基于DSP的周期信号等效采样系统设计与实现

针对现有的常规的等效时间采样系统必须具备准确的模拟触发电路,必须具备精确的定时电路或时长检测电路,并且波形重建时间长甚至不能完全重建的问题,提出一种基于DSP的新型周期信号等效采样系统设计。该系统采用三个两两互质频率进行三轮采样,从三轮采样数据估计出被测周期信号的基频和其它参数,从而重构出被测周期信号波形。实验证明,该采样系统在最大实时采样率为200MSps时的等效采样率可以达到10GSps。     

基于FPGA实现的高速等效采集系统

基于FPGA设计一个高速等效采集系统,采样速率高达1 GHz.通过对被测信号的周期进行测量,动态配置锁相环,使采样时钟的周期刚好比被测信号的周期大1ns,从而完成对被测信号的等效采样.系统采用Quartus Ⅱ软件进行系统模块设计,使用NIOS IDE Ⅱ软件完成软件代码的实现.该系统在以Cyclone Ⅲ FPGA芯...     

基于DSP的高精度三角波测量仪设计与实现

设计了一种高精度、数字化的三角波测量仪器,能对(0～5)MHz的任意周期的信号进行频率、幅值、斜率测量.TMS320LF2407数字信号处理器作为主处理器,用前置电路对待测信号做信号变换处理,根据实际被测信号的频率范围,采用等效采样的方法对被测信号进行等周期采样.在信号处理上,提出了用最小二乘法进行曲线拟合的方法对采样数据进行处理.使信号能精确地得到复现.确保测量精度.通过对频率为1k、100k、5M的信号进行测量,结果表明,系统频率测量误差小于0.2%,幅值和斜率误差小于2%.     

一种利用低频脉冲采集高频信号的算法研究

经典的等效采样方法,适用于采样频率等于或者略低于信号频率的场合,诸如雷达、微波测试设备等这些信号源受自身控制的高频测量设备.但是这些方法或者需要单独测量相位,或者需要固定的采样频率,操作复杂.如果信号是周期信号,且周期已知,为了获得这类信号的波形类型和幅值,提出一种新的等效采样方法,不但操作简单,而且采样频率可以远远低于信号频率.     

一种可调延时超窄脉冲触发序列产生技术

为了实现高频信号在欠采样条件下的波形重构,递进延时超窄触发信号的产生成为顺序等效采样技术用于触发取样系统进行高频信号采样的关键。为此,设计了一种可编程延时触发序列产生及调理电路,在FPGA数字电路的控制下,通过计数器与延时模块产生可调延时触发序列,利用阶跃恢复二极管特性对产生的触发序列进行调理,产生一种延时步进可调、边沿极窄的脉冲信号。通过对该电路进行测试,结果表明,输出脉冲信号步进范围0～-2.4 ns可调,分辨率可达1 ps,且边沿跳变时间可以达到120 ps内,幅度可达到8 V左右。该延迟脉冲和调理电路可应用于通信、雷达等信号探测设备中,对于高频信号的获取与分析具有重要意义。     

仿视网膜传感器视觉重建算法研究综述

视网膜启发的传感器(又称仿视网膜传感器)是近年来新兴的视觉传感器,其通过对场景光强信息进行连续采样,输出高时间分辨率的异步脉冲信号.本文将围绕基于仿视网膜传感器的采样原理进行总结,包括空间对比度传感器、时间对比度传感器、时域积分传感器,以及其他具有附加采样电路的仿视网膜传感器.相对于传统相机,仿视网膜传感器具有高动态范围、高时域分辨率的特征.但是,以1和0 (或-1)形式存储的脉冲信号难以与传统视觉信号兼容.如果把仿视网膜采样看作场景光强的紧凑编码过程,那么视觉信息重建即为视觉信息的解码过程.因此,视觉信息重建可以成为一个连接仿视网膜传感器与传统视觉的桥梁.近年来,出现了一些利用异步脉冲信号进行图像重构的算法,通过对脉冲信号进行一系列处理,可以重构出高时域分辨率的图片.本文综述了仿视网膜传感器的采样原理及分类,总结了目前基于事件相机和脉冲相机的视觉信息重建方法.同时,探讨和展望了仿视网膜采样和视觉信息重建的机遇和挑战,以及可能的发展方向.     

直接数字波形合成中存储结构改进方法

直接数字波形合成(DDWS)可以最大程度保证信号的细节不遗漏,是模拟不规则波形的主要技术手段。现有DDWS存储结构虽然能解决速度性能与存储空间之间的矛盾,但是周期采样数必须是并行通道数的整数倍,限制了信号的输出精度。针对该问题,提出一种存储结构改进方法。通过研究波形数据输出序列的规律,改进地址发生器,对并行输出数据进行自适应选择,增加并行重构器,实现并行数据自适应排序。在现场可编程门阵列(FPGA)平台上进行综合后仿真验证,结果表明,该方法能克服周期采样数受限的不足,提高信号的输出精度,且逻辑增量小于FPGA总逻辑资源的1%,在硬件资源上具有明显优势。     

数字存储示波器等效采样的研究

目前国内数字存储示渡器市场上的随机等效采样所用的方法都是利用双斜积分电路,通过延长触发点与下一个采样时钟间的时问间隔,从而可以计数地址,再进行排序恢复波形;但由于双斜积分电路的非线型性,导致测量不准确;利用EDA技术给出一种递推一周期等效采样算法,不用外加任何电路,就可以实现随机等效采样,避免了测量触发点与采样点之问的时间间隔,误差较小,突破以往算法的瓶颈,实现起来也比较简单、准确且成本较低.     

病态盲分离情况下的混合矩阵估计研究

在盲信号分离技术中,当混合矩阵是病态情况时,基于信号稀疏性的两步法可用来解决这一问题,而如何估计混合矩阵则是两步法的关键。提出了一种估计混合矩阵的新方法,即通过搜索重构观测信号采样点,每次只需搜索出少数某源信号取值占优的采样点,就可以通过这些采样点处的重构观测信号数据,估计出混合矩阵的某一列。依次类推,可以估计出整个混合矩阵。该方法估计混合矩阵时对源信号的稀疏度要求较低,其实现算法不需优化过程,计算简单,因此其实用性较高。仿真结果表明了该方法有效,有很好的性能。通过大量的仿真试验给出了方法的定量性能分析。     

参数稀疏信号非均匀采样性能分析

提出了一种参数稀疏信号的时间交替周期非均匀采样方案。相对于非均匀采样,周期非均匀采样可以在降低系统复杂度的前提下依然保持较高的转换速率。通过仿真证明,非均匀采样样本的超分辨率特性可以提高非线性最小二乘周期图谱估计的重构性能。     

手持宽带数字存储示波器的设计与实现

针对野外作业和生产现场测试需要,提出了一种手持宽带存储数字示波器的设计与实现方案,采用可程控宽带信号调理技术实现了200MHz的信号模拟通道设计和高速触发模块设计;采用多通道并列技术实现了200MSps的实时采样,采用基于参量模型的等效采样技术实现了10GSPs的等效采样;采用多任务软件技术实现对系统的管理和人机交互。采用可充电的锂电池给系统供电实现了示波器的便携和在无交流电环境下的测试;测试证明,该手持宽带存储数字示波器具有良好性能和广阔的应用前景。     

一种产生引信电路激励信号的新方法

为了完整测试某型号导弹引信电路的工作状况,提出了一种产生可调频调幅激励信号的新方法,系统架构为:DSP+FPGA+RAM+D/A。上位机实时录制引信工作中的波形并采样,通过串口把采样数据传给DSP,经计算后缓存RAM中并由FPGA控制时序将波形恢复并输出,波形输出个数和波形的长度均可以控制,而且产生的波形任意,操作非常灵活。实验证明,与传统DDS产生方法相比,该方法产生波形灵活,可更好应用于引信电路工作状况的测试中,大大降低了测试成本,具有很强的推广性和实用性。     

基于容积卡尔曼滤波算法估计动力锂电池荷电状态

动力锂电池荷电状态的准确估计是电池管理系统的关键功能之一。该文结合二阶电阻-电容等效电路模型,通过建立状态空间表达式,利用最小二乘法对等效电路模型各参数进行辨识,并通过多项式拟合方法获得了开路电压与剩余电荷的关系曲线,进而基于容积卡尔曼滤波方法对锂电池荷电状态进行建模,建立了基于数字信号处理器的充放电实验平台,实现了锂电池放电时荷电状态的实时估算。实验结果表明,该方法能够实现实时在线估算,且最大误差小于 2%,具有良好的估算精度。     

任意波形合成系统中波形数据采样方法的优化研究

通过研究任意波形合成系统中波形数据取样选择对信号合成质量的影响，推导出RAM查询式任意波形合成系统的波形数据优化取样算法．在对单频信号和多频信号的数据取样点数Q和信号周期数P与合成频率误差的关系做了较为详尽的分析之后，给出了使误差达到最小的条件．     

基于受控Lorenz系统的微弱脉冲信号检测

利用Lorenz系统的参数非共振激励混沌抑制原理，实现强噪声背景下微弱周期脉冲信号的检测．将频率远大于系统特征频率的脉冲信号作为系统内置激励信号，根据平均法和重整化方法得到受控Lorenz系统与原系统的参数等效关系，并确定使系统由混沌状态突变为周期状态的检测参数临界值．仿真结果表明此系统可以达到较低的信噪比工作下限．此方法可根据理论分析结果预测参数临界值范围，检测方式简便易行，适于在目标探测和故障诊断领域推广应用．     

多速率STFT超宽带信号瞬时频率估计研究

提出多速率短时傅里叶变换(Multi Rate Short Time Fourier Transform,MR-STFT)瞬时频率估计算法,提高了超宽带信号瞬时频率估计精度;该方法将多速率信号处理算法与短时傅里叶变换(STFT)技术相结合,兼顾采样频率和被测频率,将宽频范围进行分段采样,对分段处理结果进行拟合,构成多速率STFT算法,实现超宽带信号瞬时频率的高精度测量;通过对仿真信号和实测信号进行处理,研究了方法的可行性和频率估计精度,结果表明MR-STFT算法较大提高了超宽带信号瞬时频率估计精度,尤其对低信噪比的超宽带信号效果显著。     

电气设备谐波干扰性检测与评估方案

针对风力发电、光伏发电新能源的广泛使用,引入的谐波干扰性问题,本文研究了电气设备谐波干扰性检测与评估方案,设计了电气设备谐波检测系统,包含六大部分：主控电路、电压采样电路、波形转换电路、同步锁相倍频电路、A/D转换电路和液晶显示电路。实现了电气设备信号的采集、波形的转换、信号的倍频放大和信号的显示功能。并且还采用了基于改进DFT和时域准同步算法进行电气设备谐波的检测,实现对谐波精准、稳定的检测。此外还研究了对电气设备谐波评估的方法,采用非干预式估计法对电气设备谐波进行评估,实现了对负荷运行没有影响的情况下进行电气设备谐波的评估。为验证本研究的优越性,做了大量的实验,实验表明了本研究电气设备谐波检测的误差在 范围内,具有高精准度和稳定性。     

航空电缆故障检测设备的ADC增频方法

航空电缆用于连接电源设备和其他系统设备,以传输电能和信号,其性能直接影响飞机的运行安全,因此必须对航空电缆的故障进行严格的检测和排除.时域反射技术(Time Domain Reflectometry,TDR)是目前最为成熟的电缆故障检测方法,该技术根据反射脉冲与发射脉冲的时间间隔和相位关系来判断故障位置和类型.基于TDR技术的电缆故障检测设备通常使用ADC(Analog-to-Digital Converter)模块对检测信号进行采样,采样频率在很大程度上决定了故障检测精度.目前主要通过使用高精度的ADC采样模块或构建延时线来获得更高的采样精度,但是存在增加系统成本和复杂度的问题.针对上述问题,设计了一种ADC等效采样法,该方法通过对参考时钟延时得到延时时钟,依次以各延时时钟作为采样时钟对检测脉冲进行采样,采样结束后,依照采样顺序对采样数据进行排序并重构检测波形,从而在使用频率较低的ADC采样模块的情况下,获得更高的采样精度,极大地提高了基于TDR技术的电缆故障检测方法的精度.     

基于小波重构高频采样数据方法的研究

在工业过程中许多变量演化在不同的时间尺度上,而实际应用又往往要求采样数据在时序上能够匹配。满足这一要求的一般方法是从低频采样数据恢复高频采样数据。文章首先分析了基于小波变换的重构高频采样数据方法的收敛性及其局限,然后提出了一种基于小波网络的数据重构方法并进行了算法稳定性分析。仿真研究结果表明该方法是有效的和可行的。