無線局域網(WLAN,Wireless Local Area Network)是未來移動通信系統的重要組成部分.為了滿足用戶高速率、方便靈活的接入互聯網的需求,WLAN的研究和建設正在世界范圍內如火如荼的展開.由于擺脫了有線連接的束縛,無線局域網具有移動性好、成本低和不會出現線纜故障等特點.該文對無線局域網的主流協議IEEE 802.11a的物理層實現技術進行了系統的研究和分析,并采用可編程ASIC器件FPGA,設計實現了物理層基帶處理的關鍵模塊,為今后形成具有自主知識產權的IP核奠定了基礎.該文研究內容得到了天津市信息化辦公室"寬帶無線局域網關鍵技術研究"項目經費的支持.該文在對IEEE 802.11a協議深入研究的基礎上,提出了物理層的實現方案和功能模塊劃分.重點研究了實現基帶處理的關鍵模塊:FIR濾波器、卷積碼編碼器以及(2,1,7)Viterbi譯碼器的實現算法和硬件結構.在Viterbi譯碼器的設計中,
上傳時間: 2013-06-19
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本文研制的數據采集器,用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數,來評價導彈在飛行過程中的性能,由于試車臺是高速旋轉體,其工作環境惡劣,受電磁干擾大,而且設備要求高,如果遇到設備故障或設備事故,其損失相當巨大,保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數字通信技術的基礎上,選用了基于現場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調制(PCM)通信實現多路數據采集器的設計,其優點是FPGA技術在數據采集器中可以進行模塊化設計,增加了系統的抗干擾性、靈活性和適應性,并且可以將整個PCM通信系統設計成可編程序系統,用戶只要稍加變更程序,則系統的被測路數、幀結構、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠實現數據在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究,研制了一套集采集與傳輸的系統。文章給出了各個模塊的具體建模與設計,系統采用的是FPGA技術來實現數據采集和信號處理,采用VHDL實現了數字復接器和分接器、編解碼器、調制與解調模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現串口通訊,構建了實時性和準確性通信網絡,實現了數據的采集。 測試數據和數據采集的實驗結果證明,采用FPGA技術實現PCM信號的編碼、傳輸、解碼,能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現代技術結合,并且誤碼率較低,要遠遠優于傳統的方法。
上傳時間: 2013-04-24
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LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質量和數據傳輸速率的關鍵技術。LDPC碼應用于實際通信系統是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現的前提下,結合連續相位MSK調制,滿足歸一化信噪比SNR=2dB時,系統誤碼率低于10-4。根據課題背景,本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設計與實現。 LDPC碼的編碼復雜度往往與其幀長的平方成正比,編碼復雜度大,成為編碼硬件實現的一個障礙;論文針對實際系統的預期指標,通過對多種矩陣構造算法的預選方案及影響LDPC碼性能參數仿真分析,基于1/2碼率,1024和2048兩種幀長,設計了三種編碼器的備選方案,分別為直接下三角編碼器,串行準循環編碼器和二階準循環編碼器。 對于每種編碼器,分別設計了其整體結構,并對每種編碼器的功能模塊進行深入研究,設計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進行了時序仿真;根據時序仿真結果和綜合報告對三種編碼方案進行比較,最終選擇串行準循環編碼器作為硬件實現的編碼方案。 最后,在FPGA中硬件實現了串行準循環編碼器并對其進行測試,利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現性。
上傳時間: 2013-08-02
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在傳統的電力電子電路中,DC/DC變換器通常采用模擬電路實現電壓或電流的控制。數字控制與模擬控制相比,有著顯著的優點,數字控制可以實現復雜的控制策略,同時大大提高系統的可靠性和靈活性,并易于實現系統的智能化。但目前數字控制基本上限于電力傳動領域,DC/DC變換器由于其開關頻率較高,一般其外圍功能由DSP或微處理器完成,而控制的核心,如PWM發生等大多采用專用控制芯片實現。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優點,近年來在數字控制領域受到越來越多的關注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設計及仿真,采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發板實現了Buck變換器的全數字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手,根據它的物理特性,研究了該變換器的狀態空間平均模型和小信號分析。為了獲得高性能的開關電源,提出并分析了混雜模型設計方案,然后進行了控制器設計。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型,并進行仿真研究。浮點仿真的運算精度與溢出問題,影響了仿真的精度。為了克服這些不足,作者采用了定點仿真方法,得到了滿意的仿真結果。論文還著重論述了開關電源的數字控制器部分,數字控制器一般由三個主要功能模塊組成:模數轉換器、數字脈寬調制器(Digital PulseWidth Modulation:DPWM)和數字補償器。文中重點研究了DPWM和數字補償器,闡述了目前高頻數字控制變換器中存在的主要問題,特別是高頻狀態下DPWM分辨率較低,影響控制精度,甚至引起極限環(Limit Cycling)現象,對DPWM分辨率的提高與系統硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法,該方法在不提高系統硬件頻率的前提下,采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設計了兩種數字補償器,并進行了分析比較,選擇了合適的補償算法,達到了改善系統性能的目的。 設計完成后,作者使用ISE 9.1i軟件進行了FPGA實現的前、后仿真,驗證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設計,采用32MHz的硬件晶振實現了11-bit的DPWM分辨率,開關頻率達到1MHz,得到了滿意的系統性能,論文最后給出了仿真和實驗結果。
上傳時間: 2013-07-23
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數字存儲示波器(DSO)上世紀八十年代開始出現,由于當時它的帶寬和分辨率較低,實時性較差,沒有具備模擬示波器的某些特點,因此并沒有受到人們的重視。隨著數字電路、大規模集成電路及微處理器技術的發展,尤其是高速模/數(A/D)轉換器及半導體存儲器(RAM)的發展,數字存儲示波器的采樣速率和實時性能得到了很大的提高,在工程測量中,越來越多的工程師用DSO來替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達1GHz,分辨率為8Bits,實時帶寬為200MHz數字存儲示波器的研制。通過對具體功能和技術指標的分析,提出了FPGA+ARM架構的技術方案。然后,本文分模塊詳細敘述了整機系統中部分模塊,包括前端高速A/D轉換器和FPGA的硬件模塊設計,數據處理模塊軟件的設計,以及DSO的GPIB擴展接口邏輯模塊的設計。 本文在分析了傳統DSO架構的基礎上,提出了本系統的設計思想和實現方案。在高速A/D選擇上,國家半導體公司2005年推出的雙通道采樣速率達500MHz高速A/D轉換器芯片ADC08D500,利用其雙邊沿采樣模式(DES)實現對單通道1GHz的采樣速率,并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數據緩沖單元和存儲單元,提高了系統的集成度和穩定性。其中,FPGA緩沖單元完成對不同時基情況下多通道數據的抽取,處理單元完成對數據正弦內插的計算,而DSO中其余數據處理功能包括數字濾波和FFT設計在后端的ARM內完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內集成,不僅充分利用了FPGA內豐富的邏輯資源,而且降低了整機成本,也減少了電路規模。 最后,利用ChipscopePro工具對采樣系統進行調試,并分析了數據中的壞數據產生的原因,提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數據。
上傳時間: 2013-07-07
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隨著多媒體編碼技術的發展,視頻壓縮標準在很多領域都得到了成功應用,如視頻會議(H.263)、DVD(MPEG-2)、機頂盒(MPEG-2)等等,而網絡帶寬的不斷提升和高效視頻壓縮技術的發展使人們逐漸把關注的焦點轉移到了寬帶網絡數字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸的業務上來。帶寬的增加為流式媒體的發展鋪平了道路,而高效的視頻壓縮標準的出臺則是流媒體技術發展的關鍵。H.264/AVC是由國際電信聯合會和國際標準化組織共同發展的下一代視頻壓縮標準之一。新標準中采用了新的視頻壓縮技術,如多模式幀間預測、1/4像素精度預測、整數DCT變換、變塊尺寸運動補償、基于上下文的二元算術編碼(CABAC)、基于上下文的變長編碼(CAVLC)等等,這些技術的采用大大提高了視頻壓縮的效率,更有利于寬帶網絡數字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸的業務的實現。 本文主要根據視頻會議應用的需要對JM8.6代碼進行優化,目標是實現基于Baseline的低復雜度的CIF編碼器,并對部分功能模塊進行電路設計。在設計方法上采用自頂向下的設計方法,首先對H.264編碼器的C代碼和算法進行優化,并對優化后的結果進行測試比較,結果顯示在圖像質量沒有明顯降低的情況下,H.264編碼器編碼CIF格式視頻每秒達到15幀以上,滿足了視頻會議應用的實時性要求。然后,以C模型為參考對H.264編碼器的部分功能模塊電路進行設計。采用Verilog HDL實現了這些模塊,并在Quartus Ⅱ中進行了綜合、仿真、驗證。主要完成了Zig-zag掃描和CAVLC模塊的設計,詳細說明模塊的工作原理和過程,然后進行多組的仿真測試,結果與C模型相應部分的結果一致,證明了設計的正確性。
上傳時間: 2013-06-11
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隨著數字時代的到來,信息化程度的不斷提高,人們相互之間的信息和數據交換日益增加。正交幅度調制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數字調制方式,在數字電視廣播、固定寬帶無線接入、衛星通信、數字微波傳輸等寬帶通信領域得到了廣泛應用。 近年來,集成電路和數字通信技術飛速發展,FPGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優點的通用邏輯開發芯片,在電子設計行業深受歡迎,市場占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實現四路QAM調制的全過程。FPGA實現信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號,AD9857實現對四路I/Q信號的調制,輸出中頻信號。本文具體內容總結如下: 1.介紹國內數字電視發展狀況、國內國際的數字電視標準,并詳細介紹國內有線電視的系統組成及QAM調制器的發展過程。 2.研究了QAM調制原理,其中包括信源編碼、TS流標準格式轉換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程,包括能量擴散、RS編碼、數據交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設計,其中包括詳細研究了FPGA與AD9857的電路設計、在allegro下的PCB設計及光繪文件的制作,并做成成品。 4.簡單介紹了FPGA的開發流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發,其中主要包括I2C接口實現,ASI到SPI的轉換,信道編碼中的TS流包處理、能量擴散、RS編碼、數據交織、星座映射與差分編碼的實現及AD9857的FPGA控制使其實現四路QAM的調制。 6.介紹代碼測試、電路測試及系統指標測試。 最終系統指標測試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調制器基本達到了國標的要求。
上傳時間: 2013-07-05
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目前見到的許多關于直流電機的測速與控制類文獻中,以研究無刷直流電機較多,采用PID算法,PWM調速的居多。這些文獻所采用的控制器一般都是Motorola公司的MC33035,MICROLlinear公司的ML4425/4428,諸如Infineon的嵌入式單片機C504或采用通用的PWM芯片如SG3524、TL494等。采用這些ASIC芯片,雖然能實現直流電機的無級調速,但還存在一些問題,如無法與計算機直接接口,許多較為復雜的控制算法無法在不增加硬件成本的情況下實現,控制器的人機界面不理想。總的來講,控制器的智能化程度不高,可移植性差。雖然采用PWM芯片來實現電機無級調速的方案成本較低,但當控制器針對不同的應用場合增加多種附加功能時,其靈活性不夠,而且反而增加硬件的成本。還有一些使用PLC控制器或高檔處理器芯片(如DSP器件)的文獻,它們雖然具有較高的控制性能,但由于這些高檔處理器價格過高,需要更多的外圍器件,因此也不具備在通常情況下大規模使用的條件。 從發展趨勢上看,總體的研究方向是提出質量更高的算法和調速方案,以及在考慮成本要求的前提下選擇適合這種算法的核心控制器。 在研究方法上,有的采用軟件仿真,從理論作深入的研究;有的通過實踐總結提出一些具有使用價值的實踐方法。其中常見的有PID算法,模糊PID算法,結合神經算法的PID算法等;在調速方案上,有采用普通的PWM調速,也有特殊PWM(PWM-ON-PWM)調速以及其它調速方式。另外電機轉速測量方案通常有光電式和磁電式,也有用超聲波測量的方案。 直流電機,尤其是永磁直流無刷直流電機(PM-BLDC),由于其固有的許多特點,在加上我國的稀土資源豐富,被眾多電機專家認為是21世紀的新型換代產品。隨著半導體集成電路,電力電子器件,控制原理和稀土材料工業的發展,可以預見這種產品必然會逐步取代傳統結構的交流電動機加變頻調速器的模式,近年來已廣泛應用于家電、汽車、數控機床、機器人等更多的領域。
上傳時間: 2013-06-25
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雪崩光電二極管 (APD) 接收器模塊在光纖通信繫統中被廣泛地使用。APD 模塊包含 APD 和一個信號調理放大器,但並不是完全獨立。它仍舊需要重要的支持電路,包括一個高電壓、低噪聲電源和一個用於指示信號強度的精準電流監視器
上傳時間: 2013-11-22
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數字容性隔離器的應用環境通常包括一些大型電動馬達、發電機以及其他產生強電磁場的設備。暴露在這些磁場中,可引起潛在的數據損壞問題,因為電勢(EMF,即這些磁場形成的電壓)會干擾數據信號傳輸。由于存在這種潛在威脅,因此許多數字隔離器用戶都要求隔離器具備高磁場抗擾度 (MFI)。許多數字隔離器技術都聲稱具有高 MFI,但容性隔離器卻因其設計和內部結構擁有幾乎無窮大的MFI。本文將對其設計進行詳細的介紹。
上傳時間: 2013-10-26
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