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物理模型

研究和解決物理學問題時，舍棄次要因素，抓住主要因素，建立的概念模型就叫物理模型（physicalmodel）。這個方法稱為構建物理模型，或稱為構建模型。

超寬帶脈沖與MB-OFDM物理層的FPGA實現(xiàn)

現(xiàn)代通信系統(tǒng)對帶寬和數(shù)據速率的要求越來越高，超寬帶(ultra-wideband，UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點，成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術手段。論文主要圍繞兩方面展開分析：一是介紹用于UWB無載波脈沖調制及直接序列碼分多址調制(DS-CDMA)的新型脈沖，即Hermite正交脈沖，并且分析了這種構建UWB多元通信和多用戶通信的系統(tǒng)性能。二是分析了UWB的多帶頻分復用物理層提案(MBOA)的調制技術，并在FPGA上實現(xiàn)了調制模塊。正交Hermite脈沖集被提出用于UWB的M元雙正交調制系統(tǒng)，獲得高數(shù)據速率。調整脈沖的脈寬因子和中心頻率能使脈沖滿足FCC的頻譜要求。M元雙正交調制的接收機需要M/2個相關器，遠比M元正交調制所需的相關器數(shù)量少。誤碼率一定時，維數(shù)M的增加可獲得高的比特率和低的信噪比。雖然高階的Hermite脈沖易受抖動時延的影響，但當抖動時延范圍小于0.02ns時，其影響較為不明顯。本文認為1～8階的Hermite脈沖皆可用，可構成16元雙正交系統(tǒng)。正交Hermite脈沖集也可以構造UWB多用戶系統(tǒng)。各用戶的信息用不同的Hermite脈沖同時傳輸，其多用戶的誤比特率上限低于高斯單脈沖構成的PPM多用戶系統(tǒng)的誤比特率，所以其系統(tǒng)性能更優(yōu)。正交Hermite脈沖還可以用于UWB的DS-CDMA調制，在8個脈沖可用的情況下，最多可容64個用戶同時通信。基于MBOA提出的UWB物理層協(xié)議，本文用Verilog硬件語言實現(xiàn)了調制與解調結構，并用Modelsim做了時序驗證。用Verilog編程實現(xiàn)的輸出數(shù)據與Matlab生成的UWB建模的輸出結果一致。為了達到UWBMB-OFDM系統(tǒng)的FFT處理器的要求，一個混和基多通道流水線的FFT算法結構被提出。其有效的實現(xiàn)方法也被提出。這種結構采用多通道以獲得高的數(shù)據吞吐量。此外，它用于存儲和復數(shù)乘法器的硬件損耗相比其他的FFT處理器是最少的。高基的FFT蝶算減少了復數(shù)乘法器的數(shù)量。在132MHz的工作頻率下，整個128點FFT變換在此結構模式下只需要242.4ns,滿足了MBOA的要求。

標簽： MB-OFDM FPGA 超寬帶脈沖

上傳時間： 2013-07-29

上傳用戶：TI初學者
無線擴頻集成電路開發(fā)中信道編解碼技術研究與FPGA實現(xiàn)

本論文主要對無線擴頻集成電路設計中的信道編解碼算法進行研究并對其FPGA實現(xiàn)思路和方法進行相關研究。近年來無線局域網IEEE802.11b標準建議物理層采用無線擴頻技術，所以開發(fā)一套擴頻通信芯片具有重大的現(xiàn)實意義。無線擴頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信相比，具有很強的抗干擾能力，并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點。無線信道的特性較復雜，因此在無線擴頻集成電路設計中，加入信道編碼是提高芯片穩(wěn)定性的重要方法。在了解擴頻通信基本原理的基礎上，本文提出了“串聯(lián)級聯(lián)碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯(lián)的級聯(lián)碼由外碼——(15，9，4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼，和內碼-(2，1，3)卷積碼構成，交織則采用交織深度為4的塊交織。重點對RS碼的時域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進行了詳細的討論，并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實現(xiàn)的方法。計算機仿真的結果表明，采用此信道編碼方案可以較好的改善現(xiàn)有仿真系統(tǒng)的誤符號率。本論文的內容安排如下：第一章介紹了無線擴頻通信技術的發(fā)展狀態(tài)以及國內外開發(fā)擴頻通信芯片的現(xiàn)狀，并給出了本論文的研究內容和安排。第二章主要介紹了擴頻通信的基本原理，主要包括擴頻通信的定義、理論基礎和分類，直接序列擴頻通信方式的數(shù)學模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理，信道編碼的分類和各自的特點。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯(lián)級聯(lián)碼+兩次交織”，詳細討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實際參數(shù)。第五章對第四章提出的編碼方案進行了性能仿真。第六章結合項目實際，討論了FPGA開發(fā)基帶擴頻通信系統(tǒng)的設計思路和方法。首先對FPGA開發(fā)流程以及實際開發(fā)的工具進行了簡要的介紹，然后給出了擴頻通信系統(tǒng)的總體設計。對發(fā)射和接收子系統(tǒng)中信道編碼、解碼等相關功能模塊的實現(xiàn)原理和方法進行分析。第七章對論文的工作進行總結。

標簽： FPGA 無線擴頻信道編解技術研究

上傳時間： 2013-07-07

上傳用戶：時代電子小智
磁通反向電機的數(shù)學模型及性能分析

磁通反向電機(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機,它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉子旋轉,FRM定子繞組所交鏈的永磁磁通改變極性,這意味著比磁通脈振產生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結構簡單、轉動慣量小及適于高速運轉等優(yōu)點,可廣泛應用于汽車制造業(yè)、航空航天等工業(yè)領域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對該電機進行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規(guī)律,寫出FRM的基本方程式;由于電機的雙凸極結構以及飽和和非線性的影響,整個系統(tǒng)為一強非線性系統(tǒng).對該電機作適當簡化,建立其線性數(shù)學模型,這樣有利于對FRM的定性分析,弄清其內部的基本電磁關系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應電動勢及繞組電流、電磁轉矩等靜態(tài)特性,推導出FRM的功率密度計算公式.其次,為準確計算FRM性能,要考慮磁路飽和、鐵磁材料的非線性以及永磁磁場與電樞反應磁場之間的相互影響等因素,要建立FRM的非線性模型,提出用變網絡等效磁路法進行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網絡等效磁路模型,推導等效磁路中各部分磁導的計算公式,用節(jié)點磁位法建立相應的方程,通過求解該非線性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,進一步求得靜態(tài)特性,計算出電磁參數(shù).然后用FRM樣機的實驗結果驗證理論分析的正確性.樣機的理論分析結果同實驗結果進行比較表明,本文所介紹的FRM變網絡等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網絡模型的FRM電磁計算是可行的,計算結果是正確的.最后對磁通反向汽車發(fā)電機的功率密度進行分析.導出了磁通反向汽車發(fā)電機功率密度的計算公式,分析了影響電機功率密度的因素,并與電勵磁汽車發(fā)電機進行了比較.

標簽： 磁通反向電機數(shù)學模型性能分析

上傳時間： 2013-07-30

上傳用戶：ljthhhhhh123
大型汽輪發(fā)電機端部物理場的研究及其進相運行分析

本論文圍繞大容量汽輪發(fā)電機的進相運行展開了研究工作。全文共分七章。第一章首先闡述了發(fā)電機進相運行的重要性和迫切性，對國內外相關方面的研究概況作了較為系統(tǒng)全面的綜述，并對本論文的研究內容作了簡單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場的復邊值問題，并介紹了復矢量場的一些理論基礎。然后分別利用伴隨算子和伴隨場函數(shù)(廣義相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(廣義變分原理)，建立了低頻三維渦流電磁場中非自伴算子問題的變分描述。上述三種方法所得的結果與Galerkin法的結果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標系下基于拱形體單元的三維穩(wěn)態(tài)溫度場有限元計算模型，并將變分法的結果與Galerkin法的結果進行了對比。第四章建立了汽輪發(fā)電機端部三維行波渦流電磁場的數(shù)學模型，在渦流控制方程中引入了罰函數(shù)項以使庫倫規(guī)范自動滿足，并應用廣義相互作用原理導出了對應的泛函變分及其有限元計算格式。然后對多臺大容量汽輪發(fā)電機端部的渦流電磁場進行了實例計算，并分析了罰函數(shù)項對數(shù)值解穩(wěn)定性的影響以及影響端部電磁場的各種因素。第五章建立了大型汽輪發(fā)電機端部三維溫度場的有限元計算模型，并應用傳熱學理論研究了散熱系數(shù)、等效熱傳導系數(shù)等問題。然后求解了QFSS-300-2型汽輪發(fā)電機端部大壓圈上的三維溫度場分布，并與兩臺機組多種工況下的實測數(shù)據進行了對比。第六章介紹了二維穩(wěn)態(tài)溫度場的邊值問題及其等價變分，導出了其有限元計算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽輪發(fā)電機端部壓圈上的溫度分布，并與實測數(shù)據進行了對比。第七章首先定性研究了汽輪發(fā)電機從遲相運行到進相運行過程中不同區(qū)域上磁場強度的變化規(guī)律。然后介紹了發(fā)電機變參數(shù)數(shù)學模型，結合實測數(shù)據以及最小二乘回歸分析計算了發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時的相關電氣參數(shù)，并分析了發(fā)電機各物理量之間的相互關系。隨后分析了不同工況下發(fā)電機端部結構件上的渦流損耗及溫升的變化趨勢。最后，利用發(fā)電機變參數(shù)模型給出了發(fā)電機的飽和功角特性、靜穩(wěn)極限以及運行極限圖。

標簽： 大型分汽輪發(fā)電機物理

上傳時間： 2013-07-10

上傳用戶：stampede
基于ARM的無線傳感網絡網關的設計

無線傳感網絡WSN(Wireless Sensor Network)的基本特性是：低功耗、自組織、異構互聯(lián)，這些全新的形態(tài)傳統(tǒng)的理論和模型難以描述，巨大的潛在應用使它成為理論和應用研究的熱點。無線傳感器網絡是一種自組織網絡，讓物理環(huán)境的信息主動的以無線的方式發(fā)送到人類信息世界。人類根據獲取的信息做出判斷，利用無線傳感網絡反過來將我們一定的意圖反饋到客觀世界。這將是一種全新的人類和自然界的溝通方式。無線傳感網絡不是孤立的，需要與現(xiàn)有的異構網絡互聯(lián)才有意義，而這方面的研究也比較少，本課題就是解決無線傳感網絡和異構網絡互聯(lián)的問題，設計了適用于無線傳感網絡的重要聯(lián)網設備——網關。研究目標是設計一個無線傳感網絡和以太網互通互聯(lián)的網關。在深入分析多種網關模型的基礎上，提出了一個性能較好的網關的軟硬件架構，硬件上使用基于ARM的嵌入式系統(tǒng)，軟件上使用基于WindowsCE的嵌入式操作系統(tǒng)。在這個架構的指導下，設計了網關的硬件平臺和網關的配套軟件。在網關完成了兩種網絡協(xié)議相互理解，數(shù)據雙向轉發(fā)的任務。為了測試網關的軟硬件性能，搭建了一個完整的無線傳感網絡，測試了網關的各項性能指標并提出了改進措施。

標簽： ARM 無線傳感網絡網關

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：小鵬
基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數(shù)據采集系統(tǒng)的研究與設計

瞬變電磁法作為一種重要的地球物理探測方法，由于它在時間和空間上的可分性，使得這種方法簡單易行，信息豐富，精度較高，低成本，見效快，從而在礦藏勘探、鉆井和海洋勘探等領域得到了廣泛的應用。隨著接收儀器的數(shù)字化和智能化，發(fā)射功率的增大，數(shù)字模型計算正反演的應用，解釋水平的提高，瞬變電磁法可解決的地質問題不斷擴大，幾乎涉及了物探工作的各個領域：礦產勘探，構造探測，水文與工程、地質調查，環(huán)境調查與監(jiān)測以及考古等。近年來，在找水、市政工程、土壤鹽堿化和污染調查、淺層石油構造填圖，以及礦井突水預測等領域都取得了良好效果。瞬變電磁法探測系統(tǒng)包括發(fā)射機和接收機兩部分。接收機用作在噪聲中提取由發(fā)射機發(fā)射的一次場信號在地下導體中感應出的二次場信息，其信息反映了地下導體的電阻率差異，通過對該信息數(shù)據的處理了解探測目標的特性從而達到探測的目的。瞬變電磁信號具有早期信號幅度大、衰減快，而中晚期信號幅度小、衰減慢的大動態(tài)范圍的特點。因此，必須設計出能適應這種瞬時變化快、動態(tài)范圍大數(shù)據信號要求的高性能數(shù)據采集系統(tǒng)。同時，瞬變電磁探測系統(tǒng)的工作環(huán)境大都是在野外，因此，為適應野外工作的需要，數(shù)據采集卡尤其要有較低的功耗。本論文在總結其他數(shù)據采集系統(tǒng)設計的基礎上，提高采樣速率和采樣精度、采用分段放大技術避免放大飽和和實現(xiàn)對小信號的有效識別、改用ARM作為核心處理器實現(xiàn)對接收機的有效控制、改進USB2.0的實際傳輸速度、改用自適應濾波法等噪聲抑制方法組合實現(xiàn)抗干擾和噪聲濾除設計，成功設計和實現(xiàn)了一套基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數(shù)據采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高性能，低功耗，抗干擾能力強，低成本的特點，已成功應用于瞬變電磁探測實踐，并取得良好效果，極大的滿足了瞬變電磁探測系統(tǒng)的需要。同時，該系統(tǒng)對于其他數(shù)據采集系統(tǒng)的設計具有一定的借鑒意義。

標簽： ARM 2.0 USB 瞬變電磁

上傳時間： 2013-06-21

上傳用戶：txfyddz
基于ARMLinux的2n偽隨機信息系統(tǒng)研究與開發(fā)

隨著計算機軟硬水平的不斷提高，嵌入式領域的發(fā)展也取得了長足的進步。目前，嵌入式與Linux技術的結合正在推動著嵌入式技術的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的研究和應用產生了顯著的變化。硬件上，嵌入式平臺由51系列內核的8位機系統(tǒng)逐步上升到以ARM內核為主流的32位系統(tǒng)；軟件上Linux作為操作系統(tǒng)的發(fā)展史上一個重要的里程碑，以高安全性和穩(wěn)定性、開源免費等的優(yōu)勢使得其在政府、國防、教育、工業(yè)等領域獲得了廣泛的運用。 2n偽隨機多頻道激電理論(簡稱偽隨機理論)，是由何繼善院士率先提出并命名的，其實質是將含有3，5，7…等多個奇數(shù)主頻率的復合波同時向大地發(fā)送，接收機同時接收經大地介質傳導的復合波中各主頻率電流響應。在地球物理勘探領域，基于偽隨機理論的數(shù)據采集系統(tǒng)具有抗干擾能力強、測量精度高、觀測速度快、裝置輕便等優(yōu)點而得到廣泛應用。本文在分析偽隨機理論基礎上，結合當前嵌入式軟硬件發(fā)展的最新成果，開展對ARM Linux嵌入式數(shù)據信息系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)。首先，通過需求分析，對各種采集方案比較后，設計系統(tǒng)總體方案。通過數(shù)據信息系統(tǒng)驅動總體分析，選用嵌入式板載的音頻芯片實現(xiàn)數(shù)據A/D轉換，完成Linux下采集設備驅動程序設計。其次，在ARM9內核的S3C2410嵌入式處理器硬件平臺，按照嵌入式軟件開發(fā)流程，搭建嵌入式Linux交叉開發(fā)平臺；裁剪并移植Linux內核，構建嵌入式文件系統(tǒng)。再次，利用當前流行的嵌入式圖形開發(fā)庫Qtopia Core，結合Sqlite數(shù)據庫與Linux多線程技術，設計數(shù)據采集應用程序，建立數(shù)據信息系統(tǒng)的應用軟件模型，此基礎上對整個系統(tǒng)進行測試，與理論值進行對比實驗。最后，就課題的不足做出總結，并且提出系統(tǒng)后期的改進建議。

標簽： ARMLinux 偽隨機信息系統(tǒng)

上傳時間： 2013-07-11

上傳用戶：CETM008
基于ARMμCLinux的核地球物理數(shù)據采集系統(tǒng)的研究

核地球物理勘探是集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體，能夠快速、準確地分析出核素的相關信息及參數(shù)的一門綜合性很強的學科。目前己廣泛應用于鈾礦勘探、地質填圖、油氣勘測以及尋找各種金屬和非金屬礦產等諸多領域。其中核地球物理數(shù)據的采集和處理是核地球物理勘探研究的重要課題之一，它將直接對測量結果產生影響。本系統(tǒng)設計是架構在基于ARM7TDMI核的16/32位處理器S3C44BOX的硬件基礎上，移植了嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)、JFFS2文件系統(tǒng)、以及MiniGUI圖形開發(fā)庫。通過利用S3C44BOX處理器快速的運算速度、豐富的外圍設備和嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)及其豐富的軟件資源，編寫了系統(tǒng)引導代碼、集成了LCD、MCA硬件設備的驅動程序、開發(fā)了GPS、GPRS應用程序。本論文研究成果主要有： 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI處理器S3C44BOX為控制核心、外圍電路帶有LCD顯示以及時鐘和存儲電路的核數(shù)據采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行在60MHz頻率，無需上位機，用戶就可與之進行交互工作，能夠獨立完成能譜數(shù)據的采集、分析、存儲等功能。系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 2.實現(xiàn)了嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)在采集系統(tǒng)上的移植。隨著嵌入式系統(tǒng)的迅速發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)在核儀器研制中的應用不僅能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且通過充分利用Linux豐富的軟件資源，能夠快速的完成系統(tǒng)的定制和開發(fā)，構建復雜的軟件系統(tǒng)。 3.實現(xiàn)了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系統(tǒng)的移植，安全可靠的管理了系統(tǒng)引導代碼、＃CLinux操作系統(tǒng)內核映象文件、譜處理程序和數(shù)據等。 4.初步實現(xiàn)了GPS定位、GPRS數(shù)據無線傳輸?shù)墓δ堋?/p>
標簽： CLinux ARM 地球物理

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：dreamboy36
IEEE80211a物理層關鍵技術研究——FIR濾波器與Viterbi譯碼器的FPGA實現(xiàn)

無線局域網(WLAN,Wireless Local Area Network)是未來移動通信系統(tǒng)的重要組成部分.為了滿足用戶高速率、方便靈活的接入互聯(lián)網的需求,WLAN的研究和建設正在世界范圍內如火如荼的展開.由于擺脫了有線連接的束縛,無線局域網具有移動性好、成本低和不會出現(xiàn)線纜故障等特點.該文對無線局域網的主流協(xié)議IEEE 802.11a的物理層實現(xiàn)技術進行了系統(tǒng)的研究和分析,并采用可編程ASIC器件FPGA,設計實現(xiàn)了物理層基帶處理的關鍵模塊,為今后形成具有自主知識產權的IP核奠定了基礎.該文研究內容得到了天津市信息化辦公室"寬帶無線局域網關鍵技術研究"項目經費的支持.該文在對IEEE 802.11a協(xié)議深入研究的基礎上,提出了物理層的實現(xiàn)方案和功能模塊劃分.重點研究了實現(xiàn)基帶處理的關鍵模塊:FIR濾波器、卷積碼編碼器以及(2,1,7)Viterbi譯碼器的實現(xiàn)算法和硬件結構.在Viterbi譯碼器的設計中,

標簽： Viterbi 80211a 80211 IEEE

上傳時間： 2013-06-19

上傳用戶：xinzhch
無線擴頻集成電路開發(fā)中信道編解碼技術研究與FPGA實現(xiàn)

本論文主要對無線擴頻集成電路設計中的信道編解碼算法進行研究并對其FPGA實現(xiàn)思路和方法進行相關研究。近年來無線局域網IEEE802.11b標準建議物理層采用無線擴頻技術，所以開發(fā)一套擴頻通信芯片具有重大的現(xiàn)實意義。無線擴頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信相比，具有很強的抗干擾能力，并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點。無線信道的特性較復雜，因此在無線擴頻集成電路設計中，加入信道編碼是提高芯片穩(wěn)定性的重要方法。在了解擴頻通信基本原理的基礎上，本文提出了“串聯(lián)級聯(lián)碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯(lián)的級聯(lián)碼由外碼——(15，9，4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼，和內碼-(2，1，3)卷積碼構成，交織則采用交織深度為4的塊交織。重點對RS碼的時域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進行了詳細的討論，并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實現(xiàn)的方法。計算機仿真的結果表明，采用此信道編碼方案可以較好的改善現(xiàn)有仿真系統(tǒng)的誤符號率。本論文的內容安排如下：第一章介紹了無線擴頻通信技術的發(fā)展狀態(tài)以及國內外開發(fā)擴頻通信芯片的現(xiàn)狀，并給出了本論文的研究內容和安排。第二章主要介紹了擴頻通信的基本原理，主要包括擴頻通信的定義、理論基礎和分類，直接序列擴頻通信方式的數(shù)學模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理，信道編碼的分類和各自的特點。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯(lián)級聯(lián)碼+兩次交織”，詳細討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實際參數(shù)。第五章對第四章提出的編碼方案進行了性能仿真。第六章結合項目實際，討論了FPGA開發(fā)基帶擴頻通信系統(tǒng)的設計思路和方法。首先對FPGA開發(fā)流程以及實際開發(fā)的工具進行了簡要的介紹，然后給出了擴頻通信系統(tǒng)的總體設計。對發(fā)射和接收子系統(tǒng)中信道編碼、解碼等相關功能模塊的實現(xiàn)原理和方法進行分析。第七章對論文的工作進行總結。

標簽： FPGA 無線擴頻信道編解技術研究

上傳時間： 2013-07-18

上傳用戶：hbsunhui

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