本書主要闡述設(shè)計射頻與微波功率放大器所需的理論、方法、設(shè)計技巧，以及將分析計算與計算機(jī)輔助設(shè)計相結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計方法。這些方法提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計周期。本書內(nèi)容覆蓋非線性電路設(shè)計方法、非線性主動設(shè)備建模、阻抗匹配、功率合成器、阻抗變換器、定向耦合器、高效率的功率放大器設(shè)計、寬帶功率放大器及通信系統(tǒng)中的功率放大器設(shè)計。 本書適合從事射頻與微波動功率放大器設(shè)計的工程師、研究人員及高校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。 作者簡介 Andrei Grebennikov是M／A—COM TYCO電子部門首席理論設(shè)計工程師，他曾經(jīng)任教于澳大利亞Linz大學(xué)、新加坡微電子學(xué)院、莫斯科通信和信息技術(shù)大學(xué)。他目前正在講授研究班課程，在該班上，本書作為國際微波年會論文集。 目錄 第1章 雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 1.1 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 1.2 散射參數(shù) 1.3 雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)間轉(zhuǎn)換 1.4 雙口網(wǎng)絡(luò)的互相連接 1.5 實際的雙口電路 1.5.1 單元件網(wǎng)絡(luò) 1.5.2 π形和T形網(wǎng)絡(luò) 1.6 具有公共端口的三口網(wǎng)絡(luò) 1.7 傳輸線 參考文獻(xiàn) 第2章 非線性電路設(shè)計方法 2.1 頻域分析 2.1.1 三角恒等式法 2.1.2 分段線性近似法 2.1.3 貝塞爾函數(shù)法 2.2 時域分析 2.3 NewtOn.Raphscm算法 2.4 準(zhǔn)線性法 2.5 諧波平衡法 參考文獻(xiàn) 第3章 非線性有源器件模型 3.1 功率MOSFET管 3.1.1 小信號等效電路 3.1.2 等效電路元件的確定 3.1.3 非線性I—V模型 3.1.4 非線性C.V模型 3.1.5 電荷守恒 3.1.6 柵一源電阻 3.1.7 溫度依賴性 3.2 GaAs MESFET和HEMT管 3.2.1 小信號等效電路 3.2.2 等效電路元件的確定 3.2.3 CIJrtice平方非線性模型 3.2.4 Curtice.Ettenberg立方非線性模型 3.2.5 Materka—Kacprzak非線性模型 3.2.6 Raytheon(Statz等)非線性模型 3.2.7 rrriQuint非線性模型 3.2.8 Chalmers(Angek)v)非線性模型 3.2.9 IAF(Bemth)非線性模型 3.2.10 模型選擇 3.3 BJT和HBT汀管 3.3.1 小信號等效電路 3.3.2 等效電路中元件的確定 3.3.3 本征z形電路與T形電路拓?fù)渲g的等效互換 3.3.4 非線性雙極器件模型 參考文獻(xiàn) 第4章 阻抗匹配 4.1 主要原理 4.2 Smith圓圖 4.3 集中參數(shù)的匹配 4.3.1 雙極UHF功率放大器 4.3.2 M0SFET VHF高功率放大器 4.4 使用傳輸線匹配 4.4.1 窄帶功率放大器設(shè)計 4.4.2 寬帶高功率放大器設(shè)計 4.5 傳輸線類型 4.5.1 同軸線 4.5.2 帶狀線 4.5.3 微帶線 4.5.4 槽線 4.5.5 共面波導(dǎo) 參考文獻(xiàn) 第5章 功率合成器、阻抗變換器和定向耦合器 5.1 基本特性 5.2 三口網(wǎng)絡(luò) 5.3 四口網(wǎng)絡(luò) 5.4 同軸電纜變換器和合成器 5.5 wilkinson功率分配器 5.6 微波混合橋 5.7 耦合線定向耦合器 參考文獻(xiàn) 第6章 功率放大器設(shè)計基礎(chǔ) 6.1 主要特性 6.2 增益和穩(wěn)定性 6.3 穩(wěn)定電路技術(shù) 6.3.1 BJT潛在不穩(wěn)定的頻域 6.3.2 MOSFET潛在不穩(wěn)定的頻域 6.3.3 一些穩(wěn)定電路的例子 6.4 線性度 6.5 基本的工作類別：A、AB、B和C類 6.6 直流偏置 6.7 推挽放大器 6.8 RF和微波功率放大器的實際外形 參考文獻(xiàn) 第7章 高效率功率放大器設(shè)計 7.1 B類過激勵 7.2 F類電路設(shè)計 7.3 逆F類 7.4 具有并聯(lián)電容的E類 7.5 具有并聯(lián)電路的E類 7.6 具有傳輸線的E類 7.7 寬帶E類電路設(shè)計 7.8 實際的高效率RF和微波功率放大器 參考文獻(xiàn) 第8章 寬帶功率放大器 8.1 Bode—Fan0準(zhǔn)則 8.2 具有集中元件的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.3 使用混合集中和分布元件的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.4 具有傳輸線的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.5 有耗匹配網(wǎng)絡(luò) 8.6 實際設(shè)計一瞥 參考文獻(xiàn) 第9章 通信系統(tǒng)中的功率放大器設(shè)計 9.1 Kahn包絡(luò)分離和恢復(fù)技術(shù) 9.2 包絡(luò)跟蹤 9.3 異相功率放大器 9.4 Doherty功率放大器方案 9.5 開關(guān)模式和雙途徑功率放大器 9.6 前饋線性化技術(shù) 9.7 預(yù)失真線性化技術(shù) 9.8 手持機(jī)應(yīng)用的單片cMOS和HBT功率放大器 參考文獻(xiàn)
標(biāo)簽： 射頻 微波功率 放大器設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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本課題是應(yīng)北京奔馳--戴姆勒克萊斯勒汽車制造有限公司的要求而研究的一種射頻信號源。要求能產(chǎn)生并發(fā)射音樂調(diào)制的射頻信號，用于其車載收音機(jī)的性能和接收效果的測試，能使收音機(jī)連續(xù)搜臺，并且要分多個頻段對其收音機(jī)的中波段進(jìn)行逐臺測試。因為以前的車載收音機(jī)都是通過電纜有線連接到其收音機(jī)上，但這樣往往得不到實際效果，而且使用麻煩，所以在設(shè)計系統(tǒng)時選擇使用無線射頻(調(diào)幅)信號源，這樣更容易讓該公司方便使用，系統(tǒng)中還設(shè)計了很簡潔的鍵盤和LCD交互界面，使工人操作時很容易上手。 在考慮系統(tǒng)方案的過程中，我們選擇了少有人涉及的丁類放大器作為首選的放大電路，并使用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)已經(jīng)是一種很成熟的微處理器，能很方便的產(chǎn)生數(shù)字音樂信號。 本論文的安排如下： 首先概述數(shù)字功率放大器和射頻的發(fā)展及國內(nèi)外發(fā)展情況。 第2章對論文的來源及整體方案做了簡要的介紹。 第3章對單片機(jī)數(shù)字部分做了詳細(xì)的論述，講述了數(shù)字信號的產(chǎn)生原理，分頻系數(shù)的確定，以及各個硬件的具體功能。 第4章將是本文的重點，論述了數(shù)字功率放大部分的數(shù)學(xué)原理，并詳細(xì)介紹了數(shù)字功放的原理。現(xiàn)在，數(shù)字功率放大器雖然在射頻領(lǐng)域少有具體應(yīng)用，但數(shù)字世界的發(fā)展步伐將無法停止，這就要求對原有的傳統(tǒng)意義上的放大電路進(jìn)行改進(jìn)，具有一定的創(chuàng)新意義。 第5章對濾波網(wǎng)絡(luò)和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了深入的理論分析和研究，并將研究應(yīng)用于實際，最終得到了比較滿意的現(xiàn)場效果。 最后一章總結(jié)了在實際研究中遇到的問題和解決方法，并對本課題的發(fā)展做了總結(jié)。
上傳時間： 2013-06-18
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嵌入式人臉識別系統(tǒng)建立在嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式硬件系統(tǒng)平臺之上,具有起點高、概念新、實用性強(qiáng)等特點。它涉及嵌入式硬件設(shè)計、嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、人臉識別算法等領(lǐng)域的研究；嵌入式人臉識別系統(tǒng)攜帶方便、安裝快捷、機(jī)動性強(qiáng),可廣泛應(yīng)用于各類門禁系統(tǒng)、戶外機(jī)動布控的實時監(jiān)測等特殊場合,因此對嵌入式人臉識別的研究工作具有突出的理論意義和廣泛的應(yīng)用前景。 本文是上海市經(jīng)委創(chuàng)新研究項目《射頻識別RFID系統(tǒng)-自動識別和記錄人群的身份》(編號：04-11-2)與上海市科委AM基金項目《基于ARM和RFID芯片的自組織安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制》(編號：0512)的主要研究內(nèi)容之一。論文從構(gòu)建自動人臉識別系統(tǒng)所需解決的若干關(guān)鍵問題入手,重點探討了基于嵌入式ARM微處理器的實時人臉檢測、關(guān)鍵特征定位、高效的人臉特征描述、魯棒的人臉識別分類器及自動人臉識別系統(tǒng)設(shè)計等問題的研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點表現(xiàn)在以下方面： 1實現(xiàn)了結(jié)合膚色校驗的Haar特征級聯(lián)分類器嵌入式實時人臉檢測,提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法。 復(fù)雜背景中的人臉檢測是自動人臉識別系統(tǒng)首先要解決的關(guān)鍵問題,通過對基于膚色模型和基于Haar特征級聯(lián)強(qiáng)分類器的人臉檢測算法的分析研究,綜合兩個算法的優(yōu)點,提出了基于膚色模型校驗和Haar特征級聯(lián)強(qiáng)分類器的嵌入式實時人臉檢測算法。實驗結(jié)果表明,該算法不僅解決了復(fù)雜背景中的類膚色和類人臉結(jié)構(gòu)問題,而且具有較高的檢測率和較快的檢測速度,同時對光照、尺度等變化條件下的人臉檢測也具有較強(qiáng)的魯棒性。 人眼檢測與瞳孔定位在人臉歸一化和有效人臉特征抽取等方面起著非常重要的作用,為了快速檢測人眼并精確定位人眼瞳孔中心,論文提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法,首先利用人眼檢測分類器在人臉區(qū)域內(nèi)完成對人眼位置的檢測,然后通過對檢測到的人眼進(jìn)行遮罩掩磨、簡單圖像形態(tài)學(xué)變換及橢圓擬合實現(xiàn)瞳孔中心的精確定位。測試結(jié)果表明該算法只需幾百毫秒便能完成人眼檢測與瞳孔中心定位整個過程,在保證檢測速度較快的同時,還能確保較高的定位精度。 2 針對傳統(tǒng)線性判別分析法存在的小樣本問題(sss),通過調(diào)整Fisher判別準(zhǔn)則,實現(xiàn)了自適應(yīng)線性判別分析算法及相應(yīng)的人臉識別方法人臉識別中的小樣本問題使線性判別分析算法的類內(nèi)散布矩陣發(fā)生嚴(yán)重退化,導(dǎo)致問題無法求解。本文在人臉識別小樣本問題的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整Fisher判別準(zhǔn)則,利用類間散布矩陣的補(bǔ)空間巧妙地避開類內(nèi)散布矩陣的求逆運(yùn)算,通過訓(xùn)練集每類樣本的樣本數(shù)信息自適應(yīng)改變調(diào)整參數(shù),實現(xiàn)了自適應(yīng)線性判別分析算法,實驗結(jié)果表明,該算法能有效解決人臉識別中的小樣本問題。 3 提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,有效地解決了Gabor特征抽取維數(shù)過高的問題。 Gabor小波對圖像的光照、尺度變化具有較強(qiáng)魯棒性,是一種良好的人臉特征表征方法。但維數(shù)過高的Gabor特征造成應(yīng)用系統(tǒng)的維數(shù)災(zāi)難,為解決Gabor特征的維數(shù)災(zāi)難問題,論文第四章提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,該算法不僅有效地降低了人臉特征向量維數(shù),縮小了人臉特征庫的規(guī)模,同時降低了核心算法的時間和空間復(fù)雜度,而且具有與傳統(tǒng)Gabor特征抽取算法同樣的魯棒性。 4 結(jié)合有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取、自適應(yīng)線性判別分析算法和基于支持向量機(jī)分類策略,提出并實現(xiàn)了基于支持向量機(jī)的嵌入式人臉識別和嵌入式人像比對系統(tǒng)支持向量機(jī)通過引入核技巧對訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)構(gòu)造最小化錯分風(fēng)險的最優(yōu)分類超平面,不僅具有強(qiáng)大的非線性和高維處理能力,而且具有更強(qiáng)的泛化能力。本文研究了支持向量機(jī)的多類分類策略和訓(xùn)練方法,并結(jié)合論文中提出的基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征提取算法、自適應(yīng)線性判別分析算法,首次在基于Windows CE操作系統(tǒng)的嵌入式ARM平臺中實現(xiàn)了具有較強(qiáng)魯棒性的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)。 5 提出并初步實現(xiàn)了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)模型的遠(yuǎn)距離人臉識別方案為解決嵌入式人臉識別系統(tǒng)在海量人臉庫中進(jìn)行識別的難題,論文提出并初步實現(xiàn)了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)模型的嵌入式遠(yuǎn)距離人臉識別方案。 客戶機(jī)(嵌入式平臺)完成對人臉圖像的檢測、歸一化處理和人臉特征提取,然后通過無線網(wǎng)絡(luò)將提取后的人臉特征數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器端,由服務(wù)器在海量人臉庫中完成人臉識別,并將識別后的結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)顯示輸出,從而實現(xiàn)基于客戶機(jī)/服務(wù)器無線網(wǎng)絡(luò)模型的嵌入式遠(yuǎn)距離人臉識別方案。 6 結(jié)合我們開發(fā)的基于ARM的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng),從系統(tǒng)設(shè)計的角度探討了在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行人臉識別應(yīng)用設(shè)計的思路及應(yīng)該注意的問題雖然嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能很大程度上取決于高效的人臉特征描述和魯棒的人臉識別核心算法。但是,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計思想對嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能影響同樣值得重視。本文第六章重點闡述了嵌入式自動人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計思路,并結(jié)合我們自主開發(fā)的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計的角度探討了嵌入式人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該注意的關(guān)鍵技術(shù)問題。 結(jié)合本文提出的算法我們在PC上完成對人臉識別分類器的訓(xùn)練,然后在嵌入式ARM開發(fā)平臺上實現(xiàn)了嵌入式自動人臉識別、嵌入式人像比對兩個便攜式人員身份認(rèn)證系統(tǒng),經(jīng)測試運(yùn)行效果良好。所提出的人臉識別算法不僅具有一定的理論參考價值,而且對于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、AFR應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)也具有一定的借鑒意義。
標(biāo)簽： ARM 架構(gòu) 嵌入式 人臉識別
上傳時間： 2013-05-18
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差分跳頻(DFH)是集跳頻圖案、信息調(diào)制與解調(diào)于一體，是一個全面基于數(shù)字信號處理的全新概念的通信系統(tǒng)，其技術(shù)體制和原理與常規(guī)跳頻完全不同，較好地解決了數(shù)據(jù)速率和跟蹤干擾等問題，代表了當(dāng)前短波通信的一個重要發(fā)展方向。美國Sanders公司推出了名為CHESS的新型短波跳頻通信系統(tǒng)，并獲得了成功，但我國對該體制和技術(shù)的研究還處于初始階段，目前還不太成熟，離實際應(yīng)用還有一段距離。 本文主要基于FPGA芯片的基礎(chǔ)上對差分跳頻進(jìn)行了研究，用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。而且設(shè)計中盡量采用軟件無線電體系結(jié)構(gòu)，減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字化處理盡量靠近天線，從而建立一個通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺，用軟件編程來實現(xiàn)差分跳頻的各種功能，從基于硬件的設(shè)計方法中解放出來。 本文首先介紹了課題背景及研究的意義，闡述了目前差分跳頻中頻率合成跟頻率識別的實現(xiàn)方案。在頻率合成中，著重對DDS的相位截斷誤差及幅度量化誤差進(jìn)行仿真，找出基于FPGA實現(xiàn)的最佳參數(shù)及改善方法。在頻率識別中，基于Xilinx公司提供FFT IP核，接收端中的位同步，頻率識別均在FFT的理論上進(jìn)行設(shè)計。最后根據(jù)設(shè)計方案制作基于FPGA的電路板。 設(shè)計中跳頻圖案、直接數(shù)字頻率合成器、頻率識別、位同步、跳頻圖案恢復(fù)、線性調(diào)頻z變換等模塊均采用Verilog和VHDL兩種通用硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計，以便能夠在所有廠家的FPGA芯片中移植。
上傳時間： 2013-07-22
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數(shù)字射頻存儲器(Digital Radio FreqlJencyr：Memory DRFM)具有對射頻信號和微波信號的存儲、處理及傳輸能力，已成為現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的重要部件。現(xiàn)代雷達(dá)普遍采用了諸如脈沖壓縮、相位編碼等更為復(fù)雜的信號處理技術(shù)，DRFM由于具有處理這些相干波形的能力，被越來越廣泛地應(yīng)用于電子對抗領(lǐng)域作為射頻頻率源。目前，國內(nèi)外對DRFM技術(shù)的研究還處于起步階段，DRFM部件在采樣率、采樣精度及存儲容量等方面，還不能滿足現(xiàn)代雷達(dá)信號處理的要求。 本文介紹了DRFM的量化類型、基本組成及其工作原理，在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上提出了一種便于工程實現(xiàn)的設(shè)計方法，給出了基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array FPGA)實現(xiàn)的幅度量化DRFM設(shè)計方案。本方案的采樣率為1 GHz、采樣精度12位，具體實現(xiàn)是采用4個采樣率為250 MHz的ADC并行交替等效時間采樣以達(dá)到1 GHz的采樣率。單通道內(nèi)采用數(shù)字正交采樣技術(shù)進(jìn)行相干檢波，用于保存信號復(fù)包絡(luò)的所有信息。利用FPGA器件實現(xiàn)DRFM的控制器和多路采樣數(shù)據(jù)緩沖器，采用硬件描述語言(Very High Speed}lardware Description Language VHDL)實現(xiàn)了DRFM電路的FPGA設(shè)計和功能仿真、時序分析。方案中采用了大量的低壓差分信號(Low Voltage Differential Signaling LVDS)邏輯的芯片，從而大大降低了系統(tǒng)的功耗，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。本文最后對采用的數(shù)字信號處理算法進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果證明了設(shè)計方案的可行性。 本文提出的基于FPGA的多通道DRFM系統(tǒng)與基于專用FIFO存儲器的DRFM相比，具有更高的性能指標(biāo)和優(yōu)越性。
上傳時間： 2013-06-01
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產(chǎn)品概要： 3GHz射頻信號源模塊GR6710是軟件程控的虛擬儀器模塊，可以通過測控軟件產(chǎn)生9kHz到3GHz的射頻信號源和AM/FM/CW調(diào)制輸出，具有CPCI、PXI、SPI、RS232、RS485和自定義IO接口。 產(chǎn)品描述： 3GHz射頻信號源模塊GR6710是軟件程控的虛擬儀器模塊，可以通過測控軟件產(chǎn)生9kHz到3GHz的射頻信號源和AM/FM/CW調(diào)制輸出，還可以通過IQ選件實現(xiàn)其它任意調(diào)制輸出。GR6710既可程控發(fā)生點頻信號和掃頻信號，也支持內(nèi)部調(diào)制和外部調(diào)制。GR6710可安裝于3U/6U背板上工作，也可以獨立供電工作，使用靈活。該模塊可用于通信測試、校準(zhǔn)信號源。 技術(shù)指標(biāo) 頻率特性 頻率范圍：9kHz～3GHz，500KHz以下指標(biāo)不保證 頻率分辨率：3Hz，1Hz（載頻<10MHz時） 頻率穩(wěn)定度：晶振保證 電平特性 電平范圍：-110dBm～+10dBm 電平分辨率：0.5dB 電平準(zhǔn)確度：≤±2.5dB@POWER<-90dBm，≤±1.5dB@POWER>-90dBm 輸出關(guān)斷功能 頻譜純度 諧波：9KHz～200MHz≥20dBc，200MHz～3GHz≥30dBc 非諧波：≤80dBc典型值（偏移10kHz，載頻<1GHz），≥68dBc（偏移10kHz，其它載頻）， 鎖相環(huán)小數(shù)分頻雜散≥64dBc（偏移10kHz） SSB相噪： ≤-98dBc/Hz 偏移20kHz（500MHz） ≤-102dBc/Hz 偏移20kHz（1GHz） ≤-90dBc/Hz 偏移20kHz（>1GHz） 調(diào)制輸出：調(diào)幅AM、調(diào)頻FM、脈沖CW，其它調(diào)制輸出可以通過IQ選件實現(xiàn) 調(diào)制源：內(nèi)、外 參考時鐘輸入和輸出：10MHz，14dBm 控制接口：CPCI、PXI、SPI、RS232、RS485、自定義GPIO 射頻和時鐘連接器：SMA-K 電源接口：背板供電、獨立供電 可選 電源及其功耗：+5V DC、±12V DC（紋波≤2%輸出電壓），≤38W 結(jié)構(gòu)尺寸：3U高度4槽寬度（100mm×160mm×82mm，不含連接器部分） 工作環(huán)境：商業(yè)級溫度和工業(yè)級溫度 可選，振動、沖擊、可靠性、MTBF 測控軟件功能：射頻信號發(fā)生、調(diào)制信號輸出、跳頻/掃頻信號發(fā)生、支持WindowsXP系統(tǒng) 成功案例: 通信綜測儀器內(nèi)部的信號源模塊 無線電監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部的信號校準(zhǔn)模塊 無線電通信測試儀器的調(diào)制信號發(fā)生
上傳時間： 2013-11-13
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摘要: 介紹了時鐘分相技術(shù)并討論了時鐘分相技術(shù)在高速數(shù)字電路設(shè)計中的作用。 關(guān)鍵詞: 時鐘分相技術(shù); 應(yīng)用 中圖分類號: TN 79 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號: 025820934 (2000) 0620437203 時鐘是高速數(shù)字電路設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一, 系統(tǒng)時鐘的性能好壞, 直接影響了整個電路的 性能。尤其現(xiàn)代電子系統(tǒng)對性能的越來越高的要求, 迫使我們集中更多的注意力在更高頻率、 更高精度的時鐘設(shè)計上面。但隨著系統(tǒng)時鐘頻率的升高。我們的系統(tǒng)設(shè)計將面臨一系列的問 題。 1) 時鐘的快速電平切換將給電路帶來的串?dāng)_(Crosstalk) 和其他的噪聲。 2) 高速的時鐘對電路板的設(shè)計提出了更高的要求: 我們應(yīng)引入傳輸線(T ransm ission L ine) 模型, 并在信號的匹配上有更多的考慮。 3) 在系統(tǒng)時鐘高于100MHz 的情況下, 應(yīng)使用高速芯片來達(dá)到所需的速度, 如ECL 芯 片, 但這種芯片一般功耗很大, 再加上匹配電阻增加的功耗, 使整個系統(tǒng)所需要的電流增大, 發(fā) 熱量增多, 對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度有不利的影響。 4) 高頻時鐘相應(yīng)的電磁輻射(EM I) 比較嚴(yán)重。 所以在高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中對高頻時鐘信號的處理應(yīng)格外慎重, 盡量減少電路中高頻信 號的成分, 這里介紹一種很好的解決方法, 即利用時鐘分相技術(shù), 以低頻的時鐘實現(xiàn)高頻的處 理。 1 時鐘分相技術(shù) 我們知道, 時鐘信號的一個周期按相位來分, 可以分為360°。所謂時鐘分相技術(shù), 就是把 時鐘周期的多個相位都加以利用, 以達(dá)到更高的時間分辨。在通常的設(shè)計中, 我們只用到時鐘 的上升沿(0 相位) , 如果把時鐘的下降沿(180°相位) 也加以利用, 系統(tǒng)的時間分辨能力就可以 提高一倍(如圖1a 所示)。同理, 將時鐘分為4 個相位(0°、90°、180°和270°) , 系統(tǒng)的時間分辨就 可以提高為原來的4 倍(如圖1b 所示)。 以前也有人嘗試過用專門的延遲線或邏輯門延時來達(dá)到時鐘分相的目的。用這種方法產(chǎn)生的相位差不夠準(zhǔn)確, 而且引起的時間偏移(Skew ) 和抖動 (J itters) 比較大, 無法實現(xiàn)高精度的時間分辨。 近年來半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展, 使高質(zhì)量的分相功能在一 片芯片內(nèi)實現(xiàn)成為可能, 如AMCC 公司的S4405, CY2 PRESS 公司的CY9901 和CY9911, 都是性能優(yōu)異的時鐘 芯片。這些芯片的出現(xiàn), 大大促進(jìn)了時鐘分相技術(shù)在實際電 路中的應(yīng)用。我們在這方面作了一些嘗試性的工作: 要獲得 良好的時間性能, 必須確保分相時鐘的Skew 和J itters 都 比較小。因此在我們的設(shè)計中, 通常用一個低頻、高精度的 晶體作為時鐘源, 將這個低頻時鐘通過一個鎖相環(huán)(PLL ) , 獲得一個較高頻率的、比較純凈的時鐘, 對這個時鐘進(jìn)行分相, 就可獲得高穩(wěn)定、低抖動的分 相時鐘。 這部分電路在實際運(yùn)用中獲得了很好的效果。下面以應(yīng)用的實例加以說明。2 應(yīng)用實例 2. 1 應(yīng)用在接入網(wǎng)中 在通訊系統(tǒng)中, 由于要減少傳輸 上的硬件開銷, 一般以串行模式傳輸 圖3 時鐘分為4 個相位 數(shù)據(jù), 與其同步的時鐘信號并不傳輸。 但本地接收到數(shù)據(jù)時, 為了準(zhǔn)確地獲取 數(shù)據(jù), 必須得到數(shù)據(jù)時鐘, 即要獲取與數(shù) 據(jù)同步的時鐘信號。在接入網(wǎng)中, 數(shù)據(jù)傳 輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖2 所示。 數(shù)據(jù)以68MBös 的速率傳輸, 即每 個bit 占有14. 7ns 的寬度, 在每個數(shù)據(jù) 幀的開頭有一個用于同步檢測的頭部信息。我們要找到與它同步性好的時鐘信號, 一般時間 分辨應(yīng)該達(dá)到1ö4 的時鐘周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 這就是說, 系統(tǒng)時鐘頻率應(yīng)在300MHz 以 上, 在這種頻率下, 我們必須使用ECL inp s 芯片(ECL inp s 是ECL 芯片系列中速度最快的, 其 典型門延遲為340p s) , 如前所述, 這樣對整個系統(tǒng)設(shè)計帶來很多的困擾。 我們在這里使用鎖相環(huán)和時鐘分相技術(shù), 將一個16MHz 晶振作為時鐘源, 經(jīng)過鎖相環(huán) 89429 升頻得到68MHz 的時鐘, 再經(jīng)過分相芯片AMCCS4405 分成4 個相位, 如圖3 所示。 我們只要從4 個相位的68MHz 時鐘中選擇出與數(shù)據(jù)同步性最好的一個。選擇的依據(jù)是: 在每個數(shù)據(jù)幀的頭部(HEAD) 都有一個8bit 的KWD (KeyWord) (如圖1 所示) , 我們分別用 這4 個相位的時鐘去鎖存數(shù)據(jù), 如果經(jīng)某個時鐘鎖存后的數(shù)據(jù)在這個指定位置最先檢測出這 個KWD, 就認(rèn)為下一相位的時鐘與數(shù)據(jù)的同步性最好(相關(guān))。 根據(jù)這個判別原理, 我們設(shè)計了圖4 所示的時鐘分相選擇電路。 在板上通過鎖相環(huán)89429 和分相芯片S4405 獲得我們所要的68MHz 4 相時鐘: 用這4 個 時鐘分別將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行移位, 將移位的數(shù)據(jù)與KWD 作比較, 若至少有7bit 符合, 則認(rèn)為檢 出了KWD。將4 路相關(guān)器的結(jié)果經(jīng)過優(yōu)先判選控制邏輯, 即可輸出同步性最好的時鐘。這里, 我們運(yùn)用AMCC 公司生產(chǎn)的 S4405 芯片, 對68MHz 的時鐘進(jìn)行了4 分 相, 成功地實現(xiàn)了同步時鐘的獲取, 這部分 電路目前已實際地應(yīng)用在某通訊系統(tǒng)的接 入網(wǎng)中。 2. 2 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 高速、高精度的模擬- 數(shù)字變換 (ADC) 一直是高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵部 分。高速的ADC 價格昂貴, 而且系統(tǒng)設(shè)計 難度很高。以前就有人考慮使用多個低速 圖5 分相技術(shù)應(yīng)用于采集系統(tǒng) ADC 和時鐘分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于時鐘分相電路產(chǎn)生的相位不準(zhǔn)確, 時鐘的 J itters 和Skew 比較大(如前述) , 容易產(chǎn)生較 大的孔徑晃動(Aperture J itters) , 無法達(dá)到很 好的時間分辨。 現(xiàn)在使用時鐘分相芯片, 我們可以把分相 技術(shù)應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中: 以4 分相后 圖6 分相技術(shù)提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集率 的80MHz 采樣時鐘分別作為ADC 的 轉(zhuǎn)換時鐘, 對模擬信號進(jìn)行采樣, 如圖5 所示。 在每一采集通道中, 輸入信號經(jīng)過 緩沖、調(diào)理, 送入ADC 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換, 采集到的數(shù)據(jù)寫入存儲器(M EM )。各個 采集通道采集的是同一信號, 不過采樣 點依次相差90°相位。通過存儲器中的數(shù) 據(jù)重組, 可以使系統(tǒng)時鐘為80MHz 的采 集系統(tǒng)達(dá)到320MHz 數(shù)據(jù)采集率(如圖6 所示)。 3 總結(jié) 靈活地運(yùn)用時鐘分相技術(shù), 可以有效地用低頻時鐘實現(xiàn)相當(dāng)于高頻時鐘的時間性能, 并 避免了高速數(shù)字電路設(shè)計中一些問題, 降低了系統(tǒng)設(shè)計的難度。
標(biāo)簽： 時鐘 分相 技術(shù)應(yīng)用
上傳時間： 2013-12-17
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基于HT47C20L的R-F型低電壓八位Mask單片機(jī) HT47C20L 是8 位高性能精簡指令集單片機(jī)。單指令周期和兩級流水線結(jié)構(gòu)，使其適合高速應(yīng)用的場合。特別適用于帶LCD 的低功耗產(chǎn)品，例如：電子計算機(jī)、時鐘計數(shù)器、游戲產(chǎn)品、電子秤、玩具、溫度計、濕度計、體溫計、電容測量儀，以及其它掌上型LCD 產(chǎn)品，尤其是電池供電的系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-11-13
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基于HT45R37V的低功耗C/R-F型八位OTP單片機(jī) HT45R37V 是一款低功耗C/R-F 型具有8 位高性能精簡指令集的單片機(jī)，專門為需要VFD 功能的產(chǎn)品而設(shè)計。作為一款C/R-F 型的單片機(jī)，它可以連接9 個外部電容型或電阻型傳感器，并把它們的電容值或電阻值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率進(jìn)行處理。此外，單片機(jī)帶有內(nèi)部A/D 轉(zhuǎn)換器，能夠直接與模擬信號相連接，且它還集成了一個雙通道的脈沖寬度調(diào)節(jié)器，用于控制外部的馬達(dá)和LED 燈等。這款單片機(jī)是專門為VFD 產(chǎn)品應(yīng)用而設(shè)計的，它能直接驅(qū)動VFD 面板。
上傳時間： 2013-10-16
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基于HT45R37的低功耗C/R-F型八位OTP單片機(jī) HT45R37 是一款低功耗C/R-F 型具有8 位高性能精簡指令集的單片機(jī)。作為一款C/R-F 型的單片機(jī)，它可以連接16 個外部電容/電阻式傳感器，并把它們的電容值或電阻值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率進(jìn)行處理。此外，單片機(jī)帶有內(nèi)部A/D 轉(zhuǎn)換器，能夠直接與模擬信號相連接，且它還集成了雙通道的脈沖寬度調(diào)節(jié)器，用于控制外部的馬達(dá)和LED 燈等。
上傳時間： 2013-11-23
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