数字示波表中的数据采集设计及插值算法

设计了一个基于CPLD的高速数据采集系统.该系统采用高速A/D转换器、双片高速FIFO芯片,实现了数字示波表中信号的不间断采样和存储,利用测频,分频技术生成FIFO的写入时钟,完成了冗余数据的滤除.并对数字示波表的波形重建技术进行了详细分析,通过仿真比较了线性插值和正弦插值算法对不同波形的恢复效果.     

基于FPGA的FIR滤波器在超声导波接收系统中信号降噪的应用

在超声导波接收系统中,为了抑制采集信号中的噪声,在超声导波接收系统信号采集端,设计基于FPGA的FIR数字滤波器对信号进行滤波处理.介绍FIR滤波器的数学原理,讨论了在FPGA中实现并行结构FIR滤波器的方法.利用MATLAB设计FIR滤波器,并在FPGA中利用Verilog编程实现该滤波器.在Model Sim中进行仿真,能够达到滤波要求.结果表明:在开发的系统中对设计的FIR滤波器进行实际超声导波信号测试,能够实现良好的滤波.     

基于FPGA的信号发生器的设计与实现

信号发生器是数字设备工作中必不可少的一部分,文章主要研究了基于FPGA的函数信号发生器的设计思路和软硬件实现过程。首先介绍了该设计的总体方案,以及该方案中所使用的软件及硬件基本知识。在此基础上进行了硬件电路的设计,主要采用VHDL语言编写各个波形模块,将波形数据存储在rom中,通过控制信号时钟依次读出形成波形信号,基于Altera公司的cyclone II系列FPGA-EP2C50作为核心芯片,搭建外围转换电路,最后在软件Quartus上给出了系统仿真波形,验证了该设计的正确性。     

数字示波表中的数据采集设计及插值算法

设计了一个基于CPLD的高速数据采集系统。该系统采用高速A/D转换器、双片高速FIFO芯片,实现了数字示波表中信号的不间断采样和存储,利用测频,分频技术生成FIFO的写入时钟,完成了冗余数据的滤除。并对数字示波表的波形重建技术进行了详细分析,通过仿真比较了线性插值和正弦插值算法对不同波形的恢复效果。     

基于FPGA的中频数字接收器设计

文章在介绍了中频数字接收理论,即低通采样理论、带通采样理论的基础上,给出了中频带通采样结构。设计了一种基于FPGA的中频数字接收器,该中频数字接收器具有1GHz的采样速率,8bit的分辨率。软件功能全部在FPGA内部实现,包括了串并转换、数字混频、FIR滤波等功能模块。由于该设计采用了FPGA作为信号处理器,其设计灵活及可编程等特点使得该设计具有较强的通用性,适用于工程应用。     

多分量信号的直接数字合成方法与实现

传统的方式构建多分量叠加的复杂波形时,需要较大的波形存储容量和复杂的硬件电路设计。针对这一问题,研究了一种多分量信号的直接波形数据合成方法,该方法充分利用FPGA的硬件资源,建立了基于DDS原理的正弦波、三角波和脉冲波的基础分量模型,可直接设置每个基础分量的幅度、频率、相位和脉宽,然后进行多分量波形数据直接叠加,经数模转换后产生模拟波形。还对多分量信号直接数字合成相关误差进行分析,并以单片FPGA为载体设计了28个正弦波分量、2个三角波分量、2个波脉冲分量的直接数字合成电路。该方法的突出优点是可由众多分量构建复杂波形、参数设置方便、模拟电路简单。     

基于 DDWS 的复杂波形信号发生器实现

针对现有信号发生器具有的宽频带复杂波形合成能力弱、建立时间长的问题,提出了一种以软件无线电平台为基础、基于DDWS技术的实现方案。该方案采用高性能DDS单元实现捷变频时钟;采用大容量高速FPGA实现序列合成技术;采用嵌入式处理器实现基于素材波形的合成算法。实验结果表明,该方法波形建立速度较快,并有效提高了信号发生器的复杂波形和任意波形合成能力。     

基于DDS技术的双通道波形发生器

利用FPGA芯片及DA转换器,采用直接数字频率合成技术(DDS),设计实现了一个频率、相位可控的函数波形发生器,同时阐述了直接数字频率合成技术的工作原理、电路结构、及设计的思路和实现方法,经过设计和电路测试,该函数波形发生器可以实现双路相同、波形不同,相位输出及双路不同波形输出,证明了基于FPGA的DDs设计的可靠性和可行性.     

基于DDS技术和FPGA的任意波形发生器设计

依据DDS的基本原理,以QuartusⅡ软件平台作为开发工具,对FPGA芯片EP1C3T144C8实现的DDS结构中的数字部分及该部分与单片机的接口进行了设计,其中的波形RAM是任意波形数据的接收端．使用当前流行的虚拟仪器设计语言Lab Windows／CVI作为开发工具,利用计算机强大的计算显示功能,设计实现任意波形发生器的操作面板．通过在操作面板上选择正弦波、方波、三角波,锯齿波等常规波形或手动绘制测试需求的任意波形,并设置波形参数,产生符合接收要求的波形数据,进而控制硬件模块产生相应的波形信号．产生手动绘制任意波形数据是设计过程中的重点和难点,集中体现了任意波形发生器的“任意性”．     

电磁超声相控阵大功率高频激励源设计开发

为实现电磁超声相控阵在埋地钢质管道内超声波能量聚焦,增强管壁缺陷检测精确度,基于射频理论及DE类功率放大器技术,提出了一种电磁超声相控阵多通道大功率高频激励源设计方法.通过现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)数字延迟方式对采样时钟进行精确控制,以实现激励源多通道脉冲序列时序和相位的延迟.采用光纤隔离脉冲信号以及电源隔离转换参考电位,有效解决了激励源高频"浮栅"驱动问题.研究了DE类功率放大器开关管和放大电路的工作特性,并基于Pspice软件建立了DE类功率放大器仿真模型,实现了对放大电路元件参数的优化和性能指标的验证.实验结果表明:设计开发的激励源能够实现1 ns延时精度的脉冲序列,当工作频率为1.1 MHz以及工作电压为300 V时,电磁超声阵元输出的交变电流峰峰值为20 A,输出功率为1.5 kW,从而满足电磁超声相控阵检测技术的要求.     

相控超声激发系统的设计

针对相控阵列声涡旋中的多路相控信号的激发问题,选用波形存储和窄带滤波谐振相结合的信号发生芯片MD2134实现信号的输出和功率放大,并利用FPGA编程技术控制输出信号的相位,设计了一个相位可调的8路相控超声激发系统,达到高集成度、操控灵活、相位差可控的目标. 在设计中,用Quartus Ⅱ软件编写寄存器代码,控制信号发生电路输出带有相位差的信号,经过D/A转换和功率放大后驱动换能器形成谐振. 将同步输出的8路中心频率约为500 kHz,相位差为π/4的信号分别激励8个换能器,用示波器采集水听器所接收到的声波波形,并测量各路声波的相位差. 结果表明设计系统的集成度高,输出信号幅度和相位稳定,各路声波相位差和理论结果一致,可在相控超声系统中推广和应用.     

FPGA设计中的同步设计

在FPGA设计中,时序设计是一个系统性能的主要标志,同步设计是实现设计目的关键。建立模型,进行功能性分析是前奏;建立起来的模型要想正确在FPGA内布线,所有的逻辑关系必须是同步运行。时钟同步要求所有事件的发生都是以同一时钟的边沿作为标准,所有进入FPGA内部的信号要尽可能用相应的时钟网络来同步。     

宽带数字阵列雷达接收通道的优化设计方法研究

宽带数字阵列雷达(WB-DAR)具有模式多变、抗干扰能力强的优势,还兼具高距离分辨力,能够获取未知目标距离像,对目标进行分类和识别.大带宽信号的使用引入了孔径渡越时间的约束,因此,宽带数字阵列雷达需采用基于时延的宽带波束形成方法,以数字时延补偿方式取代传统窄带相控阵中的移相器来形成波束.该文在宽带数字阵列基础上,针对多...     

时延单元量化误差分析及宽带相控阵数字波束形成

分析了模拟延时线的量化误差会造成信号功率及信号距离分辨率的降低，在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下．提出了一种宽带数字接收波束形成方法．该方法先对接收信号拉伸处理和低通滤波．然后在子阵间时域相位加权实现宽带数字波束形成。低通滤波后的数字采样和信号处理均可在低的速率下进行．太大降低了运算量且容易实现。通过计算机仿真得出．数字方法消除了量化误差的影响．波束形成性能比模拟延时线方法有较大的提高．     

一种基于频繁闭合模式的非数值型数据聚类算法

常规鲁棒波束形成算法只适合特定误差形式,针对阵列幅相误差、期望指向误差和干扰数据失配等多种误差同时存在的情况,提出了基于等功率加载的鲁棒自适应波束形成算法。新算法通过斜投影矩阵估计出期望信号功率,且构造一组与期望信号功率相等的非相干虚拟信号,这样改进的好处是虚拟干扰功率与期望功率相等,使得宽零陷性能稳定优越,特别适合期望信号与干扰信号功率相差较大的情况。并且通过不确定集合约束保证算法在阵列误差和期望指向误差下主瓣性能稳定优越,给出了求解Lagrange乘数的数学公式,证明了迭代权值会收敛于最优权值。通过计算机仿真结果验证了新算法多种误差环境下的有效性与优越性。     

任意占空比数字信号位同步时钟盲提取的数字实现

该文用FPGA和DSP设计的双核数字系统结合软件算法完成了任意占空比数字信号的自动识别,实现了较宽范围的位同步时钟盲提取.同时根据双向打点原理,详细分析了盲提取位同步时钟频率产生误差的原因,并总结出双向打点盲提取频率相对误差和最大相对误差的公式.该公式对所有双向打点系统具有理论指导和工程实践意义.通过测试,采用150 ...     

一种改进的宽带波束形成方法

宽带信号具有目标回波携带的信息量大及混响背景相关性弱等特点,在声纳系统中应用越来越广泛。为了减小FIR滤波器的幅度和相位误差对宽带波束形成器性能的影响,采用线性约束最小方差自适应算法保证FIR数字滤波器的相位特性严格线性;采用基于幅度误差函数的代价因子自适应迭代算法使FIR数字滤波器通带内近似满足等纹波的幅度特性,达到FIR数字滤波器与设计指标要求最佳匹配的目的。对10阵元等间隔线阵的分析仿真结果表明该方法是有效的,并适用于其它阵型,对于声纳系统具有显著的应用价值。