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波束形成

數(shù)字波束形成器是全數(shù)字化超聲成像的基礎(chǔ)，也是高性能彩超的保證。

自適應(yīng)濾波器算法設(shè)計及其FPGA實現(xiàn)

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)定性及硬件時鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優(yōu)劣的主要標準。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)濾波器的輸出信號與主通道噪聲信號的等效關(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改進方法；并以改進的梯度自適應(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，其各項性能指標都得到了極大地改善，而且有利于節(jié)省硬件資源。設(shè)計了自適應(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)對兩類濾波器進行了流水線優(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)計與仿真實現(xiàn)。并以FPGA實現(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)提供的參考信號對下行波束進行自適應(yīng)成形。

標簽： FPGA 自適應(yīng)濾波器算法設(shè)計

上傳時間： 2013-07-16

上傳用戶：xyipie
基于FPGA的MCS51核的VHDL語言

本文以研究嵌入式微處理器為主，自主地設(shè)計了能夠運行MCS-51系列單片機指令的MCU系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了VHDL 語言與原理框圖的綜合設(shè)計方法，并且在Altera公司的FPGA上通過驗證。論文深入地研究了微處理器的指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)地址通路，采用VHDL 語言完成了取指單元，指令譯碼器單元，存儲器單元和邏輯運算單元的電路模塊的設(shè)計與實現(xiàn)；研究了控制單元的實現(xiàn)方法和基于全局狀態(tài)機的設(shè)計理論，采用硬件描述語言完成了對各個控制線的相關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)。論文通過原理示意圖和示例代碼的演示，著重介紹了指令譯碼器的實現(xiàn)方式，基于此種方式形成的譯碼電路還能夠?qū)崿F(xiàn)更為復雜的CISC指令。本系統(tǒng)采用分模塊的設(shè)計方式，把具有相同功能的邏輯電路集中到一個框圖里，使得系統(tǒng)的可移植性大大地提高。系統(tǒng)還采用層次框圖的設(shè)計方式，把明顯地具有主從關(guān)系的電路放在不同的層次里，這也使得系統(tǒng)模塊功能的可擴展性大大地增強。內(nèi)部邏輯共分為數(shù)據(jù)存儲器模塊；程序存儲器模塊；時序控制模塊；特殊功能寄存器模塊和Core核心模塊這五個部分，文中對各個模塊的設(shè)計作了詳細的介紹。本文在最后對已實現(xiàn)的部分典型指令進行了邏輯仿真測試，測試結(jié)果表明，本文所設(shè)計的MCU系統(tǒng)能夠如預(yù)期地執(zhí)行相應(yīng)的指令。在指令執(zhí)行的過程中，相應(yīng)寄存器和總線上的值也均符合設(shè)計要求，實現(xiàn)了設(shè)計目標。

標簽： FPGA VHDL MCS 51

上傳時間： 2013-06-05

上傳用戶：金宜
精密延時電路在UWB雷達發(fā)射機

超寬帶沖激雷達是一種新體制雷達，其發(fā)射信號是無高頻載頻，寬度僅為納秒級的沖激脈沖。得益于這種特殊的發(fā)射信號，超寬帶沖激雷達具有優(yōu)異的探測性能和廣泛的應(yīng)用前景。自然地，對于發(fā)射機的研究，在超寬帶沖激雷達研究領(lǐng)域有著極其重要的地位。本文在超寬帶沖激雷達實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對其發(fā)射機進行了深入研究，主要內(nèi)容如下： 1、介紹了超寬帶沖激雷達發(fā)射機，尤其是脈沖源的原理及設(shè)計。 2、分析了決定超寬帶沖激雷達探測距離的因素。在此基礎(chǔ)上尋求通過提高發(fā)射信號脈沖重復頻率來增大發(fā)射機的能量輸出；提出了一種提高脈沖重復頻率的方法。設(shè)計了基于現(xiàn)場可編程門陣列的延時控制電路，對提高脈沖重復頻率予以工程實現(xiàn)。 3、提出了超寬帶沖激雷達波束掃描的實現(xiàn)方法：通過精密控制各發(fā)射機脈沖源觸發(fā)時間，在各路發(fā)射信號之間產(chǎn)生一定的延時。設(shè)計了運用現(xiàn)場可編程門陣列實現(xiàn)這種控制的精密延時電路。

標簽： UWB 精密延時電路雷達發(fā)射機

上傳時間： 2013-08-05

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激光光譜探測中快速傅里葉變換

激光光譜探測是激光偵查、激光告警、污染物檢測等領(lǐng)域中采用的重要技術(shù)。通過對來襲激光的光譜特征進行識別，可以為光電對抗提供依據(jù)。本文在分析和研究現(xiàn)有激光光譜探測技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了通過非掃描M-Z干涉法來獲取激光信號的相干圖，并對該圖進行快速傅立葉變換，從而實時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相機轉(zhuǎn)換后以時間序列依次輸出電信號，該時間序列的快速傅立葉變換用FPGA實現(xiàn)。論文依據(jù)告警系統(tǒng)響應(yīng)時間和信噪比的要求，確定了探測器陣列的結(jié)構(gòu)類型和有關(guān)參數(shù)；設(shè)計了CCD相機和FPGA的接口電路；編寫了數(shù)據(jù)傳輸和存儲模塊。在快速傅立葉變換的實現(xiàn)上，首先確定了采用基2按時間抽取的方法作為實現(xiàn)算法；應(yīng)用型號為XC3S400的FPGA芯片，依靠ISE8.1軟件開發(fā)平臺，用硬件語言編寫了精度為10位，序列長度為512點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)計了顯示、電壓轉(zhuǎn)換、FPGA配置電路。最后，對設(shè)計的快速傅里葉變換模塊進行了測試，將FPGA運算結(jié)果與理論計算結(jié)果進行了比較，結(jié)果表明FPGA計算結(jié)果達到應(yīng)有的精度，運行速度可以滿足激光光譜的實時探測要求。

標簽： 激光光譜探測快速傅里葉變換

上傳時間： 2013-08-04

上傳用戶：hzy5825468
全數(shù)字化超聲診斷儀中的應(yīng)用研究

數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達領(lǐng)域。在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們詳細分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)手段。我們設(shè)計實現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設(shè)計實現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內(nèi)實現(xiàn)方案簡單廉價。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導致回波中心頻率下移的聲學物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機的中心頻率同步動態(tài)變化進行補償。還設(shè)計實現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計實現(xiàn)了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計實現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進程，為生物醫(yī)學電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。

標簽： 全數(shù)字中的應(yīng)用超聲診斷儀

上傳時間： 2013-05-30

上傳用戶：tonyshao
CCD圖像的顏色插值算法研究

論文研究了基于Bayer格式的CCD原始圖像的顏色插值算法，并將設(shè)計的改進算法應(yīng)用到以FPGA為核心的圖像采集前端。出于對成本和體積的考慮，一般的數(shù)字圖像采集系統(tǒng)采用單片CCD或CMOS圖像傳感器，然后在感光表面覆蓋一層顏色濾波陣列(CFA)，經(jīng)過CFA后每個像素點只能獲得物理三基色(紅、綠、藍)其中一種分量，形成馬賽克圖像。為了獲得全彩色圖像，就要利用周圍像素點的值近似地計算出被濾掉的顏色分量，稱這個過程為顏色插值。由于當前對圖像采集系統(tǒng)的實時性要求越來越高，業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始廣泛采用FPGA來進行圖像處理，充分發(fā)揮硬件并行運算的速度優(yōu)勢，以求在處理速度和成像質(zhì)量兩方面均達到滿意的效果。。主要的工作內(nèi)容如下: 　　本文首先介紹了彩色濾波陣列、圖像色彩恢復和插值算法的概念，然后分析和研究了當下常用的顏色插值算法，如雙線性插值算法、加權(quán)系數(shù)法等等，指出了各個算法的特點和不足；接下來針對硬件系統(tǒng)并行運算的特性和實時性處理的要求，結(jié)合其中兩種算法的思路設(shè)計了適用于硬件的改進算法，該算法主要引入了方向標志位的概念以及平滑的邊界仲裁法則來檢測邊界，借鑒利用梯度的三角函數(shù)關(guān)系來判斷邊界方向，通過簡化且適用于硬件的方法計算加權(quán)系數(shù)，從而選擇合適的方向進行插值。　　在介紹了FPGA用于圖像處理的優(yōu)勢后，針對FPGA的特點采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，詳細闡述了本文算法的軟件實現(xiàn)過程及所使用到的關(guān)鍵技術(shù)；文章設(shè)計了一個以FPGA為核心的前端圖像采集平臺，并將改進插值算法應(yīng)用到整個系統(tǒng)當中。詳細分析了采集前端的硬件需求，討論了核心芯片的選型和硬件平臺設(shè)計中的注意事項，完成了印制電路板的制作。　　文章通過MATLAB仿真得到了量化的性能評估數(shù)據(jù)，并選取幾種算法在硬件平臺上運行，得到了實驗圖片。最后結(jié)合圖片的視覺效果和仿真數(shù)據(jù)對幾種不同算法的效果進行了評估和比較，證明改進的算法對圖像質(zhì)量有所增強，取得了良好的效果。

標簽： CCD 圖像插值算法研究

上傳時間： 2013-06-11

上傳用戶：it男一枚
基于DSP+FPGA結(jié)構(gòu)圖像處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

· 摘要：為了實現(xiàn)視頻圖像的實時處理,采用基于DSP+FPGA的線性流水陣列結(jié)構(gòu),用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA對采集的視頻數(shù)字圖像做預(yù)處理,并結(jié)合大規(guī)模可編程邏輯陣列CPLD進行邏輯控制,實現(xiàn)了視頻圖像的采集和目標提取的視頻數(shù)字圖像處理系統(tǒng).介紹了該視頻圖像處理系統(tǒng)的硬件組成、工作原理和各種視頻跟蹤算法的應(yīng)用.該系統(tǒng)與計算機聯(lián)結(jié),配以適當?shù)膱D像處理軟件和開發(fā)系統(tǒng),即可形成一個通

標簽： FPGA DSP 圖像處理系統(tǒng)設(shè)計

上傳時間： 2013-06-17

上傳用戶：dancnc
基于PLC的步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計

·摘　要:文章根據(jù)傳統(tǒng)步進電機控制中的不足和缺點,將PLC直接控制技術(shù)運用于步進電機的控制.該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)控制技術(shù)中的各部分硬件的設(shè)計、選型、接口匹配往往要花費設(shè)計者-很大的精力和勞動,接口信號的匹配以及各器件的質(zhì)量等對整個系統(tǒng)的可靠性影響很大等缺點.根據(jù)PLC控制步進電機的控制特點及其原理,把軟件控制和硬件電路互相結(jié)合起來,形成整體的控制,有效的克服了它們的缺點而發(fā)揮了它們的優(yōu)勢.本文詳細闡述了

標簽： PLC 步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：kjgkadjg
基于單片機的LED16-16點陣顯示

本設(shè)計采用一片74HC138擴展兩片74HC574形成行掃描，再用兩片74HC574形成列掃描，驅(qū)動四片8*8LED顯示器。在本設(shè)計中給出了兩個漢字顯示的點陣圖，要求在LED顯示器上輪流顯示‘河南理工大學’。設(shè)置的按鍵功能：按鍵0：復位按鍵1：重新開始輸入漢字按鍵2：輸入下一個漢字按鍵3：屏幕全亮

標簽： 16 LED 單片機點陣顯示

上傳時間： 2013-07-24

上傳用戶：14786697487
PCB布線設(shè)計中的地線干擾與抑制

地線造成電磁干擾的主要原因是地線存在阻抗，當電流流過地線時，會在地線上產(chǎn)生電壓，這就是地線噪聲。在這個電壓的驅(qū)動下，會產(chǎn)生地線環(huán)路電流，形成地環(huán)路干擾。當兩個電路共用一段地線時，會形成公共阻抗耦合。解決地環(huán)路干擾的方法有切斷地環(huán)路，增加地環(huán)路的阻抗，使用平衡電路等。解決公共阻抗耦合的方法是減小公共地線部分的阻抗，或采用并聯(lián)單點接地，徹底消除公共阻抗。

標簽： PCB 布線設(shè)計地線干擾

上傳時間： 2013-07-31

上傳用戶：時代電子小智