西电天线CAD大作业

第一篇：西电天线CAD大作业

天线CAD大作业

姓名： 班级： 学号：

微带天线

一 设计基本要求

工作频带1.1-1.2GHz，带内增益≥4.0dBi，VSWR≤2:1。微波基板介电常数为6.0，厚度H≤5mm，线极化。总结设计思路和过程，给出具体的天线结构参数和仿真结果，如VSWR、方向图等。

二 设计思路

本设计方法采用微带线馈电，微带线馈电方式又称侧馈，它用与微带辐射贴片集成在一起的微带传输线进行馈电。它可以中心馈电，也可以偏心馈电，如下图，馈电点的位置取决于激励哪种模式。对于微带传输线的馈电方式，当微带天线的尺寸确定以后，可以用以下方法进行阻抗匹配：先将中心馈电天线辐射贴片同50欧姆一起光刻，测量输入阻抗并设计出阻抗匹配变换器，然后在天线辐射贴片与馈线之间接入该阻抗匹配器，重新做成天线。

如果矩形贴片的场沿着某边有变化，那么输入阻抗也会随之变化。因此，改变馈电点的位置是活得阻抗匹配的简单方法。

三 设计步骤 参数计算

由公式计算辐射贴片的宽度W，计算结果为69.72mm，再由公式

可以计算出L0为107.64mm 初始的仿真数据如下： 建立模型

主视图

俯视图 初步仿真结果

S11曲线：

0.00XY Plot 1HFSSDesign1Curve InfoANSOFTdB(S(P1,P1))Setup1 : Sweep-0.50-1.00dB(S(P1,P1))-1.50-2.00-2.50-3.00-3.500.50 由图可见，很明显谐振频率不在1.1到1.2GHZ。故上述指

0.751.00Freq [GHz]1.251.50标需要进一步优化。参数优化

a 对贴片长度变量L0的优化

由理论分析可知，矩形微带天线谐振频率主要由辐射贴片的长度决定，谐振频率随着贴片长度的缩短而变大。故设置优化扫描项，对L0进行扫描优化，如图所示：

0.50XY Plot 5HFSSDesign1Curve InfodB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='69.72mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='90mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='92mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='94mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='96mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='98mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepANSOFT0.00-0.50-1.00dB(S(P1,P1))-1.50-2.00-2.50-3.00-3.500.500.751.00Freq [GHz]1.251.50 可见，当L0=105.5mm时，天线谐振在了1.15GHz。b 对四分之一波长阻抗转换器的宽度变量W1优化

使用参数扫描分析功能分析四分之一波长阻抗传器的阻抗阻抗变化对天线性能的影响，以获得天线的最佳匹配性能。如图所示： 1.00XY Plot 22HFSSDesign1Curve InfodB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='105.5mm' W1='3.5mm'ANSOFT0.00dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='105.5mm' W1='3.6mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='105.5mm' W1='3.7mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='105.5mm' W1='3.8mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='105.5mm' W1='3.9mm'dB(S(P1,P1))Setup1 : SweepL0='105.5mm' W1='4mm'-1.00dB(S(P1,P1))-2.00-3.00-4.00-5.000.500.751.00Freq [GHz]1.251.50 可见，当W1=3.9mm时，天线谐振在了1.15GHz。最终仿真的结果

（1）谐振频率：1.15GHz

（2）VSWR:1.16

（3）3D增益方向图

综合以上仿真结果，可以看出各项指标完全符合设计要求。

四 左旋圆极化的微带天线 实现思路

微带天线中存在何种模式完全取决于贴片的形状和激励模型，当馈电点位于贴片的对角线上时，天线中可以同时维持TM01和TM10模，两种主模同相且极化正交，结果导致辐射波的极化方向与馈电点所在对角线平行，单点馈电的准方形贴片、方形切角贴片和四周切有缝隙的方形贴片天线等均可以辐射圆极化波。本次打算采用方形切角微带天线来实现圆极化波的。参数设计

方形切角微带天线结构示意图如下：

WQieLL1馈电点W/2

由公式(式中c为光速)，带入工作频率1.15GHz，得到W=69.72mm。取L=W，取馈电点位置(馈电点中心到原点距离)L1=0.15*W=14.823mm。切角边长Qie=10mm。介质基板边长为2W，地板设为正方形边长为2W。建立模型

主视图

俯视图 仿真结果

(1)谐振频率：1.2GHz

(2)轴比：1.81dB

(3)VSWR:1.05

（4）3D方向图：

综合以上仿真结果，可以看出各项指标完全符合设计要求。

五 学习心得

本学期学习了天线CAD这门课程，感觉受益匪浅。首先这次大作业我选的课题是微带天线，我选择了HFSS这个软件来仿真这个微带天线。首先刚接触HFSS这种软件，感觉很陌生，所以很长时间都花在了捧着本参考书在仿真书本例题。所幸皇天不负有心人，经过了几天的努力，我大体学会了脱离课本操作HFSS这个软件。可是后来在参考书上的选择又耽误了很长时间，我一共有2本HFSS的参考书目，分别是《HFSS原理与工程》和《HFSS天线与设计》。一开始选择用《HFSS原理与工程》进行仿真，可是后来发现这本书对介绍设置变量进行天线性能的优化内容介绍的不多。后来果断选择李明洋的《HFSS天线与设计》，这本书把设置变量进行优化仿真的思想讲解得淋漓尽致。所以后来就选择这本书的采用微带线馈电来完成这个课题。当然后来的仿真优化过程也出现了很多难题，但是经过了我的努力都一一解决了。对于本次大作业仿真结果，本人还算满意。

这次完成大作业的过程要求理论联系实践，把自己的知识和经验牢牢的结合起来，而且一定要有耐心。这点非常重要，中间好几次调试过程出不来都快放弃了，最后还是坚持了下来。这学期的天线CAD课虽然上完了，但是他已经给了我一个新的方向，让我找到了新的途径去研究天线。我感觉这种类型的课对学生更有帮助，希望学校多多开办天线CAD这种类型的课程。

最后衷心地感谢这学期给我们上课的几位老师，祝愿本课程越办越好！由于初学兼初次设计，有很多地方不足，希望老师给予一定的指导和帮助。

第二篇：西电通院专业教育大作业

《专业教育》

（第三学期）

课程大作业

专业：通信工程

班级： 学号： 姓名：

通信工程专业教育 1

通信工程专业培养目标及发展

通信工程专业培养学生掌握通信工程类专业坚实的基础理论、相关的专业基础和专业知识，能从事通信理论、通信系统、通信设备以及信息系统类的研究、设计、开发、制造、运营和管理的高素质的高级工程技术人才和现代化建设人才。本专业以数理、外语和通信基本理论为基础。

现有人才培养方案是围绕培养德、智、体全面发展，适应社会主义现代化建设需要，既有扎实的基础理论、较强的计算机和外语应用能力，熟练掌握通信与信息系统、信息处理和通信网络等方面的专业理论和工程技术，又有具备在信息与通信工程领域从事科学研究，工程设计，设备制造、运营和维护和管理工作，并具有一定创新精神和研发能力的高级工程技术人才。毕业后可从事通信系统、通信工程技术和通信新产品研究开发、调试和运营等工作，也可从事IT及相关专业的科学研究与技术开发工作。通信工程专业主要研究信号的产生、信息的传输、交换和处理，以及在计算机通信、光纤通信、无线通信、交换与通信网等方面的理论和工程应用问题，培养从事通信工程、电子信息技术及计算机网络系统的研究、制造、开发和应用的高级人才。

受工业影响，我国一些较早成立的工科大学就已开设了电报、电话和有线信号传输等相关专业。新中国成立后，中国工业亟待发展与更新，中国高等教育的工科教育得到了高度的重视。由于电报、电话、电台和收音机等通信电子产品高速发展，而人才资源又极度匠乏，促使了新中国最早的通信技术相关本科专业的诞生和发展。同时，我国开始建设系列部委学校。期间北京邮电学院、重庆邮电学院、成都电讯工程学院、西北电讯工程学院等一些重要的工科高等学校相继成立和建设，与通信技术相关的本科专业开始在全国招生，为我国自主培养了第一批通信技术人才。如今随着通信与各种新技术结合的层出不穷，涉及的领域越来越广泛，如电信、网络、家电、金融、医疗、航空、工业等等。我国的传统的通信领域信息通信基础设施包括光纤、卫星、程控交换、移动通信、数据通信、互联网等。信息通信已经成为国民经济增长的支柱和先导产业。从1995年到2003年，行业增长的形势不得不用迅猛二字来形容。计算机、互联网、多媒体的飞速发展和广泛应用极大地推动了通信工程专业发展。就在几年前，人们的手机功能还停留在短信和通话功能上，如今上网、游戏、微博、微信、手机视频众多通讯 通信工程专业教育 2

手段已经把人们的手机变成了个人手持终端。计算机与通讯技术相结合，使得现代通信正经历着一场革命。

本专业培养具有信息的获取、传递、处理以及利用等方面的知识，能在信息产业等国民经济部门及国防部门从事信息系统的研究、设计、集成以及制造等方面工作的信息工程学科的高级工程技术人才。本专业是一个宽口径专业，覆盖了原电子信息类多数专业及光电信息工程及遥感信息工程等专业内容。

通信工程专业需要获取的专业知识

通信行业涉及领域广，可以说是跨了电子和计算机行业，当然所学的知识也相对复杂，所修课程兼有两者的特点，需要较好的数学、物理基础以及较强的动手应用能力。课程主要涵盖通信工程、电子科学与技术、计算机科学与技术等三个学科方面的知识。如信息论基础、计算机网络等属于计算机类;电路原理、信号处理等属于电子类;通信原理等属于通信类专业基础课。毕业生应获得以下几方面的知识和能力1．掌握通信领域内的基本理论和基本知识；2．掌握光波、无线、多媒体等通信技术3．掌握通信系统和通信网的分析与设计方法；4．具有设计、开发、调测、应用通信系统和通信网的基本能力；5．了解通信系统和通信网建设的基本方针、政策和法规；6．掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。主干学科：电路分析基础、信号与系统、模拟电子线路、数字逻辑及设计、高频电子线路、计算机语言与程序设计、软件技术基础、微机原理与系统设计、数字信号处理、随机信号分析、信息论与编码理论基础、信息网络理论基础、通信原理、电磁场与电波传播、微波技术与天线、无线通信系统、光通信技术、卫星通信和现代通信系统与技术等。主要实践性教学环节：包括计算机上机训练、电子工艺实习、电路综合实验、生产实习、课程设计、毕业设计等。

通信工程专业获取专业知识的途径

在大学中，我们本专业获取知识的途径多种多样不再仅仅依靠老师课堂的讲解，可以说老师课堂的讲解只是一小部分，更多的是靠我们自我的学习，我们可以使用图书馆查阅文献资料，同学之间的相互交流研究，这样不仅能够学到相关的专业知识，更能够在研究和交流中提升自己思考问题、解决问题的能力，也能 通信工程专业教育 3

在交流中学习到他人好的学习方法和思维方式。所以我认为通过自己的思考和同学间的交流是最好的学习途径。还可以通过一些软件学习网上的相关课程来扩展自己的知识面，拓展自己的眼界，为以后的深造打好基础。我相信只要我们有着对知识的渴求和欲望，我们就有无数多的途径获取专业知识，而我国的通信事业一定会在我们的努力与发展下，上升到另一个很高的层次。另外，我们可以通过一些网络平台来获取本专业的知识，比如，中国大学MOOC，网易公开课等网络平台，通过这些网络平台，我们不仅可以获取国内顶尖大学有关该专业的内容，还可以获取国际上顶尖大学有关这方面的知识。在学习生活中，我们可以通过建立有关课程的qq群，来一同解决学习当中遇到的一系列问题，来实现共同进步。

除此之外，积极动手也是我们获取知识的有一个有效途径，我们通过动手能学到很多课本之外的东西，并且这些东西将成为我们终身受益的知识，通过不断地动手，以加深对本专业知识的理解程度。

第三篇：西电雷达原理大作业

雷达原理大作业

姓名： 学号： 0211 时间：2013年11月

一． 匹配滤波器原理

1.通常对最佳线性滤波器的设计有两种准则：

使滤波器输出的信号波形与发送信号波形之间的均方误差最小，由此而导出的最佳线性滤波器称为维纳滤波器；

使滤波器输出信噪比在某一特定时刻达到最大，由此而导出的最佳线性滤波器称为匹配滤波器。

最佳估值的准则：输出信噪比达到最大 典型应用：雷达系统中的最佳接收技术

系统模型：

输入信号和噪声

设有用输入信号s(t)，功率谱密度函数是： Ps(f)设输入噪声n(t)，功率谱密度函数是： Pn(f)接收系统

相应的转移函数是：h(t), H(f)输出信号和噪声：

信号的输出是：

ys(t)系统分析：

输出信号的频谱和对应的信号，输出信号的功率谱和平均功率：

在 t 1 = t 时刻，输出的信噪比是：

最佳接收匹配滤波器：构造接收系统匹配滤波器H(f)，使得滤波器输出信噪比最大

假设线性滤波器的输入端是信号与噪声的叠加s(t)x(t)n(t)，且假设噪声n(t)是白噪声，其功率谱密度

Pn(f)N02，信号的频谱为X(f)。

问题：设计一个滤波器使输出端的信噪比在某时刻t0达到最大。假设该滤波器的系统响应函数为H(f)，系统冲击响应为h(t)，则 输出信号 y(t)s0(t)nO(t)其中，s0(t)x()h(t)d，So(f)X(f)H(f)

so(t)X(f)H(f)ej2ftdf

2t|s(t)|000所以在时刻，信号的功率为

输出噪声的功率谱密度

Pno(f)N0|H(f)|22

输出噪声平均功率为

PnN0|H(f)|2df2

所以t0时刻输出的信噪比为：

r0|s0(t0)|2Pn|X(f)H(f)ej2ftdf|202N02

|H(f)|2df根据Schwarts不等式，|X(f)Y(f)df||X(f)|df|Y(f)|2df2

可以得到

r0|X(f)|2dfN022EsN0

*j2ft0H(f)KX(f)e当时等式成立。

*j2ft0H(f)KX(f)e因此，如果设计一个滤波器，它的系统响应函数为时，滤波器输出信噪比最大。

一． 线性调频信号匹配滤波器的输出特性：

线性调频脉冲信号具有以下特点：

(1)、具有近似矩形的幅频特性。

(2)、具有平方律的相频特性，它是设计匹配滤波器时主要考虑的部分。

(3)、具有可以选择的时宽带乘积。普通脉冲雷达的信号是单一载频脉冲信号，它的时宽乘积是固定的，大约等于1，而线性调频脉冲信号的时宽带乘积可以做得很宽。

匹配滤波器的输出信号为：

其中，R(t)为输入信号s(t)的自相关函数。

上式表明，匹配滤波器的输出波形是输入信号s(t)自相关函数的K 倍。因此，匹配滤波器可以看成是一个计算输入信号自相关函数的相关器，其在t 0时刻得到最大输出信噪比：

由于输出信噪比与常数K 无关，所以通常取K = 1。

三．匹配滤波实现方法

1.仿真模型组成框图：

加窗处理是为了抑制距离旁瓣。常用的窗函数包括矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、凯泽窗、切比雪夫窗等。

2.实现代码： clear all;signal=zeros(1,300);k=0.001;%产生线性调频信号 for i=50:250 signal(i)=exp(j*pi*k*(i-150)^2);end l=1:300;plot(l,real(signal));%线性调频信号的图像 title('线性调频信号的图像');match=zeros(1,300);%构造匹配滤波器 for i=1:201 match(i)=exp(-j*pi*k*(i-100)^2);end l=1:300;figure;plot(l,real(match));%匹配滤波器的图像 title('匹配滤波器的图像')s_out=ifft(fft(signal,512).*fft(match,512),512);%产生输出信号 figure;plot(abs(s_out));title('输出信号的图像');四． 匹配滤波器的作用：

1．提高信噪比。毫不夸张地说，任何电子系统都有匹配滤波或近似匹配滤波的环节，目的是提高信噪比。

2．对于大时间带宽积信号，匹配滤波等效于脉冲压缩。因此可以提高雷达或声纳的距离分辨率和距离测量精度。在扩频通信中，可以实现解扩。

五．仿真结果：

第四篇：西电 PCB大作业文档说明

PCB大作业报告

近些年来,电子产品已经遍布军事装备、计算机、通信设备、移动存储设备、移动通讯设备等相关领域,并在体积、集成度、功能等方面要求越来越高,消费类电子以每年数代的发展速度更新,作为电子产品的重要组成部分印制电路板也在不断地完善、更新。中国现在已经是世界印制电路板(PCB)产量第一大国,PCB品种从单面到双面、到4-24层的多层板;从通孔导通技术到盲孔导通技术,再到HDI高密度内部互连技术,技术水平不断进步。制板手段也是层出不穷,不同的制板工艺也根据其应用对象不同也各有优劣。目前,印制电路板的制作主要应用于两方面,一是企业量产,二是学校教学与科研。作为一个电子工程师设计电路是一项必备的硬功夫，所以作为一名合格的电院学生，我们必须好好学习PCB，完成老师布置的作业。

作业：根据ADL5570器件资料手册绘制原理图和PCB，绘制软件为PROTEL 99SE。使用Protel 99SE画PCB流程如下：

一 新建一个设计 打开PROTEL 99SE，新建设计数据库 在Browse选项中选取需要存储的文件夹，然后点击OK即可建立自己的设计数据库。

二 绘画原理图和PCB的设计 添加原理图库，元件封装库，原理图以及PCB 绘画原理图

原理图 3 列出元件对应封装 PCB的设计

PCB顶层设计图

PCB底层设计图

三 检验

DRC检测无错误

四 心得体会

通过这次PCB大作业的锻炼，我学会了很多。动手做之前以为很简单的，无非就是元器件多了，原理图复杂了，元器件摆放要讲究一些，虽然很多细节问题都知道了，但是还是犯了错，软件还是要多用，养成良好的习惯后，就不会再犯这样或那样的细节错误了。最欣慰的是在元器件的摆放问题上有了深刻的见解，这一次因为元器件摆放得合理，在布线这一环节走得很顺利，基本上是自动布线，只是稍微修改了一下。好像越是复杂的电路，就越是能发挥出自动布线的优势，在自动布线的基础上进行手动布线，效果非常好！而且有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同，这时检察核对是很有必要的。总之PCB在将来的应用前景特别光明，我相信未来PCB会发挥更大的作用！

第五篇：CAD大作业

《CAD理论基础及应用》课程学习报告

为期六周的《CAD理论基础及应用》课程已经结束了。在***老师的悉心指导下，我们顺利完成了这门课程的学习。虽然本科时学习过类似的一门课程，对CAD有了初步的了解，但通过这次课程的学习，使得我对CAD又有了更加全面、深入的理解。

作为机械工程专业的硕士研究生，CAD理论是我们必备的基础知识，机械类CAD软件的操作及运用更是我们必备的基本技能。***老师的《CAD理论基础及应用》这门课程通过对CAD概论、计算机辅助设计系统、工程数据的处理、图形坐标变换与裁剪、工程图的绘制、几何造型、AutoCAD二次开发技术等内容的讲述，系统阐述了CAD的基本概念、发展历程、原理、技术、方法、系统和应用，使得我在运用CAD软件过程中又有了新的收获。下面结合课程学习的内容及本人学习心得做一总结。

CAD概论

这一章主要讲述了CAD的内涵、功能和任务以及CAD技术的发展和应用。

对CAD有一定了解的人都知道，CAD是英文“Computer Aided Design”的缩写，即计算机辅助设计，它是一种运用计算机硬、软件系统辅助人们进行产品或工程设计的方法与技术，包括设计、绘图、工程分析与文档制作等设计活动。它不但是一种全新的设计方法，也是一门多学科综合应用的新技术。作为现代产品设计方法及手段的综合体现，CAD技术在各个领域得到了广泛的应用，成为当代最杰出的工程技术成就之一。工程设计的过程包括设计需求分析、概念设计、设计建模、设计分析、设计评价和设计表示，CAD的功能就是在工程设计的过程中对应地起到信息提供、决策支持系统、几何造型、工程分析、评价决策和图文处理的作用。其主要任务是完成设计信息的计算机存贮和管理、开发工程设计的应用程序、建立一个专用图形系统或利用一个通用图形系统完成产品造型和工程图绘制。另外，CAD还需要将工程数据库、应用程序以及图形系统等部分有机地组成为一个完整的系统，以适应反复建立模型、评价模型和修改模型这种设计过程的需要。

CAD诞生于二十世纪60年代，是美国麻省理工学院提出的交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。二十世纪70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。二十世纪80年代，由于PC机的应用，CAD得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司。当时VersaCAD是专业的CAD制作公司，所开发的CAD软件功能强大，但由于其价格昂贵，故得不到普遍应用。而当时的Autodesk（美国电脑软件公司）公司是一个仅有员工数人的小公司，其开发的CAD系统虽然功能有限，但因其可免费拷贝，故在社会得以广泛应用。同时，由于该系统的开放性，该CAD软件升级迅速。进入90年代以来，个人计算机（PC）的性能迅速赶上了10年前高档工作站的性能，CAD的应用范围也随之变得更加广泛。如今，CAD已经不仅仅用于绘图和显示，它开始进入设计者的专业知识中更“智能”的部分。许多公司已经开始采用立体的绘图设计。以往，碍于电脑性能的限制，绘图软件只能停留在平面设计，欠缺真实感，而立体绘图则冲破了这一限制，令设计蓝图更实体化，3D图纸绘制也能够表达出2D图纸无法绘制的曲面，能够更充分表达设计师的意图。

在我国，通过“七五”和“八五”期间坚持不懈地科技攻关，特别是机械行业从1995年以来，相继开展的“CAD应用1215工程”和“CAD应用1550工程”，使我国CAD技术在理论与算法研究、硬件设备生产、支撑软件的开发与商品化，专业应用软件系统的研制与应用，以及在人才培养与技术普及等方面均取得了丰硕的成果。部分国内顶尖的CAD开发商除了提供优秀的CAD平台软件技术以外，一直以来积极推进国产CAD技术的发展，联合众多国产CAD二次开发商组成的国产CAD联盟，更是极大促进了国产CAD的发展壮大，为中国企业提供了真正适合中国国情及应用需求的CAD解决方案。

CAD是计算机科学与工程设计学科相结合形成的新兴技术，是计算机在工程中最有影响的应用技术之一。如今，CAD已广泛应用于机械、电子、建筑、航空、航天、汽车、化工、冶金、环境工程等领域，涉及工程制图、工业制图、服装加工、园林和景观规划等诸多方面。

纵观CAD的发展历程，我们可以看到CAD技术是随着计算机技术的不断成熟和普及而逐渐发展起来的。可以非常肯定地说，未来三维CAD技术必然会替代二维CAD绘图。因为人在设计零件时的原始冲动是三维的，是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等等关联概念的三维实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。只是由于以前的手段有限，人们不得不共同约定了在第一象限平行正投影的二维视图表达规则，并用有限个相关联的二维投影图表达自己的三维设想。如果能直接以三维概念开始设计，在现有的软件支持下，这个模型至少有可能表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，设计的全部流程都能使用统一的数据，这是发达国家CAD的今天，也将是我们明天的CAD。

计算机辅助设计系统

这部分的内容主要涉及CAD系统的硬件、软件和型式。

CAD系统的硬件由主机、存储设备、输入设备、输出设备、生产设备等组成。主机包括中央处理器（CPU）和主存储器（内存）；存储设备包括外存储设备和可移动存储设备，外存储设备常见种类有磁带机、磁盘驱动器（软盘、硬盘）和光盘驱动器，可移动存储设备主要为闪存类存储器；输入设备是向计算机输入数据、信息的设备总称，包括键盘、鼠标、定位设备、数字化仪和图像输入设备；输出设备则包括打印机、绘图机和图形显示设备；生产系统设备主要包括加工设备（如各类数控机床、加工中心等）、物流搬运设备（如有轨小车、无轨小车、机器人等）、仓储设备（如立体仓库、刀库等）、辅助设备（如对刀仪等）等。

除计算机本身的软件如操作系统、编译程序外，CAD系统的软件主要包括交互式图形显示软件、CAD应用软件和数据管理软件。交互式图形显示软件用于图形显示的开窗、剪辑、观看，图形的变换、修改，以及相应的人机交互；CAD应用软件提供几何造型、特征计算、绘图等功能，以完成面向机械、广告、建筑、电气各专业领域的各种专门设计；数据管理软件用于存储、检索和处理大量数据，包括文字和图形信息，为此，需要建立工程数据库系统，它同一般的数据库系统相比有如下特点：数据类型更加多样，设计过程中实体关系复杂，数据库中数值和数据结构经常发生变动，设计者的操作主要是一种实时性的交互处理。

CAD系统有四类型式，分别为大（中）型机系统、工作站系统、微机系统、网络型系统。大（中）型机系统以大（中）型机为主机，拥有强大的运算能力和丰富的信息资源，可直接集中支持十几个，甚至几十个CAD终端，还可集中配备某些公用的外部设备，如图形输入/输出设备等。这种系统的优点是主机功能强，可以完成大型、复杂的CAD作业。CAD工作站是一种适用于单用户、使用UNIX操作系统、具有极高的运算速度和强大的图形处理功能的计算机系统，在性能上优于微机。目前在我国市场上的国内外工作站产品有HP、SUN、IBM、DEC、三星、华胜、海信等。微机系统以32位微机作为主机，为单用户系统，配备有图形输入设备、图形输出设备、外部存储器等。微机系统性价比高，软、硬件配置灵活、丰富。网络型CAD系统是将分布于各处的多台计算机以网络形式连接起来。目前常用的网络型CAD系统大多采用局域网（LAN）。

工程数据的处理

该章主要介绍了数表的程序化处理和文件化处理、一维数表的插值处理、线图的处理以及工程数据的数据库管理。从总体上说，处理工程数据的方法有三种，即程序化处理、文件化处理和数据库管理。程序化处理方式是在编程时将数据以一定的形式直接放于程序中，使得程序和数据直接结合在一起，但同时也可能造成数据无法共享、程序长度增加等问题。文件化处理方式是将数据放于扩展名为.DAT的数据文件中，需要数据时，再由程序来打开文件并读取数据。这种方式将数据与程序作了初步的分离，实现了有条件的数据共享；缺点是数据文件只能表示事物而不能表示事物之间的联系、数据与应用程序之间仍存在依赖关系、安全性和保密性差。数据库管理则是将工程数据存放到数据库中，可以克服文件化处理的不足。

记得学习这一章的内容时，袁老师重点给我们讲述了工程数据的程序化处理和文件化处理方式，他在课堂上亲自运行已写好的Turbo C语言程序，并当堂检验结果，加深了我们对这两种数据处理方式及其优缺点的理解。

图形坐标变换与裁剪

该章主要涉及二维图形的坐标变换、三维图形的坐标变换、三维图形变换的应用以及开窗与裁剪等内容。

二维图形、三维图形的坐标变换这部分内容我们在以前的本科相关课程中多次学习过，通过这门课程的学习再次加深了印象，而开窗与裁剪是我比较感兴趣的内容。我们知道，应用程序中所定义的画面均以世界坐标系表示，这些画面要映射到设备坐标系才可以显示出来。在显示器上可以只选择一个显示区域观察一幅画面，也可以同时选择若干显示区域观察若干幅画面。把用一观察的窗口有选择地显示物体的某一部分称为开窗，如果要求删除显示区域之外的画面部分则成为裁剪。

开窗在图形显示中有较多的应用。利用开窗技术，不但可以灵活地在屏幕上显示一景物的不同部分、改变窗口及视区的大小和位置，还可以使显示的图形发生变化。对于一个显示物体可定义多个窗口及多个视区，这样可以多方位、多侧面观察一个物体。在多工作站的情况下，可在各工作站建立不同的窗口及视区，这样就可以在不同的输出设备上显示物体的不同部分。

为了能看到计算机内部存储数据量比较大的图形的各个局部细节，在放大显示一幅图形的一部分区域时，必须确定图形中哪些部分落在显示区之内，哪些落在显示区之外，以便显示落在显示区内的那部分图形，这个选择过程称为裁剪。裁剪的实质是决定图形中哪些点、线段、文字以及多边形在窗口之内。在图形裁剪中，最基本的是点的裁剪；直线裁剪则包括Cohen-Sutherland算法和矢量裁剪法；Sutherland—Hodgman算法是解决多边形裁剪的较好算法。

工程图的绘制

这一章主要结合AutoCAD 2010图形环境讲述了交互式绘制工程图、参数化绘图程序设计和形状特征拼合法绘制工程图等内容。

可以说该章的内容是这门课程中我最关注的部分，因为它直接涉及软件的操作方法和一些绘制工程图的方法，非常实用。通过课堂的理论学习加上我课后的操作练习，我发现能否掌握其中的技巧直接影响着绘图速度的快慢。总结了一下，大概有以下几点：

①在画图时要善于使用快捷图标作图，而且要“善变”，因为有时候要想画一个图形是有很多种方法的，这时候就要选择自己熟练的方法或步骤便捷的方法了。

②在作图时，如果想快，就要遵循“整体-局部”、“先易后难”的原则，就是先画出大的部分再加工小的部分，先画容易的再画难的，避免钻牛角尖而浪费时间。

③要有耐性，为了达到最准确最美观的效果，很多细微的地方都要经过修改再修改，一遍又一遍，所以一定要锲而不舍。④要学会“投机取巧”，也就是善于运用CAD里面的“复制”命令，这也是徒手作图无法与CAD作图媲美的地方。它可以帮你大大地节省时间。

几何造型

该章主要涉及几何造型概述、三维绘图与实体造型等内容。

三维图形在科学研究和工程技术中有着广泛的应用。在CAD中，需要对所设计的作品从不同的角度进行审视。计算机几何造型就是用计算机系统来表示、控制、分析和输出三维形体。通过对点、线、面、体等图形元素进行几何变换和并、交、差等集合运算，在计算机内表示、构造三维形体的技术，即为几何造型技术。因此，几何造型是计算机图形学中一个十分重要的应用领域，它是CAD的核心技术，也是用来实现计算机辅助设计的基本手段。几何造型的功能如下：

①形体输入，即把形体从用户格式转换成计算机内部格式； ②图形数据的存储和管理；

③图形控制，如对形体进行平移、缩放、旋转等几何变换；

④图形修改，如应用集合运算、欧拉运算、有理B样条操作及其交互手段实现对形体局部或整体修改；

⑤图形分析，如形体的容差分析，物质的特性分析等； ⑥图形显示输出，如消隐、光照、颜色的控制等； ⑦查询形体的属性及其有关参数。

AutoCAD二次开发技术

这一章主要讲述了向AutoCAD增加新命令、用户界面的开发设计、图形系统与外部程序交换信息、AutoCAD对话框设计等有关AutoCAD二次开发技术。

AutoCAD作为一种通用计算机辅助设计软件，其二维图形设计功能非常强大，目前已广泛应用于机械、电子、电气、建筑、土木、服装等领域，深受国内外众多工程设计人员的喜爱，成为目前世界上应用最广的计算机辅助设计工具。尽管如此，人们在使用过程中还是发现其存在较多的不足之处，如对于一些特殊曲线的绘制往往较为困难，而对于一些标准件、常用件，虽然从结构上看它们较为相似，但却难以采用AutoCAD提供的复制、镜像、旋转等命令来实现，而必须一笔一划地绘制，显得费时费力。AutoCAD是一种定位于全球各大领域和各类专业的通用微机CAD平台软件。到目前为止，Autodesk公司已经相继推出了四代二次开发工具。

AutoCAD的二次开发主要涉及以下内容：（1）编写各种用户自定义函数并形成若干LISP、ARX、VLX或ADS文件，以及一些DCL文件；（2）建立符合自己要求的菜单文件，一般可在AutoCAD原菜单文件内添加自己的内容，对于AutoCAD2000版本还可增加部分菜单文件，然后经交互方式加入到系统中去；（3）在系统的ACAD.LSP或类似文件中加入某些内容以便进行各种初始化操作，如在启动时立即装入一些文件等；（4）通过系统对话框设置某些路径。这些操作在程序开发成功后向其它AutoCAD系统上安装应用，特别是需要大批安装时，需要进行很多文件检索、内容增删、子目录创建、文件拷贝、系统设置等繁琐工作，如能令上述工作全部自动进行，使整个二次开发程序在无人干预的情况下嵌入系统，将大大提高工作效率。AutoCAD荣登全球绘图软件的龙头宝座，主要是因为它具有开放的体系结构。它允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改，即二次开发，能最大限度地满足用户的特殊要求。AutoCAD第一版于1982年11月由AutoDESK公司推出，目前大家广泛使用的是AutoCAD 2000或2002，最新版本是AutoCAD 2004，其二次开发语言及工具也在不断地涌现。学习完这章内容以后，我觉得二次开发语言本身并不难，难点在对AutoCAD二次开发框架的掌握。其实AutoCAD文件可以当成一个数据库来理解，因此难点就是理解这个数据库的结构和编程方法。假如是使用VBA编程的，数据库的概念还不是很明显，也没上面说的那么难。不过VBA编程功能相对于.NET来说局限性还是很大的。LISP开发的话对数据库概念的理解跟VBA差不多。功能最强大的是用.NET编写DLL和C++编写ARX文件，其功能最强，最灵活，但也相对较为复杂，他们都需要理解掌握上面说的那个数据库的结构和编程方法。我之前接触过VBA和.NET的编程，个人感觉多看看程序，多抄抄别人的程序来编译修改，也不难过理解数据库文件这一关，过了这关就好了。

《CAD理论基础及应用》课程虽然学完了，但我觉得这门课程所学内容重在平时的运用。CAD是机械工程领域一个非常有力的工具，掌握并熟练操作相关CAD软件是机械工程专业学生必备的基本技能。在此，衷心感谢*老师对本门课程的精彩讲解，期待再次学习您的课程。