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阵列接收机通道校正信号产生与通道监控技术研究

作　者: 言嘉
导　师: 马洪
学　校: 华中科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: FPGA 随机数发生监控系统
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
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内容摘要

雷电放电过程中形成的强烈的电磁波、强光、冲击波和高热使得雷击具有极大的破坏性,严重危害电力、建筑以及通信设施的安全。在这种情况下做好防雷减灾工作不仅仅是安全生产的要求,也是经济发展和人民生命财产的重要保障。鉴于雷电灾害预防工作的重要性,世界各国都在积极探索和建立雷电探测系统。作为雷电探测系统的前端,阵列信号接收机的设计、实现以及性能一直是研究人员所高度关注的课题。在这样的背景下,本课题承担了雷电云闪探测系统模拟前端设备的研制工作,实现了8通道VHF频段阵列信号接收机。在众多的技术要求中,阵列信号接收机的通道一致性一直是技术人员关注的重点。设计人员必须采用合适的阵列校准方法,以避免因阵列误差造成的定位算法性能的下降。本文对系统所使用的有源阵列校准算法进行了简单的介绍。针对校准信号的产生介绍了不同的信号产生方法,例如直接数字合成技术。为解决DDS技术消耗逻辑资源较大的缺点,本文提出了一种以真随机信号发生器为基础的实时信号发生器。本文详细介绍了信号发生器内部环路振荡器、低通滤波器以及频谱搬移电路的设计。展示了各模块的仿真以及实际系统的工作情况。为了使用户能及时了解系统的工作状态,完成对可编程器件的远程操作,还应该建立相应的监控系统。为此本文设计了基于FPGA的阵列信号接收机监控系统。该监控系统能够检测8个通道的增益、本振信号的频率以及校准信号的输出状态等多个系统参数,并通过RS232接口实现与计算机终端的通信。本文通过将监控系统划分成独立的功能模块,极大的提高了系统可移植性和可维护性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 课题研究的目的和意义  8
  1.2 监控系统的发展  8-9
  1.3 阵列误差校准技术  9
  1.4 信号产生技术  9-10
  1.5 论文结构安排  10-11
2 系统原理与实现方案  11-22
  2.1 雷电云闪探测站总体结构  11-12
  2.2 阵列接收机总体方案  12-16
  2.3 有源阵列误差校准算法  16-18
  2.4 校准信号发生原理  18-22
3 校准信号发生器设计  22-48
  3.1 随机信号发生器  24-30
  3.2 低通滤波器设计  30-36
  3.3 频谱搬移电路设计  36-39
  3.4 D/A 转换器接口设计  39-46
  3.5 上变频电路设计  46-48
4 监控系统设计与实现  48-66
  4.1 监控协议设计  48-53
  4.2 UART 接口程序设计  53-56
  4.3 信令解析状态机的设计  56-58
  4.4 数控衰减器接口设计  58-61
  4.5 锁相环接口设计  61-66
5 总结与展望  66-68
  5.1 全文总结  66
  5.2 未来工作展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-71

阵列接收机通道校正信号产生与通道监控技术研究

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