杜振芳[1]2003年在《高速误码率测试仪发射子系统的设计与实现》文中提出数据传输速率的提高，对误码测量设备提出了更高的要求，高速误码率测试仪就是针对“地面站综合处理终端技术”项目系统方案的要求，设计实现的一台数据传输速率为300Mb／s的误码测试仪器。它不仅为该系统性能的改进提供了一个重要的评估指标，还可应用于其它多种高速通信系统。本课题的任务是设计实现误码测试系统中高速信号的产生与发射。数字复接技术提供了解决这一问题的思路。 本文在研究高速数据复接基本原理的基础上，将FPGA技术应用于高速电路的设计，设计了一个以FPGA为核心控制器件、以高性能数字复接芯片为基础的实现高速信号产生的方案，给出了具体的电路形式，分析了调试过程中出现的问题，并给出了解决方案。在系统测试中，发射子系统达到了各项技术指标要求。
梅阳[2]2003年在《高速误码率测试仪的接收子系统设计与实现》文中提出高速位误码率测试仪是针对“地面站综合处理终端技术”项目系统方案的要求，为其中的高速调制解调器，设计实现的一台数据传输速率为300Mb／s的误码率测试仪器。它可以有效的检验该系统的可靠性，还可应用于其它高速通信系统。本课题的任务是设计与实现误码率测试系统中高速信号的接收和处理。 本文在研究了高速数据分接和帧同步基本原理的基础上，将FPGA技术和ECL电路设计相结合。通过高速分接芯片来实现数字分接，FPGA实现信号处理。文中介绍了高速电路设计的思想和FPGA设计的一般方法，给出了接收子系统的具体设计方案和硬件实现，并指出了系统需要进一步改进的方面。
陈伟晴[3]2012年在《嵌入式无线通信误码率测试仪软件设计与实现》文中研究说明无线通信设备广泛应用于军用与民用通信系统,其性能指标测试为设备生产商、网络运营商以及通信测试机构所共同关注。误码率是衡量无线通信设备性能的重要指标,误码率测试分为现场测试与实验室测试。然而,现场测试需要进行实地测试,测试耗费成本高,而且测试所需设备多。与此同时,传统的实验室测试方法实现复杂,需要借助多种测试仪器进行多次测试方能完成。有没有一种快速、便捷的测试方法,使得只需要一台测试仪器,对待测设备进行一次测试就能够得到误码率结果呢?本文设计了一种适用于实验室测试的新型误码率测试仪。与传统误码率测试仪不同,该误码率测试仪在实现了基带序列发送与接收功能基础上,还实现了射频信号的发送和接收,以及无线通信高斯白噪声信道的模拟功能。因此仅需一台该误码率测试仪,对待测设备进行一次测试,就能得出设备误码率性能。首先,给出了本文误码率测试仪测试模型,明确了误码率测试仪软件功能和性能需求。并在以OMAP3530为核心的硬件平台上,设计了误码率测试仪软件架构,进行了模块划分以及接口定义。其次,设计了误码率测试算法。核心算法为射频信号功率控制算法和滑动相关同步算法。其中,射频信号功率控制算法用于控制输出射频信号的信噪比,以模拟信号经过高斯白噪声无线信道；滑动相关同步算法用于实现接收序列与本地序列的同步,从而实现误码率计算。最后,搭建了测试平台,对误码率测试仪软件流程、模块功能和整机性能进行了测试。测试结果表明,误码率测试仪输出射频信号功率控制精度达0.5dB,同时能够满足10-5量级的误码率测试需求。本文设计的嵌入式无线通信误码率测试仪降低了误码率测试成本和测试复杂度,使测试变得简单易行。与此同时,本文设计的误码率测试仪体积小,外形尺寸为250×165.5×71mm3,重量轻,便于携带。基于以上优点,其可应用于军用无线通信设备的维护保障体系。
刘大海[4]2005年在《基于红外通信技术的不停车自动收费系统的研究与开发》文中研究说明在智能交通系统(简称 ITS)中,不停车电子收费(简称 ETC)是最重要的一个部分。目前实际运行的电子收费系统的底层通信采用的是专用短程通信设备(DSRC),本文讨论了采用红外波段的电子收费系统的通信底层支持系统,主要对智能交通系统中的底层红外光通讯系统的光学天线以及通信硬件系统关键技术进行了研究。针对 ETC 红外通信系统的要求,设计了适用于该系统通信范围的大视场光学天线,分析了该天线的光学增益和视场等特性,提出了具体参数设计准则,并设计了光学滤波器。利用制作的光学天线进行了实验,光学增益和视场符合ETC 红外通信系统对光学天线的设计要求。设计并制作了发射机电路,包括调制电路,驱动电路和保护电路等。制作的发射机电路的带宽适用于频率为 4MHz 的信号,满足 ETC 红外通信系统的要求。设计并制作了接收机电路,包括前放电路,放大电路,滤波电路,自动增益控制电路,锁相环电路,判决电路等。对接收机电路进行了噪声分析、灵敏度分析和带宽分析。制作的接收机电路的动态范围、灵敏度和带宽满足 ETC 红外通信的要求。利用制作的 ETC 无线红外通信的原型系统,研究了在室外通信时,路面光功率的分布特点,接收机和发射机的相对位置对通信性能的影响等。实验结果表明,本系统的数据传输速度达到了系统的预定目标,工作稳定,性能良好。最后,对论文在理论和实验研究方面所取得的成果进行了概括性的总结,对需要进一步研究解决的问题提出了建议。
苏鹏程[5]2016年在《基于混沌时域反射的电缆故障测试系统设计与实现》文中提出随着设备自动化水平的不断提高,电缆作为电能和信息传输的主要载体,在飞机、动车、舰船、航天器、复杂仪器仪表等大型装备中的使用逐渐增多,且系统布线越来越复杂。由于电缆绝缘老化、安装运行环境以及外力等原因,不可避免会发生断路和短路等故障。发展高精度、智能化的电缆故障测试仪器,实现对电缆故障点的准确定位和识别,有利于快速排除故障,减小电缆故障带来的损失。国内现有的电缆故障测试仪主要存在两个方面的缺陷,首先是测量精度低,测量结果无法达到厘米级的分辨率,需要辅助仪器才能对故障点进行精确定位;其次是无法进行在线检测,现有仪器普遍采用脉冲反射法,脉冲信号对在线信号干扰严重,无法进行实时在线检测。为实现对电缆故障的高精度定位和在线检测,探索了宽带微波混沌信号在电缆故障检测方面的应用,研制了一种基于混沌时域反射技术的电缆故障测试仪。本文针对电缆故障检测展开研究,主要研究内容包括:1.分析了常见的电缆故障类型及产生原因,总结了国内外现有检测技术的优缺点,提出了混沌时域反射法。2.研究了宽带微波混沌信号的在电域中产生的方法,重点探究了布尔混沌信号在电缆故障检测方面的优势。通过实验研究了布尔混沌电路非线性特性的产生机理、进入混沌的路径、最大李雅普诺夫指数和自相关曲线的峰值噪声比等。并分析了周期态和混沌态下输出信号的时域、频域以及自相关特性。3.自主研制了基于混沌时域反射技术的电缆故障测试仪样机,并详细介绍了该样机的软、硬件系统和核心算法设计。4.用电缆故障测试仪样机进行了离线故障检测,对该仪器的实际测试性能进行了实验分析。测量结果表明,该仪器可对同轴电缆短路、断路和阻抗失配等故障实现准确定位,在200 m的测量范围内,相对误差稳定在0.18%范围内,即测量绝对误差在36 cm以下,在1 600 m的测量范围内,定位结果相对误差在4.3%以下。5.利用研制的电缆故障测试仪样机对构建的通信系统进行了在线故障检测,测试结果表明混沌信号对通信系统引入的误码率为E-09量级,满足电缆故障在线检测的要求。此外,搭建了模拟湿电弧的实验装置,用样机进行了湿电弧在线检测,测试结果表明电缆故障测试仪可以有效检测电力传输系统中线缆的湿电弧故障。6.基于混沌时域反射技术,利用便携式数字采集卡重新搭建了一套电缆故障检测装置。基于LabVIEW进行了程序二次开发,编写了配套软件。用搭建的系统对同轴通信电缆线进行了故障测试,并和电缆故障测试仪样机的测试结果进行对比,对整个系统性能进行了分析。
徐孟祥[6]2005年在《基于FPGA的高速误码仪研制》文中研究指明误码率测试仪用于对通信系统的可靠性检测中,是检验数据传输质量的重要手段。本课题研究用于地面站综合处理终端系统中的高速误码率测试仪。高速误码率测试仪采用数字复接技术,基于FPGA研制而成,数据率可达300Mbps以上。本文第二章介绍数字通信及复接技术的有关理论;第叁章介绍高速误码率测试仪发端子系统的设计方案;第四章介绍高速误码率测试仪的硬件设计及实现过程,并给出了一些实际设计电路;第五章介绍高速误码率测试仪发送端软件设计及实现过程,并给出了各程序模块及顶层模块的仿真结果;第六章给出了高速误码率测试仪发送端的测试参数。最后,本文对课题研究与开发过程进行了总结,并提出了下一阶段要进行的工作。本课题硬件采用Xilinx公司XC2VP4平台级FPGA为核心控制芯片,软件采用Xilinx公司最新集成化EDA开发工具ISE7.1i Foundation,仿真工具ModelSim SE6.0,综合工具Synplify Pro8.1等设计完成,高速电路采用LVDS信号进行连接。硬件和软件调试已经成功,各项指标都达到了设计要求。高速误码率测试仪已经用于地面站综合处理终端系统的误码检测中,并已取得良好效果。
黄海波[7]2004年在《基于以太网的激光无线通信及其误码测试系统的研究与设计》文中提出本课题的主要任务分两大部分：一是设计出基于以太网的激光通信电路系统，包括以太网介质转换电路设计、激光调制驱动电路设计和接收解调电路充计；二是设计出一种实用的误码检测系统，包括基于m序列的信号发生器、位同步电路设计和序列同步／误码检测电路设计。 在基于以太网的激光通信电路设计任务中，充分利用以太网的高速接入技术，采用全功能集成芯片IP113，实现双绞线MLT—3 100M信号到光路4B5B信号的编码，提供标准的PECL电平接口，TP口具有10M／100M自适应功能，时钟恢复功能，自动协商功能，并有全／半双工自动转换，提供各种LED组合显示功能，以直观地显示各种工作状况，如失败、连接、活动、速率和全／半双工等。在调制驱动电路中，采用MAX3263芯片，具备标准的PECL电平接口，可以灵活地调整激光器的预置电流和调制电流，并具备自动功率控制功能。在接收解调电路中，采用MAX3963和MAX3964芯片，设计出一套具有灵敏度极高的前置放大和后级限幅放大接收电路，输出信号也是一种标准的PECL电平，并具有无光报警功能。通过对调制驱动电路和接收解调电路组成的激光通信链路的实验测试，表明所设计的光端机具有良好的信噪比。 在误码检测系统的设计中，采用超大规模电路FPGA，利用FPGA的现场可编程技术，配以单片机的实时控制，从而完成整个系统的设计。首先根据CCITT的建议，产生一个周期为512的特殊帧结构的m序列，并根据用户的要求，具有多种码速变换。在接收端的位同步电路的任务是，从接收到的码元中提取位同步信息——码元时钟，并将这一时钟提供给本地m序列同步模块，以便在本地恢复出与测试序列同步的检验序列。序列比较模块用于比较检验序列和测试序列的一致性。通过比较就能知道经过被测信道传输后测试序列中有多少码元产生了错误。并以此评估被测信道的性能。由于m序列是周期序列，所以测试序列和检验序列的比较必须在周期的同一位置开始进行(即同相)。这也是本地序列同步模块的一项重要功能。完成序列比较后，序列比较模块将实时地把传输的总码元数和误码数传送给单片机。单片机是整个误码分析仪的控制中心，它根据用户的选择来控制各个模块的正常工作。 以太网激光通信电路的设计，将以太网的多业务媒体信息借助激光无线通信技术，超越以太网的地域限制，满足数据通信的需要，探索了激光通信的新的应用领域。在误码检测系统的设计中，超越了传统误码测试仪的收发不能分离，测量频率单一，需要提供时钟，体积大，成本高的缺点，实现了收发独立，测量频率范围宽，自适应提取时钟，体积小，成本低的系统设计。
郭霞燕[8]2015年在《TD-LTE-A上行控制信道接收机设计与实现》文中认为TD-LTE-Advanced作为TD-LTE的长期演进技术,3GPP组织已经完成了TD-LTE-Advanced标准Release10版本的制定。PUCCH作为承载上行控制信令的信道,对于系统能够正确收发数据起到至关重要的作用,因此在TD-LTE-Advanced上研究PUCCH的接收算法很有意义。本文主要针对TD-LTE-Advanced系统物理层上行链路中的控制信道PUCCH的基带接收机进行设计以及定点实现。结合相关3GPP协议标准阐述了TD-LTE-Advanced系统物理层上行链路中的控制信道PUCCH基带接收机的系统级设计,介绍了PUCCH信道结构,研究经典的信道估计算法,包括LS、MMSE、线性插值和二维维纳滤波插值等。通过仿真比较了上述信道估计算法的复杂度和误码率,仿真结果表明1)参考信号上如果使用LS算法做信道估计,则能够在满足系统性能要求的情况下大大减少运算的复杂度;2)数据符号上如果使用二维维纳插值算法做信道估计,能有效降低数据符号的传输误差,改善数据的误码率性能。上述结论为搭建PUCCH基带接收机提供了理论指导。在TD-LTE-Advanced系统中,根据传输上行控制信令的种类,将PUCCH分成格式1/1a/1b/2/2a/2b/3七种类型。本文设计TD-LTE-Advanced系统物理层上行链路中的控制信道基带接收机算法,并使用相关软件对收发链路系统在不同格式下的系统误码率性能进行仿真。通过对比发射端使用单天线以及多天线传输的情况,从误码率曲线的斜率可以看出使用发射分集技术能够提供更好的性能。此外,本文结合浮点接收算法,在UNIX系统上搭建TD-LTE-A物理层上行链路系统平台。通过对接收算法进行量化,论文提出了DSP上的定点算法实现方案,并通过仿真DSP系统的定点化信噪比与时间的关系,得到了定点实现能够满足系统的性能要求。
张鹏[9]2015年在《卫星相干光通信接收灵敏度衰退的补偿方法研究》文中提出卫星相干光通信具有接收灵敏度高、通信容量大和抗背景光干扰能力强的优点,是远距离、高码速率卫星激光通信领域的主要研究方向之一。高灵敏度是利用本振光场与信号光场的相干效应获得高的信号增益,而实际系统中两光场失配会使相干效率下降,从而导致相干接收机的接收灵敏度出现大幅衰退,远小于理论极限值。如何降低光场失配、获得高的接收灵敏度是卫星相干光通信研究中需要解决的重要问题。本文针对卫星相干光通信中出现的接收灵敏度衰退问题开展研究。从相干光场的相位失配、能量分布失配、传输方向失配叁个特性层面,探索卫星相干光通信系统中各类噪声或误差引起的相干接收灵敏度衰退机理,建立引入相干光场失配因子的光锁相环锁相误差和接收灵敏度衰退模型。在上述理论研究的基础上,针对不同噪声或误差引起的灵敏度衰退提出补偿方法,并结合实际的研究工作进行相应的数学仿真和实验验证。光锁相环的锁相误差和光学子系统带来的误差是引起接收灵敏度衰退的接收机内部因素。在对锁相误差引起接收灵敏度衰退的研究中发现,卫星相干光通信中快速转镜的高速转动带来的Doppler频移是除激光器相位噪声和环路内散粒噪声外另一锁相误差来源。本文通过推导分析了该Doppler频移的特点,对其带来的锁相误差给出了抑制方法。针对对光学子系统的误差引起的灵敏度衰退,重点研究了光学子系统的波像差、90°空间光混频移相器的移相误差和平衡光学前端的平衡失配带来的接收灵敏度衰退,给出补偿方法。针对90°空间光混频移相器移相误差引起的灵敏度衰退尚无公开报导的定量分析的问题,探明了移相误差引起灵敏度衰退的机理。推导出了移相误差与接收灵敏度衰退的数学关系,解决了前人关于90°空间光混频移相器移相精度设计缺少定量依据的问题。本文将平衡探测器共模抑制比的定义,推广到光学平衡接收前端中,用来表征平衡光学接收前端存在平衡失配时对相对强度噪声的抑制能力,继而提出了光学平衡接收前端性能的评价方法。研究发现,光学接收前端的平衡失配是灵敏度衰退的重要来源;COSTAS光锁相环具有的低通窄带特性,可以屏蔽掉传输时间失配的影响而仅受到功率失配的影响。仿真结果表明,为使平衡失配引入的灵敏度衰退小于3.5dB,则90°空间光混频移相器和平衡探测器组成的平衡光学前端的共模抑制比应小于-30dB。在对引起接收灵敏度衰退的接收机外部因素的研究中,重点研究了光束跟踪系统的误差和大气信道带来的接收灵敏度衰退的补偿方法。针对常规的卫星激光通信系统采用独立跟踪光路引起跟踪光轴和通信光轴失配从而导致的灵敏度衰退问题,本文提出采用本振光章动来集成通信和跟踪功能,在信号光与本振光相干后的输出信号内提取信号光光轴误差的相干跟踪方法进行补偿。该方法不再采用独立的信号光跟踪光路,简化了接收机结构;消除了跟踪与通信光路之间的光轴失配,提高跟瞄精度和接收灵敏度。本文给出了本振章动相干跟踪的数学模型、视轴误差提取算法,明确了章动角的计算选取方法。本文给出了非均匀大气影响下的相干接收功率与平均入瞳功率和相干效率的数学关系式,并通过将路径积分转换为角度积分的方法简化运算,建立可应用于多种链路的仿真模型,基于该模型研究了卫星对地、临近空间对地、临近空间对卫星、临近空间等四种受大气扰动的典型相干激光通信链路中的平均入瞳功率、相干效率、相干接收功率变化情况。本文所获得的理论成果,可以应用于卫星相干光通信的工程研究领域,降低光相干接收机的实际接收灵敏度相对理论极限值的衰退程度,为高码速率、高灵敏度的光相干接收机的工程实现提供理论依据,为星间、星地相干激光通信系统的链路裕量设计提供参考。本文的有关结论,也可以推广应用于地面移动平台相干光通信和平流层飞艇相干光通信的研究工作中。
唐晓庆[10]2015年在《空间相机检测系统的信号与电源完整性研究与实现》文中研究表明随着半导体技术的发展,无论是军用航空航天设备还是民用消费电子设备,系统的集成度正变得越来越高,处理器的频率也越来越高,与此同时,系统供电电压和系统功耗却越来越低。因此,高速数字电路系统的设计与实现过程中会不可避免地碰到各种信号完整性问题和电源完整性问题。本文以空间相机视频检测设备这一工程实例为研究背景,以经典信号完整性、电源完整性理论为基础,完成了以下几项工作：解决了多通道高速空间相机图像数据有效传输距离短、误码率高的问题,提出并实现了在接收端的有源均衡方案。该方案首先分析了图像数据信号的非直流平衡特性,再基于长距离传输线缆的测量数据,建立了该线缆的数学模型,并根据该模型反映出的衰减特性设计了接收均衡电路,该电路利用差分高速运算放大器的高增益和相位超前网络的频率选择特性补偿了远距离传输通道对信号的衰减。仿真结果表明均衡后的信道支持250Mbps的高速并行传输,眼图测量结果进一步表明了该均衡方案能够显着减小抖动和符号间干扰,使得均衡后的信号有清晰的上升和下降边沿。最后,通过帧计数、校验、Signal Tap逻辑分析仪、发送灰度条和实际图片的方式再次验证了系统在80米距离和250Mbps速率下的无误码传输。为了验证及评估空间相机检测设备的高速串行信号传输的可靠性,提出了对设备的高速信号链路进行建模及协同仿真的方法。该方法首先建立了高速串行信号链路的混合模型,包括高速收发器SPICE模型、收发器晶片到封装焊球之间键合线的RLGC模型、SIwave提取的PCB布线的S参数模型、SATA连接器及其线缆的S参数模型。然后基于ADS仿真平台,通过频域的S参数仿真和时域的眼图仿真,分析了整个信号链路以及各互联结构对高速信号传输的影响。频域、时域仿真结果都表明该传输链路支持3.125Gbps的Rapid 10最高传输速率,系统实际测试的误码率低于10E-14。针对过孔转换结构对信号传输的不良影响,以及对电源地平面之间的噪声耦合,本文在统一的实验平台上对各种过孔转换设计方案进行建模、仿真、分析和改进,最终提出了一种新型的结合电磁带隙结构和电容退耦阵列的过孔转换结构。频域S参数测量结果表明该结构在不增加印制电路板迭层层数的情况下,过孔信号传输具有0-8.8GHz的超宽带宽,带宽范围内的插入损耗波动小于0.4dB,而且信号与电源地平面之间的噪声耦合最坏情况下不超过-20dB。时域信号波形和噪声波形的测量结果同样也表明该结构在信号完整性和电源完整性方面的优势。最后,眼图仿真及其相关参数的对比再次验证了该结构具有优良的信号传输特性和电源噪声抑制特性。研究了平面型电磁带隙(EBG)结构的尺寸参数与其电磁特性之间的解析计算关系,介绍了一种EBG综合设计流程。并根据该设计流程、利用高性能的布谷鸟搜索算法实现了EBG结构的自动设计及其参数的快速优化。根据优化结果电磁仿真结果的对比与分析,指出了EBG解析计算结果偏差较大的根本原因,且提出了一种改进的EBG解析计算方法。该方法首先建立EBG结构的RLC等效电路模型,并通过该模型的SPICE仿真结果初步验证了电路模型的合理性和有效性；然后基于Matlab平台求解该模型的阻抗矩阵得到原EBG结构的S参数,从而实现了对EBG结构带隙频率下限的解析计算。最后,通过与HFSS全波电磁仿真结果的对比,验证了本文提出的解析方法具有很高的精度,能够使EBG结构的设计与优化结果更为准确可靠。本文提出的高速信号远距离传输方案和高速串行链路建模仿真方法、超宽带过孔转换结构以及电磁带隙结构的智能优化算法都经过实验验证,成功运用在了空间相机视频检测系统中。而且,本文提出的各种方案和方法也同样适用于其他各种高速数字电路系统,具有很好的应用价值。
参考文献：
[1]. 高速误码率测试仪发射子系统的设计与实现[D]. 杜振芳. 国防科学技术大学. 2003
[2]. 高速误码率测试仪的接收子系统设计与实现[D]. 梅阳. 国防科学技术大学. 2003
[3]. 嵌入式无线通信误码率测试仪软件设计与实现[D]. 陈伟晴. 电子科技大学. 2012
[4]. 基于红外通信技术的不停车自动收费系统的研究与开发[D]. 刘大海. 清华大学. 2005
[5]. 基于混沌时域反射的电缆故障测试系统设计与实现[D]. 苏鹏程. 太原理工大学. 2016
[6]. 基于FPGA的高速误码仪研制[D]. 徐孟祥. 国防科学技术大学. 2005
[7]. 基于以太网的激光无线通信及其误码测试系统的研究与设计[D]. 黄海波. 武汉大学. 2004
[8]. TD-LTE-A上行控制信道接收机设计与实现[D]. 郭霞燕. 华中科技大学. 2015
[9]. 卫星相干光通信接收灵敏度衰退的补偿方法研究[D]. 张鹏. 电子科技大学. 2015
[10]. 空间相机检测系统的信号与电源完整性研究与实现[D]. 唐晓庆. 武汉大学. 2015
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