高溫超導(dǎo)（High Temperature Superconductor,HTS）磁陰電動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)磁陰電動(dòng)機(jī)相比，能夠以更小的體積和重量實(shí)現(xiàn)更大的輸出功率、更高的功率因數(shù)和效率.國外有關(guān)超導(dǎo)磁阻電動(dòng)機(jī)的研究目前還處于初級(jí)階段，國內(nèi)在這一領(lǐng)域更為滯后.論文以普通磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系為基礎(chǔ)，結(jié)合超導(dǎo)材料特殊的電磁特性，初步提出了超導(dǎo)磁阻電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)的一般原則;并嘗試進(jìn)行了一臺(tái)額定功率為150W的內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì).論文以實(shí)際設(shè)計(jì)的一臺(tái)內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)樣機(jī)作為分析實(shí)例，基于第二類超導(dǎo)體臨界態(tài)Kim模型和電磁場的有限元方法，提出了一般HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部磁場及交、直軸同步電抗的分析與計(jì)算方法.并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了如何借助HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的電抗曲線分析HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)工作特性.論文對常規(guī)磁阻電動(dòng)機(jī)與HTS磁阻電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了比較.計(jì)算結(jié)果表明，在電機(jī)尺寸、結(jié)構(gòu)不變的前提下，超導(dǎo)磁阻電動(dòng)機(jī)比常規(guī)磁阻電動(dòng)機(jī)明顯地提高了電機(jī)X/X值，因而以更小的尺寸獲得了更大的輸出轉(zhuǎn)矩、更高的效率和功率因數(shù)，同時(shí)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間也有所增大.計(jì)算結(jié)果還表明，采用抗磁性更強(qiáng)的YBCO塊材作為交軸阻磁介質(zhì)，能夠保證轉(zhuǎn)子在獲得較大的直、交軸磁阻差異的同時(shí)不必犧牲較大的極孤系數(shù)和氣隙寬度，從而氣隙磁密有較好的波形，電機(jī)具有較好的同步性能.論文也對幾種具有相同定子但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同的HTS磁阻電動(dòng)機(jī)做了比較，比較結(jié)果顯示，ALA式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)比內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)具有更大的輸出轉(zhuǎn)矩;當(dāng)輸出功率較大時(shí)，ALA結(jié)構(gòu)的HTS磁阻電動(dòng)機(jī)還比內(nèi)反應(yīng)結(jié)構(gòu)具有更好的穩(wěn)態(tài)工作特性.另外發(fā)現(xiàn)，thin-zebra ALA式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的同步性能比thick-zebra ALA式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)更好.在進(jìn)行內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)反應(yīng)槽既要盡量阻隔交軸磁通，又要分布的比較均勻，這樣才能既獲得足夠的直、交軸同步電抗比，又削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，從而最終改善電機(jī)的同步性能.
正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)是一種多載波傳輸技術(shù)，它的基本思想是在頻域內(nèi)將給定信道劃分成幾個(gè)相互正交的子信道，每個(gè)子信道使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，各子載波并行傳輸。該技術(shù)可以有效提高頻譜利用率，能夠?qū)苟鄰叫?yīng)產(chǎn)生的頻率選擇性衰弱和載波間干擾，在時(shí)變、頻變、多徑干擾嚴(yán)重的水聲信道中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。 隨著計(jì)算機(jī)和多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入。其中，基于ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)核的微處理器依靠其高性能、低功耗和易擴(kuò)展的特點(diǎn)，在工業(yè)控制、無線通信、消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用；隨著嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜度的提高，操作系統(tǒng)已成為嵌入式系統(tǒng)不可缺少的一部分。其中，嵌入式Linux憑借免費(fèi)開源、功能強(qiáng)大、成熟穩(wěn)定等特點(diǎn)，目前已成為主要的嵌入式操作系統(tǒng)之一。 數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor，DSP)具有很強(qiáng)的數(shù)字信號(hào)處理能力，可以滿足各種高實(shí)時(shí)要求，但其尋址范圍小，I/O功能較差。ARM+DSP雙處理器的結(jié)構(gòu)可以充分利用ARM和DSP各自的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。 本論文的主要工作是研究和實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于OFDM技術(shù)的由ARM+DSP硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的能夠完成水下聲信道圖像傳輸?shù)南到y(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括OFDM系統(tǒng)的基本原理、ARM+DSP底層硬件的驅(qū)動(dòng)和控制，Linux操作系統(tǒng)的移植、MiniGUI人機(jī)界面的設(shè)計(jì)、相關(guān)應(yīng)用軟件的編寫以及在TMS320VC5502上初步實(shí)現(xiàn)OFDM的調(diào)制解調(diào)，以期對今后水下圖像傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能具有較大的參考價(jià)值。
正交頻分復(fù)用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)通過將整個(gè)信道分為多個(gè)帶寬相等并行傳輸?shù)淖有诺溃ㄟ^將信息經(jīng)過子信道獨(dú)立傳輸來實(shí)現(xiàn)通信，子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統(tǒng)通過循環(huán)前綴來消除符號(hào)間干擾(ISI)，通過IDFT/DFT調(diào)制解調(diào)降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。由于其頻譜利用率高，抗多徑能力強(qiáng)，在多種通信場合中都得到了應(yīng)用。雖然有著上述優(yōu)點(diǎn)，但為了準(zhǔn)確的恢復(fù)信號(hào)，信道估計(jì)是OFDM系統(tǒng)中必須實(shí)現(xiàn)的一環(huán)。 本文正是針對OFDM接收機(jī)中的信道估計(jì)模塊的運(yùn)算部件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。首先，研究了OFDM信道估計(jì)的LS算法，一階線性插值算法，二次多項(xiàng)式插值算法，建立了適用于寬帶通信系統(tǒng)的信道估計(jì)模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實(shí)現(xiàn)，包括進(jìn)位行波加法器，曼徹斯特進(jìn)位鏈，超前進(jìn)位加法器和乘法原理，陣列乘法器，wallace樹乘法器及BOOTH編碼算法，并分析了各種電路的特性及優(yōu)缺點(diǎn)。接著研究了幾種主要的除法器設(shè)計(jì)算法，包括數(shù)字循環(huán)算法，基于函數(shù)迭代的算法，以及CORDIC算法，結(jié)合信道估計(jì)的特點(diǎn)選擇了函數(shù)迭代和CORDIC算法作為具體實(shí)現(xiàn)的方法。最后，在前面的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了前面的設(shè)計(jì)方案。
