隨著無線通信技術的不斷發(fā)展和社會需求的日益增長，對通信系統(tǒng)的傳輸質量和容量的要求也越來越大。現(xiàn)代通信系統(tǒng)為了追求更高的數(shù)據(jù)速率和頻譜效率，更趨向于采用非恒定包絡的調制方式，而非恒定包絡調制方式對功率放大器的非線性非常敏感，加上現(xiàn)代通信系統(tǒng)對功率放大器的效率提出了更高的要求，以及功率放大器本身有限的線性度，這就使功率放大器線性化技術成為無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。 本文對功率放大器的線性化技術進行了系統(tǒng)的研究。首先，介紹功率放大器的非線性特性、記憶效應產生原理和常見的各種線性化技術，重點研究了目前流行的自適應數(shù)字預失真技術原理。其次，介紹了功率放大器的無記憶模型和有記憶模型，以及兩種實用的預失真實現(xiàn)方法--查表法和多項式法，在此基礎上重點研究了基于QRD_RLS自適應算法的記憶多項式法預失真技術，對該算法進行了Matlab仿真分析，為后面的FPGA實現(xiàn)奠定基礎。最后，確定了數(shù)字預失真實現(xiàn)的架構，介紹了與QRD_RLS算法實現(xiàn)相關的CORDIC技術、復數(shù)Givens旋轉及Systolic陣等原理，詳細闡述了基于CORDIC技術的復數(shù)QRD_RLS算法的Systolic實現(xiàn)，從而在FPGA上實現(xiàn)了數(shù)字預失真。 在軟件無線電思想的指導下，本文利用System Generator軟件完成了基于QRD_RLS算法的記憶多項式法的數(shù)字預失真的FPGA設計，并且在硬件平臺上檢驗了預失真效果。
標簽： FPGA 射頻功放 數(shù)字預失真
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬門至上千萬門的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應用于通信、消費類電子和車用電子類等領域，但國內市場基本上是國外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時鐘分布質量變的越來越重要，時鐘延遲和時鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內的時鐘延遲，減小時鐘偏差，主要有利用延時鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設計和模擬設計。雖然用模擬的方法實現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時間、設計難易程度以及可復用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來實現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎，對全數(shù)字延時鎖相環(huán)(DLL)電路進行分析研究和設計，在此基礎上設計出具有自主知識產權的模塊電路。 本文作者在一年多的時間里，從對電路整體功能分析、邏輯電路設計、晶體管級電路設計和仿真以及最后對設計好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結構和工作原理，設計出了符合指標要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開發(fā)自我知識產權的FPGA奠定了堅實的基礎。 本文先簡要介紹FPGA及其時鐘管理技術的發(fā)展，然后深入分析對比了DLL和PLL兩種時鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設計考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構設計。最后對DLL整體電路進行整體仿真分析，驗證電路功能，得出應用參數(shù)。在設計中，用Verilog-XL對部分電路進行數(shù)字仿真，Spectre對進行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設計采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫建模，設計出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動時間為28ps，在輸入100MHz時鐘時的功耗為200MW，達到了國外同類產品的相應指標。最后完成了輸出電路設計，可以實現(xiàn)時鐘占空比調節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時鐘分頻等時鐘頻率合成功能。
上傳時間： 2013-06-10
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本項目完成的是基于中國“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結構、信道編碼和調制”國家標準的發(fā)射端系統(tǒng)FPGA設計與實現(xiàn)。在本設計中，系統(tǒng)采用了Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA為基礎構建的主硬件處理平臺。對于發(fā)射端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分的擾碼器(隨機化)、前向糾錯編碼(FEC)、符號星座映射、符號交織、系統(tǒng)信息復用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理(OFDM調制)、同步PN頭插入、以及信號成形4倍插值滾降濾波器(SRRC)等各模塊都是基于FPGA硬件設計實現(xiàn)的。其中關鍵技術：TDS-OFDM技術及其和絕對時間同步的復幀結構、信號幀的頭和幀體保護技術、低密度校驗糾錯碼(LDPC)等，體現(xiàn)了國標的自主創(chuàng)新特點，為數(shù)字電視領域首次采用。其硬件實現(xiàn)，亦尚未有具體產品參考。 本文首先介紹了當今國內外數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，中國數(shù)字電視地面廣播傳輸國家標準的頒布背景。并對國標系統(tǒng)技術原理框架，發(fā)端系統(tǒng)的整體結構以及FPGA設計的相關知識進行了簡要介紹。在此基礎上，第三章重點、詳細地介紹了基于FPGA實現(xiàn)的發(fā)射端系統(tǒng)各主要功能模塊的具體結構設計，論述了系統(tǒng)中各功能模塊的FPGA設計和實現(xiàn)，包括設計方案、算法和結構的選取、FPGA實現(xiàn)、仿真分析等。第四章介紹了對整個系統(tǒng)的級連調試過程中，對系統(tǒng)結構進行的優(yōu)化調整，并對級連后的整個系統(tǒng)的性能進行了仿真、分析和驗證。作者在項目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關資料，了解并分析國標系統(tǒng)的技術結構和原理，分解其功能模塊。 2.制定了基于國標的發(fā)端系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)的框架及各模塊的接口定義。 3.調整和改進了3780點IFFT OFDM調制模塊及滾降濾波器模塊的FPGA設計并驗證。 4.完成了擾碼器、前向糾錯編碼、符號星座映射、符號交織、系統(tǒng)信息復用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理、同步PN頭插入、以及信號成形4倍插值滾降濾波器等功能模塊的FPGA設計和驗證。 5.在系統(tǒng)級連調試中，利用各模塊數(shù)據(jù)結構特點，優(yōu)化系統(tǒng)模塊結構。 6.完成了整個發(fā)射端系統(tǒng)FPGA部分的調試、分析和驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)代社會對各種無線通信業(yè)務的需求迅猛增長，這就要求無線通信在具有較高傳輸質量的同時，還必須具有較大的傳輸容量。這種需求要求在無線通信中必須采用效率較高的線性調制方式，以提高有限頻帶帶寬的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率，而效率較高的調制方式通常會對發(fā)端發(fā)射機的線性要求較高，這就使功率放大器線性化技術成為下一代無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。 在本文中，研究了前人所提出的各種功放線性化技術，如功率回退法、正負反饋法、預失真和非線性器件法等等，針對功率放大器對信號的失真放大問題進行研究，對比和研究了目前廣泛流行的自適應數(shù)字預失真算法。在一般的自適應數(shù)字預失真算法中，主要有兩類：無記憶非線性預失真和有記憶非線性預失真。無記憶非線性預失真主要是通過比較功率放大器的反饋信號和已知輸入信號的幅度和相位的誤差來估計預失真器的各種修正參數(shù)。而有記憶非線性預失真主要是綜合考慮功率放大器非線性和記憶性對信號的污染，需要同時分析信號的當前狀態(tài)和歷史狀態(tài)。在對比完兩種數(shù)字預失真算法之后，文章著重分析了有記憶預失真算法，選擇了其中的多項式預失真算法進行了具體分析推演，并通過軟件無線電的方法將數(shù)字信號處理與FPGA結合起來，在內嵌了System Generator軟件的Matlab/Simulink上對該算法進行仿真分析，證明了這個算法的性能和有效性。 本文另外一個最重要的創(chuàng)新點在于，在FPGA設計上，使用了系統(tǒng)級設計的思路，與Xilinx公司提供的軟件能夠很好的配合，在完成仿真后能夠直接將代碼轉換成FPGA的網表文件或者硬件描述語言，大大簡化了開發(fā)過程，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。
上傳時間： 2013-06-20
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隨著3G網絡建設的展開，移動用戶數(shù)量逐漸增加，用戶和運營商對網絡的質量和覆蓋要求也越來越高。而在實際工作中，基站成本在網絡投資中占有很大比例，并且基站選址是建網的主要難題之一。同基站相比，直放站以其性價比高、建設周期短等優(yōu)點在我國移動網絡上有著大量的應用。目前，直放站已成為提高運營商網絡質量、解決網絡盲區(qū)或弱區(qū)問題、增強網絡覆蓋的主要手段之一。但由于傳統(tǒng)的模擬直放站受周邊環(huán)境因素影響較大、抗干擾能力較差、傳輸距離受限、功放效率低，同時設備間沒有統(tǒng)一的協(xié)議規(guī)范，無法滿足系統(tǒng)廠商與直放站廠商的兼容，所以移動通信市場迫切需要通過數(shù)字化來解決這些問題。 本文正是以設計新型數(shù)字化直放站為目標，以實現(xiàn)數(shù)字中頻系統(tǒng)為研究重心，圍繞數(shù)字中頻的相關技術而展開研究。 文章介紹了數(shù)字直放站的研究背景和國內外的研究現(xiàn)狀，闡述了數(shù)字直放站系統(tǒng)的設計思想及總體實現(xiàn)框圖，并對數(shù)字直放站數(shù)字中頻部分進行了詳細的模塊劃分。針對其中的數(shù)字上下變頻模塊設計所涉及到的相關技術作詳細介紹，涉及到的理論主要有信號采樣理論、整數(shù)倍內插和抽取理論等，在理論基礎上闡述了一些具體模塊的高效實現(xiàn)方案，最終利用FPGA實現(xiàn)了數(shù)字變頻模塊的設計。 在數(shù)字直放站系統(tǒng)中，降低峰均比是提高功放工作效率的關鍵技術之一。本文首先概述了降低峰均比的三類算法，然后針對目前常用的幾種算法進行了仿真分析，最后在綜合考慮降低峰均比效果與實現(xiàn)復雜度的基礎上，提出了改進的二次限幅算法。通過仿真驗證算法的有效性后，針對其中的噪聲整形濾波器提出了“先分解，再合成”的架構實現(xiàn)方式，并指出其中間級窄帶濾波器采用內插級聯(lián)的方式實現(xiàn)，最后整個算法在FPGA上實現(xiàn)。 在軟件無線電思想的指導下，本文利用系統(tǒng)級的設計方法完成了WCDMA數(shù)字直放站中頻系統(tǒng)設計。遵照3GPP等相關標準，完成了系統(tǒng)的仿真測試和實物測試。最后得出結論：該系統(tǒng)實現(xiàn)了WCDMA數(shù)字直放站數(shù)字中頻的基本功能，并可保證在現(xiàn)有硬件不變的基礎上實現(xiàn)不同載波間平滑過渡、不同制式間輕松升級。
上傳時間： 2013-07-07
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正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數(shù)字調制技術，具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強、成本低等特點，適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求，將成為下一代無線通信系統(tǒng)(4G)的核心調制傳輸技術。 本文首先描述了OFDM技術的基本原理。對OFDM的調制解調以及其中涉及的特性和關鍵技術等做了理論上的分析，指出了OFDM區(qū)別于其他調制技術的巨大優(yōu)勢；然后針對OFDM中的信道估計技術，深入分析了基于FFT級聯(lián)的信道估計理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計理論，在此基礎上詳細研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計算法，并利用Matlab做了相應的仿真比較，驗證了它們的有效性。 而后，在Matlab中應用Simulink工具構建OFDM系統(tǒng)仿真平臺。在此平臺上，對OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進行了仿真，并給出了數(shù)據(jù)曲線，通過分析結果可正確評價OFDM系統(tǒng)在多個方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構和仿真分析之后，設計并實現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調制解調系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求，設定了合理的參數(shù)；然后從調制器和解調器的具體組成模塊入手，對串/并轉換，QPSK映射，過采樣處理，插入導頻，添加循環(huán)前綴，IFFT/FFT，幀同步檢測等各個模塊進行硬件設計，詳細介紹了各個模塊的設計和實現(xiàn)過程，并給出了相應的仿真波形和參數(shù)說明。其中，針對定點運算的局限性，為系統(tǒng)設計并自定義了24位的浮點運算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運算，在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內，充分利用了有限資源，提高了系統(tǒng)運算精度；然后重點描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進、優(yōu)化和設計實現(xiàn)，針對原始快速傅立葉變換FPGA實現(xiàn)算法運算空閑時間過多，資源占用較大的問題，提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設計方案，使之運用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當中并加以實現(xiàn)，結果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù)，對整個OFDM的基帶處理系統(tǒng)進行了系統(tǒng)調試與性能分析，證明了設計的可行性。 綜上所述，本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設計、仿真和實現(xiàn)。本設計為OFDM通信系統(tǒng)的進一步改進提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
上傳時間： 2013-07-25
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全數(shù)字調制解調技術具有多速率、多制式、智能性等特點，這極大的提高了通信系統(tǒng)的靈活性和通用性，符合未來通信技術發(fā)展的方向。 本文從如下幾個方面對全數(shù)字調制解調器進行了深入系統(tǒng)研究：1，在介紹全數(shù)字調制解調器的發(fā)展現(xiàn)狀和研究QPSK通信調制解調方式的基礎上，依據(jù)軟件定性仿真分析了QPSK正交調制解調系統(tǒng)，設計出了滿足系統(tǒng)要求的實現(xiàn)電路框圖并選定了芯片；2，在完成了基于FPGA芯片實現(xiàn)QPSK調制解調的算法方案設計基礎上，利用VHDL語言完成了芯片程序的設計，并對其進行了調試和功能仿真；3，利用設計出的調制解調器與選定的AD、DA、正交調制解調芯片，完成了QPSK通信系統(tǒng)的硬件電路的設計并完成了調制電路的研制；4，完成電路的信息速率大于300Kbps，產生的中頻信號中心頻率70MHz，帶寬500KHz，滿足系統(tǒng)設計要求，由于時間關系解調電路仍在調試中。 本文基于FPGA實現(xiàn)的QPSK數(shù)字調制解調器具有體積小、集成度高和軟件可升級等優(yōu)點，這為設計高集成和高靈活性的通信系統(tǒng)提供了技術基礎。
上傳時間： 2013-07-08
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在能源消耗日益增長、環(huán)境污染日漸嚴重的今天,在當今對可再生能源的開發(fā)利用中,風能由于其突出的優(yōu)點而成為世界各國普遍重視的能源,風力發(fā)電技術也成為各國學者競相研究的熱點.而其中變速恒頻風力發(fā)電技術因其高效性和實用性正受到越來越多的重視.無刷雙饋電機是一種結構簡單、堅固可靠、異同步通用的電機,可在無刷情況下實現(xiàn)雙饋.它具有功率因數(shù)可調、高效率的特點,比較適用于變速恒頻恒壓發(fā)電系統(tǒng)中.該文在傳統(tǒng)風力發(fā)電的基礎上,致力于研究變速恒頻風力發(fā)電技術,以作為變速恒頻風力發(fā)電機用的籠型轉子型式的無刷雙饋電機為主要研究對象,進行了深入的研究,主要包括以下幾方面:1.對國內外風力發(fā)電研究現(xiàn)狀作了較為全面的綜述,介紹了無刷雙饋電機發(fā)展概況和國內外研究現(xiàn)狀.2.研究了無刷雙饋電機的原型及發(fā)展,基本結構和運行原理,電磁設計特點.解釋了將無刷雙饋電機應用于變速恒頻風力發(fā)電的可行性和優(yōu)越性.探討了無刷雙饋電機的特性.3.首次推導了適用于變速恒頻風力發(fā)電無刷雙饋電機的功率控制數(shù)學模型提出無刷雙饋電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的功率控制策略.通過仿真分析驗證了模型和控制策略的正確性.4.研究了無刷雙饋電機作變速恒頻風力發(fā)電機運行時的定子功率繞組磁鏈定向矢量控制策略.5.在總結無刷雙饋電機傳統(tǒng)各種控制策略的基礎上,探討了智能控制在無刷雙饋電機的應用.通過仿真分析驗證了模糊功率因數(shù)控制策略的正確性.
上傳時間： 2013-06-24
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該文著重研究了稀土永磁(REPM)無刷直流電動機(BLDCM)的高性能控制技術.在全面分析了稀土永磁無刷直流電動機的結構特點、工作原理、運行方式以及外部特性的基礎上,通過系統(tǒng)建模和數(shù)字仿真分析,分別針對航空低壓直流(LVDC)和高壓直流(HVDC)兩種電動機構用永磁無刷電動機,在小范圍轉速連續(xù)調節(jié)下的閉環(huán)穩(wěn)速控制技術進行了詳細理論研究,提出了利用轉子位置傳感器信號間接測量電機轉速進行電機轉速閉環(huán)穩(wěn)速控制的策略.同時就兩套無刷直流電動機控制器的硬件電路和軟件程序問題進行了重點工程設計,采用了高性能的AT89C2051和AT89C51單片機作為微處理器,用數(shù)字軟件技術對電機進行調速和轉速閉環(huán)控制,使電機在一定范圍內能夠進行精確調速和速度穩(wěn)定控制.通過優(yōu)化設計、軟硬件結合,實現(xiàn)了控制器小型化,提高了控制器可靠性,減小了體積與重量.永磁無刷直流電動機控制器樣機的測試結果表明:電機轉速可在要求范圍內連續(xù)調節(jié),在幾乎三倍的額定轉矩范圍內,電機轉速在設定值下可保持高于指標精度的穩(wěn)定工作,控制器之間通用性強、散熱可靠.
上傳時間： 2013-07-03
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音圈電機(VoiceCoilMotor，簡稱VCM)是特種直線電機，其工作原理與揚聲器的音圈類似。其最突出的特點是體積小、重量輕，動作速度快，可以達到很高的定位精度，推力均勻。自從問世以來，廣泛的應用在計算機存儲設備、航天儀器(例如航天制冷機)、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前，生產出的VCM電機廣泛應用于消費類和生產類市場，特別是高檔家用電器和計算機中。 針對目前我國VCM結構設計的不足及工藝的落后，本文結合現(xiàn)有的加工工藝，研究永磁VCM的設計及結構優(yōu)化，具體內容如下： 首先，介紹VCM工作原理，以及內磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結構VCM及相應特點，闡述了力矩常數(shù)的意義及其對電機性能的影響，并詳細介紹了VCM在光盤驅動器、硬盤驅動器，以及在電刷試驗臺(提供靜壓力)中的典型應用。 其次，從電機電磁場的基本理論出發(fā)，介紹有限元及其在電磁場仿真計算中的應用，并采用有限元軟件ANSYS，結合實際算例，對VCM進行建模和仿真。 再次，文中詳細介紹了永磁VCM的設計過程，提出了設計方法以供參考，其中包含了定量計算，包括了永磁體材料的選擇、體積的計算，音圈的設計(匝數(shù)計算及選型)，以及電機整體的機械結構設計。 最后，結合設計VCM應當遵循的原則，提出了若干結構優(yōu)化設計方案。在理論推導和分析的基礎上，結合仿真軟件ANSYS，對幾種結構分別進行了電機電磁場以及電機性能的仿真分析，其中包括：采用釹鐵硼永磁的單勵磁結構VCM與傳統(tǒng)鐵氧體VCM的性能差異；增加極靴對VCM性能影響；增加短路環(huán)及變換結構對VCM動態(tài)響應速度的影響等。
上傳時間： 2013-06-10
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