并行数字下变频中的NCO实现研究

受数字信号处理器件处理速度的制约,宽带数字中频处理带宽、滤波器性能等重要指标难以提高。硬件实现时FPGA(field programmable gate array)无法提供与采样率相匹配的数据处理速度直接对原始采样数据下变频,将多相结构应用到传统的数字下变频运算中。推导了应用于数字下变频多相结构的多路NCO(numerically controlled oscillator)数字本振信号数学表达式,并讨论了在FPGA中实现多路NCO时相关参数的选取原则。MATLAB仿真结果及硬件平台验证了采用多路NCO本振信号实现数字下变频的正确性。     

VXI射频实时频谱分析仪模块数字中频技术研究

介绍了实时带宽为 10 MHz的 VXI射频频谱分析仪模块数字中频技术 ,采用高速 ADC直接数字化射频中频信号 ,基于一种新颖的模数混合自适应前馈 AGC技术扩展测量动态范围 ,基于大规模 FPGA专用芯片实现数字下变频、可程控带宽分辨率滤波器 ,基于 DSP实现 FFT频域分析以及相关时域分析 ,并可扩展 FPGA数字检波器支持数字扫频分析功能 ,通过VXI总线以及中断通信方式实现数据高速传输 ,从而大大简化电路构成 ,有效减小模块体积 ,真正实现射频中频信号实时、快速、宽带频谱分析。文中给出了相应实现方案与实验结果。     

1～18GHz超宽带接收下变频模块的设计研究

本文设计了1～18GHz超宽带接收下变频模块，对1～6GHz、6～18GHz的接收信号进行限幅放大滤波变频等一系列处理后，输出2路适合数字处理的中频信号和视频检波信号，具有自检功能。该模块主要接收天线侦收的雷达信号后，经过变频处理后变频基带所需的中频信号实现了1～18GHz的超宽带，成为具有低噪声、高动态、杂散小、功耗小、重量轻、体积小的接收下变频模块。     

基于HSP50214B的AM信号数字下变频设计

数字下变频是中频数字化接收机的关键技术。介绍了基于软件无线电思想的中频数字化接收机的原理以及数字下变频器件HSP50214B的结构和工作原理,重点介绍了利用HSP50214B实现AM信号数字下变频的设计方法。     

多通道环境下油样检测光谱分析系统的方案研究

对于光谱仪的信号采集系统的两个关键技术指标是微弱光电信号的处理和多通道数据的同步采集和传输。在分析信号采集的工作原理基础上，结合工程应用，研究了用于直读光谱仪的多通道数据采集与处理系统。基于微弱光电信号的特性和系统性能指标的需求，设计了以FPGA为控制核心、信号调理模块增益可控、多通道数据并行采集、实现数据无损传输的系统总体设计方案。设计了实现数据采集系统各功能模块的硬件电路，以及FPGA对系统各个模块的控制逻辑，并完成系统硬件测试和功能测试。测试结果表明本系统能够采集光电倍增管输出的微弱电流信号。     

核磁共振波谱仪锁场数字接收机的设计与实现

针对传统的高分辨核磁共振波谱仪锁场接收机具有系统结构复杂、信号处理难度高等不足,提出采用数字化技术设计锁场接收机的方案.方案采用FPGA为系统控制单元,通过数字中频子系统对经过变频处理的锁场信号进行处理,获得2路正交的数字锁场误差信号;经过D/A变换和信号调理电路,接收机输出相对精度达0.01%的模拟信号到锁场补偿线圈,用于补偿静磁场的漂移.实验证明:采用该方案的核磁共振波谱仪能够简化系统结构,提高系统性能,并对将来研制800 MHz核磁共振波谱仪有指导意义.     

基于国产FPGA的射频数据采集及处理系统设计

为保证雷达射频信号数据采集及处理系统可靠性，提高数据传输速率，简化系统设计，设计了一款基于国产可编程逻辑门阵列（FPGA）和国产模数转换芯片（ADC）的射频数据采集及处理系统。系统核心器件为国产器件，能实现从雷达射频接收组件接收输入中频信号，在ADC中完成信号下变频、模数转换及数据采集功能；FPGA实现了ADC数据的接收、存储及上传功能。为解决LVDS协议传输数据较慢的问题，采用JESD204B串行传输协议，提高了数据传输速率。以N5166B信号发生器作为系统输入，对本系统进行验证和分析。结果表明：所开发的射频数据采集及处理系统可实现采样精度9位、采样频率400 Mbps/s、数据传输速率4 Gbit/s，提升了整体传输速率，满足功能和性能要求。     

PXI总线超声检测多功能模块的设计与实现

介绍了一种基于PXI总线技术,以FPGA为中央逻辑控制处理单元的多功能模块。基于对该模块应用背景和主要功能的介绍,给出其整体结构方案,阐述了64路PLC开关量信号的读取、3路编码器差分信号的采集、同步时序的产生、多通道模拟信号的选通输出以及实时数据传输等具体功能的设计思路和实现方案,最后讨论了FPGA的功能实现。实际应用表明该多功能模块达到了预期的设计要求,可扩展应用。     

多通道自相关信号检测算法及其FPGA实现

本文给出了一种适合于用硬件实现的多通道自相关信号检测算法。该算法采用三路并行的自相关信号检测通道,在三路中采用不同的相关点数和检测门限,最后综合考虑三路的检测结果,给出最终的检测结果。这种多通道自相关信号检测方法,与传统的单通道信号检测算法相比,具有检测灵敏、精度高的优点;与其他复杂的时域或频域信号检测算法相比具有算法简单、实时性好、易于硬件实现的优点。通过利用FPGA器件中丰富的逻辑单元、乘法器、存储器等资源,实现了对淹没在高斯白噪声中的信号的快速、准确检测,FPGA时序仿真结果表明该算法切实可行。     

基于FPGA的等效采样存储示波器设计

提出了一种应用于便携式数字存储示波器等效采样的实现方案.详细讲述了FPCA和微处理器LPC2138对高频信号随机等效采样的处理过程,利用一种全新的方法即主要利用FPGA内部逻辑单元完成对触发时刻到与下一采样时刻的时间间隔的测量.给出了FPGA对采样点的处理方法和LPC2138数据的处理及波形还原的软件处理过程.实现一个模拟带宽为1Hz～100MHz的手持式数字存储示波器.     

基于单片机的模数转换接口设计

随着数字处理技术的发展,模拟/数字转换(A/D转换器)在数据采集系统中的应用越来越广泛.通过对A/D转换原理的介绍,绐出了以AT89C51单片机为核心控制芯片,通过对MAX197模数转换芯片的控制进行数据采集的接口电路和程序流程,为设计数据采集系统提供了一种方案.     

MSC1210在FF总线智能压力变送器中的应用

研制了具有FF总线通信功能的智能压力变送器，主要由传感器、通信接口、媒体访问单元三部分构成。采用内含多通道24位A／D转换器的MSC1210单片机。具有结构简单、精度高、功耗低和全数字的通信功能等优点。分别从硬件和软件两个方面具体介绍了FF总线智能压力变送器的原理及具体设计。     

基于80C196KC的开关磁阻电机测试系统

介绍利用80C196KC单片机、高速14位A／D转换器(MAX125)及数字扭矩仪构成的开关磁阻电机测试系统，给出了硬件设计方案、软件模块构成。     

一种可驱动多路发光二级管的精密镜象恒流源

在对普通恒流源加以变形的基础上,设计了一种可以驱动多路发光二级管的镜象电流源。利用D／A转换器和精密运放实现V／I转换及恒流连续可调。采用晶体管扩流,ULN2003进行多路电流切换。测试表明,V／I转换电路的输入电压和镜象输出电流之间具有良好的线性关系,恒流精度达0．05％。     

多通道高精度时间-数字转换器的研制

介绍了一种基于USB2.0接口的多通道高精度时间 数字转换器(time-to-digital converter, TDC)的设计与实现。完成了NIM-LVPECL电平转换电路、高速串并转换电路、基于FPGA的数据处理及相关逻辑控制等单元电路的设计,最后给出了TDC的测试性能指标。结果表明,TDC的最小时间分辨率为403 ps,测量时间范围为0~420 us,测量“死时间”<13 ns。TDC可广泛应用于高精度的时间间隔测量领域,特别是作为飞行时间质谱仪（time-of-flight mass spectrometer, TOF-MS）的数据采集卡。     

基于AD9833的多通道信号发生器设计

系统以高速微控制器为核心，利用直接数字频率合成（DDS）技术，产生多通道、多类型的单一输出信号（正弦、方波、三角信号及直流），同时可将这些单一信号作为傅立叶级数的各项分量，合成一路任意周期的输出信号。各单一信号频率、幅值、初相位可通过小键盘及LCD设定，DDS芯片产生设定频率和初相位、但幅值固定的输出信号，数字电位器、微控制器片内A／D则实现了信号幅值的闭环调节，极大地降低了幅值误差，实测结果表明该系统输出信号具有较高的精度。     

数控DC-DC变换器电流采样控制策略

基于F2407ADSP控制系统,提出了一种在电流断续时采用开环控制的策略,并针对数字系统离散采样的特点,根据每个开关周期的占空比来调整相应的电流采样点,以保证电流采样精度。实验结果表明,该控制策略可以很好地实现电路的恒流控制。     

高精度数字逻辑分析设备的研究

结合实际需求和成本控制,提出一种多路数字逻辑分析设备的设计方法,重点阐述在高精度时隙控制下的通过组合多路低精度状态采集实现单路高精度状态采集的设计方案和关键技术。通过仿真实验证明,该方法可以提高状态采集精度。     

Digital lock-in algorithm and parameter settings in multi-channel sensor signal detection

In order to implement demodulation of multi-channel composite signal in sensor signal detection system with high accuracy and high speed, in this paper we present a demodulation algorithm and schemes on how to optimize performances in detail based on the idea of software radio. A multi-channel composite signal was demodulated by the algorithm combined with a high-speed digital lock-in algorithm based on oversampling. To further enhance the signal-to-noise ratio, we discussed how to cut down crosstalk between adjacent channels, and a cascade filter was proposed. The result is helpful to effectively set carrier frequencies, from which a method of choosing parameters in frequency division multiplexing is obtained. Theoretical analysis shows that the new method has advantages such as high accuracy, high speed, and wide application range. It is suitable for sensor signal detection with AC signal excitation, and it can also improve overall system performance.