基于FPGA的数控移相正弦信号发生器的设计

本文介绍了基于FPGA技术,利用VHDL编程并加以简单的外围电路构成的数控移相正弦信号发生器。具体应用FPGA芯片及D／A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、相位可控的正弦信号发生器。采用此方法设计的数控移相正弦信号发生器能够产生频率、相位均可数字式预置并可调节的两路正弦波信号,频率范围为20Hz至20kHz,相位差范围为0．359°,步进为1°。     

高分辨主地震仪∑△A／D转换器的噪声整形

通过对∑△A／D转换器中的∑△A／D调制器的分析，提出了对∑△A／D转换器的噪声整形的基本理论，为设计具有高分辨率的地震数据集站提供了理论依据，结合∑△A／D转换器的具体电路结构，分析了基本环路滤波器和高阶滤波器滤波方式的噪声整形技术对A／D转换器分辨率的影响。结果表明，在∑△A／D转换器中，利用适当阶数的高阶∑△A／D转换器的噪声整形作用，可以使信号在A／D转换时的量化噪声转移到具有效信号频段之外，再使用数字滤波器除带外噪声后，可以有效地实现地震仪中24位高分辨率的模数转换。     

实正弦信号的快速相位差分频率估计方法

基于最小均方误差相位差分频率估计原理,提出了能够直接处理实正弦信号的相位差分频率估计算法。新的修改算法利用零交越或FFT变换,能快速有效地在时域或频域上得到实正弦信号的相位信息,改善了频率估计的SNR阈值,且便于工程实现。     

数字合成正弦信号相位噪声及抑制方法研究

从直接数字频率合成原理和技术出发,对于数字合成单频正弦信号的相位声进行了研究,理论分析表明该类合成信号的相位噪声与采样周期和量化字长有很大的关系,量化字长一定的条件下,采样频率越高量化噪声带来的相位噪声就越大;     

高速、高精度频率采样中的量化误差分析

讨论了高速、高精度频率采样的基本原理;分析了量化噪声对测量误差的影响;提出了采样器建立和保持时间对测量误差影响的问题;导出了考虑采样器建立和保持时间后时间量化误差的概率密度函数,为量化误差的校正奠定了理论基础。     

复杂噪声背景下正弦频率估计新方法

提出一种基于系统参数摄动的单变量滤波驱动混沌同步的强混沌背景下正弦频率估计方法。该方法利用采样的混合信号通过低通滤波器并驱动构建的混沌响应系统,由于同步误差序列中混沌噪声影响大大减小且含有正弦信号,对误差序列采用互谱MUSIC算法估计正弦频率。该方法同样适用于强混沌信号加强白噪声为背景的正弦频率估计。     

映射内插高精度频率估计

如何精确估计噪声中的正弦信号的频率是雷达、声纳、通信和生物医学工程等许多领域中的—个重要问题.对于高斯白噪声中的单个或能够很好分辨的P个正弦信号,其频率的极大似然估计就是周期图频率估计(PFE),也就是周期图功率谱最大的P个谱峰所对应的频率[1]. 在实际应用中,由于使用FFT等数字技术,对大量位于离散的谱线之间的频率均无法得到精确的频率估计.通常减小估计误差的方法有两种:一种是增加谱线的条数(M),但使计算量显著增加;另一种是利用抛物线内插法(PIFE),对谱峰的位置加以修正.这些方法减小误差的效果仍不明显,其频率估计的均方根误差(RMSE)如图1所示.     

数字化处理中的两种量化现象及其影响

在周期性信号数字化测量比对中,除A/D量化误差以外还存在取决于两比对信号频率关系的量化相移步进误差。通过分析两种量化误差的产生原因及相互关系,该文提出了利用两种误差的相辅相成关系来量化误差分辨率的稳定性以及影响,在数字化处理中采用边沿处理技术,能有效地抑制量化误差。实验表明,在10 bit A/D采样分辨率下,测量分辨率较原有A/D测量分辨率提高了一个数量级甚至更高。该方法可以在频率、相位等参数的精密测量、控制中发挥重要作用。     

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.     

相位差检测分析与仿真计算

针对相位差检测的过零法、DFT谱分析和相关分析法,阐述了算法的检测原理与仿真计算,讨论了相位差检测方法所产生的误差及误差校正方法.针对混有噪声的正弦信号,分析了检测精度及影响精度的因素.     

基于WiMAX的数字射频光纤传输仿真与分析

基于WiMAx标准下射频数字光纤传输（DROF）仿真模型,建立了输入信号、ADC采样／保持／量化、光纤传输、检测判决以及DAC零阶保持、解调输出等环节的数学模型,实现了WiMAX信号通过DRoF链路传输的全过程．就ADC分辨率、ADC和DAC时钟抖动噪声以及光纤噪声等单因素对系统性能影响机理进行了仿真实验,分析了WiMAX信号传输条件下的比特率对误码率、误差矢量幅值等性能指标影响．所得结论为下一步研究和优化DRoF链路提供了理论分析依据．     

基于低通滤波的新型超声波电机控制系统

为了实现超声波电机驱动电压频率与幅值、相位间的完全解耦,充分利用传统控制器的易调节和基于直接数字合成（DDS）技术的高精度特性.通过分析驱动电压参数要求,确定合理的低通滤波器参数设计方法.对方波进行滤波产生正弦信号,经过功率放大后直接驱动超声波电机.设计一种驱动电压参数精密解耦的超声波电机控制系统.通过调节方波的频率、相位和占空比来精确控制驱动电压的相应电参数.采用该方法实现了能够同时独立控制2台超声波电机的控制系统,相位和幅值精度达10 bits以上,频率分辨率为16 Hz.     

简易数字信号传输性能分析仪的设计

为了更好地分析数字信号在传输过程所受码间干扰和噪音等因素的影响．文中设计了一个以FPGA为核心的简易数字信号传输性能分析仪,完成了数字信号发生器、伪随机信号发生器（模拟噪音源）、低通滤波器、加法器、数字信号分析电路的设计．该系统利用FPGA产生数字信号序列（M序列和曼彻施特编码序列）和模拟噪声序列（伪随机信号）,经过由低通滤波器构成的模拟信道进行传输,再由FPGA对数字信号分析提取出同步信号,最后在示波器上以眼图的形式来分析信号的传输性能．对截止频率与通带增益、数据率误差和眼图进行了实测．结果表明误差值均在允许范围内,系统工作稳定,眼图清晰,达到了设计要求的各项指标．     

抑制工频串模干扰的平均求和算法对ADC分辨率的提高作用

通过定量分析抑制电网串模干扰的平均算法对ＡＤＣ量化误差统计特性的影响。得出如下结论：对于采用舍入式量化形式的ＡＤＣ，由于电网串模干扰的存在，用于抑制串模干扰的求和平均效应可提高ＡＤＣ的分辨率。从而为用较低分辨率ＡＤＣ构成的仪器获得高精度的测量结果提供了途径和理论依据。     

基于FRFT滤波的SNCK通信系统接收方法

正弦型非线性切普键控（sine non linear chirp keying,SNCK）作为一种非线性调频方法,其已调信号缺乏有效的滤波技术,针对此问题,提出了一种将SNCK已调信号波形样本近似为分段线性调频信号进行分数阶傅里叶变换的处理方法.推导了采用SNCK调制参数计算相应FRFT变换阶数的公式,并给出了通信系统采用SNCK信号进行传输时,接收端采用FRFT方法进行前置滤波的框图.通过数值仿真分析验证了该方法对SNCK各调制参数的普遍适用性,能有效提高接收信号的信噪比改善因子,降低通信误码率.     

采用误差估计补偿的改进型零相位误差跟踪控制

针对伺服系统中零相位误差跟踪控制器(ZPETC)对系统建模误差和参数变化非常敏感的缺点,提出了一种改进型ZPETC设计方法.将信号估计器估计的跟踪误差和系统实时误差作为ZPETC的输入信号,控制器针对系统的跟踪误差进行实时补偿,从而减小零相位误差跟踪控制器受系统参数变化的影响,同时采用低通滤波器(LPF)来消除误差信号中的高频噪声.理论推导与仿真结果表明,该方案在保持伺服系统零相位滞后的同时,减小了系统的跟踪误差,提高了系统的跟踪精度.     

基于ARM920T嵌入式低频数字扫描仪设计

系统采用ARM920T作为核心处理嚣,以低频信号作为信号源,采用DDS技术,从而实现相频、幅度、频率特性的分析仪器,能够简单地实现信号源的时域和具体参数的波形。系统主要由ARM920T控制处理器、DDS扫频模块、ADC采样模块、DAC输出模块、检波滤波器模块、扫频信号源幅度模块组成。其中处理器采样ARM920T,扫频信号源采样DDS芯片AD9851,检波模块以AD637JQ芯片构成,相位检测模块由AD8302芯片构成,DAC芯片TLV5618控制扫频信号的幅度。实验结果表明,仪器可以检测20Hz～1 MHz左右的频率信号源,可以显示在LCD屏幕上,直观地读出频率、幅度和相位。     

基于USB 2.0的帧转移面阵CCD数据采集传输系统的研究

详细介绍了一种基于USB2.0的帧转移面阵CCD图像数据采集传输系统的软硬件设计。设计了基于可编程门阵列（FPGA）器件的CCD驱动时序发生器,并采用CCD专用视频处理芯片对模拟视频信号进行采样、量化、模数转换,通过USB2.0传输接口与计算机通信,实现了数据快速准确的传输。     

基于总体最小二乘法的混合滤波器组误差补偿算法

模拟分析滤波器的实现误差以及各子带间的增益、相位失配误差的存在都将影响混合滤波器组（HFB）的完美重构效果。针对以往矫正方法对信号源稳定度要求高、调试复杂的缺点,提出一种模数混合的HFB失配误差矫正系统结构。利用伪随机噪声覆盖信号全谱且功率谱密度为常数的特点作为矫正信号源,根据其二阶统计量计算期望的补偿器频域响应。提出一种新的基于总体最小二乘（TLS）算法的IIR形式补偿器设计方法,推导了以IIR滤波器系数为未知变量的线性方程组,并利用TLS算法有效抑制设计误差以及量化噪声等扰动因素影响,优化滤波器系数,减小失配误差影响。仿真结果表明该算法的结构简单、易于实现,同时能有效改善HFB的重构效果。     

改进的DFT法消除相位差

针对目前信号相位差消除主要针对理想信号,通过比较离散傅里叶变换算法（DFT）和自相关函数算法对信号相位差消除的优劣性,提出了一种改进的DFT法．该法通过反求误差来对信号进行非整数倍的重采样以提高采样频率,减小误差．仿真试验表明,改进的DFT法可以克服原始信号中的噪声干扰和谐波干扰,对实测非触发采样信号进行相位差消除达到了较好的效果．