mm到2mm厚，但吉爾摩解釋說，這種孔要帶有25°的入口傾角，以使冷空氣貼著孔壁流動，更好的起到冷卻作用，這就是說鉆孔的長度達(dá)到5mm。他說：“溫度是航空發(fā)動機(jī)的主宰，葉輪運(yùn)行的環(huán)境溫度越高，燃料的利用率越高，得到的推力越大。

為了加強(qiáng)這技術(shù)的競爭力，Ex One 公司研發(fā)了一種專利材料，將這種材料注入中空的部件體內(nèi)，可以防止光柱所加工孔以下壁體的燒傷。光加工之后，可以將這種材料完全清理掉。

“光加工的一種缺點(diǎn)是，光柱在遇到另一個(gè)實(shí)體之前就會一直傳播”吉爾摩說：“加工柴油機(jī)噴嘴時(shí)，這會損壞相對壁的內(nèi)表面”。

超脈沖加工設(shè)備的價(jià)格為650000到800000美元，雖然這要高于電火花加工設(shè)備，但是光加工不會用到電極?！凹す饧庸び霉庾龅毒摺奔獱柲φf：“它節(jié)省了電極的開支”。

根據(jù)其應(yīng)用的不同，機(jī)械鉆削加工、插銑、電火花加工和光加工在微孔加工中都占有一席之地。牧野公司的Kiszonas說：“用戶也比較向往有更多的微孔加工方法供其選擇”。

第三篇：外文翻譯

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料譯文

設(shè)計(jì)（論文）題目：

學(xué)生姓名：徐凱學(xué)號：0965251027分院：信息與機(jī)電工程分院班級： 091指導(dǎo)教師：袁鴻斌職稱：講師填表日期：2013年3月6日

杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院教學(xué)部制

第四篇：外文翻譯

當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)自動化時(shí)代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。因此，一個(gè)好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠，違章控制等方面給予技術(shù)革新。隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用，智能設(shè)備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流方向。本文介紹了一個(gè)智能交通的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該智能交通燈控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能有：對某市區(qū)的四個(gè)主要交通路口進(jìn)行控制：個(gè)路口有固定的工作周期，并且在道路擁擠時(shí)中控制中心能改變其周期：對路口違章的機(jī)動車能夠即時(shí)拍照，并提取車牌號。在世界范圍內(nèi)，一個(gè)以微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為先導(dǎo)的，一信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)為中心的信息革命方興未艾。而計(jì)算機(jī)技術(shù)怎樣 與實(shí)際應(yīng)用更有效的結(jié)合并有效的發(fā)揮其作用是科學(xué)界最熱門的話題，也是當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域。本文主要從單片機(jī)的應(yīng)用上來實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用以控制過往車輛的正常運(yùn)作。

研究交通的目的是為了優(yōu)化運(yùn)輸，人流以及貨流。由于道路使用者的不斷增加，現(xiàn)有資源和基礎(chǔ)設(shè)施有限，智能交通控制將成為一個(gè)非常重要的課題。但是，智能交通控制的應(yīng)用還存在局限性。例如避免交通擁堵被認(rèn)為是對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都有利的，但改善交通流也可能導(dǎo)致需求增加。交通仿真有幾個(gè)不同的模型。在研究中，我們著重于微觀模型，該模型能模仿單獨(dú)車輛的行為，從而模仿動態(tài)的車輛組。

由于低效率的交通控制，汽車在城市交通中都經(jīng)歷過長時(shí)間的行進(jìn)。采用先進(jìn)的傳感器和智能優(yōu)化算法來優(yōu)化交通燈控制系統(tǒng)，將會是非常有益的。優(yōu)化交通燈開關(guān)，增加道路容量和流量，可以防止交通堵塞，交通信號燈控制是一個(gè)復(fù)雜的優(yōu)化問題和幾種智能算法的融合，如模糊邏輯，進(jìn)化算法，和聚類算法已經(jīng)在使用，試圖解決這一問題，本文提出一種基于多代理聚類算法控制交通信號燈。

在我們的方法中，聚類算法與道路使用者的價(jià)值函數(shù)是用來確定每個(gè)交通燈的最優(yōu)決策的，這項(xiàng)決定是基于所有道路使用者站在交通路口累積投票，通過估計(jì)每輛車的好處(或收益)來確定綠燈時(shí)間增益值與總時(shí)間是有差異的，它希望在它往返的時(shí)候等待，如果燈是紅色，或者燈是綠色。等待，直到車輛到達(dá)目的地，通過有聚類算法的基礎(chǔ)設(shè)施，最后經(jīng)過監(jiān)測車的監(jiān)測。

我們對自己的聚類算法模型和其它使用綠燈模擬器的系統(tǒng)做了比較。綠燈模擬器是一個(gè)交通模擬器，監(jiān)控交通流量統(tǒng)計(jì)，如平均等待時(shí)間，并測試不同的交通燈控制器。結(jié)果表明，在擁擠的交通條件下，聚類控制器性能優(yōu)于其它所有測試的非自適應(yīng)控制器，我們也測試?yán)碚撋系钠骄却龝r(shí)間，用以選擇車輛通過市區(qū)的道路，并表明，道路使用者采用合作學(xué)習(xí)的方法可避免交通瓶頸。

本文安排如下：第2部分?jǐn)⑹鋈绾谓⒔煌Ｐ?，預(yù)測交通情況和控制交通。第3部分是就相關(guān)問題得出結(jié)論。第4部分說明了現(xiàn)在正在進(jìn)一步研究的事實(shí)，并介紹了我們的新思想。

The times is a automation times nowadays,traffic light waits for much the industey equipment to go hand in hand with the computer under the control of.Therefore,a good traffic light controls system,will give road aspect such as being crowded,controlling against rules to give a technical improvement.With the fact that the large-scale integrated circuit and the computer art promptness develop,as well as artificial intelligence broad in the field of control technique applies,intelligence equipment has had very big development,the main current being that modern science and technology develops direction.The main body of a book is designed having introduccd a intelligence traffic light systematically.The function being intelligence traffic light navar’s turn to be able to come true has：The crossing carries out supervisory control on four main traffic of some downtown area;Every crossing has the fixed duty period,charges centrefor being able to change it’s period and in depending on a road when being crowded;The motro vehicle breaking rules and regulations to the crossing is able to take a photo immediately,abstracts and the vehicle shop sign.Within world range ,one uses the microelectronics technology,the computer and the technology communicating by letter are a guide’s,centering on IT and IT industry information revolution is in the ascendant.But,how,computer art applies more effective union and there is an effect’s brought it’s effect into play with reality is the most popular topic of scientific community,is also that computer applications is hit by the unparalleled active field nowadays.The main body of a book is applied up mainly from slicing machine’s only realizing intellectualized administration of crossroads traffic light,use operation in controlling the vehicular traffic regularity.Transportation research has the goal to optimize transportation flow of people and goods.As the number of road users constantly increases, and resources provided by current infras-tructures are limited, intelligent control of traffic will become a very important issue in thefuture.However, some limitations to the usage of intelligent tra?c control exist.Avoidingtraffic jams for example is thought to be beneficial to both environment and economy, butimproved traffic-flow may also lead to an increase in demand [Levinson, 2003].There are several models for traffic simulation.In our research we focus on microscopicmodels that model the behavior of individual vehicles, and thereby can simulate dynam-ics of groups of vehicles.Research has shown that such models yield realistic behavior[Nagel and Schreckenberg, 1992, Wahle and Schreckenberg, 2001].Cars in urban traffic can experience long travel times due to inefficient traffic light con-trol.Optimal control of traffic lights using sophisticated sensors and intelligent optimizationalgorithms might therefore bevery beneficial.Optimization of traffic light switching increasesroad capacity and traffic flow, and can prevent tra?c congestions.Traffic light control is acomplex optimization problem and several intelligent algorithms, such as fuzzy logic, evo-lutionary algorithms, and reinforcement learning(RL)have already been used in attemptsto solve it.In this paper we describe a model-based, multi-agent reinforcement learningalgorithm for controlling traffic lights.In our approach, reinforcement learning [Sutton and Barto, 1998, Kaelbling et al., 1996]with road-user-based value functions [Wiering, 2000] is used to determine optimal decisionsfor each traffic light.The decision is based on a cumulative vote of all road users standingfor a traffic junction, where each car votes using its estimated advantage(or gain)of settingits light to green.The gain-value is the difference between the total time it expects to waitduring the rest of its trip if the light for which it is currently standing is red, and if it is green.The waiting time until cars arrive at their destination is estimated by monitoring cars flowingthrough the infrastructure and using reinforcement learning(RL)algorithms.We compare the performance of our model-based RL method to that of other controllersusing the Green Light District simulator(GLD).GLD is a traffic simulator that allows usto design arbitrary infrastructures and traffic patterns, monitor traffic flow statistics such asaverage waiting times, and test different traffic light controllers.The experimental resultsshow that in crowded traffic, the RL controllers outperform all other tested non-adaptivecontrollers.We also test the use of the learned average waiting times for choosing routes of cars through the city(co-learning), and show that by using co-learning road users can avoidbottlenecks.

第五篇：外文翻譯

設(shè)計(jì)一個(gè)位于十字路口的智能交通燈控制系統(tǒng)

摘要：本文模型使用模糊本體的交通燈控制域，并把它應(yīng)用到控制孤立十字路口。本文最重要的目的之一是提出一個(gè)獨(dú)立的可重復(fù)使用的交通燈控制模塊。通過這種方式，增加軟件的獨(dú)立性和為其他的軟件開發(fā)活動如測試和維護(hù)，提供了便利。專家對本體論進(jìn)行手動的開發(fā)和評估。此外，交通數(shù)據(jù)提取和分類路口使用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像處理算法。根據(jù)預(yù)定義的XML架構(gòu)，這種信息轉(zhuǎn)化為XML實(shí)例映射到適合使用模糊推理引擎的模糊規(guī)則的模糊本體。把本系統(tǒng)的性能與其他類似的系統(tǒng)性能進(jìn)行比較。比較結(jié)果顯示：在所有的交通條件下，在每個(gè)周期中，對每輛車它有低得多的平均延遲時(shí)間與其他的控制系統(tǒng)相比。

關(guān)鍵詞:模糊本體,智能代理,智能交通系統(tǒng)(ITS),交通信號燈控制(TLC),孤立的十字路口,圖像處理,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

1.引言

作為城市交通增加的結(jié)果,道路網(wǎng)絡(luò)的能力有限和發(fā)展交通工具和方法的技術(shù)方面，許多實(shí)體，關(guān)系，情況和規(guī)則已經(jīng)進(jìn)入交通燈控制域和轉(zhuǎn)化成為一個(gè)知識領(lǐng)域。這個(gè)領(lǐng)域的建模知識幫助交通代理和應(yīng)用有效地管理關(guān)于實(shí)時(shí)條件下的交通。全面知識建模領(lǐng)域的一個(gè)最合適的方法是使用本體概念?！氨倔w論是一個(gè)正式的、明確的一個(gè)共享的概念化的規(guī)范。以前的模型是基本的本體建設(shè)的基礎(chǔ)，為下列建立一個(gè)共享的語義豐富的知識域。除了本體作為概念化的形式主義的重要性，它有可能超過所代表的數(shù)據(jù)。這種能力將提高有關(guān)性能的決定和其他非智能系統(tǒng)的功能特點(diǎn)。在近年來，本體論上的研究正成為一個(gè)新的熱點(diǎn)話題在不同的活動，如人工智能，知識管理，語義網(wǎng)絡(luò)，電子商務(wù)和幾個(gè)其他應(yīng)用領(lǐng)域。這些領(lǐng)域之一是智能交通系統(tǒng)。一些努力已制成這個(gè)通過展示和使用本體檢測交通領(lǐng)域擁塞，管理非城市道路氣象事件，駕駛阿德?！骼锵到y(tǒng)，共享和整合一個(gè)智能交通系統(tǒng)。本文的目的是介紹一個(gè)紅綠燈有效控制孤立交叉口這方面的知識重用的控制本體。這種新的辦法適用于智能代理使用知識決策模糊。該系統(tǒng)采用的圖像來自安裝了監(jiān)控?cái)z像機(jī)拍攝的路口。這些圖像處理利用圖像處理算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，然后發(fā)送到一個(gè)智能代理。第2節(jié)中，我們將簡要地解釋了在這項(xiàng)工作中運(yùn)用的技術(shù)包括seman-TIC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，智能代理技術(shù)和交通的回地面光控制方法。在第3節(jié)，新的系統(tǒng)架構(gòu)是基于分層語義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。第4節(jié)介紹交通燈控制的模糊本體的建設(shè)。第五節(jié)從路口提取的圖像信息解釋。在第6節(jié)，智能系統(tǒng)的運(yùn)作被完整描述，最后在第7節(jié)對所提出的方法進(jìn)行評估，對結(jié)論進(jìn)行闡述。

2.背景

本節(jié)說明在這項(xiàng)工作中的應(yīng)用技術(shù)包括語義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別本體和模糊本體。此外，國家的交通燈控制的藝術(shù)方法是簡要介紹。2.1.語義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

語義網(wǎng)絡(luò)被定義為當(dāng)前Wed的延伸，這些網(wǎng)站的信息都給出明確的含義;使電腦與人更好的合作。有幾層語義Web的建議源自伯納斯滯后階段。在此類別中的所有規(guī)則如表1所示。圖.4顯示輸出模式的示意圖。本次評選有助于智能系統(tǒng)，以確定下一步的階段測序。

另一種模糊的規(guī)則類別涉及估計(jì)優(yōu)化周期時(shí)間。這些規(guī)則的模糊變量是天氣條件，時(shí)間，每天平均車輛擁堵情況。出于這個(gè)原因，60個(gè)模糊規(guī)則被定義了。從氣象研究所取得氣象條件。日期和時(shí)間也是在交通專家的知識的基礎(chǔ)上以模糊變量形式預(yù)先定義的。圖5顯示日期，時(shí)間和周期時(shí)間的隸屬函數(shù)。當(dāng)天的參數(shù)是在日歷基礎(chǔ)上基于假期和正常的一天與周期時(shí)間量的關(guān)系預(yù)定義的。例如，假期期間的周期時(shí)間是較平日少。因此，平日的隸屬度比假期多。

例如一個(gè)階段選型的模糊規(guī)則如下所述：“如果一個(gè)路口的類型是四的方式，平均車輛擁堵低，平均行人擁堵是中等，然后相類型是簡單的兩階段”。此外，為周期時(shí)間估計(jì)的模糊規(guī)則表示如下：“如果天氣條件是晴天，時(shí)間是早晨，天是正常的，平均車輛擁堵是低，則周期時(shí)間短”。在此類別中的所有規(guī)則都列在附錄A。

在此步驟結(jié)束時(shí)，應(yīng)該對交通燈邏輯控制的項(xiàng)目的有效性進(jìn)行評估。此功能是使用專家的意見。評價(jià)過程的主要目的是顯示發(fā)展的本體和其相關(guān)的軟件環(huán)境的用處。雖然所有的信息，尤其是交通燈控制規(guī)則已提取國際標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)交通文學(xué)，專家的知識優(yōu)勢是他們最后的正確性驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。所有模糊規(guī)則，包括優(yōu)化周期時(shí)間和相位類型的規(guī)則，在這個(gè)過程中，準(zhǔn)備以調(diào)查問卷形式和展現(xiàn)給一些專家包括從德黑蘭警察局交通上校和兩名來自德黑蘭的交通組織工程師。由于德爾菲專家的意見，約有84％的淘汰型規(guī)則和優(yōu)化周期時(shí)間的87％被接受。此外，所有交通邏輯控制的元素包括概念，關(guān)系，屬性和公理都被這些專家進(jìn)行了評估和驗(yàn)證。我們評估邏輯交通控制是基于理論知識的。在這個(gè)過程中進(jìn)行了兩項(xiàng)活動，包括檢查的要求和能力的問題，并在目標(biāo)應(yīng)用環(huán)境測試本體。由于邏輯交通控制已建成的基礎(chǔ)上，如指定要求優(yōu)化循環(huán)時(shí)間，逐步淘汰型，交通的移動和優(yōu)化綠燈時(shí)間，每個(gè)階段的序列中，第一項(xiàng)活動是最好的結(jié)果。邏輯交通控制滿足所有的交通燈控制的需求，并能回答的能力問題?？冃гu估機(jī)制，可以支持這種說法。在部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們驗(yàn)證了這一過程。