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遥测PCM信号源的设计与实现
作 者: 吴志宏
导 师: 翟成瑞; 王红亮
学 校: 中北大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 脉冲编码调制 程控信号源 数字频率合成 IRIG-106
分类号: TP873
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 6次
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内容摘要
在这个信息化时代,国家对航天遥测技术愈来愈重视。传统的PCM编码器功能单一,并不能满足通用性的要求,因此研制一种码型可选、帧结构可变、码速率可调的程控PCM信号源有着很重要的意义。遥测PCM信号源是一种能够产生用户所需各种测试信号的装置,在测试系统中为遥测地面设备提供数据源扮演着重要的角色。本文以FPGA作为主逻辑控制芯片实现了一个功能多样化的遥测PCM信号源。在遥测编码技术的背景下详细介绍了遥测PCM信号源涉及到的基础理论知识;在此基础上根据技术指标的要求给出了系统的整体设计方案;分析了PCM信号源硬件电路的设计与实现,包括USB接口电路、FPGA的配置电路、两种输出接口电路、系统供电电路等;重点介绍了信号源逻辑程序的设计,即波形选择模块、时钟产生模块、数据缓存模块、帧结构生成模块、并串转换模块和码型变换模块等逻辑程序的设计与实现。对输出码率可调、码型可变、帧结构可变三大关键技术进行了详细的介绍。利用DDS+PLL这两种频率合成技术的组合实现了输出频率可调的目的;通过观察符合IRIG-106标准NRZ-L/M/S、BIФ-L/M/S码的变化特点得到变换规律,最终实现把常见的NRZ-L转换为其它码型从而满足码型可变的技术要求。最后借助美国TarsusPCM-PCI-01处理板卡对本文设计的遥测PCM信号源的功能进行了分析验证。该遥测PCM信号源输出码型有NRZ-L/M/S、BIФ-L/M/S六种,输出码率范围是1Mbps~13Mbps;数据字长为8或16位;可输出的数据类型为正弦波、三角波和锯齿波或固定值。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 1 绪论 9-16 1.1 课题背景及意义 9-10 1.2 PCM 编码技术国内外的发展现状 10-13 1.2.1 国外发展现状 10-12 1.2.2 国内发展现状 12-13 1.3 本文研究的主要内容及结构安排 13-16 2 PCM 信号源的理论基础 16-26 2.1 频率合成技术相关理论研究 16-20 2.2 PCM 码的基本原理 20-25 2.2.1 IRIG-106 标准 20 2.2.2 脉冲编码调制 20-23 2.2.3 PCM 帧结构 23-24 2.2.4 PCM 的各种码型 24-25 2.3 本章小结 25-26 3 PCM 信号源硬件电路设计 26-33 3.1 主控模块的设计 26-27 3.2 USB 通信接口模块的设计 27-31 3.3 系统供电模块的设计 31 3.4 输出接口模块的设计 31-32 3.5 本章小结 32-33 4 系统的通信协议及 PCM 信号源逻辑程序设计 33-49 4.1 系统的通信协议设计 33-34 4.2 总体时序逻辑设计 34-38 4.3 时钟产生模块的设计 38-41 4.3.1 DDS 技术中相位累积器的改进 39-41 4.3.2 DDS 技术中相位截断误差的改进 41 4.4 波形存储模块的设计 41-42 4.5 数据缓存模块的设计 42-44 4.6 并串转换模块的设计 44 4.7 帧结构生成模块的实现 44-45 4.8 码型变换模块的实现 45-48 4.9 本章小结 48-49 5 系统调试及实验结果 49-57 5.1 验证平台 49-52 5.1.1 PCM 处理卡 49-51 5.1.2 上位机测试界面 51-52 5.2 实验结果 52-56 5.2.1 眼图 52-53 5.2.2 码型图与波形图 53-56 5.3 本章小结 56-57 6 结论与展望 57-59 6.1 结论 57 6.2 展望 57-59 附录 59-61 参考文献 61-64 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 64-65 致谢 65-66
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 远动技术 > 远动化系统 > 远距离测量、远距离测量系统
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