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基于DDS技术的Loran-C信号发生器的设计与实现

作　者: 石云中
导　师: 张翠芳
学　校: 西南交通大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: Loran-C 信号发生器 直接数字频率合成 现场可编程门阵列
分类号: TN741
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


在设计高性能Loran-C数字接收机过程中需要能模拟各种干扰环境下的Loran-C脉冲信号的发生器,利用传统的模拟或数字电路产生Loran-C脉冲信号,存在着实现困难、误差较大、不易调整和难于叠加环境干扰信号的缺点。随着现代电子技术和VLSI技术的发展,利用大规模可编程门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Array)与直接频率合成技术(DDS, Direct Digital Synthesizer)相结合可以极大地提高函数发生器的性能,降低开发难度。为此,论文在详细研究前人在Loran-C信号模拟源的研究和设计的基础之上,研究了FPGA和DDS相结合的技术,并以此进行了Loran-C信号发生器的设计与实现。论文以利用FPGA和DDS技术相结合的方式设计实现Loran-C信号发生器为主要内容。首先,简要介绍了Loran-C无线电导航系统和DDS技术的国内外研究现状和研究意义,接着详细阐述了Loran-C系统的数据结构和DDS技术的基本原理。然后,在分析信号发生器的设计要求的基础上,确定了本信号发生器采用以FPGA为核心处理器构架的方案,并基于FPGA+DSP构架实现了该信号发生器。其中FPGA芯片选用的是Xilinx公司Virtex-5系列的XC5VSX50TFF665,作为信号模拟源的信号发生器完成Loran-C信号波形的合成与台链信号的控制逻辑生成；DSP芯片选用TI公司TMS320C6713作为主控器,完成对时间信号根据Loran-C信号报文格式进行编码传送到FPGA以控制Loran-C台链信号的发生。在硬件设计时,论文给出了信号发生器的总体框图并详述了信号发生器的工作原理以及选用的主要芯片的特点和硬件系统中主要模块的设计,使用PADS2005设计了信号发生器的硬件原理图并绘制了PCB图,在利用PADSLogic软件完成系统的原理图设计之后,利用HyperLynx7.5对系统重要高速信号线进行仿真,证明了系统原理图设计是正确可靠的,确保了硬件设计正确实现。论文的最后根据Loran-C脉冲信号的波形理论采用DDS技术在信号发生器上设计实现了一个Loran-C脉冲信号发生模块并产生了标准的Loran-C脉冲信号。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 Loran-C无线电导航系统的国内外研究现状  10-12
  1.2 DDS技术的研究和应用现状  12-14
  1.3 本论文的研究背景及主要研究内容  14-16
第2章 Loran—C系统原理简介  16-25
  2.1 Loran-C系统简介  16-21
    2.1.1 工作频率选取  16
    2.1.2 脉冲包络  16-17
    2.1.3 包周差  17-18
    2.1.4 信号格式  18-21
  2.2 Loran-C信号数据链的基本简介  21-25
    2.2.1 Loran-C信号数据链的数据结构  21-22
    2.2.2 Loran-C授时电文的格式  22-25
第3章 DDS技术原理简介  25-28
  3.1 DDS技术的基本原理  25-26
  3.2 DDS的基本结构  26-28
    3.2.1 相位累加器模块  26-27
    3.2.2 查询表  27
    3.2.3 数模转换器DAC  27-28
第4章 系统硬件设计  28-51
  4.1 系统硬件总体设计  28
  4.2 电源复位模块设计  28-31
    4.2.1 电源模块设计  28-30
    4.2.2 复位电路设计  30-31
  4.3 模数转换模块  31-32
  4.4 DSP模块设计  32-40
    4.4.1 TMS320C6713芯片介绍  33-35
    4.4.2 TMS320C6713的芯片配置  35-36
    4.4.3 TMS320C6713的引导方式  36-37
    4.4.4 TMS320C6713外部存储器接口设计  37-40
  4.5 FPGA模块设计  40-45
    4.5.1 芯片介绍  41-43
    4.5.2 管脚分配  43-44
    4.5.3 配置模式  44-45
  4.6 原理图及PCB设计  45-51
    4.6.1 系统原理图设计  45-46
    4.6.2 系统PCB布局、布线  46-48
    4.6.3 系统关键信号信号完整性分析  48-51
第5章 Loran-C脉冲信号发生模块的设计  51-58
  5.1 相位累加器设计  51-52
  5.2 Loran-C脉冲信号查询表ROM设计  52-53
  5.3 综合、仿真及调试实现  53-58
结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  63-64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 频率合成技术、频率合成器 > 直接法
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