基于ZYNQ 7000的S波段USB应答机设计

文章目的在于在ZYNQ 7000的基础上设计一款小型的S波段USB应答机,以缩小应答机的体积,降低应答机的功耗;文章首先对于ZYNQ的优势做了简单的介绍,并基于ZYNQ 7000提出了USB应答机的设计方案,论述了调制、解调中的关键技术和工作原理。应答机工作过程如下：卫星进入在轨飞行段时,应答机接收地面测控站发射的上行遥控副载波信号,解调后将遥控PCM码流通过与卫星其他分系统接口发送至相关设备;接收地面测控站发射的上行测距信号,将变频后的测距基带信号进行本地上变频后对地发送;通过UART串口接收PCM遥测数据,将调制后的遥测数据通过遥测副载波发送至地面站;同时,将内部的遥测信息通过串口发送至其它分系统。即该应答机在非扩频模式下具有测距、解调遥控指令和发射遥测副载波的功能;应答机上下变频部分采用了集成的芯片,将电路进行了简化。ZYNQ及集成芯片的使用都大大地缩小了应答机的体积,降低了应答机的功耗。     

卫星USB测控副载波同步算法研究

吉林一号卫星测控采用USB测控体制,遥控接收采用FFT+DPLL1+DPLL2的架构,FFT主要实现对载波的粗捕,DPLL1在FFT的基础上实现对载波相位的精跟踪,DPLL2实现副载波的跟踪。对遥控副载波跟踪所用到的数字PLL技术进行了研究,首先给出了载波多普勒折算到副载波上的方法,然后对模拟PLL数字化进行了详细的论述,并设计了遥控副载波同步用的PLL2,对其稳定性、快捕带及快捕时间、捕获带和捕获时间、同步速率等进行了分析和仿真。结果表明,该方法具有捕获时间短、跟踪精度高、稳定性好等特点,易于数字化实现,已成功在吉林一号系列卫星中得到应用。     

Kalman滤波理论在GNSS信号跟踪中的应用

在分析传统GNSS接收机跟踪环路的基础上,对传统的码环滤波和载波滤波在复杂的环境下精度不高的问题,提出一种以自适应Kalman滤波算法代替码环和载波环中的两个环路滤波器,并依据新息自适应的对测量噪音实时调整,将调整结果输入到卡尔曼跟踪环路,估计跟踪误差、实现GNSS(扩频信号)信号的跟踪,提高环路在复杂应用环境下的跟踪精度。仿真结果证明了这种方法提高了跟踪精度,对环境的适应能力有了明显的增强。     

适用于高阶QAM的改进型Costas环研究

为提高高阶正交幅度调制(QAM)解调中载波恢复的收敛速度及跟踪稳定性,基于软件无线电设计思路和传统科斯塔斯(Costas)环基本原理,提出一种改进型Costas环的研究方法。该方法采用符号鉴相器代替传统的乘法器鉴相器,设计的环路滤波器运用多系数调整取代传统的一组系数调整。以1024QAM信号解调为例,通过使用Matlab/Simulink下的System Generator工具箱对解调系统建模仿真,以验证其载波恢复性能。仿真结果表明,改进的Costas环能准确地对接收的高阶QAM信号进行载波恢复,且与传统算法相比,改进后的环路跟踪平稳、收敛速度更快速、误码率更低,较好地改善了通信质量。     

直扩QPSK系统中Costas环原理及其实现

介绍了某直接序列扩频、QPSK调制系统接收通道中四相Costas载波跟踪环的原理及其基于DSP+FPGA的实现。着重论述了跟踪环的鉴相特性和环路滤波器的设计和参数计算。     

数字直扩接收机中同步环路设计与仿真

同步是扩频通信系统中的一个重要问题。该文详细介绍了直接序列扩频（DSSS）通信系统中，数字科斯塔斯（Costas）环、数字延迟锁定环（DLL）的工作原理和环路中二阶环路滤波器的设计方法，并根据该原理提出了一种新的码环实现方案。使用Matlab对数字直扩接收机进行了仿真。不同环路滤波器参数下环路捕获性能的仿真结果及系统解调误码率证明了该环路滤波器在Costas环和DLL环中的正确性和实用性。其较好地解决了直扩系统中载波和伪码精确同步的问题。该文所设计的数字直扩接收机可有效地应用于CDMA及GPS等系统之中。     

高速数据传输中的几个问题

实时传输侦察、遥感、遥测等数据,需要高速数据传输系统。为此美国NASA的跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)设计了数传速率300Mbps的返向线路KSA(Ku波段单址),其后的高级跟踪与数据中继卫星系统返向线路KaSA(Ka波段单址)的数传速率可达800Mbps。本文对在星—地、星—星间传送高速数据涉及到传输信道和载波捕获跟踪作简单介绍后,重点对调制解调、信道编码等技术问题进行了探讨。     

复杂环境下INS辅助GPS跟踪环路研究

为实现超紧INS/GPS组合接收机跟踪高动态、微弱GPS信号,分析了超紧组合的基本结构,并根据载波环路噪声与带宽的关系,研究并设计了一种INS辅助GPS接收机载波和码跟踪环路的具体实现方案.整个环路进行r仿真.结果表明:载噪比为45 dB/Hz时,载波和码环带宽可降至2,0.03 Hz;而在满足带宽大于或等于20,0....     

GPS软件接收机载波跟踪环的设计实现

在接收机的信号优化问题的研究中,多普勒频移的跟踪是GPS信号解扩的关键技术之一.针对传统载波跟踪环路中由接收机加速度和加加速度引起的多普勒频移跟踪误差大的缺点,根据科斯塔斯(Costas)环实现载波跟踪的基本原理,为了减少信号误差,提出了接收机载波跟踪环路中鉴别器、滤波器和载波NCO的一种软件实现方法,推导出在不同动态环境下载波跟踪环路带宽和环路频率更新时间的理论值范围,最后对不同动态软件接收机接收的信号进行了跟踪仿真.结果表明:设计的载波跟踪环路功能正常,性能稳定,可快速精确地完成GPS信号的载波跟踪.     

数字解调器设计与实现

针对通信系统中解调电路体积大、结构复杂、抗干扰能力差等缺点,通过深入研究数字解调原理,设计并实现了基于FPGA的QPSK全数字中频解调器。该系统采用数字Costas环来完成载波同步电路设计,同时采用基于Gardner算法的位同步环路完成符号抽样判决处理,并利用Modelsim和Matlab等软件对各个关键技术模块进行了仿真验证,最后通过在线调试得到测试结果。测试结果表明,该数字解调系统具有较高的数据传输速率、较低的误码率以及较大的载波同步及位同步捕获带宽。     

8阶贝塞尔低通滤波器精确设计及应用

为了进一步改善滤波器的频率响应和时延特性,在数字信号和音频信号传输中,整个通带内具有恒定的增益和群延时,使通带内被过滤的信号波形不失真,提出了一种8阶贝塞尔低通滤波器精确设计的方法。硬件电路主要由专用滤波器芯片MAX275、单片机和数字电位器组成。滤波功能由MAX275及其外围16个电阻完成。16个电阻的精确参数值,通过单片机控制数字电位器得到。软件部分采用美国MAXIM公司的专用滤波器设计软件。通过仿真分析、试验测试及实际应用,实现了整个通带内具有恒定的增益和群延时。该滤波器结构简单,易于设计,具有推广价值。     

基于小波分析的电缆故障特征提取方法研究

针对电缆状态检测过程中暂态信号靠传统检测方法难于处理的问题,提出运用小波工具箱函数,根据电缆故障暂态电压的奇异性及包含的故障状态信息,来确定故障信号产生奇变点的位置。通过低频交流电压叠加试验,应用小波函数分析绝缘树枝劣化中产生的电压信号。试验结果表明,此方法能准确确定故障信号出现的最早时刻,判定电缆绝缘的劣化程度。和传统方法相比:利用了小波的带通滤波性质,减少了信号损失,简化了检测系统硬件电路。此方法实现容易,信号分析效果好。     

一种基于DO-OTA和CCⅡ-实现的n阶多功能滤波器

提出了用信号流图法设计n阶基于运算跨导放大器(OTA)和第二代电流传输器(CCⅡ)电流模式多功能滤波器的方法。该滤波器由具有双输出端的DO-OTA和第二代电流传输器(CCⅡ-)及接地电容构成。适当选定输出电流信号可同时实现低通、高通、带通、带阻以及全通5种滤波功能,而电路内部结构及器件数目无需改变。与同类电路比较,设计更简便、结构更简单、无源元件全部接地、易于集成。该滤波器可用于通信、电子测量与仪器仪表的信号处理。给出了滤波器的设计实例,PSPICE仿真结果与理论分析相吻合,验证了该方法的可行性。     

双音多频接收系统分析及其FPGA设计

本文分析了在通信系统有着广泛应用的双音多频DTMF(DUAL TONE MULTI FREQUENCY)并设计了针对DTMF信号的接收及判别系统。系统根据ITU-T Q.24要求,能够正确的接收和判读输入信号。整个设计采用了有限冲击相应FIR滤波器完成对DTMF输入信号的滤波,保证了滤波输出信号的线性相位,同时采用非相干过零检测电路进行检测,易于数字电路实现,并利用现场可编程门阵列实现了整个设计,使整个电路结构合理,实现简单。     

一种基于DFT的AM信号数字化解调算法

该文提出一种在软件无线电中基于离散傅立叶变换（DFT）算法的幅度调制信号（AM）数字化解调算法,方法是对采样后的数字化AM信号进行带通滤波后,按照每一个（或数个）载波周期内的采样值进行离散傅立叶变换（DFT）,求出载波的幅值,再去掉直流量。与数字化正交解调结构相比,省去了本地载波恢复,两路低通滤波,简单而易于实现。该解调方案的仿真结果表明抗干扰性能也有所明显改善,可望在采用AM信号方式的数字化接收机的设计中得到应用。     

微伏信号放大系统设计

介绍一种微伏信号放大系统设计方法,该系统主要由放大、滤波以及隔离输出三部分组成。输入部分采用共模抑制比很高小信号放大器;滤波电路由一个四阶低通滤波和一个二阶高通滤波组成的带通滤波器以及陷波器组成,可有效滤除噪声及干扰;中间和末级放大采用常见的同相比例放大器进行信号的进一步放大;隔离输出部分采用线性度很高的光电隔离电路。总体电路放大增益高,对10μV以上信号放大效果良好,可很好地满足后级采集电路的信号输入要求。     

微伏信号放大系统设计

介绍一种微伏信号放大系统设计方法，该系统主要由放大、滤波以及隔离输出三部分组成。输入部分采用共模抑制比很高小信号放大器；滤波电路由一个四阶低通滤波和一个二阶高通滤波组成的带通滤波器以及陷波器组成，可有效滤除噪声及干扰；中间和末级放大采用常见的同相比例放大器进行信号的进一步放大；隔离输出部分采用线性度很高的光电隔离电路。总体电路放大增益高，对10μV以上信号放大效果良好，可很好地满足后级采集电路的信号输入要求。     

微小差分电容检测电路设计

针对电容式MEMS器件,设计了一种用来检测微小差分电容的电路,该电路主要有方波信号发生器、相敏解调和低通滤波电路等组成.具有抗干扰性能好、电路简单、易于集成的特点.通过主要器件--运放的合理选择,调试出较理想的结果.经实验验证,其分辨率可达10-16F.     

基于MSP430AFE231系统数据采集模块的硬件设计

以16位的微控制器MSP430AFE221为控制核心;设计单电源供电的信号放大电路和低通滤波电路,对压力传感器输出信号进行处理;通过MSP430AFE221内部24位ADC模块(SD_24A)进行模数转换;设计电源电路,应用于低功耗情况.设计与CC1101无线数据传输模块连接的接口电路.     

改进的粒子群优化算法设计FIR低通数字滤波器

粒子群优化算法(PSO)因具有参数少、易于实现等优点,在解决优化问题时表现出很好的性能。有限长单位脉冲响应(FIR)数字滤波器因具有稳定的结构、易于实现等优点,在实际中有着很广泛的应用。因此,将基于三角函数因子的改进PSO算法(TFPSO)用于对FIR低通数字滤波器性能的优化,并将其与基于折射原理反向学习(refrPSO)、基于反向学习(OPSO)的PSO算法所设计的FIR低通数字滤波器的性能进行比较。在实验中构造出一种性能较好的适应值函数,以验证这几种改进的PSO算法所设计的FIR低通数字滤波器的性能。实验结果表明,基于三角函数因子的PSO算法滤波性能较差,而基于折射原理反向学习的PSO算法性能最佳。