信号发生器是控制系统的重要组成部分。研制出较高精度、可靠性、可调参数的数字量信号发生器,对于促进我国航空、航天、国防以及工业自动化等领域的发展均有重要意义。本文以直接频率合成和伪随机码的设计与实现为中心,对扩频通信的基本理论、信号源的结构、载波调制等问题进行了深入的分析和研究,并给出了模块的硬件实现方案。 现场可编程门阵列(FPGA)设计灵活、速度快,在数字专用集成电路的设计中得到了广泛的应用。论文介绍了FPGA技术的发展和应用,包括VHDL语言的基本语法结构和FPGA器件的开发设计流程等等。详细地分析了各类频率合成器的基础上提出采用直接数字式频率合成原理(DDS)实现低相位噪声、高分辨率、高精度和高稳定度的信号源。研究了测距伪随机码的原理,确定选用移位序列作为系统的扩频码序列,并选取了符合本系统使用的移位序列扩频码。分别给出并分析了相应的FPGA硬件实现电路。 对于载波调制这一关键技术,提出了采用二进制相移键控相位选择法并相应作了硬件实现。最后给出具体设计实现了的信号发生器的输出波形。经实验室测试,设计的信号发生器满足要求,且结构简单、工作可靠、重量轻、体积小,具有良好的应用前景。
上传时间: 2013-04-24
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在雷达信号侦察中运用宽带数字接收技术是电子侦察的一个重要发展方向。数字信号处理由于其精度高、灵活性强、以及易于集成等特点而应用广泛。电子系统数字化的最大障碍是宽带高速A/D变换器的高速数据流与通用DSP处理能力的不匹配。而FPGA的广泛应用,为解决上述矛盾提供了一种有效的方法。 本文利用FPGA技术,设计了具备高速信号处理能力的宽带数字接收机平台,并提出了数字接收机实现的可行性方法,以及对这些方法的验证。具体来说就是如何利用单片的FPGA实现对雷达信号并行地实时检测和参数估计。所做工作主要分为两大部分: 1、适合于FPGA硬件实现的算法的确定及仿真:对A/D采样信号采用自相关累加算法进行信号检测,利用信号的相关性和噪声的独立性提高信噪比,通过给出检测门限来估计信号的起止点。对于常规信号的频率估计,采用Rife算法。通过Matlab仿真,表明上述算法在运算量和精度方面均有良好性能,适合用作FPGA硬件实现。 2、算法的FPGA硬件实现:针对原算法中极大消耗运算量的相关运算,考虑到FPGA并行处理的特点,将原算法修改为并行相关算法,并加入流水线,这样处理极大地提高了系统的数据吞吐率。采用Xilinx公司的Virtex-4系列中的XC4VSX55芯片作为开发平台完成设计,系统测试结果表明,本设计能正常工作,满足系统设计要求。 文章的最后,结合系统设计给出几种VHDL优化方法,主要围绕系统的速度、结构和面积等问题展开讨论。
上传时间: 2013-06-25
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在卫星通信、移动通信技术快速发展的今天,短波这一最古老和传统的通信方式不仅没有被淘汰,还在快速发展。其通信距离远、设备简单以及移动方便等优点被广泛应用于无线通信领域。 数字调制技术作为通信领域中极为重要的一个方面,也得到了迅速发展。全数字调制解调技术的使用使各类现代调制解调技术融合一体,目前国内多速率/多制式调制解调大多基于通用.DSP实现,支持的速率比较低。由于运算量大和硬件参数的限制,采用通用DSP无法胜任高速率调制解调的任务。现代FPGA可以提供支持以低系统丌销、低成本实现高速乘.累加超前进位链的DSP算法。本文采用理论与实践相结合的方式研究基于FPGA技术来实现短波数字信号的调制解调。通过对具体的FPGA系统设计与调试,将理论应用到实际中。 本文通过具体的EPlC60240C8芯片作为处理器的FPGA实验板,研究了短波数字信号调制解调的设计与丌发过程。分析了现代通信的各种调制方式.误码率。得出了不同的调制方式的优劣性。最后重点提出了QPSK的调制解调方法。给出了Qf'SK的调制解调框图、QPSK的SystemView系统仿真、VHDL程序进行调制解调,在OUARTUS上进行仿真。然后设计AD/DA输入输出电路,对短波数字信号进行调制解调。通过设计的AD/DA电路输入短波数字信号进行调制解调,然后输出原始的模拟信号。文中还对比了其他的调制解调方式,通过对比,发现不同的调制解调方式对短波信号的影响。最后,通过比较FPGA与DSP在处理高速率、大容量的数字信号,得出不同的结论。展示了FPGA在这方面的优越性。
上传时间: 2013-06-05
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随着数字技术的高速发展,越来越多的针对数字视频压缩、传送、显示等的设备涌入市场。要从这些良莠不齐的产品中挑选出令人满意的商品,一套良好的数字视频测试设备就必不可少。然而,现阶段大多数数字视频信号源都存在不同的缺点,如测试图像种类太少、没有动态测试源、缺乏专用测试信号等。为有效克服这些缺陷,作者设计并开发了一套基于FPGA的数字视频信号发生器。整个系统包括硬件平台和图像格式转换软件两大部分。硬件平台本身即为独立的信号发生器,可以生成多种测试图像。配备了图像格式转换软件,就可以实现硬件平台从PC机接收各种静态测试图像、动态测试序列,不断更新测试图像库。整个系统具有良好的硬件体系结构、便捷的输入接口,稳定的信号输出,同时操作灵活、方便,易于升级更新。 在系统的开发过程中,使用了多种硬件、软件开发工具,如PROTEL DXP、ISE、MODEL SIM、MATLAB、C#.NET等。由于软硬件调试均由同一人完成,因此整个系统具备良好的统一性和兼容性。 另外,作者还研究并设计了一种针对H.264编解码器压缩损伤的测试信号。评估一个编码器的性能可采用主观评价或客观评价两种方法。其中主观评价最为直接、有效。本文在依托主观评价方法的基础上,结合客观参数的指导性,研究并设计一种通过人眼就可以方便的观测到实际存在的压缩损伤的测试信号,以达到直接对编解码器性能进行比较的目的。
上传时间: 2013-07-19
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雷达信号模拟技术和现代雷达技术的发展息息相关。雷达信号模拟设备可以仿真出各种符合实验要求的目标信号来,直接注入雷达来对雷达进行试验,极大的方便了雷达的设计与调试。 本课题主要研究利用FPGA实现线性调频脉冲压缩雷达目标信号的模拟。全文的内容如下: 首先详细阐述了线性调频(LFM)脉冲压缩雷达脉冲压缩原理,分析了线性调频脉冲信号的特点,讨论和比较了匹配滤波数字实现的两种算法:时域实现和频域实现。 其次在对常用雷达信号模拟方法探讨的基础上,提出基于FPGA的线性调频脉冲压缩雷达目标视频信号模拟器的系统设计,对点目标、多目标和延展目标等情况下的目标信号进行建模,针对设定目标参数完成了目标信号的波形仿真,并完成基于频域实现方法的线性调频脉冲压缩雷达数字匹配滤波算法的设计及仿真。 最后,在Quartus Ⅱ 6.0平台上,完成模拟器中脉冲压缩等信号处理部分基于Verilog HDL 语言的软件设计及功能、时序仿真,并完成了相关硬件的设计。
上传时间: 2013-07-13
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在3G移动通信网络建设中,如何实现密集城区的无线网络覆盖是目前基站的发展方向。目前网络覆盖理念的核心思想就把传统宏基站的基带处理和射频部分分离,分成基带处理单元和射频拉远单元两个设备,这样既节省空间、降低设置成本,又提高了组网效率。本文研究的数字收发机用于WCDMA基站系统的射频拉远单元中,实现移动通信网中射频信号的传输工作。 数字收发机主要由射频处理部分、模数/数模转换部分、数字上下变频处理部分、接口转换以及数字光模块组成。本文研究的重点是数字上下变频处理部分。设计采用软件无线电的架构和FPGA技术,所设计的数字上下变频部分可以在不修改硬件电路的基础上只需修改软件部分的参数则可实现多种频率的变频处理,极大地降低了开发成本,且缩短了开发周期。 根据系统设计的设计要求,以及现有芯片使用情况比较,本文选用Altera公司的:FPGA芯片,应用公司提供的Dspbuilder作为系统级的开发工具,应用Quartus Ⅱ作为综合、布局布线工具实现数字上下变频处理部分设计。 本文的主要研究工作包括以下几个部分: (1)对数字收发机的整体结构进行分析研究,确定数字收发机的实现结构和各个部分的功能; (2)通过对数字上下变频的相关理论的研究,分析出数字上下变频的结构、实现方法及性能; (3)通过对数控振荡器、CIC滤波器、FIR滤波器进行理论研究、内部实现结构以及性能分析,得出具体的参数和仿真实现结构; (4)使用FPGA中的IP核技术来实现数字上下变频,利用Matlab中Dspbuilder提供的IP核分别进行NCO、CIC、FIR的仿真工作;并得出数字上下变频的总体仿真实现结果; (5)对高速收发通道进行了研究和设计,根据系统的要求给出了数据帧结构,并采用Altera的第三代FPGA产品Stratix Ⅱ GX系列芯片实现了数字收发机的信号的串并/并串的接口转换。为后续继续研究工作奠定基础。
上传时间: 2013-06-21
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雷达信号处理是雷达系统的重要组成部分。在数字信号处理技术飞速发展的今天,雷达信号处理中也普遍使用数字信号处理技术。而现场可编程门阵列(FPGA)在数字信号处理中的广泛应用,使得FPGA在雷达信号处理中也占据了重要地位。 针对雷达信号处理的设计与实现,本文在以下两个方面展开研究: 一方面以线性调频信号(LFM)为例,分别对几种基本的雷达信号处理,如正交相干检波、脉冲压缩、动目标显示(MTI)/动目标检测(MTD)和恒虚警(CFAR)详细地阐述了其原理,在此基础上给出了其经常采用的实现方法,并在MATLAB环境中对各个环节进行了参数化仿真,详尽地给出了各环节的仿真波形图。针对仿真结果,直观形象地说明了不同实现方法的优劣。 另一方面结合MATLAB仿真结果,给出利用FPGA实现雷达信号处理的方案。在Xilinx ISE6.3i软件集成环境下,通过对Xilinx提供的IP核的调用,并与VHDL语言相结合,完成雷达信号处理的FPGA实现。
上传时间: 2013-04-24
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北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件 1 文件范畴 2 系统概述 2.1 空间星座 2.2 坐标系统 2.3 时间系统 3 B1 信号规范 3.1 信号结构和基本特性参数 3.1.1信号结构 3.1.2信号基本特性 3.2 射频信号特性 3.2.1载波频率 3.2.2卫星信号工作带宽及带外抑制 3.2.3杂散 3.2.4载波相位噪声 3.2.5用户接收信号电平 3.2.6信号相关性 3.3 B1 频点测距码
上传时间: 2013-04-24
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为了减小匹配傅里叶变换分析的计算量,提出了一种基于快速傅里叶变换的快速算法。根据匹配傅里叶变换的分解将积分形式转化为离散形式,推导出快速算法表达式。该算法与直接的数值离散匹配傅里叶变换算法相比较,计算量大大减少。同时给出了其在雷达信号处理中线性调频信号的检测与参数估计的应用。理论及计算机仿真结果表明了该算法的有效性和精确性,有良好的工程应用前景。
上传时间: 2013-10-21
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基于目前航空电子设备离散量输入/输出电路实现复杂,分立器件多,高低温下参数不一致等现象,通过对比分析典型离散量电路,提出了一种简单、高可靠性的离散量信号电路设计,同时由于典型离散量输出电路故障率较高,提出了一种离散量输出信号的过流保护电路设计思路,采用电路仿真软件Multisim进行了功能仿真、容差分析,在实际工程应用中各项实验结果证明,该电路满足实际使用要求,具有很高的稳定性和可靠性。
上传时间: 2014-01-18
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