本文實現了GPS中頻信號處理的整體設計方案。該方案使用Zarlink公司的GP2015射頻芯片和FPGA共同搭建硬件系統,用于實現GPS定位功能。其中GP2015芯片作為GPS信號接收前端,FPGA作為系統搭建和算法實現的平臺。 首先,針對建立GPS中頻數據處理平臺的需要,設計了GPS信號接收的射頻前端以及LVDS數據傳輸電路,編寫了FPGA傳輸大量高頻數據的VHDL程序,實現了數據的傳輸及存儲。其次,設計PC機的用戶界面接口程序,為控制和測試提供了可靠的保障。在此基礎上開發了GPS中頻數據處理的平臺,為研究GPS定位算法提供了硬件基礎。 數據捕獲和追蹤是GPS算法中最耗時的兩部分,因此,本設計提出快速精確的數據捕獲方法。在分析頻域捕獲算法的基礎上,提出相位差分精確定頻的方法,分析其可行性,給出實施方案并與普通串行精確定頻算法比較,經過實驗,得到了很好的結果。 在研究捕獲算法的基礎上,本文在FPGA上實現了GPS中頻信號的捕獲算法。既保證了軟件算法的靈活性又利用了硬件工作的實時性,達到了快速捕獲的目的。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著無線通信的應用日益廣泛,無線通信系統的種類也越來越繁雜,但是由于不同通信系統的工作頻段、調制方式、通信協議等原理結構上存在差異而極大限制了不同系統之間的互通。軟件無線電擺脫了硬件體系結構的束縛,成為解決不同通信體制之間互操作問題和開展多種通信業務的最佳途徑,具有巨大的商業和軍事價值,被喻為無線電通信領域一次新的技術革命。 本文首先回顧了軟件無線電的提出和發展現狀,然后論述了軟件無線電的基本理論和數學模型。在此理論和模型的基礎上,設計了軟件無線電接收機的硬件平臺。該平臺包括射頻部分、中頻處理部分和基帶處理部分。射頻部分由天線和無線接收機組成;中頻部分先將接收機輸出的模擬信號數字化,然后再通過FPGA實現下變頻;基帶部分主要由DSP和嵌入式系統組成,完成解調、同步等處理并可以進行一些其他的應用。其中的嵌入式系統的主處理器是基于ARM7-TDMI內核的LPC2200芯片,為了實現開發的方便在此芯片上移植了uC/OS-Ⅱ嵌入式時實內核。 軟件無線電接收機是一個很龐大的體系,其中的數字下變頻器DDC是一個非常關鍵的組成部分,在這部分中可方便的對接收頻段、濾波器特性等進行編程控制,極大的提高了通信設備的性能和靈活性,因此本文的重點在于數字下變頻器的設計與實現。實現下變頻的方法有很多種,由于FPGA在速度和靈活性上的優勢,其應用也越來越廣泛,因此主要采用了居于領導地位的XILINX公司的SPATAN-Ⅱ芯片來實現數字下變頻的功能。
上傳時間: 2013-04-24
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該文利用FPGA技術,設計了全概率寬帶數字接收機的實驗平臺,并在其上提出了數字接收機實現的可行性方法,以及對這些方法的驗證.該文的主要貢獻和創新有以下幾個方面.提出了并行結構算法的工程實現,討論了解決前端采樣的高速數據流遠遠超過后端DSP處理能力問題的可行性方法.利用多相濾波下變頻的并行結構特點,使濾波器能夠以高效的形式實現,也使得后端的混頻能夠工作在一個較低的速率上.經過多相濾波下變頻處理后的數據,在速率和數量上都有大幅減少,達到了現有通用DSP器件的處理能力的要求.針對多相濾波下變頻與短數據快速測頻算法的特點,用FPGA搭建了其實驗模型,并利用微機EPP接口,對實驗目標板進行控制并與其進行數據交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活對各種實現方法加以驗證、比較.同時也給調試帶來了方便,可以每個模塊單獨調試而不用改變硬件結構,使調試效率大大提高.該平臺也可用來對其他數字處理算法進行實現性分析與實驗.參考軟件無線電設計的概念和國內外相關文獻,提出了多項濾波下變頻結構的FPGA實現.傳統的DDC通過數字混頻、濾波、抽取實現數字下變頻,在高速A/D和電子偵察環境條件下商用DDC不能使用.該文采用濾波器多相分解方法,按數字混頻序列劃分調諧信道,使用先抽取,后低通濾波,再混頻的數字下變頻結構,高效實現了變載頻帶通信號數字下變頻.結合多相濾波下變頻結構、算法對測頻精度及速度的要求,提出了短數據快速測頻算法的具體實現,使用流水線的設計方法,提高了系統的數據吞吐率,在盡可能短的時間內提供多相濾波下變頻所需的載頻位置信息.以上兩部分的FPGA實現除了純粹的算法模塊外,還包括測試用的外圍模塊,以及運行于實驗平臺上的控制模塊、緩存、數據控制等.這些模塊也用FPGA來實現.
上傳時間: 2013-06-22
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按照公安部規定,我國從 2004 年開始換發第二代居民身份證,預計到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區別在于:它的內部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片,該芯片內存儲有姓名、性別等9項信息。本課題設計出一款基于 ARM 和 GPRS 技術的第二代身份證無線手持閱讀器,該閱讀器能讀出第二代身份證內 IC 卡信息,并可通過 GPRS 網絡將信息進行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設計為主線,論述的主要內容如下: 1.介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發,必然帶來各行業對閱讀器的大量需求,而現有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2.介紹了相關概念及技術,包括:無線射頻識別技術、ISO/IEC14443 協議、嵌入式系統、ARM、GPRS技術等。 3.詳細介紹了該閱讀器的硬件設計方法,并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設計方法,同時也簡單介紹了硬件的焊接和調試過程。 4.詳細介紹了該閱讀器的軟件設計方法,包括:讀卡模塊驅動程序、GPRS 模塊驅動程序、人機對話模塊驅動程序、I/O 口驅動程序的流程圖和部分代碼。 5.為使該閱讀器安全可靠地運行,對閱讀器進行了各種功能測試,包括:讀卡功能、GPRS 數據傳輸功能、人機接口功能。 通過功能測試,該閱讀器能準確讀取第二代身份證內信息并通過GPRS 網絡成功將信息發送出去。該閱讀器與市面上現有的閱讀器相比,具有可脫機操作、無線傳輸、小巧靈便的優點。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設計方法,可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中,因此本閱讀器具有非常廣泛的應用前景。
上傳時間: 2013-06-10
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隨著3G網絡建設的展開,移動用戶數量逐漸增加,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、解決網絡盲區或弱區問題、增強網絡覆蓋的主要手段之一。但由于傳統的模擬直放站受周邊環境因素影響較大、抗干擾能力較差、傳輸距離受限、功放效率低,同時設備間沒有統一的協議規范,無法滿足系統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字化來解決這些問題。 本文正是以設計新型數字化直放站為目標,以實現數字中頻系統為研究重心,圍繞數字中頻的相關技術而展開研究。 文章介紹了數字直放站的研究背景和國內外的研究現狀,闡述了數字直放站系統的設計思想及總體實現框圖,并對數字直放站數字中頻部分進行了詳細的模塊劃分。針對其中的數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方案,最終利用FPGA實現了數字變頻模塊的設計。 在數字直放站系統中,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”的架構實現方式,并指出其中間級窄帶濾波器采用內插級聯的方式實現,最后整個算法在FPGA上實現。 在軟件無線電思想的指導下,本文利用系統級的設計方法完成了WCDMA數字直放站中頻系統設計。遵照3GPP等相關標準,完成了系統的仿真測試和實物測試。最后得出結論:該系統實現了WCDMA數字直放站數字中頻的基本功能,并可保證在現有硬件不變的基礎上實現不同載波間平滑過渡、不同制式間輕松升級。
上傳時間: 2013-04-24
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本文討論了基于MC14468 離子型煙霧檢測報警器、單片機8051、單片射頻收發器構成的火災自動報警系統。由于引入了無線通信技術和以調制解調技術為核心的nRF401 射頻收發器,使系統的性能大
上傳時間: 2013-04-24
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本文以直接頻率合成和偽隨機碼的設計與實現為中心,對擴頻通信的基本理論、信號源的總體結構、載波調制、濾波器設計等問題進行了深入的分析和研究,并給出了模塊的硬件實現方案。 首先介紹了FPGA技術的發展和應用,包括VHDL語言的基本語法結構和FPGA器件的開發設計流程等等。詳細地分析了各類頻率合成器的基礎上提出采用直接數字式頻率合成器(DDS)實現低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩定度的信號源。研究了測距偽隨機碼的原理,確定選用移位序列作為系統的擴頻碼序列,并選取了符合本系統使用的移位序列擴頻碼。分別給出并分析了相應的FPGA硬件實現電路。 對于載波調制這一關鍵技術,提出了采用二進制相移鍵控相位選擇法并相應作了硬件實現。分析與研究了射頻寬帶濾波器應具有的傳輸特性,通過分析巴特沃思濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器和貝塞爾濾波器這幾種濾波器的頻譜特性,設計了發生器射頻寬帶濾波器。最后給出具體設計實現了的信號發生器的輸出波形。
上傳時間: 2013-04-24
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全球定位系統(GPS)可以向全球用戶提供位置、速度和時間信息,在航空、航天、海上及陸地等諸多領域得到了廣泛的應用,成為一種主要的導航手段。隨著空間定位技術的不斷發展,空間定位系統必將出現多元化。本文結合計算機技術,以GPS定位系統為例,研究了衛星定位技術中的GPS星座模擬器。 本文綜述了衛星導航系統的歷史,現狀及發展的方向,介紹GPS模擬器的研究發展狀況。詳細研究了GPS衛星信號傳輸理論和GPS衛星定位原理。在此基礎上,提出GPS模擬器的理論模型和實現方法,研究了GPS星座模擬器的設計思路、組成模塊,分析各個模塊的設計原理。在理論研究和分析的基礎上,提出模擬器的FPGA的設計與實現,以FPGA為平臺,用verilog硬件語言實現了衛星信號的模擬,詳細研究了基帶模塊的實現方法,包括C/A碼產生模塊,導航電文合成模塊,碼轉換模塊。最后通過射頻模塊發出,完成衛星信號的模擬。在信號測試部分,用示波器,頻譜儀,MATLAB程序對模擬信號進行了驗證實驗。驗證結果表明,設計滿足要求,達到預想目標。
上傳時間: 2013-05-30
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PCB特性阻抗計算工具:用于射頻電路,高速數字電路中傳輸線阻抗的計算
上傳時間: 2013-07-02
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基于布里淵散射的分布式光纖傳感器是當前國內外研究的熱點。本文介紹了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的的原理、應用;布里淵時域反射技術(BOTDR)和布里淵時域分析技術(BOTDA)的原理。 受激布里淵散射(SBS)的過程中,入射光和散射光滿足耦合振幅方程組。我們對該方程組采用有限差分法進行數值計算,并用Matlab模擬計算過程,對布里淵散射信號進行分析。 根據布里淵散射信號的特點,我們采用基于Morlet小波變換的DSP信號算法來處理 BOTDR傳感信號。通過對該算法的核心單元——快速傅立葉變換(FFT)的硬件實現,我們在Stratix FPGA上實現了基于Morlet小波變換的DSP算法的硬件電路設計。 最后,在此基礎上,我們對電路功能進行實際的仿真和驗證,并和Matlab得到結果進行比較和分析。
上傳時間: 2013-07-22
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