自適應(yīng)濾波器是智能天線技術(shù)中核心部分-自適應(yīng)波束成形器的關(guān)鍵技術(shù)，算法的高效穩(wěn)定性及硬件時(shí)鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。 首先選取工程領(lǐng)域最常用的自適應(yīng)橫向LMS濾波算法作為研究對(duì)象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)與主通道噪聲信號(hào)的等效關(guān)系，得到濾波器最佳自適應(yīng)參數(shù)的方法。并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)環(huán)境噪聲下，濾波器的收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號(hào)的能力和信噪比的改善等特性。 在分析梯度自適應(yīng)格型算法的基礎(chǔ)上，提出利用最佳反射系數(shù)的收斂性和穩(wěn)定性，得到了梯度自適應(yīng)格型濾波器的定步長(zhǎng)改進(jìn)方法；并以改進(jìn)的梯度自適應(yīng)格型和線性組合器組成梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理算法，在同樣環(huán)境噪聲下，相比自適應(yīng)橫向LMS算法，其各項(xiàng)性能指標(biāo)都得到了極大地改善，而且有利于節(jié)省硬件資源。 設(shè)計(jì)了自適應(yīng)橫向LMS濾波器和梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理濾波器的電路模型，并用馳豫超前技術(shù)對(duì)兩類濾波器進(jìn)行了流水線優(yōu)化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多種EDA工具，完成了濾波器的FPGA硬件設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)。并以FPGA實(shí)現(xiàn)的3節(jié)梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理器為核心，設(shè)計(jì)了一種TD-SCDMA系統(tǒng)的自適應(yīng)波束成形器，分析表明可以很好地利用系統(tǒng)提供的參考信號(hào)對(duì)下行波束進(jìn)行自適應(yīng)成形。
標(biāo)簽： FPGA 自適應(yīng)濾波器 算法設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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本文進(jìn)行了基于FPGA的GPS直序偽碼擴(kuò)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)和數(shù)字化硬件實(shí)現(xiàn)。論文首先對(duì)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對(duì)與數(shù)字化接收機(jī)直接相關(guān)聯(lián)的GPS信號(hào)中頻部分結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，由此確定了數(shù)字化偽碼捕獲跟蹤接收機(jī)研制的具體要求，之后完成了接收機(jī)中頻數(shù)字化方案設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)偽碼捕獲跟蹤后端的載波捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了描述和分析。最后利用EDA工具在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了GPS數(shù)字化接收機(jī)的偽碼捕獲跟蹤。 受工作環(huán)境的制約，GPS衛(wèi)星接收機(jī)系統(tǒng)首先表現(xiàn)為功率受限系統(tǒng)，接收機(jī)必須滿足在低信噪比條件下工作。同時(shí)接收機(jī)與衛(wèi)星間高動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的多普勒頻率，給接收機(jī)實(shí)現(xiàn)快速捕獲帶來(lái)了難度。通過(guò)仿真分析，綜合了實(shí)現(xiàn)難度和性能兩方面因素，針對(duì)小信噪比工作條件提出了改進(jìn)型的序貫偽碼捕獲實(shí)施方案。同時(shí)按照捕獲概率和時(shí)間的要求，對(duì)接收機(jī)偏壓、上、下門限、NCO增益等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析，確定了捕獲的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案，偽碼跟蹤采用超前滯后環(huán)方案。捕獲完成后可使本地偽碼與接收偽碼的相對(duì)誤差保持在±1/4碼元范圍內(nèi)，而跟蹤環(huán)路的跟蹤范圍為±4/3碼元，保證了捕獲到跟蹤的可靠銜接，同時(shí)采用可變環(huán)路帶寬措施解決了跟蹤速度和精度的矛盾。 在數(shù)字化實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中，給出了詳細(xì)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案和分析，這樣在保證工作精度的同時(shí)盡量減少硬件資源的開(kāi)銷，利用EDA工具，采用Veilog設(shè)計(jì)語(yǔ)言在Xilinx的VirtexII系列的XC2V500fg256的FPGA上完成數(shù)字化接收機(jī)偽碼捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)，并在其開(kāi)發(fā)平臺(tái)上對(duì)數(shù)字化接收機(jī)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，在給定的工作條件下達(dá)到了設(shè)計(jì)性能和指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA GPS 中頻 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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針對(duì)CDMA系統(tǒng)多徑衰落信道條件下采用MATLAB仿真軟件對(duì)單用戶RAKE接收機(jī)和多用戶RAKE接收機(jī)之間分別進(jìn)行了仿真。并采用最大比合并、等增益合并、選擇式合并這三種合并方式進(jìn)行比較。給出仿真結(jié)果及誤碼率性能參數(shù)。通過(guò)比較三種合并方式的比較得出最大合并比方式更適合RAKE接收機(jī)。通過(guò)單用戶與多用戶RAKE接收機(jī)的比較，得出RAKE接收機(jī)更適合于多用戶情況。并通過(guò)多用戶間的比較得出增多用戶對(duì)同狀態(tài)下信噪比要求增加不大。
標(biāo)簽： RAKE 接收機(jī)
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人體血液成份的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尚未攻克的前沿課題之一，動(dòng)態(tài)光譜法在理論上克服了其它檢測(cè)方法難以逾越的障礙——個(gè)體差異和測(cè)量條件對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光譜檢測(cè)，其關(guān)鍵在于采集多波長(zhǎng)的光電容積脈搏波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行處理。針對(duì)動(dòng)態(tài)光譜檢測(cè)中信號(hào)微弱、信噪比低、處理數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)，提高檢測(cè)精度，采集出滿足動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)提取要求的光電脈搏波；并對(duì)動(dòng)態(tài)光譜頻域提取法的核心算法FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。 課題提出用高靈敏度的面陣CCD攝像頭替代常規(guī)光柵光譜儀中的光電接收器，實(shí)現(xiàn)對(duì)多波長(zhǎng)的光電容積脈搏波的檢測(cè)。結(jié)合面陣CCD的二維圖像特點(diǎn)，采用信號(hào)累加法去除噪聲，提高信號(hào)的信噪比。 創(chuàng)新性的提出一種不同于以往的信號(hào)累加方法——將處于同一行的視頻信號(hào)在采樣過(guò)程中直接累加，然后再進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。不同于幀累加和異行累加，這種同行累加方式不但大大的提高了信號(hào)的信噪比，同時(shí)減小了數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸量，降低了對(duì)存儲(chǔ)器容量的要求，改善了動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的性能。 針對(duì)面陣CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)視頻信號(hào)解調(diào)電路，得到高速、高精度的數(shù)字視頻信號(hào)和準(zhǔn)確的視頻同步信號(hào)，用于后續(xù)的視頻信號(hào)采集與處理。 根據(jù)動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)檢測(cè)和視頻信號(hào)采集的要求，選擇可編程邏輯器件FPGA作為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的光電脈搏波采集與預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻信號(hào)的精確定位，通過(guò)光譜信號(hào)的高速同行累加，實(shí)現(xiàn)了光電脈搏波信號(hào)的高精度檢測(cè)。系統(tǒng)采用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)其應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，可靠的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲(chǔ)，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了開(kāi)發(fā)成本。 為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)的頻域提取，研究了基于FPGA的FFT實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)各關(guān)鍵模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，為動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)的進(jìn)一步處理打下良好的基礎(chǔ)。 最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性和信號(hào)預(yù)處理的可行性，得到了符合動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)提取要求的脈搏波信號(hào)。
標(biāo)簽： 動(dòng)態(tài) 光譜數(shù)據(jù)采集 預(yù)處理
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激光光譜探測(cè)是激光偵查、激光告警、污染物檢測(cè)等領(lǐng)域中采用的重要技術(shù)。通過(guò)對(duì)來(lái)襲激光的光譜特征進(jìn)行識(shí)別，可以為光電對(duì)抗提供依據(jù)。本文在分析和研究現(xiàn)有激光光譜探測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了通過(guò)非掃描M-Z干涉法來(lái)獲取激光信號(hào)的相干圖，并對(duì)該圖進(jìn)行快速傅立葉變換，從而實(shí)時(shí)獲得激光光譜的技術(shù)。 在研究中，由M-Z干涉具形成的激光干涉條紋經(jīng)CCD相機(jī)轉(zhuǎn)換后以時(shí)間序列依次輸出電信號(hào)，該時(shí)間序列的快速傅立葉變換用FPGA實(shí)現(xiàn)。論文依據(jù)告警系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間和信噪比的要求，確定了探測(cè)器陣列的結(jié)構(gòu)類型和有關(guān)參數(shù)；設(shè)計(jì)了CCD相機(jī)和FPGA的接口電路；編寫了數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)模塊。 在快速傅立葉變換的實(shí)現(xiàn)上，首先確定了采用基2按時(shí)間抽取的方法作為實(shí)現(xiàn)算法；應(yīng)用型號(hào)為XC3S400的FPGA芯片，依靠ISE8.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用硬件語(yǔ)言編寫了精度為10位，序列長(zhǎng)度為512點(diǎn)的快速傅里葉變換程序，并將所有程序成功下載到FPGA的配置芯片中。 此外，論文還設(shè)計(jì)了顯示、電壓轉(zhuǎn)換、FPGA配置電路。最后，對(duì)設(shè)計(jì)的快速傅里葉變換模塊進(jìn)行了測(cè)試，將FPGA運(yùn)算結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明FPGA計(jì)算結(jié)果達(dá)到應(yīng)有的精度，運(yùn)行速度可以滿足激光光譜的實(shí)時(shí)探測(cè)要求。
標(biāo)簽： 激光 光譜 探測(cè) 快速傅里葉變換
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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隨著人們對(duì)無(wú)線通信需求和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，無(wú)線通信設(shè)備的研發(fā)也變得越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)測(cè)試在整個(gè)設(shè)備研發(fā)過(guò)程中所占的比重也越來(lái)越大。為了能夠盡快縮短研發(fā)周期，測(cè)試人員需要在實(shí)驗(yàn)室模擬出無(wú)線信道的各種傳播特性，以便對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試與測(cè)試。無(wú)線信道仿真器是進(jìn)行無(wú)線通信系統(tǒng)硬件調(diào)試與測(cè)試不可或缺的儀器之一。 本文設(shè)計(jì)的無(wú)線信道仿真器是以Clarke信道模型為參考，采用基于Jakes模型的改進(jìn)算法，使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模擬實(shí)現(xiàn)了頻率選擇性衰落信道。信道仿真器實(shí)現(xiàn)了四根天線數(shù)據(jù)的上行接收，每根天線由八條可分辨路徑，每條可分辨路徑由64個(gè)反射體構(gòu)成，每根天線可分辨路徑和反射體的數(shù)目可以獨(dú)立配置。通過(guò)對(duì)每個(gè)反射體初始角度和初始相位的設(shè)置，并且保證反射體的角度和相位是均勻分布的隨機(jī)數(shù)，可以使得同一條路徑不同反射體之間的非相關(guān)特性，得到的多徑傳播信道是一個(gè)離散的廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射模型(WSSUS)。無(wú)線信道仿真器模擬了上行數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，上行數(shù)據(jù)由后臺(tái)產(chǎn)生后儲(chǔ)存在單板上的SDRAM中。啟動(dòng)測(cè)試之后，上行數(shù)據(jù)在CPU的控制下通過(guò)信道仿真器，然后送達(dá)基帶處理板解調(diào)，最后測(cè)試數(shù)據(jù)的誤碼率和誤塊率，從而分析基站的上行接收性能。 首先，本文研究了3GPP TS 25.141協(xié)議中對(duì)通信設(shè)備測(cè)試的要求和無(wú)線信道自身的特點(diǎn)，完成了對(duì)無(wú)線信道仿真器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的吸收和修改。 其次，針對(duì)FPGA內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)，研究了信道仿真器FPGA實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的困難和資源的消耗，進(jìn)行了模塊劃分。主要完成了時(shí)延模塊、瑞利衰落模塊、背板接口模塊等的RTL級(jí)代碼的開(kāi)發(fā)、仿真、綜合和板上調(diào)試；完成了FPGA和后臺(tái)軟件的聯(lián)合調(diào)試；完成了兩天線到四天線的改版工作，使FPGA內(nèi)部的工作頻率翻了一倍，大幅降低了FPGA資源的消耗。 最后，在完成無(wú)線信道仿真器的硬件設(shè)計(jì)之后，對(duì)無(wú)線信道仿真器的測(cè)試根據(jù)3GPP TS 25.141 V6.13.0協(xié)議中的要求進(jìn)行，即在數(shù)據(jù)誤塊率(BLER)一定的情況下，對(duì)不同信道傳播環(huán)境和不同傳輸業(yè)務(wù)下的信噪比(Eb/No)進(jìn)行測(cè)試，單天線和多天線的測(cè)試結(jié)果符合協(xié)議中規(guī)定的信噪比(Eb/No)的要求。
標(biāo)簽： FPGA 無(wú)線信道 仿真器
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普通GPS接收機(jī)在特殊環(huán)境下，如在高樓林立的城市中心，林木遮擋的森林公路，特別是在隧道和室內(nèi)環(huán)境的情況下，由于衛(wèi)星信號(hào)非常微弱，載噪比（Carrier Noise Ratio，C/No）通常都在34dB-Hz以下，很難有效捕獲到衛(wèi)星信號(hào)，導(dǎo)致無(wú)法正常定位。惡劣條件下的定位有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，特別是在交通事故、火災(zāi)和地震等極端環(huán)境下，快速準(zhǔn)確定位當(dāng)事者所處位置對(duì)于降低事態(tài)損失和營(yíng)救受傷者是極為重要的。歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家也都制定了相應(yīng)的提高惡劣條件下高靈敏度定位能力的發(fā)展政策。而高靈敏度GPS接收機(jī)定位的關(guān)鍵在于GPS微弱信號(hào)的處理。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容是針對(duì)GPS微弱信號(hào)改進(jìn)處理方法。針對(duì)傳統(tǒng)GPS接收機(jī)信號(hào)捕獲中的串行搜索方法提出了基于批處理的微弱信號(hào)捕獲方法,來(lái)提高低信噪比情況下微弱信號(hào)的捕獲能力，實(shí)現(xiàn)快速高靈敏度的準(zhǔn)確捕獲；針對(duì)捕獲微弱信號(hào)處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致的運(yùn)算量激增，運(yùn)用雙塊零拓展(Double Block Zero Padding，DBZP)處理方法減少運(yùn)算量同時(shí)縮短捕獲時(shí)間。針對(duì)傳統(tǒng)GPS接收機(jī)延遲鎖相環(huán)跟蹤算法提出了基于卡爾曼濾波的新型捕獲算法，減小延遲鎖相環(huán)失鎖造成的信號(hào)跟蹤丟失概率，來(lái)提高惡劣環(huán)境下低信噪比信號(hào)的跟蹤能力，實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的連續(xù)可靠跟蹤。通過(guò)提高GPS微弱信號(hào)的捕獲與跟蹤能力，進(jìn)而使GPS接收機(jī)在惡劣環(huán)境下衛(wèi)星信號(hào)微弱時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的定位與導(dǎo)航。 通過(guò)擬合GPS接收機(jī)實(shí)際接收到的原始數(shù)據(jù)，構(gòu)造出不同載噪比的數(shù)字信號(hào)，分別對(duì)提出的針對(duì)微弱信號(hào)的捕獲與跟蹤算法進(jìn)行仿真比較驗(yàn)證，結(jié)果表明，對(duì)接收機(jī)后端信號(hào)處理部分作出的算法改進(jìn)使得GPS接收機(jī)可以更好的處理微弱信號(hào)，并且具有較高的靈敏度和精度。文章同時(shí)針對(duì)提出的數(shù)據(jù)處理特征使用FPGA技術(shù)對(duì)算法主要的數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行了初步的構(gòu)架實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行了板級(jí)驗(yàn)證，結(jié)果表明，利用FPGA技術(shù)可以較好的實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)據(jù)處理功能。文章最后給出了結(jié)論，通過(guò)提出的基于批處理和基于DBZP方法的捕獲算法以及基于卡爾曼濾波的信號(hào)跟蹤算法，可以有效地解決微弱GPS信號(hào)處理的難題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)環(huán)境下的定位與導(dǎo)航。
標(biāo)簽： FPGA GPS 信號(hào)實(shí)時(shí)處理
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自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)，我國(guó)著名學(xué)者、現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)陳難先教授等人使用無(wú)窮級(jí)數(shù)的Mobius反演公式解決了一系列重要的物理學(xué)中的逆問(wèn)題，開(kāi)創(chuàng)了應(yīng)用、推廣數(shù)論中的Mobius變換解決物理學(xué)中各種逆問(wèn)題的巧妙方法，其工作在1990年當(dāng)時(shí)就得到了世界著名的《NATURE》雜志的高度評(píng)價(jià)。 華僑大學(xué)蘇武潯教授等則把Mobius變換的方法應(yīng)用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖，奇偶對(duì)稱方波和三角波等)的傅立葉級(jí)數(shù)的逆變換運(yùn)算，得到正、余弦函數(shù)及一般周期信號(hào)的各種常用波形的信號(hào)展開(kāi)；并求得了與各種常用波形信號(hào)函數(shù)族相正交的函數(shù)族，以用于各展開(kāi)系數(shù)的計(jì)算與信息的解調(diào)；而后把它們應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，提出了一種新的通信系統(tǒng)，即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。 本文主要完成了兩個(gè)方面的工作,Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和基于Chen-Mobius變換的語(yǔ)音加密雙工通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。首先，利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder軟件對(duì)Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，對(duì)該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯(cuò)誤概率進(jìn)行了計(jì)算，并繪出了信噪比-錯(cuò)誤概率曲線；其次，利用DSPBuilder中的Signalcompiler將Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的主體模塊(函數(shù)及積分器的產(chǎn)生等)轉(zhuǎn)化成HDL硬件語(yǔ)言，后在QuartusⅡ軟件平臺(tái)上，結(jié)合利用VHDL編程的硬件程序模塊(分頻、延時(shí)、控制模塊等)構(gòu)架完整的Chen-Mobius通信系統(tǒng)，并對(duì)此系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合、引腳分配、仿真驗(yàn)證、時(shí)序分析等；最后，在Altera公司的Stratix 芯片上，實(shí)現(xiàn)硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)。 另外，利用Chen-Mobius單路通信系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)分別對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加密與解密，在兩塊DE2的FPGA開(kāi)發(fā)板上成功實(shí)現(xiàn)了基于Chen-Mobius變換的語(yǔ)音加密雙工通信。完成本設(shè)計(jì)意義重大，它為今后Chen-Mobius通信系統(tǒng)應(yīng)用于通信領(lǐng)域的各個(gè)方面，邁開(kāi)堅(jiān)實(shí)的一步。
標(biāo)簽： ChenMobius FPGA 通信系統(tǒng) 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-07-24
上傳用戶：xaijhqx
基于過(guò)采樣和∑-△噪聲整形技術(shù)的DAC能夠可靠地把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為高精度的模擬信號(hào)(大于等于16位)。采用這一架構(gòu)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如極低的失配噪聲和更高的可靠性，便于實(shí)現(xiàn)嵌入式集成等，最重要的是可以得到其他DAC結(jié)構(gòu)所無(wú)法達(dá)到的精度和動(dòng)態(tài)范圍。在高精度測(cè)量，音頻轉(zhuǎn)換，汽車電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 本文采用∑-△結(jié)構(gòu)以FPGA方式實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在24比特的輸入信號(hào)下，達(dá)到了約150dB的信噪比。作為一個(gè)靈活的音頻DAC實(shí)現(xiàn)方案。該DAC可以對(duì)CD/DVD/HDCD/SACD等多種制式下的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，接受并轉(zhuǎn)換采樣率為32/44.1/48/88.2/96/192kHz，字長(zhǎng)為16/18/20/24比特的PCM數(shù)據(jù)，具備良好的兼容性和通用性。 由于非線性和不穩(wěn)定性的存在，高階∑-△調(diào)制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)存在較大的難度。本文綜合大量文獻(xiàn)中的經(jīng)驗(yàn)原則和方法，闡述了穩(wěn)定的高階高精度調(diào)制器的設(shè)計(jì)流程；并據(jù)此設(shè)計(jì)了達(dá)到24bit精度和滿量程輸入范圍的的5階128倍調(diào)制器。本文創(chuàng)新性地提出了∑-△調(diào)制器的一種高效率流水線實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。分析表明，與其他常見(jiàn)的∑-△調(diào)制器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相比，本方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)算單元少等優(yōu)點(diǎn)；此外在同樣信號(hào)采樣率下，調(diào)制器所需的時(shí)鐘頻率大大降低。 文中的過(guò)采樣濾波模塊采用三級(jí)半帶濾波器和一個(gè)可變CIC濾波器級(jí)聯(lián)組成，可以達(dá)到最高128倍的過(guò)采樣比，同時(shí)具有良好的通帶和阻帶特性。在半帶濾波器的設(shè)計(jì)中采用了CSD編碼，使結(jié)構(gòu)得到了充分的簡(jiǎn)化。 本文提出的過(guò)采樣DAC方案具有可重配置結(jié)構(gòu)，讓使用者能夠方便地控制過(guò)采樣比和調(diào)制器階數(shù)。通過(guò)積分梳狀濾波器的配置，能夠獲得32/64/128倍的不同過(guò)采樣比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于32～192kHz多種采樣率輸入的處理。在不同輸入字長(zhǎng)情況下，通過(guò)調(diào)制器的重構(gòu)，則可以將調(diào)制器由高精度的5階模式改變?yōu)楣母偷?階模式，滿足不同分辨率信號(hào)輸入時(shí)的不同精度要求。這是本文的另一創(chuàng)新之處。 目前，該過(guò)采樣DAC已經(jīng)在XilinxVirtexⅡ系列FPGA器件下得到硬件實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。測(cè)試表明，對(duì)于從32kHz到192kHz的不同輸入信號(hào)，該DAC模塊輸出1比特碼流的帶內(nèi)信噪比均能滿足24比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用的分辨率要求。
標(biāo)簽： FPGA bit DAC 24
上傳時(shí)間： 2013-07-08
上傳用戶：從此走出陰霾
高性能ADC產(chǎn)品的出現(xiàn)，給混合信號(hào)測(cè)試領(lǐng)域帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)。并行ADC測(cè)試方案實(shí)現(xiàn)了多個(gè)ADC測(cè)試過(guò)程的并行化和實(shí)時(shí)化，減少了單個(gè)ADC的平均測(cè)試時(shí)間，從而降低ADC測(cè)試成本。本文實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的ADC并行測(cè)試方法。在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了常用ADC參數(shù)測(cè)試方法和測(cè)試流程。使用FPGA實(shí)現(xiàn)時(shí)域參數(shù)評(píng)估算法和頻域參數(shù)評(píng)估算法，并對(duì)2個(gè)ADC在不同樣本數(shù)條件下進(jìn)行并行測(cè)試。 本研究通過(guò)在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)ADC測(cè)試時(shí)域算法和頻域算法相結(jié)合的方法來(lái)搭建測(cè)試系統(tǒng)，完成了音頻編解碼器WM8731L的控制模式接口、音頻數(shù)據(jù)接口、ADC測(cè)試時(shí)域算法和頻域算法的FPGA實(shí)現(xiàn)。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)使用Angilent33220A任意信號(hào)發(fā)生器提供模擬激勵(lì)信號(hào)，共用一個(gè)FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的采樣時(shí)鐘控制模塊。并行測(cè)試系統(tǒng)將WM8731.L片內(nèi)的兩個(gè)獨(dú)立ADC的串行輸出數(shù)據(jù)分流成左右兩通道，并對(duì)其進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。然后對(duì)左右兩個(gè)通道分別配置一個(gè)FFT算法模塊和時(shí)域算法模塊，并行地實(shí)現(xiàn)了ADC參數(shù)的評(píng)估算法。在樣本數(shù)分別為128和4096的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)WM8731L片內(nèi)2個(gè)被測(cè).ADC并行地進(jìn)行參數(shù)評(píng)估，被測(cè)參數(shù)包括增益GAIN、偏移量OFFSET、信噪比SNR、信號(hào)與噪聲諧波失真比SINAD、總諧波失真THD等5個(gè)常用參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)在FPGA內(nèi)配置2個(gè)獨(dú)立的參數(shù)計(jì)算模塊，可并行地實(shí)現(xiàn)對(duì)2個(gè)相同ADC的參數(shù)評(píng)估，減小單個(gè)ADC的平均測(cè)試時(shí)間。FPGA片內(nèi)實(shí)時(shí)評(píng)估算法的實(shí)現(xiàn)節(jié)省了測(cè)試樣本傳輸至自動(dòng)測(cè)試機(jī)PC端的時(shí)間。而且只需將HDL代碼多次復(fù)制，就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)被測(cè)ADC在同一時(shí)刻并行地被評(píng)估，配置靈活。基于FPGA的ADC并行測(cè)試方法易于實(shí)現(xiàn)，具有可行性，但由于噪聲的影響，測(cè)試精度有待進(jìn)一步提高。該方法可用于自動(dòng)測(cè)試機(jī)的混合信號(hào)選項(xiàng)卡或測(cè)試子系統(tǒng)。
標(biāo)簽： FPGA ADC 并行測(cè)試 方法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-07
上傳用戶：gps6888
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