基于FPGA的全数字Costas锁相环的设计仿真

文章主要是对Xilinx公司FPGA开发工具System Generator进行了介绍,并且对全数字Costas锁相环的设计进行了相应的设计。在介绍的过程中,首先对Costas环的工作原理进行了阐述,利用离散域变换对CORDIC算法对DDS进行设计和实现,同时,对Costas数字环路滤波器进行设计,最后利用FPGA实现了设计,并且将其进行了全面分析。     

数字Costas环的设计与实现

针对扩频系统的载波同步,研究了数字Costas环的设计和实现方法。介绍了数字Costas环的结构、实现载波同步的基本方法。以二阶环为例,分析了数字锁相环的环路滤波器的参数设计方法,为数字Costas环的设计提供了参考。提出了在高速信号处理板(以FPGA和DSP为基础)中数字Costas环的实现方案,经工程验证,能够实现载波同步,解调出所需信号。     

基于 FPGA 的全数字 Costas 环的设计与实现

对基于现场可编程门阵列（FPGA ）的全数字Costas环的设计方法进行了研究。首先,基于锁相环的模型,研究了数字Costas环的结构和性能,详尽的分析了数字Costas环的原理。然后,对数字Costas环的所有参数公式进行了准确细致的推导,对某些重要参数公式进行了修正,以提高所设计的数字Costas环的性能。最后,采用Ver-ilog HDL硬件描述语言,在Xilinx FPGA上开发了数字Costas环的各个模块,并综合成一个完整的Costas环。结合一个实际案例给出了实现后的数字Costas环的寄存器传输逻辑（RTL）原理图和仿真结果。仿真数据证明按照该设计方法和修正后的参数公式可以设计出实用的、性能十分优良的全数字Costas环。     

基于扩频通信系统的接收机跟踪技术研究

文章在对信号的捕获方法进行了研究的基础上,将展开对扩频信号跟踪方法的研究与设计.通过对锁相环的基本原理进行阐述,采用两种特殊的锁相环--DLL和Costas环分别实现伪码跟踪环路和载波跟踪环路的设计.     

基于锁频环与锁相环相结合的载波跟踪技术

针对锁频环与锁相环各自在载波跟踪方面的优点与不足,设计了一种基于Costas环的锁频环与锁相环相结合的载波跟踪环路.基于锁频环与锁相环各自锁定时残余频差与残余相差都接近于0的原因,提出了mc、mpe两个阈值,当阈值满足设定的条件时,载波跟踪环路自适应地选择相应的工作状态.仿真结果表明,在阈值达到设定的条件时环路能够正确地实现工作状态的转换,在多普勒频移为固定值以及阶跃函数时能进行准确的跟踪,达到了设计目的.     

数字Costas锁相环的改进及应用

介绍了Costas锁相环的基本原理,然后提出了一种适合电视信号色度副载波恢复的改进数字Costas锁相环的基本原理.并且详细介绍了其积分清零器、相位检测器、数字环路滤波器、NCO等各个基本部件的设计,最后在Matlab上给出了该算法的仿真结果并且做了分析.     

数字Costas环的matlab仿真及其FPGA实现

基于锁相环的模型,研究了数字Costas环的结构和性能．首先介绍了Costas环的基本原理及数学模型,其次使用matlab编程的方法实现了软件上的仿真,最后在QuartusⅡ＋ModelSim环境中用VHDL语言实现了该算法．仿真和实验结果表明,该Costas环路具有十分优良的性能．     

FFT频偏估计辅助环路捕获

载波同步模块是数字接收机最为关键的组成部分之一,本文对实现载波同步的方法进行改进,在分析了FFT频偏估计的基础上,将FFT频偏估计与极性Costas环结合,使FFT频偏估计辅助极性Costas环捕获以提升环路性能.对FFT频偏估计进行了MATLAB仿真和FPGA实现,并对改进后的极性Costas环路进行了FPGA实现.     

基于FPGA的Costas环设计

本文首先研究了 Costas 环的结构和原理，然后，利用 FPGA 设计了环路中的各个模块，并对设计所需的参数进行了细致的推导，最后，结合一个实际工程给出了仿真结果，仿真结果证明本文设计的 Costas 环跟踪速度快、频率误差小，能够满足实际需求。     

GNSS接收机锁相环最佳环路带宽的选取

锁相环环路带宽值的选取对于锁相环的跟踪误差性能有重要影响。基于全球卫星导航系统(GNSS）接收机中常用锁相环结构与数学模型,首先介绍了锁相环及其重要组成部分环路滤波器的结构和原理,然后分析了环路带宽的取值对锁相环两个最重要的误差源——环路热噪声误差和晶振阿伦偏差的影响,给出了低动态下使锁相环总的跟踪误差最小的最佳环路带宽的理论表达式。对基于由现场可编程门阵列（FPGA）芯片、温补晶振和模/数接口电路构建的实际硬件接收机平台进行了验证,结果表明：当根据最佳环路带宽的理论表达式取环路带宽值时,锁相环的跟踪误差最小。所推得的理论表达式不仅可以应用于GNSS接收机,也适用于一般的载波跟踪环设计。     

QPSK扩频调制信号载波跟踪环路设计

扩频接收基带通常需要载波跟踪环来完成本地载波与接收信号载波的同步,科斯塔斯环是常用的非相干载波相位跟踪环,具有较好的鉴相特性。本文基于常规的单路单载波解调的科斯塔斯环原理,对科斯塔斯环做了改进,提出了对双通道平衡QPSK扩频基带所用载波跟踪环科斯塔斯环的改进方法,并推导出环路误差鉴相信号,用Matlab进行了仿真实验,结果证明利用本环路可实现载波稳定跟踪。     

基于Costas环的载波提取电路设计与仿真

Costas环是一种闭环自适应系统,常用于提取相干载波.介绍了数字Costas环的基本原理,并根据DSP开发工具DSP Builder的优点,采用VHDL文本与Simulink模型图相结合的方法对Costas环载波恢复电路进行了FPGA设计,仿真结果验证了设计的正确性及可行性.     

全数字Costas环在FPGA上的设计与实现

Costas环是一种闭环自动调整系统,常用于抑制载波的相位调制系统中提取参考载波信号。文中在FPGA(现场可编程门阵列)平台上实现了全数字化的Costas环载波恢复电路,介绍了Costas环的基本原理,详细阐述了环路各部件的参数及电路设计,给出了实现后的RTL(寄存器传输逻辑)原理图及仿真测试数据,仿真结果表明,该Costas环路具有十分优良的性能。     

一种高速多模式载波同步方法

针对载波同步的两个关键问题———提高速度和适应多模式,研究了锁相环的鉴频辅助方法,构建了基于Costas鉴相和点积、差积鉴频算法的环路。仿真结果表明,所研究的载波同步方法适应BPSK、QPSK和8PSK等调制方式,同步速度约为传统方法的2倍。     

基于FPGA的QDPSK调制器的设计与实现

介绍了QDPSK信号的优点,并分析了其实现原理,提出一种QDPSK高性能数字调制器的FPGA实现方案.采用自顶向下的设计思想,将系统分成串,并变换器、差分编码器、逻辑选相电路、四相载波发生器等4大模块.用原理图输入、VHDL语言设计和调用PLL核相结合的多种设计方法,分别实现了各模块的具体设计,并给出了其在Quar-t...     

基于FPGA的高精度时频测量设计与实现

由于数字器件的运行时钟受限,基于数字处理芯片的时频测量的精度很难提高;利用FPGA内部锁相环的特点,设计了采用同频多相的多个时钟同时对输入信号进行测量,对各个时钟的测量值进行平均的高精度时频测量方法;介绍了采用产生多个同频多相时钟的方法,详细说明了采用多个同频多相的时钟同时进行时频测量的具体步骤;实际测量表明,该方法实现较为简单,能够在不提高时钟运行速率的情况下,成倍地提高信号的时频测量精度。     

基于FPGA的三相电网故障环境下锁相技术分析

为使三相光伏并网逆变器在各种电网环境下准确、快速地锁定基波相位。利用三相锁相环基本结构,提出了一种在FPGA上的数字锁相环设计。通过流水线结构编写Verilog HDL硬件描述语言对dq坐标变换、PI控制器和数控振荡器在FPGA模块化实现锁相算法。并以FPGA为验证平台,分析了三相锁相环在电网故障环境中,即三相不平衡、频率突变、相位突变和电网谐波干扰等对三相锁相环技术分析得出误差。利用Matlab模拟电网故障Modelsim进行系统仿真,仿真结果验证了该锁相环能够快速准确地锁定电网基波相位,并对畸变电压具有较强的抑制作用。     

基于FPGA的高精度时频测量设计与实现

由于数字器件的运行时钟受限,基于数字处理芯片的时频测量的精度很难提高;利用FPGA内部锁相环的特点,设计了采用同频多相的多个时钟同时对输入信号进行测量,对各个时钟的测量值进行平均的高精度时频测量方法;介绍了采用产生多个同频多相时钟的方法,详细说明了采用多个同频多相的时钟同时进行时频测量的具体步骤;实际测量表明,该方法实现较为简单,能够在不提高时钟运行速率的情况下,成倍地提高信号的时频测量精度。     

Golomb Costas序列的结构及其在OFDM系统中的应用

研究了用循环移位法获得的Golomb Costas序列族的特性,建立了含有一个间隙行和一个间隙列的Golomb Costas序列的结构理论,深入研究了含有一个间隙行和一个间隙列的Golomb Costas序列的代数结构、构造方法和自（互）相关特性,并证明了相关的定理。探索了用含有一个间隙行和一个间隙列的Golomb Costas序列设计OFDM 系统中跳频图样的方法,举例说明了如何设计跳频码和怎样将跳频码分配给 OFDM 系统中的用户。用含有一个间隙行和一个间隙列的Golomb Costas序列设计跳频码能获得理想的自相关特性,并且当无线通信系统中多普勒频移受限时能获得极佳的互相关性能。