智能手机操作系统平台的特色与发展优势研究及微带交叉耦合型滤波器研究与设计

本科毕业论文智能手机操作系统平台的特色与发展优势研究指导老师：学生姓名：学号：院系：专业：

目录摘要……………IAbstract…………Ⅱ引言(导言\绪论)…………………….Ⅲ一、全球智能手机市场发展概况……………1(一)2011年中国手机市场销售规模分析……1(二)2011年中国手机市场品牌关注情况……1二、智能手机操作系统市场现状及分析…………1(一)智能操作系统简介及优缺点分析…………………1(二)智能手机操作系统平台的比较…………（三）智能手机承载未来移动增值业务…………（四）……….三、对智能手机操作系统平台发展的展望…………………3(一)…………………(二)………………注释………………参考文献…………附录一……………附录二……………致谢词……………

摘要目前智能手机是高端手机产品的主流代表，融合了传统手机与移动上网的功能，代表了未来手机产业的发展方向。本文主要对智能手机的发展背景、消费市场状况和未来发展情况做一描述和分析，以加深对智能手机市场的理解。。关键词：智能手机市场前景增值业务

一、全球智能手机市场发展概况2012年3月，全球着名的移动互联网第三方数据研究机构艾媒咨询发布了《2011-2012年度中国手机市场发展状况研究报告》。报告显示，2011年全球手机市场出货量达到16亿部，同比增长16.8%。预计2012年全球手机出货量将达到18.1亿部，到2014年全球手机市场出货量将超过20亿部。智能手机概况：手机发展趋势据研究机构GARTNER分析，2009年全球手机总体销量下滑10％，而智能手机逆增27％。市场分析认为，2011年全球智能手机和3G市场进入高速增长阶段，智能手机的需求增长势头强劲。智能手机产品越来越丰富，应用越来越全面，价格平民化等都是推动全球手机市场增长的重要原因。（一）2011年中国手机市场销售规模分析2011年，中国手机产业在国际和国内市场快速发展的衬托下，继续保持高速增长的发展势头，特别是中国智能手机市场，已经超越美国成为最大的智能手机销售市场。国内品牌手机生产企业也在努力开拓国内市场，国产手机加快走向国际市场，中兴、华为、联想、酷派等等国内品牌纷纷发力，竞争智能手机市场。艾媒咨询数据显示，2011年中国手机销售量达2.8亿部，同比增长12%，增长率相比2010年较为下降。预计2012年中国手机市场销量将达到3亿。到2014年，中国手机市场销售量将超过3.3亿部。（二）2011年中国手机市场品牌关注情况在中国手机市场品牌关注度方面，2011年诺基亚、三星、苹果位居关注前三甲，分别占33.4%、17.6%和11.2%。华为、中兴紧随其后，关注比分别为6.7%和6.3%。艾媒咨询市场分析认为，相对2010年，2011年中国手机市场诺基亚手机的关注度下降13.4%，相反三星、苹果、华为、中兴等手机品牌关注度有所上升，主要原因他们凭借其智能手机在中国手机市场所取得的成绩。做为国内的手机品牌，华为、中兴、酷派等从2010年关注度仅为1.1%、0.9%和1.5%，上升到2011年的6.7%、6.3%和2.8%，主要是因为这些手机厂商也中国运营商合作打造“千元智能手机”从而使得他们在中国手机市场关注度上升，得到用户认可。二、智能手机操作系统市场现状及分析（一）智能操作系统简介及优缺点分析智能手机（Smartphone)，是指“像个人电脑一样，具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称”。智能手机具有五大特点：1.具备无线接入互联网的能力，即需要支持GSM网络下的GPRS或者CDMA网络的CDMA1X或3G（wcdma、cdma-evdo、TD-scdma）网络，甚至4G（HSPA+、FDD-LTE、TDD-LTE）。2.具有PDA的功能，包括PIM（个人信息管理），日程记事，任务安排，多媒体应用，浏览网页。3.具有开放性的操作系统，可以安装更多的应用程序，使智能手机的功能可以得到无限扩展。4.人性化，可以根据个人需要扩展机器功能。5.功能强大，扩展性能强，第三方软件支持多。使用智能手机网络调查结果：全球排名1、苹果iPhone2、塞班Symbian3、谷歌Android4、微软windowsphone四大主流智能手机操作系统平台介绍1、苹果iPhone：iPhoneOS是由苹果公司为iPhone开发的操作系统。它主要是给iPhone和iPodtouch使用。就像其基于的MacOSX操作系统一样，它也是以Darwin为基础的。iPhoneOS的系统架构分为四个层次：核心操作系统层（theCoreOSlayer），核心服务层（theCoreServiceslayer），媒体层（theMedialayer），可轻触层（theCocoaTouchlayer）。系统操作占用大概512MB的存储空间。苹果公司在iPhone4发布的同时宣布，把iPhoneOS3操作系统的升级版本更名为iOS4。优点：（1）Linux具有开放的源代码，软件开发成本低、易于DIY（2）系统稳定，不易受到病毒侵害（3）JAVA兼容性比较强（4）性价比高，同价位上采用LINUX系统的机型性能、规格高于WM塞班系统的机型缺点：（1）软件资源相对较少（2）较难上手（3）除JAVA外，软件扩展性差2、谷歌Android：Android一词的本义指“机器人”，同时也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。Android作为Google企业战略的重要组成部分，将进一步推进“随时随地为每个人提供信息”这一企业目标的实现。全球为数众多的移动电话用户正在使用各种基于Android的电话。谷歌的目标是让（移动通讯）不依赖于设备甚至平台。出于这个目的，Android将补充，而不会替代谷歌长期以来奉行的移动发展战略：通过与全球各地的手机制造商和移动运营商结成合作伙伴，开发既有用又有吸引力的移动服务，并推广这些产品。优点：（1）开源、免费、开放（2）挣脱运营商的束缚（3）丰富的硬件选择（4）不受任何限制的开发（5）无缝结合的Google应用

缺点：（1）安全和隐私（2）容易受到定制软件商、运营商制约（3）同类机型用户较少（4）过分依赖开发商缺少标准规范3、微软windowsphone：WindowsMobile是微软为智能移动终端设备使用的操作系统，WindowsMobile将用户熟悉的桌面Windows体验扩展到了移动设备上。微软的WindowsMobile系统，因为与Windows操作系统系出同源，和PC能无缝连接，所以与其他操作系统相比，更易上手。手机上的WindowsMobile系统同样给用户带来了极高的易用性和强大的可扩展能力，与桌面PC上的Windows一样，都有着开始菜单、资源管理器、IE、WindowsMediaPlayer等等，使新手感到熟悉、易上手，WindowsMobile也可以象桌面PC机那样安装第三方的软件、游戏，不断扩展它的功能，使之成为一款名副其实的移动PC。目前最新锐的WM系统是微软正在研发的WindowsMobile7优点：（1）界面类似于台式机的Windows，贴合PC用户使用习惯。（2）预装软件丰富，内置OfficeWord,Excel,PowerPoint，可浏览甚至编辑，内置InternetExplorer，MediaPlayer。（3）电脑同步非常便捷，完全兼容Outlook,OfficeWord,Excel等。（4）多媒体功能强大，借助第三方软件可播放几乎任何主流格式的音视频文件。（5）触摸式操作，可与iPhone媲美。（6）极为丰富的第三方软件，可操作性和扩展性更强，特别是词典，卫星导航软件均可运行。缺点：（1）对智能机硬件要求较高。（2）对不熟悉电脑的人来说操作较为复杂。（3）体积略大，许多操作需借助触摸笔。（4）相对塞班更易受到病毒袭击4、塞班Symbian：SymbianOS(中文译音“塞班系统”)由诺基亚、索尼爱立信、摩托罗拉、西门子等几家大型移动通讯设备商共同出资组建的一个合资公司，专门研发手机操作系统。现已被NOKIA全额收购。Symbian操作系统在智能移动终端上拥有强大的应用程序以及通信能力，是一个实时性、多任务的纯32位操作系统，具有功耗低、内存占用少等特点，非常适合手机等移动设备使用。最重要的是它是一个标准化的开放式平台，任何人都可以为支持Symbian的设备开发软件。Symbian系统有着良好的界面，采用内核与界面分离技术，对硬件的要求比较低，兼容性很好。优点：（1）提供无线通信服务，将计算技术与电话技术相结合。（2）操作系统固化。（3）相对固定的硬件组成。（4）较低的研发成本。（5）强大的开放性。极佳的扩展软件支持。（6）低功耗，高处理性能。（7）系统运行的安全、稳定性。（8）多线程运行模式。（9）多种界面，灵活，简单易操作。缺点：（1）操作相对繁复（2）SymbianOS对主流的媒体格式的支持性较差，需要额外软件支持（3）单机适用软件跨型号兼容性不强（4）版本之间软件兼容性差（二）、智能手机操作系统平台的比较通过四种现在最流行代表四大操作系统的智能手机对系统平台作一一比较：MOTOXT701代表安卓Android,苹果IPHONE3GS,多普达T4288代表微软WindowsMoblle,诺基亚代表塞班。从用户体验、系统参数、系统功能、扩展资源四大项目来详细比较。1、用户体验：用户界面（待机界面、程序界面、解锁界面、其他界面），操作模式（支持操作方式、主菜单进入、学习操作时间、基础功能操作）孰优孰劣？各个操作系统的界面设计上已经没有太多差异，是一个逐渐学习和融合的过程。操作体验对比项目支持操作方式塞班触摸屏、全键盘，安卓触摸屏、全键盘，微软触摸屏、全键盘，苹果触摸屏。主菜单进入塞班菜单键，安卓主屏幕，微软开始菜单，苹果主屏幕。学习操作时间塞班较短，安卓适中，微软较长，苹果较短。基础功能操作各有特点。用户体验总结：塞班优势是操作简便，符合大众的使用习惯。不足是界面显示单一，界面略显粗糙，功能需要按下菜单键进入。安卓界面直观，可根据用户的喜好任意更换，支持滑动。微软优势是主要功能集成与主屏幕，界面美观，支持滑动。不足是操作较复杂，与传统的手机操作有区别，需要一定时间上手。苹果界面直观，可根据用户的喜好任意更换，支持滑动。2、系统参数：分辨率色彩（屏幕大小和分辨率、屏幕色彩）硬件性能（CPU/ROM/RAM/扩展存储/OpenGL/多任务）3、系统功能4、扩展资源（三）、智能手机承载未来移动增值业务移动支付、手机视频、手机物联网、位置服务GPS、手机游戏、手机安全、电子阅读三、对智能手机操作系统平台发展的展望1、硬件发展趋势——超大屏幕、超大内存、超快处理器2、应用发展趋势——自我独立及丰富的应用体验3、价格发展趋势——智能手机参数越来越高价格平民化4、卖场发展趋势——专业定制体验式智能手机卖场智造社交网络完美体验，移动互联时代的到来，智能手机的流行已成为手机市场的一大趋势。这类移动智能终端的出现改变了很多人的生活方式及对传统通讯工具的需求，人们不再满足于手机的外观和基本功能的使用，而开始追求手机强大的操作系统给人们带来更多、更强、更具个性的社交化服务。智能手机也几乎成了这个时代不可或缺的代表配置。如今，越来越多的消费者已经将购机目标定位在智能手机身上。与传统功能手机相比，智能手机以其便携、智能等的特点，使其在娱乐、商务、时讯及服务等应用功能上能更好的满足消费者对移动互联的体验。随着智能手机用户的不断增加，智能手机市场竞争也日趋激烈，总体市场呈现以下特点：首先，移动互联网业务应用成为智能手机市场发展的重点。移动互联网时代，消费者更看重的是移动业务应用带来的用户体验，而智能手机市场的未来发展也是围绕客户体验展开的。另一方面，数据增值业务是运营商的重要业务，运营商普及智能手机主要是为带动增值业务的发展，因此，运营商会对智能手机市场产生巨大的推动作用。

注释=1\*GB3①．格式同“参考参考”

=2\*GB3②．格式同“参考资料”

=3\*GB3③．格式同“参考资料”

参考文献1．专著：[序号]主要责任者．文献名[M]．地区：出版单位，出版年：起至页码．2．译著：[序号]（原著者国别）原著者．文献名[M]．译者名．地区：出版单位，出版年：起至页码．3．期刊文章：[序号]主要责任者．文献名[J]．期刊名，出版年（期）：起至页码．4．报纸文章：[序号]主要责任者．文献名[N]．报纸名，出版日期（版次）．5．电子文献：[序号]主要责任者．文献名[EB/OL]．[引用日期]．获取和访问路径．6．学位论文：[序号]作者．论文标题[D]．地点：学校名，出版年．微带交叉耦合型滤波器研究与设计摘要：为了进一步实现滤波器的小型化，便于集成，本文根据滤波器的设计理论，详细阐述了如何利用ADS软件来设计、仿真及其优化带宽为100MHz的交叉耦合微带带通滤波器，结果表明此设计不但达到了目标参数的设计要求，而且实现了滤波器的小型化。关键字：微带滤波器；交叉耦合；带通滤波器；ADS

滤波器的主要的功能是用来分隔频率，让需要的频率信号通过，抑制不需要的频率信号，它的性能的好坏直接影响到整个系统的优劣。射频和微波电路中最常用的是微带线滤波器，常见的微带线滤波器有平行耦合型，发夹型，交指型，交叉耦合型等等。本文设计的是交叉耦合型带通滤波器。交叉耦合型滤波器是半波长耦合滤波器的一种变形结构，是把半波长谐振器折合成“U”型结构，然后相互交叉，因此结构紧凑，尺寸较小，具有较好的性能，在微波电路中有着良好的应用前景。滤波器的性能主要由微带线的物理参数决定，这些参数包括：谐振器长度、谐振器间的耦合间距以及抽头位置等。所以，设计滤波器的重点与难点就是对这些物理参数的确定。本文通过对通带为3.0——3.1GHz滤波器的ADS设计详细叙述了微带交叉耦合型滤波器的设计方法，并研究了物理参数对滤波器性能的影响。收稿日期：2012-04-09作者简介：杨永侠(1962-)，女，西安工业大学，教授，主要从事信号处理与电磁兼容方面的研究。Email:yyx_1399@163.com手机*通讯作者：王亚亚，wangyaya21999@163.com1交叉耦合型滤波器的设计原理1.1交叉耦合带通滤波器原理交叉耦合滤波器以开路式对称耦合微带单元级联而成，如图1(a)示：式中。分别表示耦合微带的奇模、偶模特性阻抗，表示耦合微带线的电长度。其矩阵为：QUOTEA1=Z0e+Z0oZ0e-Z该耦合单元可以等效成一个导纳倒置器和接在两端的两端长度为、特性导纳为传输线的组合。如图1（b）所示。（a）微带耦合单元（b）采用J倒置器的等效电路图1微带耦合单元及其等效电路Fig.1Microstripcouplingunitanditsequivalentcircuit等效电路矩阵为：(2)由可以得到：(3)(4)式中，；（i从1到n-1）；为低通原型滤波器的元器件值；为滤波器的相对带宽,。1.2抽头位置的确定抽头线发夹谐振器如图2所示，交叉耦合滤波器是由多个这样的谐振单元相互交叉耦合而成。图2抽头线发夹谐振器Fig.2Tappedhairpinresonator抽头位置l可由式（5）来确定。(5)(6)上两式当中，l是抽头线到谐振器中间位置的距离，,R是抽头线的特性阻抗，是发夹线的特性阻抗，K是发夹谐振器的外部耦合系数。2交叉耦合滤波器的设计过程2.1设计实例本文设计一个交叉耦合型带通滤波器，设计指标如下：通带3.0—3.1GHz,带内衰减小于2dB,2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于40dB.基板的参数：介电常数εr2.2设计步骤首先由设计指标计算出微带线的阶数，然后将低通原型滤波器的元器件值代入式（3）,（4）得到微带线的奇模阻抗和偶模阻抗，再利用ADS软件中的lineCalc工具计算出微带线的W、S、L的初值，就能初步确定滤波器的物理尺寸，最后利用ADS软件画出如图3所示的电路图。图3微带交叉耦合滤波器的ADS仿真原理图Fig.3ADSsimulationschematicofcross-coupledfilter抽头位置可以由式（5）和式（6）确定.将以上得到的参数在原理图中进行设置。经过仿真，已有了滤波器的基本形状，但中心频率有所偏移，带内与带外衰减离设计目标还有一定的差距，这就需要使用ADS进行优化，优化后的结果如图4所示。由图可以看出，带内衰减小于2dB，带外衰减大于40dB，达到设计要求。图4优化后的仿真结果Fig.4Simulationresultsaftertheoptimization2.3参数对滤波器性能的影响分析2.3.1在本文设计的交叉耦合型滤波器的谐振器长度的基础上分别进行增加或者减小谐振器的长度，其它尺寸不变，观察仿真曲线的变化。使设计中的谐振器长度分别变为6.75mm、7.25mm、7.75mm、8.25mm，依次对其仿真，观察仿真后的曲线。图5形象表现出谐振器长度的改变对滤波器性能的影响。图5仿真结果Fig.5Simulationresults从图5可以清楚地看出，交叉耦合微带滤波器的谐振器长度增加中心频率减小，谐振器的长度变化对滤波器的带宽没有太大的影响。2.3.2依然在本文设计的交叉耦合滤波器耦合间距的基础上使间距分别变为0.22mm、0.27mm、0.32mm、0.37mm，其它尺寸不发生变化，观察仿真曲线的变化规律。图6形象表现出耦合间距的改变对滤波器性能的影响。图6仿真结果Fig.6Simulationresults从图6可以清楚地看出，谐振器之间的耦合间距变化对中心频率没有太大的影响，而对滤波器的带内衰减的带外衰减有很大的影响。耦合间距变大，带外衰减变大，带内衰减跟随着变大。所以设置的耦合间距要合适，同时满足带内衰减与带外衰减。2.3.3最后改变设计的交叉耦合型滤波器抽头位置，其它物理尺寸不发生改变，观察仿真曲线的变化规律。设计中抽头位置的长度为5.87mm,将抽头位置的长度增大到6.37mm,减小到4.87mm,5.37mm,依次对其仿真，仿真曲线如图3.5所示。图7形象的反应出抽头位置的改变对滤波器性能的影响。图7仿真结果Fig.7Simulationresults从图7中可以清楚地看出，抽头位置的改变对中心频率、带内衰减、带外衰减都没有明显的影响，只是发现反射系数S（1,1）的影响比较大，S（1,1）参数反应的是输入输出的匹配程度，S（1,1）越小，匹配程度越好。3交叉耦合滤波器的版图仿真微带滤波器的实际电路是由电路板和微带线构成的，实际电路的性能可能会与原理图仿真的结构有很大的差别。因此，需要在ADS中将原理图进行版图仿真之后才可以进行电路板的制作。如果版图仿真得到的曲线不满足指标要求，需要回到原理图重新进行优化，直到版图仿真满足指标要求。本文设计的滤波器的版图如图8示，进行版图仿真后的曲线如图9示。图8交叉耦合滤波器版图Fig.8Thelayoutofcross-coupledfilter图9滤波器版图仿真结果Fig.9Theresultsoffilterlayoutsimulation由图9可以看出所设计的滤波器已经达到了设计目标，带内衰减小于2dB,大于3.3GHz及小于2.8GHz处衰减大于40dB.所以完成了交叉耦合微带滤波器的设计。接下来就是用Protel软件绘制出电路版图，制成实物并用矢量网络分析仪进行测试。4体积比较根据同样的设计指标分别设计出平行耦合型，发夹型滤波器，将她们的体积进行比较，如表5.1所示。表1体积比较Tab.1Thecomparisonofvolume平行耦合型发夹型交叉耦合型体积33.038cm0.824cm0.768cm由表1可以明确的看出，交叉耦合型滤波器的体积最小，实现了滤波器的小型化。

5结束语本文详细阐述了利用ADS软件设计交叉耦合微带滤波器的过程，并分析了微带线的参数对滤波器性能的影响，实验结果证明了利用ADS进行滤波器的设计达到了设计指标并实现了微带滤波器的