基于FPGA的模拟信号波形的实现方法

波形发生器是信号处理领域中必不可少的设备.这里,介绍了基于FPGA的模拟电路中阶梯波、阶梯波等常用渐变信号的波形实现方法,并详细地阐述了其相应硬件电路的工作原理.同时,对波形的实际输出结果进行了观测.通过实验证明,这些波形清晰,可以实时调节,且电路实现简单、成本低.     

基于SOPC的三相信号发生器设计

产品的品质分析和检验中广泛使用相移信号,对信号源数字化、可靠性、精度和波形带宽等要求越来越高.采用SOPC和直接数字合成技术,在EP2C8T144C8上实现最高频率为100MHz正弦波、方波、三角波和锯齿波信号,方波占空比可调,并利用SOPC设计的NiosⅡ嵌入式处理器控制波形频率及相位差,通过DAC0832控制12位高速DAC902的参考电压实现波形幅度的改变,最小步进0.01V,波形经放大滤波后输出.测试结果显示该系统具有较高的精度,实现了三路任意相位差的相移信号输出并可程控;使信号源在频率范围上拓展到10MHz以上;信号产生及控制等主要电路在一片FPGA内部完成,缩减复杂的外部电路,可靠性强;系统还具有易于修改和升级等特点.     

一种产生变频多模信号的新方法

直接数字频率合成（DDS)技术是一种新型的频率合成技术,它具有较高的频率分辨率,能快速实现频率切换,又能在频率改变时保证相位的连续性。但是,专用的DDS集成芯片输出波形及频率范围通常是固定的。在研究专用DDS电路构成的基础上,对专用DDS的电路结构进行了扩展,增加了数据分配器和存储不同波形数据的ROM及外围控制电路模块,在大规模可编程FPGA芯片上实现了波形可编程、频率可编程的多模信号变频系统。该变频系统能够实现正弦波、三角波、锯齿波、方波等波形的选择及每种波形频率的变换。系统将PLL倍频、分频电路、数据选择器、数据分配器、频率字输入模块、DDS信号发生器、键控等模块集成在一块可编程FPGA芯片上,这在很大程度上提高了多模变频信号电路的集成度和可靠性。由于FPGA的系统可编程特性,系统实现的参数可通过现场编程调整,增加了电路适配的灵活性。     

基于面积等效法的SPWM发生器的设计

依据冲量效果不变理论,本文提出了采用直接面积等效法计算三相SPWM波的方法,并基于FPGA设计了SPWM发生器.电路简单可靠,编程方便.仿真结果表明用该方法所产生的PWM波形精度高,并且输出波形的频率可变,能很好地满足变频调速系统的要求.     

基于FPGA+PWM的多路信号发生器设计

基于运放的信号发生器精度低且稳定性和可调节性差,而基于DDS的信号发生器则成本高、电路复杂。为此提出了基于FPGA+PWM的多路信号发生器设计方法。该方法硬件上无需DAC与多路模拟开关,由FPGA产生调制输出波形信号所需的PWM脉冲波,经二阶低通滤波和放大电路后即可得到所需波形信号。实验证明,该多路信号发生器幅值分辨率高,频率精度高,且具有良好的直流性能,各通道可独立产生三角波、锯齿波、正弦波、方波且输出稳定。且其成本低,设计灵活,可扩展性强,可应用于各种场合。     

基于FPGA的信号发生器设计

本系统以单片机89C51与FPGA为控制核心,采用DD(S直接频率数字频率合成)技术,D/A转换电路及滤波电路,设计了一个高频率稳定度、高精度的信号发生器。单片机向存储器写波形表,控制频率、幅度步进以及人机交换。FPGA集成了DDS、键盘扫描等功能模块。D/A转换模块采用DAC0832,可将波形表内数据输出为所需要的波形。输出波形可以在正弦波与方波及三角波间切换,并能由键盘设置频率值,还能完成步进和扫频的功能。     

嵌入式系统中波形发生器的设计与实现

介绍了在嵌入式系统实现周期可调的波形发生器的多种设计方案,提出由单片函数发生器、专用集成电路、应用硬件描述语言、直接数字频率合成技术等来设计波形发生器.实现了各个模块协同工作的硬件电路、软件调试、输出仿真等.结果显示,任意波形发生器能很好地产生正弦波、三角波、方波以及编辑生成上述三种波形(同周期)的任意波形的线性组合波形,并实现不同的幅度、频率可调.     

基于MEMS三相栅式位移传感器信号调理电路设计

根据基于微机电系统(MEMS)的三相栅式位移传感器测量原理和输出信号特点,设计了一种信号调理电路。该电路主要由差分前置放大电路、带通有源滤波器和波形变换电路组成。波形变换电路设计采用了非线性放大方法来提高信噪比和检测灵敏度。以此信号调理电路搭建的位移测量系统读数稳定性达到1″,表明该电路稳定性达到测量要求。     

用单片机构成的波形发生器

本文介绍一种用MCS—51单片机构成的波形发生器,其线路简单,结构紧凑,价格低廉。它可产生三角波、锯齿波、正弦波、阶梯波、方波等6种波形,这6种波可串起来分时定波数连续循环输出,也可任意选择一种波形连续输出。若在本电路基础上配上键盘控制和LED显示器,则可对波形输出频率通过修改软件进行预设和显示。     

一种基于MAX038的宽频程控波形发生器的设计

介绍了一种基于MAX038的宽频程控波形发生器.它可以产生三角波、方波和正弦波,输出频率范围为1.6 kHz-40MHz.与其他类型的波形发生器相比,该系统具有程控调节输出频率的突出优点:以单片机和集成波形发生芯片MAX038为核心构成硬件电路能自动地反馈控制输出频率;采用上位机(PC机)的软件设置波形发生器的各种参数并实时显示输出频率值.该波形发生器已经成功地应用于超声波发射换能器中.     

小型化高频天线阵列的波形设计研究

主要研究了小型化表面波雷达阵列发射天线的波形特性。建立发射信号模型和波形优化目标函数，采用模拟退火算法优化求解目标函数。针对优化的跳频码序列进行仿真实验，得到仿真结果。对不同波形的自相关函数和模糊函数特性进行了研究和比较。仿真结果表明：所设计的波形较其他波形具有较优的自相关特性。研究结果可为小型化高频地波雷达的波形设计提供一种可行的方法和思路。     

一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法

文中基于FPGA设计了一种新型的三相SPWM波的实时生成方法。该方法以Xilinx公司的Spartan-3E系列FP-GA芯片XC3S500E作为控制核心,结合直接数字频率合成技术（DDS）,利用VHDL语言实时生成三相SPWM波形。通过三个相位互差120°的正弦调制波与一个三角载波进行比较来产生三相SPWM脉冲信号,由两者的交点来确定逆变器开关时刻,其中载波频率、载波比以及死区时间可变,使生成的三相SPWM波适应性强。通过Modesim和数字示波器验证了利用FPGA实时生成三相SPWM波的可行性,为该方法进一步应用提供了一个良好的开放平台。     

谐振式陀螺检测信号调制技术研究

谐振式光纤陀螺（Resonator Fiber Optic Gyro,R-FOG）是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来测试旋转角速率的一种新型传感器。实验对比了三种调制波形对谐振信号信噪比的影响,分析了锯齿波调制中复位脉冲问题以及三角波调制中的瞬态响应问题,确定了正弦波为最佳调制波形,提高了谐振信号的信噪比。在陀螺系统的锁频环路中,通过正弦波调制、解调得到了用于边带锁频（PDH）技术稳频的解调曲线,验证了正弦波调制方法的可行性及优越性。     

炉膛声波飞行时间测量中声源信号的选取研究

炉膛内声波飞行时间的精确测量是实现声学法炉膛温度场分布测量技术的关键,而选取一种具有较强抗噪声干扰能力的声源信号是精确测量飞行时间的前提.针对适合于互相关函数法测量声波飞行时间的几种典型的声源信号,在不同信噪比下进行仿真实验比较,结果表明,线性扫频信号在相关法声波飞行时间测量中具有更强的抗噪声干扰能力;通过对不同声源信号进行功率谱分析得出,在采用互相关函数测量炉膛内声波飞行时间时,信号的抗噪声干扰能力不仅与信号的频率范围有关,而且还取决于其相对于噪声的有效频带.     

基于FPGA的多波形信号发生器设计

本文介绍了DDS的基本原理,详细介绍了一种基于FPGA的任意波形信号发生器的实现方案,设计出了一款可以同时产生了方波,三角波,正弦波和锯齿波的高精度的信号发生器。     

基于SoPC/NIOS Ⅱ的信号发生器设计与实现

运用基于NIOS Ⅱ嵌入式处理器的SoPC技术,设计了一个任意信号发生器,不仅可以输出正弦波、方波、三角波和锯齿波等常见波形,且各波形的频率和幅度可调,可根据用户需要进行现场编程,具有控制灵活、输出频率稳定、准确、波形质量好和输出频率范围宽等优点.     

Analysis of ultrasound Doppler velocimeter signals using a personal computer

A method for the rapid on-line analysis of Doppler signals obtained transcutaneously by continuous wave ultrasound is described. The system, which employs a digital spectrum analyser and a personal microcomputer, calculates and displays pulsatility index derived from either the maximum or the mean frequency envelopes. Storing reduced data in the form of standardized waveforms provides for a posteriori analysis.     

面向角速度传感系统的微球腔实验研究

微腔角速度传感系统是新一代光学传感器的代表。提出一种面向角速度传感系统的微球腔,其中微球腔作为核心部件直径约为1 mm,根据测量及相关公式计算,半高全宽为10.5 MHz,自由谱宽65.89 GHz,Q值1.84×107,精细度为6.26×103。微球腔特有的高Q值、高分辨率、制备简单等性能,使其具有长远的发展前景。详细介绍了整个系统的工作原理,并通过使用不同波形、不同频率的扫频及调制信号进行实验,对比透射曲线和鉴频曲线的形态,获得在球腔系统中的最适参数。经验证,使用频率为10 Hz的正弦波进行扫频,1 MHz的三角波作为进行调制,能够使系统处于更优的状态。     

一种USB接口功率任意波发生器设计

为了缩短井下短距离无线传输发射机的研发时间,没有采用常规的使用商用任意波发生器的技术路线。专门设计了一种功率任意波发生器,上位机通过USB接口下载波形数据文件,信号发生器可以输出高达6W的信号。为了实现该设计,使用专用USB-SPI桥接芯片完成上位机与高集成度模拟前端芯片的USB接口通讯。由于上位机的非实时操作系统不能产生稳定、高速的指令发送,使用同步FIFO来存储并回放SPI总线上的信号,解决了SPI通讯速率的匹配问题,增强了输出更新频率的稳定性。该功率任意波发生器可以输出6W、10位精度,500 kSa/s采样频率的任意波形,具有512 k采样深度,满足井下SDR发射机设计需求。其模拟前端电路与井下发射机完全相同,实现了一次性硬件开发验证,缩短了研发时间。     

Suppression of sidelobes in MIMO radar with distinctive piecewise non-linear frequency modulation sub-carrier

ABSTRACT

High sidelobes exist in normal multiple-input multiple-output (MIMO) radar waveforms, which utilize linear frequency modulation (LFM) or non-linear frequency modulation (NLFM) waveforms with the same subcarrier durations. Since the waveforms have the same expression, and each segment of the subcarriers can be only controlled by a few parameters to make them distinctive. This will cause comparatively high auto-correlation sidelobes in each zone of subcarriers. In order to suppress the sidelobes, new piecewise NLFM waveforms have been proposed in this paper. These novel MIMO radar waveforms are composed of three different kinds of subcarriers with totally different mathematical expressions. This is verified by the fact that the cross-correlation sidelobes between different subcarriers are much lower than the auto-correlation of each subcarrier. In addition, the number of MIMO radar waveforms has been improved significantly. As different subcarriers have their own controllable parameters, a genetic algorithm will be applied to generate the novel MIMO radar waveforms. Numerical results demonstrate the effectiveness that the auto-correlation sidelobes and the cross-correlation sidelobes of our proposed waveforms are reduced.