基于MATLAB 7.0的信號(hào)調(diào)制與解調(diào)分析
標(biāo)簽： MATLAB 7.0 信號(hào) 調(diào)制與解調(diào)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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本文提出了一種以直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)為基礎(chǔ)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。采用單片機(jī)AT89C51 控制DDS 芯片AD9850 產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦信號(hào)，并通過低通濾波器得到純正的信號(hào)，最后經(jīng)過
標(biāo)簽： DDS 智能信號(hào) 發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著圖像處理技術(shù)和投影技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)高沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場(chǎng)景往往由多通道的投影儀器同時(shí)在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨(dú)的圖像拼接在一起組成一幅大場(chǎng)景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設(shè)計(jì)為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當(dāng)圖像投影在柱面屏幕的時(shí)候就會(huì)發(fā)生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術(shù)。 一個(gè)大場(chǎng)景可視化系統(tǒng)由投影機(jī)、投影屏幕、圖像融合機(jī)等主要模塊組成。在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)高臨感的多屏幕無(wú)縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統(tǒng)還需要運(yùn)用幾何數(shù)字變形及邊緣融合等圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關(guān)鍵設(shè)備在于圖像融合機(jī)，它實(shí)時(shí)采集圖形服務(wù)器，或者PC的圖像信號(hào)，通過圖像處理模塊對(duì)圖像信息進(jìn)行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設(shè)備。 本課題提出了一種基于FPGA技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的AiD采集、圖像數(shù)據(jù)在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內(nèi)部的DSP運(yùn)算以及圖像數(shù)據(jù)的D/A輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分在于系統(tǒng)的控制以及數(shù)字信號(hào)的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)ARM處理器模塊，用于上電時(shí)對(duì)系統(tǒng)在圖像變化處理時(shí)所需參數(shù)進(jìn)行傳遞，并能實(shí)時(shí)從上位機(jī)更新參數(shù)。該設(shè)計(jì)在提高了系統(tǒng)性能的同時(shí)也便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設(shè)計(jì)介紹了SDRAM控制器的設(shè)計(jì)方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： 圖像融合 可視化
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在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動(dòng)領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開關(guān)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(fā)生等大多采用專用控制芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)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(shè)計(jì)及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號(hào)分析。為了獲得高性能的開關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點(diǎn)仿真的運(yùn)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(diǎn)仿真方法，得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個(gè)主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點(diǎn)研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對(duì)DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)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(guān)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(tǒng)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(shè)計(jì)了兩種數(shù)字補(bǔ)償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補(bǔ)償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計(jì)完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的前、后仿真，驗(yàn)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(shè)計(jì)，采用32MHz的硬件晶振實(shí)現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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信號(hào)發(fā)生器是控制系統(tǒng)的重要組成部分。研制出較高精度、可靠性、可調(diào)參數(shù)的數(shù)字量信號(hào)發(fā)生器，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)航空、航天、國(guó)防以及工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的發(fā)展均有重要意義。本文以直接頻率合成和偽隨機(jī)碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為中心，對(duì)擴(kuò)頻通信的基本理論、信號(hào)源的結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制等問題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實(shí)現(xiàn)方案。 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。論文介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語(yǔ)言的基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設(shè)計(jì)流程等等。詳細(xì)地分析了各類頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成原理(DDS)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號(hào)源。研究了測(cè)距偽隨機(jī)碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)電路。 對(duì)于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實(shí)現(xiàn)。最后給出具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的信號(hào)發(fā)生器的輸出波形。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器滿足要求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、重量輕、體積小，具有良好的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻 模擬信號(hào)源
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通用異步收發(fā)器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協(xié)議。串行外設(shè)用到異步串行接口一般采用專用集成電路實(shí)現(xiàn)。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊，而時(shí)常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能，或者當(dāng)在FPGA上設(shè)計(jì)時(shí)，需要將UART功能集成到FPGA內(nèi)部而不能使用芯片。藍(lán)牙主機(jī)控制器接口則是實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備與藍(lán)牙模塊之間互操作的控制部件。當(dāng)在使用藍(lán)牙設(shè)備的時(shí)候尤其是在監(jiān)控場(chǎng)所，接口控制器在控制數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)的傳輸上就起了至關(guān)重要的作用。 論文針對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展和開發(fā)過程中的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一個(gè)藍(lán)牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成，既可以單獨(dú)使用，也可集成到系統(tǒng)芯片中，并且整個(gè)設(shè)計(jì)緊湊、穩(wěn)定且可靠，其用途廣泛，具有一定的使用價(jià)值。 本設(shè)計(jì)采用TOP-DOWN設(shè)計(jì)方法，整體上分為UART接口和藍(lán)牙主機(jī)控制器接口兩部分。首先根據(jù)UART和藍(lán)牙主機(jī)控制器接口的實(shí)現(xiàn)原理和設(shè)計(jì)指標(biāo)要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)劃分模塊以及各個(gè)模塊的信號(hào)連接；然后進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出每個(gè)模塊的功能，并用VHDL語(yǔ)言編寫代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊功能；再使用ISE8.2I自帶的仿真器對(duì)各模塊進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真；最后進(jìn)行硬件驗(yàn)證，在Virtex-II開發(fā)板上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了發(fā)送、接收和波特率發(fā)生等功能，驗(yàn)證了結(jié)果，表明設(shè)計(jì)正確，功能良好，符合設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： HCIUART FPGA 藍(lán)牙 控制
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在雷達(dá)信號(hào)偵察中運(yùn)用寬帶數(shù)字接收技術(shù)是電子偵察的一個(gè)重要發(fā)展方向。數(shù)字信號(hào)處理由于其精度高、靈活性強(qiáng)、以及易于集成等特點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。電子系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙是寬帶高速A/D變換器的高速數(shù)據(jù)流與通用DSP處理能力的不匹配。而FPGA的廣泛應(yīng)用，為解決上述矛盾提供了一種有效的方法。 本文利用FPGA技術(shù)，設(shè)計(jì)了具備高速信號(hào)處理能力的寬帶數(shù)字接收機(jī)平臺(tái)，并提出了數(shù)字接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的可行性方法，以及對(duì)這些方法的驗(yàn)證。具體來(lái)說(shuō)就是如何利用單片的FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)信號(hào)并行地實(shí)時(shí)檢測(cè)和參數(shù)估計(jì)。所做工作主要分為兩大部分： 1、適合于FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的算法的確定及仿真：對(duì)A/D采樣信號(hào)采用自相關(guān)累加算法進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，利用信號(hào)的相關(guān)性和噪聲的獨(dú)立性提高信噪比，通過給出檢測(cè)門限來(lái)估計(jì)信號(hào)的起止點(diǎn)。對(duì)于常規(guī)信號(hào)的頻率估計(jì)，采用Rife算法。通過Matlab仿真，表明上述算法在運(yùn)算量和精度方面均有良好性能，適合用作FPGA硬件實(shí)現(xiàn)。 2、算法的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)：針對(duì)原算法中極大消耗運(yùn)算量的相關(guān)運(yùn)算，考慮到FPGA并行處理的特點(diǎn)，將原算法修改為并行相關(guān)算法，并加入流水線，這樣處理極大地提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率。采用Xilinx公司的Virtex-4系列中的XC4VSX55芯片作為開發(fā)平臺(tái)完成設(shè)計(jì)，系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)能正常工作，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 文章的最后，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)給出幾種VHDL優(yōu)化方法，主要圍繞系統(tǒng)的速度、結(jié)構(gòu)和面積等問題展開討論。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào) 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信技術(shù)快速發(fā)展的今天，短波這一最古老和傳統(tǒng)的通信方式不僅沒有被淘汰，還在快速發(fā)展。其通信距離遠(yuǎn)、設(shè)備簡(jiǎn)單以及移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信領(lǐng)域。 數(shù)字調(diào)制技術(shù)作為通信領(lǐng)域中極為重要的一個(gè)方面，也得到了迅速發(fā)展。全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的使用使各類現(xiàn)代調(diào)制解調(diào)技術(shù)融合一體，目前國(guó)內(nèi)多速率/多制式調(diào)制解調(diào)大多基于通用．DSP實(shí)現(xiàn)，支持的速率比較低。由于運(yùn)算量大和硬件參數(shù)的限制，采用通用DSP無(wú)法勝任高速率調(diào)制解調(diào)的任務(wù)。現(xiàn)代FPGA可以提供支持以低系統(tǒng)丌銷、低成本實(shí)現(xiàn)高速乘．累加超前進(jìn)位鏈的DSP算法。本文采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式研究基于FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)短波數(shù)字信號(hào)的調(diào)制解調(diào)。通過對(duì)具體的FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試，將理論應(yīng)用到實(shí)際中。 本文通過具體的EPlC60240C8芯片作為處理器的FPGA實(shí)驗(yàn)板，研究了短波數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)的設(shè)計(jì)與丌發(fā)過程。分析了現(xiàn)代通信的各種調(diào)制方式．誤碼率。得出了不同的調(diào)制方式的優(yōu)劣性。最后重點(diǎn)提出了QPSK的調(diào)制解調(diào)方法。給出了Qf'SK的調(diào)制解調(diào)框圖、QPSK的SystemView系統(tǒng)仿真、VHDL程序進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，在OUARTUS上進(jìn)行仿真。然后設(shè)計(jì)AD/DA輸入輸出電路，對(duì)短波數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)。通過設(shè)計(jì)的AD/DA電路輸入短波數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，然后輸出原始的模擬信號(hào)。文中還對(duì)比了其他的調(diào)制解調(diào)方式，通過對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不同的調(diào)制解調(diào)方式對(duì)短波信號(hào)的影響。最后，通過比較FPGA與DSP在處理高速率、大容量的數(shù)字信號(hào)，得出不同的結(jié)論。展示了FPGA在這方面的優(yōu)越性。
標(biāo)簽： FPGA 短波 數(shù)字信號(hào) 調(diào)制解調(diào)
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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光纖水聽器自問世以來(lái)，在巨大的軍事價(jià)值和民用價(jià)值推動(dòng)下得到了迅速發(fā)展，已逐漸從實(shí)驗(yàn)室研究階段走向工程應(yīng)用。同時(shí)隨著光纖水聽器的不斷發(fā)展，對(duì)水聲信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)以及數(shù)字處理能力也提出了新的要求。論文在此背景下開展了一系列研究工作，并提出了利用FPGA(Field ProgrammableGate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)實(shí)現(xiàn)光纖3×3耦合器解調(diào)算法的新思路。 目前干涉型光纖水聽器的解調(diào)一般采用PGC(Phase Generated Carrier，相位生成載波技術(shù))技術(shù)和基于3×3光纖耦合器干涉的解調(diào)技術(shù)。PGC技術(shù)在解調(diào)過程中引入了載波信號(hào)，它對(duì)采樣率，激光器等的要求都較高，因此我們把目光投向3×3耦合器解調(diào)技術(shù)，文中對(duì)其解調(diào)原理進(jìn)行了闡述，對(duì)采樣率的確定進(jìn)行了討論，并對(duì)3×3耦合器三路輸出不對(duì)稱的情況進(jìn)行了分析，最后在本文的結(jié)論部分提出了基于3×3耦合器解調(diào)的改良方案。 目前，光纖信號(hào)數(shù)字化解調(diào)的硬件實(shí)現(xiàn)采用DSP(Digital Signal Process，可編程數(shù)字信號(hào)處理器)信號(hào)處理機(jī)，與之相比，F(xiàn)PGA解調(diào)具有速度快、資源占用少、易于擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)FPGA與DSP、ASIC(application-specificintegrated circuit，專用集成電路)實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了對(duì)比，分析了適合利用FPGA實(shí)現(xiàn)的算法所應(yīng)具備的特征；介紹了3×3耦合器解調(diào)算法中各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)情況；分析了系統(tǒng)的工作情況，硬件的構(gòu)造及芯片的選擇，最后驗(yàn)證了利用FPGA可以實(shí)現(xiàn)3×3耦合器解調(diào)算法。
標(biāo)簽： 干涉型 光纖水聽器 信號(hào)解調(diào) 方法研究
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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本文以直接頻率合成和偽隨機(jī)碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為中心，對(duì)擴(kuò)頻通信的基本理論、信號(hào)源的總體結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制、濾波器設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實(shí)現(xiàn)方案。 首先介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語(yǔ)言的基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設(shè)計(jì)流程等等。詳細(xì)地分析了各類頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號(hào)源。研究了測(cè)距偽隨機(jī)碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)電路。 對(duì)于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實(shí)現(xiàn)。分析與研究了射頻寬帶濾波器應(yīng)具有的傳輸特性，通過分析巴特沃思濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器和貝塞爾濾波器這幾種濾波器的頻譜特性，設(shè)計(jì)了發(fā)生器射頻寬帶濾波器。最后給出具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的信號(hào)發(fā)生器的輸出波形。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻信號(hào) 發(fā)生器
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