基于FPGA的GHz宽带中频数字采集系统的设计

针对大带宽复杂电磁信号的测试分析,介绍了一种基于FPGA的GHz带宽中频数字采集系统的设计,论述了系统的硬件总体设计和信号处理算法设计方案。采集系统ADC以1.6GHz采样率对中频信号进行采样,然后通过FPGA进行数字信号处理,通过对传统多相滤波算法的改进,设计了FPGA的高速大带宽信号的数字滤波方案,并采用多路并行处理的方法设计了高速数字正交混频算法,实现了最大为640 MHz的分析带宽和带内多路信号分析的功能。     

纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统

为了实现对磁流体的运动形态及磁微粒聚集离散位移量的测量,设计了一种纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统。采用激光器、CCD器件、差分放大器、高速A/D转换器及FPGA芯片等器件,完成了散斑信号高速采集系统,单通道信号采集速度达到3 Msps,8通道并行处理,实现了毫秒级图像采集要求;实现了USB2.0高速通信接口,使数据传输速率达到30 MB/s,完成了激光散斑信号的高速实时数据传输;设计了本系统硬件设备的驱动程序以及数据实时处理的Win32应用程序,完成了散斑信号的数据处理,测量分辨力达到纳米尺度。所实现的纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统达到了纳米磁流体表征检测对分辨力和系统响应时间的要求。     

基于DSP的高速数据采集处理系统的研究

介绍了一种基于DSP的高速数据采集处理系统的设计及其关键技术。系统使用高速A/D和CPLD实现了采样率为40 Msps的高速数据采集,然后将采集到的数据送到DSP进行处理,实现了去直流处理、参数测量、数字滤波、信号抽取和插值、频谱分析等功能。通过按键操作,将处理后的波形图和参数用液晶屏显示,可以实现数据采集波形、相位谱、功率谱等显示。系统的测试结果表明:系统实现了研究的预期目标,可进一步开发为高速的多功能虚拟仪器,对后续的研究工作有一定的借鉴意义。系统人机界面友好,操作简便。     

高速高精度实时数据采集系统的设计与实现

在射频频谱分析和宽带调制测量中,需要实时采集处理高速的中频数字化信号,其A／D变换精度和数据传输速率是制约系统测量性能的基本因素。本文以实例介绍了一种基于PCI总线数据采集系统的设计方案。采集系统包括模拟输入、A／D变换、数据缓存、数据DMA传输及PCI总线接口等电路,文中还深入论述了在Windows98／2000／XP平台上WMD设备驱动程序的编写方法。     

高速高精度实时数据采集系统的设计与实现

在射频频谱分析和宽带调制测量中,需要实时采集处理高速的中频数字化信号,其A／D变换精度和数据传输速率是制约系统测量性能的基本因素。本文以实例介绍了一种基于PCI总线数据采集系统的设计方案。采集系统包括模拟输入、A／D变换、数据缓存、数据DMA传输及PCI总线接口等电路,文中还深入论述了在Windows98／2000／XP平台上WDM设备驱动程序的编写方法。     

高速高精度实时数据采集系统的设计与实现

在射频频谱分析和宽带调制测量中,需要实时采集处理高速的中频数字化信号,其A／D变换精度和数据传输速率是制约系统测量性能的基本因素。本文以实例介绍了一种基于PCI总线数据采集系统的设计方案。采集系统包括模拟输入、A／D变换、数据缓存、数据DMA传输及PCI总线接口等电路,文中还深入论述了在Windows98／2000／XP平台上WMD设备驱动程序的编写方法。     

基于FPGA的可变带宽基带信号回放系统设计

针对不同带宽基带信号回放到目标中频的需求，设计了一种可变带宽基带信号回放系统。该系统以FPGA为核心数据处理单元，通过配置高速数模转换芯片AD9122和时钟芯片AD9516完成基带信号的回放功能。为解决不同带宽基带信号采样率与DAC发射速率不匹配的问题，设计了一种多速率处理算法，采用多级HB滤波器、CIC滤波器和Farrow滤波器级联的结构实现了任意倍的采样率转换功能。算法仿真和实际测试结果表明该系统能够以较少的资源消耗将1 kHz~20 MHz的可变带宽基带信号回放到目标中频上，回放信号无杂散动态范围不低于60 dBc,满足实际通信系统需求。     

矢量网络分析仪中频采集处理设计与实现

设计了一种双端口矢量网络分析仪中频采集处理方案。利用单片A/D转换器代替多个或多路A/D转换器对双端口矢量网络分析仪3路中频信号进行分时数据采集,同时利用参考中频信号频率、相位稳定的特性,通过FPGA倍频、计数分频等方式,分别得到分时采集控制信号、采样时钟信号、NCO参考时钟信号,利用中频锁相、分时采集控制等技术实现对可变中频的采集处理。试验结果表明,使用单片A/D转换器,可完成对3路中频的采集工作,同时印制板体积、功耗减少2/3,动态范围达100 dB,可实现对可变中频的数据处理。     

基于DSP5416的语音采集与保密通信的实现

设计了基于数字信号处理器TMS320VC5416的语音保密通信系统。主要包括语音信号采集和数字信号处理2个模块,采用I2 C模式控制和SPI模式传输信号实现无缝连接。语音信号采集模块采用TLV320AIC23芯片,进行语音信号的采集和编解码。核心处理器采用循环异或算法,对音频信号进行加密或解密处理。设计系统语音采集与传输主程序和保密子程序,并调试实现了保密通信功能。测试结果表明,该系统实现方便、算法精度高、抗干扰性能力强,能够满足实时信号处理和保密通信的基本要求。     

基于FPGA的超声探伤仪设计

提出了一种基于FPGA的数字超声探伤仪解决方案.该方案利用超声回波信号可重复性的特点,采用50Msps模数转换系统,通过调整超声脉冲的触发时间完成等效采样变换,实现了200 Msps的高速数据采集;在超声脉冲的触发时间控制中,采用200 MHz的基准时钟,以整周期方式调整触发时间,保证了触发时间的高精度.为补偿超声波信号在大声程中的传输衰减,采用AD603实现了时变增益放大器,该放大器根据数据采集的进程实时调整放大器的增益,可较好地兼顾仪器的浅层目标识别和深层缺陷探测.     

An advanced method for eliminating impacts from frequency deviations in power system signal processing

Frequency deviation is a common problem for power system signal processing. Many power system measurements are carried out in a fixed sampling rate assuming the system operates in its nominal frequency (50 or 60 Hz). However, the actual frequency may deviate from the normal value from time to time due to various reasons such as disturbances and subsequent system transients. Measurement of signals based on a fixed sampling rate may introduce errors under such situations. In order to achieve high precision signal measurement appropriate algorithms need to be employed to reduce the impact from frequency deviation in the power system data acquisition process. This paper proposes an advanced algorithm to enhance Fourier transform for power system signal processing. The algorithm is able to effectively correct frequency deviation under fixed sampling rate. Accurate measurement of power system signals is essential for the secure and reliable operation of power systems. The algorithm is readily applicable to such occasions where signal processing is affected by frequency deviation. Both mathematical proof and numerical simulation are given in this paper to illustrate robustness and effectiveness of the proposed algorithm.     

高频差分采样技术在CCD信号处理中的实现

现在CCD相机已经在很多领域取得了广泛地应用,针对高频CCD模拟视频信号保持时间较短,采样信号速率不高等问题,提出了一种高精度可调、高频差分采样技术。首先,详细阐述了高频模拟视频信号的特性及信号处理中的难点;其次,分析了传统CCD信号处理方法中采样速率不高的原因,在模拟视频输入和采样方式等方面提出了新的改进方法;然后,给出了高精度可调与高频差分采样方法的具体实施,并进行了测试验证;最后,提出了CCD信号处理相关的噪声抑制方法,并对CCD的信噪比性能进行了细致的测试。实验结果表明：改进的CCD信号处理方法使最大采样速率达到80Msps,比传统方法提高了1倍,最小采样精度可以达到0.5ns,而且在最到采样速率下测得的信噪比仍可以达到41.2dB,经过改进的高精度可调与高频差分采样技术提高了CCD图像信噪比,完全满足高频CCD信号处理的应用需求。     

多采样率信号处理在数字化变电站差动保护中的应用

数字化变电站中,差动保护各分支电子式电流互感器(ECT)的采样频率不完全相同时,需要将原各分支ECT的输出数据转换为同一采样频率.文中研究了多采样率信号处理算法和采样数据频率转换对差动保护差电流的影响,通过将信号的抽取和插值环节级联,可以实现任意分数倍采样频率转换.采用基于切比雪夫逼近原理的等波纹设计方法进行低通滤波器设计,与多采样率信号处理算法配合使用,减小了频率混叠造成的误差,从而在ECT应用环境下,将任意不同采样频率的分支电流统一到相同的采样基准下,实现了测量环节与智能电子设备的无缝连接.仿真试验验证了所提出方法的可行性和有效性.     

多通道能谱分析系统的通道复用技术

能谱分析是一种重要的核辐射分析方法,探测器将接收到的核辐射脉冲转化为电信号,经电路整形后送入ADC进行数模转换,然后再经处理器处理得到能谱数据。ADC采样率和采样位数越大,测得的核脉冲信号就越准确,系统的能量分辨率就越高。而高采样率与采样位数往往不可兼得,为了提高能谱分析系统采样率,提出采用通道复用技术让多个16位ADC并行采样以提高采样率。使用NI公司的8通道USB‐7845R数据采集卡,将两个采样率为500 k／s的ADC复用得到1 M／s的采样率,构建了4通道的能谱分析系统,验证了通道复用技术的可行性和稳定性。实验结果表明,多通道复用技术可以在不改变硬件电路的情况下提高能谱分析系统的采样率,从而提高能量分辨率。     

基于FPGA的便携式逻辑分析仪设计

以设计的便携式逻辑分析仪是以FPGA芯片作为数据处理和系统控制核心,使用FPGA片内双口RAM进行数据存储、有限状态机实现触发控制和显示驱动,再用LCD12864液晶模块完成终端的输出图形显示.在DE0-Nano FPGA (Altera Cyclone Ⅳ)开发板上的测试结果表明,所设计的低成本便携式逻辑分析仪可以实现8通道逻辑组合触发或4级序列触发的工作模式,也具有8级采样率预置调节和被测信号频率直接读出的功能.     

基于计算机的多功能信号测量与处理系统

通过RS－232接口将数字示波器与计算机组成了一套采样速率高达1GHz的信号测量与处理系统.利用VB6．0自带的通信控件（MSComm控件）方便地开发出通信与采样软件，通过人机界面能够完成对示波器的通信与控制,数据的人工或自动采集，波形绘制与打印，数据的各种格式保存及文件间的转化。根据不同的任务需要，可随时添加各种信号处理模块，十分方便地将多种测试与信号处理功能集于一体，构成多功能的集成仪器，最大限度地挖掘出现有仪器的潜力。     

电力信号同步采样算法

在运用离散傅里叶变换(DFT)做信号的谐波分析中,信号采样的同步有着重要地位。文中运用软件无线电中精细频率估计的方法估计离散电力信号的频率,在得到信号频率的基础上让信号与Farrow滤波器进行卷积运算即可实现采样速率转换。同时把Farrow滤波器系数保存成表格形式,在采样速率转换中直接查表得到系数进行运算,在保证信号采样率转换效果不降低的同时,简化了计算量。仿真分析和实践验证了这个算法的可行性和有效性,该算法可以应用于各种电力配电系统装置的前端处理中的电力信号的同步采样。     

基于FPGA内嵌DSP硬核的脉冲压缩设计与实现

在伪随机编码体制的超宽带雷达中,原始回波信号的实时脉冲压缩是信号处理的首要和关键步骤。由于超宽带雷达的采样率高、数据量大,而微处理器处理速度和DSP芯片运算能力有限,提出了一种基于 FPGA 内嵌DSP硬核的快速实时脉冲压缩方法。基于时间域的互相关算法,通过调用FPGA中的DSP硬核进行并行计算,并结合流水线模式,实现快速实时脉冲压缩。仿真与实验结果表明,本文的方法能很好地实现超宽带雷达原始回波信号的快速实时脉冲压缩。     

基于TMS320F2812的DSTATCOM的研究

为了实现对电网的实时动态无功补偿,笔者提出一种采用高性能数字信号处理器TMS320FE812作为控制核心的DSTATCOM控制器,利用其数据处理能力强、片内外设丰富的特点,实现了信号采样、同步保持、脉冲信号发出及保护等功能。实验结果表明,所设计的控制器具有硬件电路简单、实时性好、功能完善、可靠性高和抗干扰能力强等优点,完全可以满足DSTATCOM的实时性、多功能和多目标协调控制、处理算法复杂等要求。