正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)由于具有頻譜利用率高、抗多徑能力強等突出優(yōu)點,因此在高速無線通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是,OFDM信號具有較高的峰平比(PAPR),受功率放大器(簡稱功放)非線性效應(yīng)的影響,產(chǎn)生信號帶內(nèi)失真和帶外頻譜擴展,從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。因此,功放線性化技術(shù),對于無線通信技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。其中,數(shù)字預(yù)失真技術(shù)以其準確性、復(fù)雜度、自適應(yīng)性等方面良好的綜合性能,已經(jīng)成為最具發(fā)展?jié)摿Φ墓Ψ啪€性化技術(shù)。本文深入研究了適用于無線通信OFDM系統(tǒng)的數(shù)字預(yù)失真技術(shù),研究內(nèi)容主要涉及:功率放大器預(yù)失真模型構(gòu)造、預(yù)失真模型參數(shù)辨識、OFDM系統(tǒng)預(yù)失真方案設(shè)計等方面。 本文主要研究工作與創(chuàng)新點總結(jié)如下: 1.針對現(xiàn)有無記憶多項式預(yù)失真器在輸出回退(OBO)減小時的性能受限問題,基于分段非線性補償?shù)乃枷?提出了一種動態(tài)系數(shù)多項式預(yù)失真方法。動態(tài)系數(shù)多項式具有多組系數(shù),隨著輸入信號幅度的變化,多項式選取不同的系數(shù)組合,從而降低非線性補償?shù)恼`差;文中討論了動態(tài)系數(shù)多項式模型的構(gòu)造方法,并且給出了基于直接學習結(jié)構(gòu)的簡化遞歸系數(shù)估計算法。
標簽： 無線通信 射頻功率放大器 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-04-24
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該文的主要內(nèi)容是對螺管式步進比例電磁鐵磁場的電磁吸力產(chǎn)生機理、結(jié)構(gòu)形式、電磁吸力數(shù)值計算和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計等進行分析研究.為了使銜鐵可作長行程的往復(fù)直線運動,在結(jié)構(gòu)上采用無擋鐵式的螺管電磁鐵,這樣電磁吸力主要由漏磁通產(chǎn)生,由麥克斯韋電磁力公式可推知:力的大小和方向可以得到比較大的電磁吸力;另外,該文還對影響電磁吸力的其它因素:軛鐵半徑、銜鐵半徑、槽的尺寸形狀等進行了正交優(yōu)化試驗,弄清了各因素對電磁吸力的影響程度,進一步應(yīng)用Tabu搜索法對各因素進行全局優(yōu)化,得出各參數(shù)最優(yōu)組合方案,并經(jīng)工廠實踐檢驗,結(jié)果較理想.該文還對電磁鐵的動態(tài)特性,也即對整個步進運動過程中電磁吸力、運動速度、位移等與運動時間之間的關(guān)系進行了計算分析,以便工廠可以更好地對電磁鐵的通電時間、運動過程進行控制.
標簽： 步進 比例 電磁鐵
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該文主要研究超聲波電機的傳動機理、數(shù)學模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動系統(tǒng)和精密伺服系統(tǒng)的理論和實踐,為超聲波電機的進一步研究和產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ).該文主要內(nèi)容和研究成果如下:系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用,研究了超聲波電機的運行機理.研制了超聲波電機專用、高抗干擾能力,高可靠性、兩相正交、正弦超聲波驅(qū)動電源,分別探討了使用串聯(lián)電感和并聯(lián)電感實施負載阻抗匹配時,電機性能所受到的影響.研制了利用電機定子上壓電陶瓷的孤極反饋來進行頻率調(diào)整的新型頻率跟蹤控制器,實現(xiàn)了超聲波電機速度的穩(wěn)定性控制. 實現(xiàn)了超聲波電機高精度位置檢測,研制了基于DSP的超聲波電機精密伺服控制系統(tǒng),完成了采用驅(qū)動頻率/相位的P、PI和自適應(yīng)控制方案進行精密定位控制的理論探討和實驗研究,井進行了模糊控制的理論探討.在理論研究的基礎(chǔ)上,成功地研制了環(huán)形超聲波電機及其精密定位控制系統(tǒng).單元電機最大轉(zhuǎn)矩1N. m,控制精度2.16′.
標簽： 超聲波 電機 伺服控制
上傳時間： 2013-07-15
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本文在參考了國內(nèi)外已有多自由度球電機的基礎(chǔ)上,提出了正交圓柱結(jié)構(gòu)的兩自由度電機,它是獨立設(shè)計的一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu).此電機可分解為兩個獨立的兩相混合式步進電機:分別為內(nèi)層小電機(外轉(zhuǎn)子兩相混合式步進電機)和外層大電機(扇形結(jié)構(gòu)的兩相混合式步進電機).本文以兩自由度電機為對象,采用"齒層比磁導(dǎo)法",對電機的矩角特性進行計算和分析,用得到的矩角特性與設(shè)計要求相比較,從而為優(yōu)化尺寸設(shè)計提供參考.
標簽： 自由度 電機 分
上傳時間： 2013-07-19
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開發(fā)與利用新能源是我國21世紀的重要能源戰(zhàn)略。風能是一種“取之不盡，用之不竭”、環(huán)境友好的可持續(xù)性能源，已受到了越來越廣泛的重視，并成為發(fā)展最快的新型能源。但是風電具有間歇性和隨機性的固有缺點，隨著大量的風力發(fā)電接入電網(wǎng)，勢必會對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行以及保證電能質(zhì)量帶來嚴峻挑戰(zhàn)，從而限制風力發(fā)電的發(fā)展規(guī)模。風電場短期風速和發(fā)電功率預(yù)測是解決該問題的有效途徑之一。中國的風電場大都是集中的、大容量的風電場，而且處于電網(wǎng)建設(shè)相對比較薄弱的地區(qū)，因此，中國更需要進行風電場短期風速和發(fā)電功率預(yù)測的研究，而發(fā)電功率的預(yù)測主要源自風速的預(yù)測。在此背景下，選擇風電場短期風速預(yù)測方法作為主要研究內(nèi)容，主要包括以下幾個方面： 首先運用統(tǒng)計學方法來分析風速的時間序列特性及其預(yù)測方法和應(yīng)用特點，說明現(xiàn)實中的風速序列具有很強的非平穩(wěn)性。然后運用具有“數(shù)字顯微鏡”之美譽的小波變換來分析歷史紀錄的風速數(shù)據(jù)，通過運用二進正交小波變換Mallat算法對香港和河西走廊地區(qū)風速序列進行分解和重構(gòu)，分離出風速序列中的低頻信息和高頻信息。對Mallat算法分解后的信號，運用最小二乘支持向量機分別進行向前一步預(yù)測，然后再把各預(yù)測結(jié)果合成，得到預(yù)測值。建立了基于小波變換和最小二乘支持向量機的短期風速預(yù)測方法。應(yīng)用Matlab對該算法進行了仿真，仿真試驗表明，小波變換是非平穩(wěn)風速序列時頻分析的有效工具，對風速序列的高頻和低頻信息起到很好的分離作用；最小二乘支持向量機的應(yīng)用提高了預(yù)測的準確性。應(yīng)用香港地區(qū)與河西走廊地區(qū)小時平均風速歷史數(shù)據(jù)，驗證了方法的有效性。
標簽： 風電場 風速
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量的分析方法，在定子坐標系下計算并控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。比較于矢量控制，它省去了復(fù)雜的矢量變換，克服了對電機轉(zhuǎn)子參數(shù)的依賴性，具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快的優(yōu)點。然而，異步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩、電流和磁鏈脈動較大，開關(guān)頻率不恒定的問題。本文在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對其存在的缺點提出了基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制策略。 這種新型的直接轉(zhuǎn)矩控制策略使空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)相結(jié)合。把電動機和PWM逆變器看成一體，使電動機獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場，解決其轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈脈動大，開關(guān)頻率不恒定的問題。在論文撰寫的過程中做了如下工作： 根據(jù)電機原理和坐標變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標系下的異步電動機的數(shù)學模型，包括電機的磁鏈模型、轉(zhuǎn)矩模型和運動方程。 設(shè)計PI控制器，該控制器把轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差信號轉(zhuǎn)換成參考電壓，然后通過坐標變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對SVPWM模塊進行控制。 設(shè)計SVPWM控制模塊，其中設(shè)計了期望電壓空間矢量的合成方法，矢量區(qū)段的判斷，計算了開關(guān)器件的導(dǎo)通時間和時刻。 通過理論分析和設(shè)計各個模塊，組成了控制系統(tǒng)逆變器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型，通過設(shè)置合理的仿真參數(shù)、電機參數(shù)、給定量參數(shù)以及PI控制器的控制參數(shù)對系統(tǒng)進行仿真研究，從而在理論上驗證系統(tǒng)設(shè)計的正確性。 仿真實驗結(jié)果證明了這種基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制方法可以有效改善直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能。減小傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動，并使逆變器工作在恒定的開關(guān)頻率。最后總結(jié)論文所做的研究工作，并展望了今后的研究重點和方向。
標簽： SVPWM 異步電動機 直接轉(zhuǎn)矩
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本文以濾波技術(shù)飛速發(fā)展，小波濾波優(yōu)越性的凸現(xiàn)，以及虛擬儀器的易操作等良好特性為背景，以簡單易行和濾波效果良好為研究目的，展開本文信號濾波處理的研究工作。 在深入研究三種小波濾波方法原理和優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新的優(yōu)化濾波方法，包括以下三個方面： 首先，將靜態(tài)小波變換(SWT)應(yīng)用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進行含噪信號的分解，這樣不僅彌補了正交小波變換的不足，而且提高了濾波性能。 然后，提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)濾波算法。該算法把小波系數(shù)間的相關(guān)性應(yīng)用于閾值濾波。它是在構(gòu)造出基于空域相關(guān)的顯著性函數(shù)和基于顯著性函數(shù)的閾值濾波過程的基礎(chǔ)上，提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)，并且把極小化廣義交叉驗證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優(yōu)閾值作用于該優(yōu)化閾值函數(shù)。該濾波算法不僅實現(xiàn)了噪聲的有效去除，而且信號的重要特征也保留完好； 最后，引入了新型鎖相環(huán)--正交鎖相環(huán)(QPLL)。鑒于QPLL不僅具有鎖定范圍寬、入鎖速度快、鎖定后精度高的性能，而且還具有良好的抑制諧波、噪聲的能力，以及對波形畸變不敏感等良好特性，所以QPLL的引入達到了信號鎖定和優(yōu)化濾波的目的，使優(yōu)化濾波方法的設(shè)計更具新意，而且取得了更好的濾波效果。 為了驗證優(yōu)化濾波方法，本文搭建了實驗平臺，它是由FPGA信號采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個部分構(gòu)成。通過傳感器采集信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉(zhuǎn)換，并進行波形數(shù)據(jù)緩存，在接收到LabVIEW的命令后，將存儲的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中，從串口檢測所需的波形數(shù)據(jù)，然后通過優(yōu)化濾波方法將數(shù)據(jù)進行濾波處理，最后在前面板中把實驗結(jié)果顯示出來。 實驗結(jié)果表明，該優(yōu)化濾波方法不僅能實現(xiàn)優(yōu)良的濾波功能，而且簡單易行，是一種有效的濾波方法。
標簽： LabVIEW 濾波 方法研究
上傳時間： 2013-07-20
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自20世紀80年代以來，正交頻分復(fù)用技術(shù)不但在廣播式數(shù)字音頻和視頻領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而且已經(jīng)成為無線局域網(wǎng)標準(例如IEEE802.11a和HiperLAN/2等)的一部分。OFDM由于其頻譜利用率高，成本低等原因越來越受到人們的關(guān)注。隨著人們對通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個人化和移動化需求的增強，OFDM技術(shù)在綜合無線接入領(lǐng)域?qū)@得越來越廣泛的應(yīng)用。人們開始集中越來越多的精力開發(fā)OFDM技術(shù)在移動通信領(lǐng)域的應(yīng)用，本文也是基于無線通信平臺上的OFDM技術(shù)的運用。 本文的所有內(nèi)容都是建立在空地數(shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)下行鏈路FPGA實現(xiàn)基礎(chǔ)上的。本文作者的主要工作集中在鏈路接收端的FPGA實現(xiàn)和調(diào)試上。主要包括幀同步(時間同步)算法的研究與設(shè)計、OFDM頻率同步算法的研究與設(shè)計以及同步模塊、OFDM解調(diào)模塊、QAM解調(diào)模塊的FPGA實現(xiàn)。最終實現(xiàn)高速數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)下行鏈路在無線環(huán)境中連通。 對于無線移動通信系統(tǒng)而言，多普勒頻移、收發(fā)設(shè)備的本地載頻偏差均可能破壞OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性，從而導(dǎo)致ICI，影響系統(tǒng)性能。另外，由于OFDM系統(tǒng)大多采用IFFT/FFT實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)，因此在接收方確定FFT的起點對數(shù)據(jù)的正確解調(diào)也至關(guān)重要。同步技術(shù)即是針對系統(tǒng)中存在的定時偏差、頻率偏差進行定時、頻偏的估計與補償，來減少各種同步偏差對系統(tǒng)性能的影響。在OFDM實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)中，同步技術(shù)是十分重要的一部分。本文花費了三個章節(jié)闡述了同步技術(shù)的原理、算法和實現(xiàn)方法。 目前OFDM系統(tǒng)的載波同步方案，可以歸納為三大類：輔助數(shù)據(jù)類，盲估計類和基于循環(huán)前綴的半盲估計類。本文首先分析了各種載波同步方案的優(yōu)缺點，并舉例說明了各個載波同步方式的實現(xiàn)方法。然后具體闡述了本文在FPGA平臺上實現(xiàn)的OFDM接收端同步的同步方式，包括其具體算法和FPGA實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。本文所采用的幀同步和頻率同步方案都是采用輔助數(shù)據(jù)類的，在闡述其具體算法的同時對算法在不同參數(shù)和不同形式下的性能做出了仿真對比分析。 OFDM的解調(diào)采用FFT算法，在FPGA上的實現(xiàn)是十分方便的。本文主要闡述其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，重點放在提取有效數(shù)據(jù)部分有效數(shù)據(jù)位置的推導(dǎo)過程。最后介紹了本文實現(xiàn)QAM軟解調(diào)的解調(diào)方法。 本文闡述算法采用先提出原理，然后給出具體公式，再根據(jù)公式中的系數(shù)和變量分析算法性能的方式。在闡述實現(xiàn)方式時首先給出實現(xiàn)框圖，然后對框圖中比較重要或者復(fù)雜的部分進行詳細闡述。在介紹完每個模塊實現(xiàn)方式之后給出了仿真或者上板結(jié)果，最后再給出整體測試結(jié)果。
標簽： OFDM FPGA
上傳時間： 2013-06-26
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軟件無線電思想的出現(xiàn)帶來了接收機實現(xiàn)方式的革新。隨著近年來軟件無線電理論和應(yīng)用趨于成熟與完善，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)和電子測量測試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無線電的核心技術(shù)之一，在頻譜分析儀中也得到了越來越普遍的應(yīng)用。 本人參與的手持式頻譜分析儀項目采用的是中頻數(shù)字化實現(xiàn)方式，可滿足輕巧，可重配置和低功耗的需求。數(shù)字化中頻的關(guān)鍵部件數(shù)字下變頻器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，這個器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號處理前端。這個數(shù)字前端就手持頻譜分析儀來說存在一定的局限性，ISL5216的信號處理帶寬單通道為1 MHz，4個通道級聯(lián)為3MHz，未能滿足譜儀分析帶寬日益增加的需求；系統(tǒng)集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可進一步提高系統(tǒng)集成度，降低物料成本和系統(tǒng)功耗。基于以上兩個方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實現(xiàn)高速高處理帶寬的DDC。 本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu)，對完成各級數(shù)字信號處理所涉及的數(shù)字正交變換、CORDIC算法、CIC、HB、多相濾波等關(guān)鍵算法做了適當介紹；然后介紹了當前主流FPGA的數(shù)字信號處理特性和其內(nèi)部的DSP資源。接著詳細描述了數(shù)控振蕩器NCO、復(fù)數(shù)數(shù)字混頻器MIXER、5級CIC濾波器、5級HB濾波器和255階可編程FIR的設(shè)計和實現(xiàn)，并對各個模塊的不同實現(xiàn)方式作了對比和仿真測試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設(shè)計DDC在手持頻譜分析儀中的主要應(yīng)用。
標簽： FPGA DDC 頻譜儀
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現(xiàn)代數(shù)字信號處理對實時性提出了很高的要求，當最快的數(shù)字信號處理器(DSP)仍無法達到速度要求時，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強大并行處理能力的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運算等數(shù)字信號處理算法的高效實現(xiàn)。 首先，針對圖像聲納實時性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計了級聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運算速度的方法，并針對蝶形運算的特點提出了一些優(yōu)化和改進措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運算的特點，采用了有乘法器和無乘法器兩種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)乘累加(MAC)運算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運算效率。此外，還對相關(guān)運算的時域多MAC方法及頻域FFT方法進行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實現(xiàn)了對160路信號的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實驗表明，本論文所有算法均達到了設(shè)計要求。
標簽： FPGA 數(shù)字信號處理 算法研究
上傳時間： 2013-06-09
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