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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。

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

遥测PCM信号源的设计与实现

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