軟開關(guān)技術(shù)是電力電子裝置向高頻化、高功率密度化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),已成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。微處理器的出現(xiàn)促進(jìn)了電力電子變換器的控制技術(shù)從傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制,數(shù)字控制技術(shù)可使控制電路大為簡化,并能提高系統(tǒng)的抗干擾能力、控制靈活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一種利用耦合輸出電感的新型次級箝位ZVZCS PWM DC/DC變換器,其反饋控制采用數(shù)字化方式。 論文分析了該新型變換器的工作原理,推導(dǎo)了變換器各種狀態(tài)時的參數(shù)計(jì)算方程;設(shè)計(jì)了以ARW芯片LPC2210為核心的數(shù)字化反饋控制系統(tǒng),通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PWM移相控制信號的輸出;運(yùn)用Pspice9.2軟件成功地對變換器進(jìn)行了仿真,分析了各參數(shù)對變換器性能的影響,并得出了變換器的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù);最后研制出基于該新型拓?fù)浜蛿?shù)字化控制策略的1千瓦移相控制零電壓零電流軟開關(guān)電源,給出了其主電路、控制電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路及高頻變壓器等的設(shè)計(jì)過程,并在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上測量出了實(shí)際運(yùn)行時的波形。 理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該變換器拓?fù)淠軐?shí)現(xiàn)超前橋臂的零電壓開關(guān),滯后橋臂的零電流開關(guān);采用ARM微控制器進(jìn)行數(shù)字控制,較傳統(tǒng)的純模擬控制實(shí)時反應(yīng)速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好、外圍電路更簡單、設(shè)計(jì)更靈活等,為實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)字電源創(chuàng)造了基礎(chǔ),具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)價值。
標(biāo)簽: DCDC ARM 控制 全橋
上傳時間: 2013-08-03
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LDPC(低密度奇偶校驗(yàn)碼)編碼是提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)鍵技術(shù)。LDPC碼應(yīng)用于實(shí)際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點(diǎn)。實(shí)際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實(shí)現(xiàn)的前提下,結(jié)合連續(xù)相位MSK調(diào)制,滿足歸一化信噪比SNR=2dB時,系統(tǒng)誤碼率低于10-4。根據(jù)課題背景,本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 LDPC碼的編碼復(fù)雜度往往與其幀長的平方成正比,編碼復(fù)雜度大,成為編碼硬件實(shí)現(xiàn)的一個障礙;論文針對實(shí)際系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo),通過對多種矩陣構(gòu)造算法的預(yù)選方案及影響LDPC碼性能參數(shù)仿真分析,基于1/2碼率,1024和2048兩種幀長,設(shè)計(jì)了三種編碼器的備選方案,分別為直接下三角編碼器,串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器和二階準(zhǔn)循環(huán)編碼器。 對于每種編碼器,分別設(shè)計(jì)了其整體結(jié)構(gòu),并對每種編碼器的功能模塊進(jìn)行深入研究,設(shè)計(jì)完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進(jìn)行了時序仿真;根據(jù)時序仿真結(jié)果和綜合報告對三種編碼方案進(jìn)行比較,最終選擇串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器作為硬件實(shí)現(xiàn)的編碼方案。 最后,在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)了串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器并對其進(jìn)行測試,利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗(yàn)證了這種編碼器的正確性和硬件可實(shí)現(xiàn)性。
標(biāo)簽: LDPC FPGA 編碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時間: 2013-08-02
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優(yōu)異性能在編碼界引起了轟動,成為研究的熱點(diǎn)。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展,目前,LDPC碼已經(jīng)被多個通信系統(tǒng)定為信道編碼方案,并被應(yīng)用到第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星(DVB—S2)通信系統(tǒng)中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大,譯碼時序控制復(fù)雜,如何實(shí)現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點(diǎn)。 論文以基于FPGA實(shí)現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標(biāo),主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點(diǎn)數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運(yùn)算單元的FPGA設(shè)計(jì)和譯碼的時序控制進(jìn)行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點(diǎn)分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法,并對四種譯碼算法的糾錯性能和譯碼復(fù)雜度進(jìn)行比較論證,選出適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng),對譯碼算法進(jìn)行仿真分析,確定了譯碼算法的各個參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上,以歸一化最小和譯碼算法為理論方案,利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊,并基于FPGA實(shí)現(xiàn)了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器,利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進(jìn)行了功能驗(yàn)證和時序驗(yàn)證,最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標(biāo)簽: LDPC FPGA 譯碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時間: 2013-04-24
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糾錯碼技術(shù)是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強(qiáng)的糾錯能力,既能糾正隨機(jī)錯誤,也能糾正突發(fā)錯誤,在深空通信、移動通信、磁盤陣列、光存儲及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 DVD是一種高容量的存儲媒質(zhì)。DVD技術(shù)的應(yīng)用很廣泛,在數(shù)字技術(shù)中占有重要地位。DVD系統(tǒng)中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC:Reed-Solomon ProductCode)進(jìn)行糾錯,RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發(fā)階段具有安全、方便、可隨時修改設(shè)計(jì)等不可替代的優(yōu)點(diǎn),在電子系統(tǒng)中采用FPGA可以極大的提升硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性,可靠性,同時提高硬件開發(fā)的速度和降低系統(tǒng)的成本。FPGA的固有優(yōu)點(diǎn)使其得到越來越廣泛的應(yīng)用,F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)技術(shù)也被越來越多的設(shè)計(jì)人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法,提出RS編碼器實(shí)現(xiàn)方案,詳細(xì)分析了譯碼器的ME算法和改進(jìn)BM算法的實(shí)現(xiàn),針對ME算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的糾刪糾錯RS譯碼器實(shí)現(xiàn)方案,在譯碼器復(fù)雜度和延時上作了折衷,降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了最高工作頻率,利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進(jìn)行優(yōu)化。這些技術(shù)的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率,節(jié)省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設(shè)計(jì)并成功實(shí)現(xiàn)了RS(208,192)編譯碼器。
標(biāo)簽: DVD RS編譯碼
上傳時間: 2013-07-20
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正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù),具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn),適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求,將成為下一代無線通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。 本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關(guān)鍵技術(shù)等做了理論上的分析,指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢;然后針對OFDM中的信道估計(jì)技術(shù),深入分析了基于FFT級聯(lián)的信道估計(jì)理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計(jì)理論,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計(jì)算法,并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較,驗(yàn)證了它們的有效性。 而后,在Matlab中應(yīng)用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺。在此平臺上,對OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進(jìn)行了仿真,并給出了數(shù)據(jù)曲線,通過分析結(jié)果可正確評價OFDM系統(tǒng)在多個方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求,設(shè)定了合理的參數(shù);然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手,對串/并轉(zhuǎn)換,QPSK映射,過采樣處理,插入導(dǎo)頻,添加循環(huán)前綴,IFFT/FFT,幀同步檢測等各個模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),詳細(xì)介紹了各個模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程,并給出了相應(yīng)的仿真波形和參數(shù)說明。其中,針對定點(diǎn)運(yùn)算的局限性,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并自定義了24位的浮點(diǎn)運(yùn)算格式,參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運(yùn)算,在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi),充分利用了有限資源,提高了系統(tǒng)運(yùn)算精度;然后重點(diǎn)描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進(jìn)、優(yōu)化和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),針對原始快速傅立葉變換FPGA實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算空閑時間過多,資源占用較大的問題,提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方案,使之運(yùn)用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實(shí)現(xiàn),結(jié)果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù),對整個OFDM的基帶處理系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析,證明了設(shè)計(jì)的可行性。 綜上所述,本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)為OFDM通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽: FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器
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本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)為目標(biāo),對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的研究。 首先,在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進(jìn)行了介紹,確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法,結(jié)合CCSDS標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)現(xiàn)編碼器時,針對標(biāo)準(zhǔn)中給定的幀長、碼率與交織算法,以及偽隨機(jī)序列模塊與幀同步模塊,提出了相應(yīng)解決方案;而在相應(yīng)的譯碼器設(shè)計(jì)中,采用了FPGA設(shè)計(jì)中“自上而下”的設(shè)計(jì)方法,權(quán)衡硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與處理時延等因素,優(yōu)先考慮面積因素,提高元件的重復(fù)利用率和降低電路復(fù)雜度,來實(shí)現(xiàn)Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個系統(tǒng)分割成不同的功能模塊,分別闡述了實(shí)現(xiàn)過程。 然后,基于Verilog HDL 設(shè)計(jì)出12位固點(diǎn)數(shù)據(jù)的Turbo編譯碼器以及仿真驗(yàn)證平臺,與用Matlab語言設(shè)計(jì)的相同指標(biāo)的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)譯碼器進(jìn)行性能比較,得到該設(shè)計(jì)的功能驗(yàn)證。 最后,研究了Tuxbo碼譯碼器幾項(xiàng)最新技術(shù),如滑動窗譯碼,歸一化處理,停止迭代技術(shù)結(jié)合流水線電路設(shè)計(jì),將改進(jìn)后的譯碼器與先前設(shè)計(jì)的譯碼器分別在ISE開發(fā)環(huán)境中針對目標(biāo)器件xilinx Virtex-Ⅱ500進(jìn)行電路綜合,證實(shí)了這些改進(jìn)技術(shù)能有效地提高譯碼器的吞吐量,減少譯碼時延和存儲器面積從而降低功耗。
標(biāo)簽: Turbo FPGA 編譯碼器
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本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的數(shù)字下變頻器DDC,用于寬帶數(shù)字中頻軟件無線電接收機(jī)中。采用自上向下的模塊化設(shè)計(jì)方法,將DDC的功能劃分為基本單元,實(shí)現(xiàn)這些功能模塊并組成模塊庫。在具體應(yīng)用時,優(yōu)化配置各個模塊來滿足具體無線通信系統(tǒng)性能的要求。這樣做比傳統(tǒng)ASIC數(shù)字下變頻器具有更好的可編程性和靈活性,從而滿足不同的工程設(shè)計(jì)需求。 首先闡述了軟件無線電中關(guān)鍵的數(shù)字信號處理技術(shù),包括中頻處理中的下變頻技術(shù)、抽取技術(shù)以及帶通采樣技術(shù)。利用MATLAB的Simulink完成了對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。之后用QuartusII進(jìn)行了基于FPGA抽取濾波器和NCO等關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì),編譯后進(jìn)行了時序仿真,最后在PCB板上實(shí)現(xiàn)了實(shí)際電路并應(yīng)用于工程項(xiàng)目中。
標(biāo)簽: FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時間: 2013-08-05
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當(dāng)今電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以大規(guī)模FPGA為物理載體的系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì),基于FPGA的片上系統(tǒng)可稱為可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。SOPC的設(shè)計(jì)是以知識產(chǎn)權(quán)核(IPCore)為基礎(chǔ),以硬件描述語言為主要設(shè)計(jì)手段,借助以計(jì)算機(jī)為平臺的EDA工具進(jìn)行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,給出了SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的方案。在分析設(shè)計(jì)軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開發(fā)軟件進(jìn)行SOPC(System On a Programmable Chip)設(shè)計(jì)流程后,依據(jù)調(diào)制解調(diào)算法提出了一種基于DSP Builder調(diào)制解調(diào)器的SOPC實(shí)現(xiàn)方案,模塊化的設(shè)計(jì)方法大大縮短了調(diào)制解調(diào)器的開發(fā)周期。 在SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過程中,用MATLAB/Simulink的圖形方式調(diào)用Altera DSP Builder和其他Simulink庫中的圖形模塊(Block)進(jìn)行系統(tǒng)建模,在Simulink中仿真通過后,利用DSP Builder將Simulink的模型文件(.mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件,從而避免了VHDL語言手動編寫系統(tǒng)的煩瑣過程,將精力集中于算法的優(yōu)化上。 基于DSP Builder的開發(fā)功能,調(diào)制解調(diào)器電路中的低通濾波器可直接調(diào)用FIRIP Core,進(jìn)一步提高了開發(fā)效率。 在進(jìn)行編譯、仿真調(diào)試成功后,經(jīng)過QuartusⅡ?qū)⒕幾g生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6,完成器件編程,從而給出了一種調(diào)制解調(diào)器的SOPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。
標(biāo)簽: FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時間: 2013-05-28
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隨著現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用,使得基于FPGA數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)在雷達(dá)信號處理中有著重要地位。模型化設(shè)計(jì)是一種自頂向下的面向FPGA的快速原型驗(yàn)證法,它不僅降低了FPGA設(shè)計(jì)門檻,而且縮短了開發(fā)周期,提高了設(shè)計(jì)效率。這使得FPGA模型化設(shè)計(jì)成為了FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。本文針對常見雷達(dá)信號處理模塊的FPGA模型化實(shí)現(xiàn),在以下幾個方面展開研究:首先對基于FPGA的模型化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究,給出了模型化設(shè)計(jì)方法的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,并對本文中使用的模型化設(shè)計(jì)方法的軟件工具System Generator和AccelDSP進(jìn)行了介紹。其次使用這兩種軟件工具對FIR濾波器進(jìn)行了模型化設(shè)計(jì)并同RTL(寄存器傳輸級)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行對比,全面分析了模型化設(shè)計(jì)方法和RTL設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。然后在簡明闡述雷達(dá)信號處理原理的基礎(chǔ)上,使用System Generator對數(shù)字下變頻(DDC)、脈沖壓縮、動目標(biāo)顯示(MTI)及恒虛警(CFAR)處理等雷達(dá)信號處理模塊進(jìn)行了自頂向下的模型化設(shè)計(jì)。在Simulink中進(jìn)行了功能仿真驗(yàn)證,生成了HDL代碼,并在Xilinx FPGA中進(jìn)行了RTL的時序仿真分析。關(guān)鍵詞:雷達(dá)信號處理 FPGA 模型化設(shè)計(jì) System Generator AccelDSP
標(biāo)簽: FPGA 模型 雷達(dá)信號
上傳時間: 2013-07-25
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針對目前艦艇系統(tǒng)通用數(shù)據(jù)采集需要,設(shè)計(jì)了一種基于DSP的協(xié)議轉(zhuǎn)換器??朔四壳坝捎谂炌ё鲬?zhàn)系統(tǒng)使用接口協(xié)議多樣而造成通用性差的問題。通過在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的組建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并進(jìn)行性能測試,證明該協(xié)議轉(zhuǎn)換器能滿足現(xiàn)階段艦艇多接口數(shù)據(jù)采集的要求,新研制或改進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能滿足高度通用化的需要。
標(biāo)簽: 艦艇 協(xié)議轉(zhuǎn)換器 測試 通用數(shù)據(jù)
上傳時間: 2013-10-28
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