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船用投弃式温盐深测量系统

作　者: 于晓山
导　师: 贾志成
学　校: 河北工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: XCTD 基带传输基带成形滤波器 FPGA
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

船用投弃式温盐深测量系统简称XCTD(Expendable Conductivity Temperature and Depth System),是国外率先研制并得到快速发展的一种温度、盐度和深度的海洋剖面测量系统。它对于军事和海洋科学研究领域都有着重要的意义,因此近年来也得到了我们国家的高度重视,并在国家863计划项目中立项,本课题是国家863计划“船用投弃式温盐深测量仪研究”课题的子课题,是其重要的组成部分,是由国家海洋技术中心与河北工业大学共同承担的。目前我们国家对于XCTD的研究还处于起步阶段,本课题的研究成果对于我国XCTD技术的探索有着积极的意义。本文主要介绍了XCTD的国内外发展现状,包括系统的组成及工作原理。对系统传输信道进行测试之后,通过对测试数据整理、分析得到信道的传输特性。由特性曲线可见该信道在频率大于150Hz以后,随着信号频率的提高,信号幅度将迅速衰减,这是典型的带限和非线性变参信道。由于数字信号频谱非常丰富,所以直接在信道中传输是不可能的。根据信道的特点确定采用基带传输技术来实现数据的有线传输。分析了基带传输系统的技术特点及其可行性后,把整个系统分成若干个模块后分别进行设计与调试,最后将各个模块级联进行联合调试。整个系统的硬件电路主要分为四个部分,发端数字部分、发端模拟部分、收端模拟部分、收端数字部分。考虑到成本和电路面积,发端数字部分主要是由一些中小规模集成成电路组成的分频电路和编码电路,发端模拟部分是一个基带成形滤波器,接收模拟部分包括放大与滤波电路和脉冲恢复电路,收端数字电路是由FPGA来实现的,完成位同步的提取和数据信息的恢复。通过软件仿真和实际电路试验,对通信系统进行了双重验证。与原有的频带传输系统相比,此基带传输系统更适宜XCTD的传输信道,具有通信速率高,电路面积小的特点。在实验室环境下,系统可以满足前端数据采集数据量对传输速率的要求,且达到误码率的要求,即误码率小于等于10-5。最后对本课题的成果进行了总结,并对今后XCTD的传输技术的改进提出了一些建议和设想。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  §1-1 XCTD国内外研究现状  9-10
    1-1-1 国外研究现状  9-10
    1-1-2 国内研究现状  10
  §1-2 XCTD的系统组成和基本工作原理  10-11
    1-2-1 XCTD的系统组成  10-11
    1-2-2 XCTD的工作原理  11
  §1-3 课题研究内容及结构安排  11-13
第二章系统信道特性研究  13-17
  §2-1 信道简介  13
  §2-2 XCTD信道特性  13-15
  §2-3 系统总体方案的确定  15-17
第三章 XCTD基带传输系统的技术研究  17-22
  §3-1 曼彻斯特码  17
  §3-2 码间干扰  17-18
  §3-3 位同步  18-22
    3-3-1 滤波法  19
    3-3-2 锁相法  19
    3-3-3 全数字锁相环  19-22
第四章 XCTD基带传输系统的电路设计  22-37
  §4-1 发端电路设计  22-26
    4-1-1 分频电路  22
    4-1-2 差分曼彻斯特编码电路  22-23
    4-1-3 发送滤波器  23-25
    4-1-4 电源电路  25-26
  §4-2 收端模拟电路设计  26-30
    4-2-1 差分放大器  26-27
    4-2-2 低通滤波器  27-28
    4-2-3 脉冲整形电路  28-30
  §4-3 收端数字电路设计  30-37
    4-3-1 FPGA设计方法  30-31
    4-3-2 FPGA开发平台介绍  31
    4-3-3 数字时钟管理器（DCM）  31-32
    4-3-4 位同步电路  32-34
    4-3-5 差分曼彻斯特解码电路  34-35
    4-3-6 FPGA电路仿真  35
    4-3-7 FPGA的配置  35-37
第五章系统调试  37-38
第六章总结与展望  38-39
参考文献  39-41
致谢  41-42
攻读学位期间所获得的相关科研成果  42-43
附录  43-46

船用投弃式温盐深测量系统

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