基于FPGA的直接数字频率合成器设计

直接数值频率合成(DDS)是把一系列数字量形式的信号通过D/A转换器转换成模拟量形式的信号合成技术,在通信领域,DDS因具有频率转换时间短、分辨率高、输出相位连续、相位噪声小等优点得到良好的应用。本文从工程应用的角度给出了DDS的verilog HDL设计,重点给出了波形选择、幅值、频率、相位及DAC TLC5615驱动输出等几部分的设计。     

直接数字频率合成器(DDS)的设计

利用FPGA芯片及D/A转换器,采用直接数字频率合成技术,设计实现了一个频率、相位可调的正弦信号发生器,同时阐述了频率合成技术及直接数字频率合成(Direct Digital Frequency Synthesis ,简称:DDS)技术的原理、电路结构,及设计思路和实现方法,最后简要探讨了抑制DDS杂散和噪声的方法.经过设计和电路测试,输出波形达到了技术要求,控制灵活、性能也好,也证明了基于FPGA的DDS设计的可靠性和可行性.     

高精度同步输出多功能发射控制技术

针对现有的电磁探测发射控制系统输出同步精度低、输出信号存在累积误差等不足,提出高精度同步输出发射控制技术。设计以GPS自带时钟源和高精度恒温晶振协同作为系统时钟,结合各自的优点,在GPS同步时,由GPS自带时钟源信号作为系统时钟;在GPS无法同步时,利用GPS秒脉冲信号对恒温晶振输出的分频信号进行同步校正作为系统时钟;根据发射频点的特点,选择合理的校正周期,采用最小公倍数法对输出信号进行同步校正,减少输出频率的误差。研究结果表明:输出同步精度可以达到100 ns级,满足20 mrad以内的相位测量精度要求。利用FPGA强大的计数和分频功能,实现输出波形和频率的多样化。该技术可实现扫频和手动2种发射模式,输出满足频率域电磁探测和时间域电磁探测的多种波形,可扩展性强,同步精度高,满足多功能电磁探测发射系统的控制要求。     

一种基于FPGA的BPSK数字调制器的设计

提出了一种基于FPGA芯片及D/A转换器的频率可调、相位可控的BPSK数字调制器的实现方案,同时阐述了电路的设计思路和实现方法.经过软件仿真,输出波形达到了技术要求,控制灵活,性能较好,也证明了基于FPGA的BPSK数字调制器的可靠性和可行性.     

基于单片机的多波形信号发生器设计

本文介绍了通过单片机对直接数字合成技术（DDS）芯片AD9851的控制,提出一种高精度、多波形信号发生器的方案。重点介绍单片机与AD9851的硬件接口电路、波形转换和放大电路及A／D转换电路和LCD显示。     

高分辨率任意波形发生器的实现

分析了传统AWG的不足，研究了D／A转换器字宽和数据输出速率对信号失真度的影响，介绍了直接数字频率合成（DSS）的基本原理，运用DDS技术构成了高分辨率的AWG，并详细论述了AWG各组成电路的设计方法，此任意波形发生器（AWG）可以产生任意波形的周期性信号，能灵活控制信号的频率，幅值和相位，并且在很宽的频率范围内快速切换频率，本文采用两级串联的D／A转换器以获得全量程范围内信号具有高分辨率输出，运用DDS技术构建频率信号源，以获得可以连续精确调整的信号频率。     

75 ps精度GM-APD阵列像素读出电路设计（英文）

提出了1种用于激光3D成像的中等规模盖革模式雪崩光电二极管(GM-APD)阵列的像素读出电路.根据时间飞行(TOF)原理,像素读出电路主要由两部分组成:有源淬火电路(AQC)和时间数字转换器(TDC).所采用的TDC是两段式粗细结合的架构,成功实现了时钟频率和时间分辨率的折中.基于内插技术,动态范围提高到了19 bit,而时钟频率降低为预计的1/5,显著降低了设计和应用的难度.采用延时线技术实现的4 bit细TDC将精度提高到75 ps.电路采用SMIC 0.18μm工艺设计.后仿结果显示达到了75 ps的高精度时间分辨率,对应3 km测距范围内的距离分辨率为1.125 cm.另外,总功耗为1.08 m W,且电路面积小于95×95μm~2.     

基于FPGA的高精度正弦波信号源设计

提出了一种基于 FPGA 的高精度正弦波信号源设计方案。该信号源采用直接数字合成的方式（DDS）,以及使用FPGA、D/A芯片和滤波器等来实现。该设计的信号源输出频率范围为200 Hz-100 kHz,幅值范围为0-5 V。实验结果表明,该信号源相位、幅值、频率均可调,具有精度高、灵活性好等优点。     

基于DDS技术的L波段收发系统设计

提出了以直接多通道数字频率合成(DDS)技术为基础设计的收发系统,应用到连续波体制穿墙动目标探测雷达的设计方案。讨论了DDS技术和连续波体制雷达原理和特点。在该系统中,采用了多通道同时输出、切换速率快和低相位噪声的DDS频率合成源,为工程实现雷达发射输出复杂调制波形,以及多通道信号的相位一致性提供了很好的解决途径。     

基于DDS的LFM信号发生器的FPGA设计

直接数字频率合成技术DDS,在现代雷达信号波形产生中具有重要的地位。文章主要介绍了基于FPGA的DDS设计的基本原理、电路结构和设计优化方法;利用Altera公司Cyclone系列芯片采用线性插值法进行设计实现与仿真,并且很方便地实现线性调频信号(LFM)的产生;它具有较高的频率分辨率、频率转换速度快以及相位噪声低等优点。     

基于超声相控阵的机器人避障设计

对机器人避障系统的超声相控阵进行了二维相控阵设计,给出了一种聚焦扫描的新方法,分析了回波信号。通过对前方[WTBX]m*n[WTBZ]个点的聚焦,实现了对前方环境中障碍的实时探测。     

基于二维阵列的相控阵超声三维成像实现

基于二维阵列的三维成像在实现上具有阵元多、通道数多、系统复杂、回波信号弱等困难。从阵列探头的设计着手,分析了时间空间信号在离散有限长窗函数下的行为特点,推导出阵列探头设计的一般规则;在此基础上,利用脉冲回波场理论,通过计算机模拟,设计了8×8二维阵列探头,并利用该阵列实现了相控阵超声三维体数据的扫查和显示。实验表明,该系统和阵列探头具有良好的性能,扫查所得人工缺陷的三维超声图像提供了很好的轮廓、走向等信息。     

Inspection of pipeline girth welds with ultrasonic phased array technique

A novel automatic ultrasonic system used for the inspection of pipeline girth welds is developed, in which a linear phased array transducer using electronic scan is adopted. Optimal array parameters are determined based on a mathematical model of acoustic field for linear phased army derived from Huygens＇ principle. The testing method and the system structure are introduced. The experimental results show that the phased array transducer system has the same detectability as that of conventional ultrasonic transducer system, but the system architecture can be simplified greatly, and the testing flexibility and the testing speed can be improved greatly.     

超声相控阵低信噪比背景下相关相位校正

超声相控阵中,相位校正在消除相位畸变中起着重要作用。部分相控阵探头,阵元的面积小,回波信号弱,信噪比差。针对该问题,首先研究了邻近和集总相关估计在不同信噪比情况下的校正性能:发现信噪比SNR>12 dB时,邻近相关估计基本不产生估计误差;SNR<5 dB时,邻近相关估计产生的误差随着信噪比下降急剧增大。而集总相关即使在噪声强度较小时也不能做到估计误差为0;在噪声强度增大的过程中,其估计误差并未急剧增加,这与邻近相关估计不同。根据邻近和集总相关的特点,提出了混合相关校正结构。实验表明,混合相关充分利用了邻近和集总相关估计的优点,显著提高了图像质量。     

基于Cortex-M4的超声相控阵探测系统的设计

设计了一种以Cortex-M4微控制器STM32F407为核心,采用超声相控阵技术对障碍物进行探测的系统。实验结果表明,该系统聚焦探测区域的实际声场强度大于常规的超声波技术,声波能量更为集中。系统的探测范围在0.3~5.5 m,探测精度±1 cm,稳定性好,准确方便。     

全自动相控阵超声波检测技术在提高海底管道检验质量中的应用

全自动相控阵超声波检测技术(AUT)以及相应标准(ECA)的成功应用,对于提高检验速度、保证检验质量,控制质量成本有着非常重要的意义,通过依托PipeWIZARD系统,对AUT的基本原理进行了初步解析,并在海底管道铺设项目中与传统检测手段进行了对比分析,以阐述AUT在实际检测过程中的优越性.     

基于超声相控阵平面波检测的金属指纹标签识别系统

重要物品被伪造替换将造成重大损失. 文章提出了超声指纹标签的概念,利用超声相控阵平面波检测采集每个金属材料独有的超声回波,将其保存为指纹标签,与形状材料完全一致的仿制件混淆后,利用指纹标签识别算法准确识别出目标物体. 结果表明,超声相控阵识别系统可以稳定提取金属样品的超声信号,快速计算其超声指纹标签,并准确完成目标样品的识别,为贵重物品的保护和识别提供了新的方法.     

Parallel imaging methods for phased array MRI

Two parallel methods for magnetic resonance tmaging (MRI) using radio frequency (RF) phased array surface coiks, named spatial loca! Fourier encoding (SLFE) and spatial RF encoding (SRFE), are presented. The MR signals are acquired from separate channels across the coils, each of which covers a sub-FOV (field-of-view) in a parallel fashion, and the acquired data are combined to form an image of entire FOV. These two parallel encoding techniques can accelerate MR imaging greatly, yet associated artifact rnay appear, al-though the SLFE is an effective image reconstruction method which can reduce the localized artifact in some degrees. By the SRFE, RF coil array can be utilized for spatial encoding through a specialized coil design. The images are acquired in a snapshot with a high signal-to-noise ratio (SNR) without the costly gradient system, resulting in great saving of cost. Both mutual induction and aliasing effect of adja-cent coils are critical to the success of SRFE. The strategies of inverse sourc     

大口径宽带数字延时相控阵天线

不同于窄带相控阵天线,空间色散和时间色散是大口径宽带相控阵天线需要解决的2个主要问题。文章采用了子阵加数字延时滤波器的整体结构设计,把大口径阵列划分为很多个较小口径的子阵,并采用传统窄带相控阵天线加权方法,完成子阵的波束合成;子阵间的波束合成,则采用数字延时滤波器实现。在介绍了子阵划分方式的基础上,对延时滤波器的时域设计方法进行了阐述和分析。通过延时滤波器仿真,证明了滤波器设计方法的正确性;通过系统方向图仿真,证明了子阵加数字延时滤波器的设计方法,克服了空间色散和时间色散问题。     

相控震源地震波定向技术

针对采用多个震源同时工作的组合地震勘探,仍有所使用的震源数目受限,不适于大倾角地层勘探的问题,提出了一种产生定向地震波的方法.该方法将相控阵技术应用于可控震源阵列,通过控制相邻震源的相位差恒定,使各震源产生的地震波在某个方向上同相叠加,震动加强,形成定向的地震波束,且地震波方向、宽度可控.并从理论上分析了可控震源阵列的震源数目,空间排列方式,相差与定向地震波的关系;仿真形式给出定向地震波方向图.结果表明,采用该方法可使检波器接收信号的信噪比从组合地震的17.34 dB提高到27.7 dB,地震剖面图的分辨力提高17%.