雷达目标干扰调制信号的FPGA实现

用VHDL语言在Quartus Ⅱ环境下对雷达干扰调制信号的产生进行设计;将FPGA实现的功能分为数字噪声模块、调制波形模块和角度包络模块,详细给出设计过程;经过仿真和硬件测试,实现了雷达目标干扰调制信号的输出;研究表明该系统方便控制,容易修改,并且能移植到其它目标模拟器,对干扰调制信号的设计有一定的借鉴意义。     

光通信数字接收中位同步信号的智能提取

在光通信数字接收机中,为了达到系统的位同步,结合数字锁相环的基本原理,采用现场可编程技术,设计了位同步信号的时序逻辑电路,并用FPGA芯片实现了整个位同步电路.通过单片机实时控制FPGA,进行频带宽度和中心频率的实时调节,实现了位同步信号的智能提取.仿真分析和实际测试表明,该系统具有实时跟踪,提取快速且稳定,抗干扰能力强,升级方便等特点.     

基于联合干扰的室内可见光通信安全系统

研究了典型室内办公场景下,多用户多输入单输出（MISO）可见光通信（VLC）系统的物理层安全问题。针对未知数量的窃听者有可能出现在公共区域内任意位置的场景,提出了一种基于联合干扰的人工噪声生成方案以提高系统的保密安全性能。该方案利用用户所在区域的发光二极管（LED）作为信号源的同时,联合窃听者所在区域的LED一起发送干扰信号。由于窃听者位置随机且未知,故所提方案以最小化最坏情况下窃听者的信干噪比（SINR）为目标,通过干扰形成器的协作优化与设计使得干扰信号在不影响合法用户信号正常接收的前提下,最大程度地扰乱窃听者的接收。仿真结果表明,与传统的人工噪声方案相比,所提的联合干扰策略能明显降低窃听者的信干噪比和提高系统的保密速率,从而使得VLC系统的安全性能得到显著提升。     

混沌直接序列扩频信号盲解调的硬件电路实现

提出了基于现场可编程门阵列 (FPGA) 技术的混沌直接序列扩频信号盲解调的硬件电路实现方法. 设计了混沌直接序列扩频信号发射机与接收机. 发射机可产生10种不同的混沌直接序列扩频信号. 为方便接收机的硬件电路实现, 对无先导卡尔曼滤波混沌拟合盲解调算法进行了简化, 在简化模型的基础上设计了接收机硬件结构. 提出了一种动态调整偏移因子的新方法, 使接收机能实时适应混沌映射的变化. 通过高斯白噪声信道及多径信道条件下的盲解调实验, 验证了盲解调算法硬件实现的抗噪声与抗多径性能, 以及对10种不同的混沌直接序列扩频信号的自适应破译效果. 关键词： FPGA 混沌直接序列扩频通信 盲解调     

基于FPGA和有限状态机的守时系统设计

通过对现阶段守时系统实际应用情况和技术特点的分析,提出了一种新的守时系统设计方案,设计了一个基于FPGA和有限状态机的守时系统;采用恒温晶振组成本地时钟,与GPS/北斗时钟源共同作为系统的输入信号,利用FPGA设计守时系统的基本电路和有限状态机,并对调频调相部分和外部D/A转换电路进行控制,实现本地时钟与时钟源完全同频同相输出,从而快速获得高精度的时间基准,并能在GPS/北斗失锁后对时钟源信号进行保持,实现通信系统的时间同步。     

植物微弱电信号在线采集系统的设计

植物电信号是细胞在生命活动中发出的电磁信号,由于其信号幅值为微伏级,在采集过程中,其有效信号很容易被噪声所淹没;依据植物电位信号的高阻抗源特性以及植物电位信号采集技术的特点,选择贴片电极作为测量植物表面电位信号的传感电极,有效降低了引导电极对植物的伤害和对植物电信号的干扰;采用AD8221芯片,设计了采集放大器电路用于采集植物电位信号,并搭建了植物电信号的采集系统,整个采集系统由放大电路、A/D转换电路、MCU、MAX232和计算机组成;以芦荟为实验对象,测得12 ℃时芦荟叶片电信号幅值的最大值是0.51 mV,最小值是-0.22 mV;结果表明该采集系统能够很好地采集植物电信号,为下一步的信号分析打下了坚实的基础。     

新一代地铁远程通信ATS系统设计与实现

从地铁车辆安全的角度出发,提出对地铁车辆远程信号的采集方式、处理方式、控制方式、存储方式等方面进行优化设计,设计并实现了更为先进的地铁远程信号采集处理及自动监控系统(ATS系统),根据地铁车辆专属信号特性对信号采集电路与前置放大电路进行了从新设计,增强了信号的稳定性,设计并改进了轨道50Hz相敏信号的滤波电路,增强了信号的抗干扰能力,设计了光电隔离电路对采集信号进行隔离,一方面保证了单片机免受外部电源的干扰,另一方面也增强了信号的远距离传输能力,并设计了系统相关模块的接口电路,这些改进电路对于提高地铁车辆的安全可靠运行起到了积极的作用。     

一种抗干扰变电站1/3倍频程噪声测量方法*

针对变电站噪声测量容易受外界干扰的问题,提出了一种抗干扰变电站噪声测量系统实现方法,利用最小值控制递归平均算法实时估计每个时频点变电站噪声存在概率,再综合成每个1/3倍频程中外界干扰信号存在概率;对干扰信号存在的1/3倍频程,不进行1/3倍频程噪声更新,从而避免外界干扰信号对变电站噪声测量的影响。仿真结果证明,该方法可以有效减小瞬态干扰对变电站噪声的影响。     

基于PIC及FPGA的简易信号分析仪设计

高速数据采集与信号分析是信号分析仪的关键。设计以PIC16F877A单片机为核心,DA芯片MCP4922及可变增益放大器AD603构成程控放大电路;CCP模块实现频率测量;AD转换器AD9288及FPGA实现高速实时数据采集,并由LCD液晶显示被测数据及波形。由单片机读取FPGA中FIFO的缓存数据,实现对正弦波、三角波、方波等幅值、电压真有效值的测量及信号波形判断,实验效果实用良好。     

闭环光纤陀螺死区及光功率交扰误差的研究

数字闭环光纤陀螺引入的死区问题限制了其向更高性能惯性导航系统的应用。采用数学模型分析了数字闭环光纤陀螺死区的成因是反馈相关误差干扰,通过simulink仿真工具对死区现象进行了仿真,对比陀螺死区测试对模型进行了验证。以此为基础提出了电光合串扰造成死区的干扰模式,分析了干扰误差源的信号频域特征并使用频谱分析仪对受干扰的光功率信号进行了相关频点的测试,同时对比了干扰抑制后无死区的光功率信号相关频点的测试结果。通过抑制相关误差前后的测试结果对比,验证了与数字闭环反馈阶梯波相关的误差输入是死区形成的根本原因,除了电路交叉耦合之外,电路对光强的调制干扰也会造成死区问题。在采用针对干扰信号频率特性的退耦及PCB设计后,闭环光纤陀螺死区由0.2/h降低至0.02/h,满足系统应用需求。     

基于FPGA的电磁脉冲电场测量系统

为了测量纳秒级前沿的电磁脉冲电场,研制了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的宽频带电磁脉冲电场测量系统,该系统采用单极子天线作为电场探头的接收天线,高速AD采集调理电路输出的电压信号,由FPGA接收AD采样的数据并保存至DDR2和FLASH存储器中;分析了系统的整体方案;对系统的信号调理、采集的触发方式、FPGA控制以及干扰屏蔽等关键技术进行了重点分析;通过电场探头、电磁脉冲模拟器、PTEM暗室、衰减器以及示波器进行了性能和功能验证实验;利用软件将电场探头和示波器测得的信号进行处理和对比;实验表明,所研制的电场探头可以测量前沿大于2.5ns、电场强度为0~50kV/m的脉冲电场,系统线性度好,体积小,抗干扰性能好,测量准确性高。     

基于信噪比测量的欺骗干扰检测方法

在捕获北斗信号的过程中,接收机根据预先设定好的信号搜捕策略和门限值来捕获信号;欺骗干扰源通过产生虚假的相关峰和增加噪声基底,可以有效地干扰普通型北斗接收机正常的捕获工作;针对欺骗信号检测问题,在分析欺骗信号入侵对接收机噪声基底影响的基础上,提出了在捕获阶段利用信噪比(SNR)检测技术识别欺骗干扰信号的方法,并对其有效性进行了分析;仿真结果表明,采用该方法的接收机具有一定程度的欺骗干扰识别能力,为提高GNSS接收机抗干扰能力提供了有益的参考 。     

面阵CCD信号采集系统的噪声抑制

分析了CCD输出噪声及其一般抑制方法,提出了一种基于面阵CCD信号采集系统的噪声抑制方法。设计了CCD信号采集系统的噪声抑制电路和处理电路,应用于CCD442A型面阵CCD;并使用积分球对采集系统进行辐射定标,计算得到系统的信噪比。仿真和辐射定标实验表明,该面阵CCD信号采集系统具有相关双采样和暗电平校正功能,抑制了CCD输出信号的复位噪声和暗电流噪声;在中等照度条件下,系统信噪比达到40dB。     

基于锁相放大原理的微弱光信号检测系统设计

为了解决强噪声背景下微弱光信号检测难的问题,介绍了一种基于锁相放大原理的微弱光信号检测系统。系统采用对1 550nm的DFB激光进行调制的方法产生前级信号,利用PIN光电二极管产生的电流信号作为原始信号,经过前级放大、锁相放大及低通滤波电路还原调制信号。系统采用OPA124作为前级运放,AD630作为锁相放大器,参考信号和调制信号均由DDS芯片AD9850产生。滤波电路、移相电路和调制电路均采用高精度运放OP07来设计。实验结果表明,该系统具有很高的线性度,灵敏度为4.51V/V,精度大于0.05%,是一种高精度、高实用性的微弱光信号检测系统。     

面向电容式微机械超声换能器器件的32通道收发 电路设计与测试*

针对以电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列为探头的超声成像系统,设计了一种兼具现场可编程门阵列(FPGA)控制、脉冲驱动以及微弱电流信号检测功能的电路。利用FPGA产生64路控制信号,控制脉冲信号的频率、脉冲个数、占空比等参数;脉冲电路在FPGA以及直流电压的控制下,产生32路脉冲信号;接收电路通过跨阻放大结构实现32路电流信号检测;32通道收发电路利用脉冲产生芯片内自带的T/R开关进行高压隔离。通过搭建测试平台,对收发电路功能及一致性进行测试,并连接CMUT进行自发自收测试。测试结果表明,32通道收发电路具有良好的一致性,电路可以实现基于CMUT阵列的32通道超声信号的发射,检测回波信号,并对CMUT器件的带宽进行测试。电路具有功能完善,结构稳定的优点,为基于CMUT阵列的超声成像系统的应用提供了硬件支持。     

基于FPGA的多通道超声波测距系统设计

超声波测距是一种非接触式连续测量方法,具有电路简单、测量精度高等优点。传统的测距系统多采用单片机实现,无法满足现代测距实时性、立体化、多向性的要求;因此设计了一种基于FPGA的多通道超声波测距系统,所有通道同时进行检测与处理,系统具有较高的扩展性。硬件部分采用US_100超声波传感器实现了超声信号的发射与接收,采用京微雅格C192芯片对回波信号进行检测和处理,实现了从2厘米到4米的距离的精确测量,测量结果送入LCD12864进行显示。软件设计采用Verilog HDL语言在Primace编辑环境下进行开发,在Modelsim软件下进行仿真,并通过HR3开发板验证了全部设计功能。测试结果表明：该测距系统运行稳定可靠,测量精度高。     

束参数瞬态测量在复杂环境中的电磁干扰及兼容设计技术

强流电子束束参数瞬态测量系统在直线感应加速器的复杂电磁环境中会受到强电磁的干扰,主要包括:干扰特性、干扰机理、数学描述、抑制措施、防范措施等,这些干扰既针对电路又针对系统,从而对束参数瞬态测量系统测量的稳定性以及测量数据的有效性都有很大的影响。介绍时间分辨测量系统的原理,分析了瞬态脉冲干扰的成因和抑制方法,给出了束参数测量系统的实验布局和特点,进一步探讨电子器件电性能受瞬态脉冲干扰后的抑制措施,其目的是为了达到减少或消除干扰,破坏干扰信号的传输条件,从而提高整个系统的抗干扰能力及可靠性。通过采用光纤传输控制信号可以很好地传输窄脉冲,减少信号延时抖动,以达到高速信号的可靠稳定传输;利用紧凑嵌入式方法,提高了抗电磁干扰的能力,可以更好保护测量系统电子器件,提高整个系统的抗干扰能力。     

飞机电缆屏蔽层接地可靠性测试系统设计

飞机电缆屏蔽层可靠接地对飞机建立完整屏蔽环路,防止复杂电磁场对飞机内部电路产生干扰具有重要意义;因此,接地可靠性测试尤为必要;测试系统以NI CompactRIO机箱为核心,通过连接上位机、辅助电路以及测试工具搭建硬件测试平台,利用LabVIEW可视化编程语言编写控制程序;上位机程序,通过状态机实现人工交互以及系统整体逻辑控制;FPGA控制程序,用于驱动硬件完成信号的产生和采集工作;实时处理器程序,采用DMA技术与FPGA进行通讯,对辅助电路反馈的采集数据进行快速傅里叶变换提取有效信号,随后应用矢量电压电流法求解电缆屏蔽层环路阻抗;实际测量结果证明:基于LabVIEW的飞机电缆屏蔽层接地可靠性测试系统能够以较高精度完成电缆屏蔽层接地可靠性测试。     

便携式非分光红外SF6气体检测方法研究

为了满足电力系统中对SF₆气体精确测量的需求, 基于非分光红外差分检测原理, 设计了一种便携式的SF₆气体传感器。系统采用单光束双波长结构, 对直射式和梯形反射式气室进行光学仿真, 最终确定了气室类型, 提高了系统的紧凑性和灵敏度。在电路方面设计了一种小信号放大滤波电路, 有效地将有用信号从噪声中提取出来; 传感器采用高精度高性能模数转换器将模拟电信号转换为数字信号送入单片机处理, 大大提高了检测精度。实验结果表明, 该传感器能够准确检测体积分数为0~2×10-3范围内的SF₆气体, 满量程精度可达4.2%。     

基于FPGA的MDDI数据处理电路实现

介绍了一种基于FPGA的MDDI(mobile display digital interface)数据处理电路设计;基于单片集成AM-OLED驱动控制芯片的设计需求以及并行数据总线在移动显示设备上存在的不足,设计了MDDI数据处理电路;MDDI作为一种高速串行移动显示数字接口标准,具有连线数量少,信号传输可靠性高,低功耗等特点,广泛应用于移动显示终端领域;所设计的MDDI Type2主端数据处理电路采用两级状态机控制内部电路,主状态机用于控制从状态机的状态切换,从状态机则用于实现MDDI数据的生成;通过加入可配置寄存器,实现对数据包生成和接口模式的控制;采用Verilog语言编写RTL级代码实现MDDI Type2数据处理电路软核;使用Xilinx工具综合的结果表明,该数据处理电路能够支持480-RGB×320、26万色的AM-OLED显示屏,数据传输速率可达180 Mbps,其性能指标满足系统设计要求。