数字信号传输分析仪.docVIP

2011年全国大学生电子设计竞赛 E题：简易数字信号传输性能分析仪 参赛队号：8号 参赛队员：林雨微，李梦妍，蒋双鹤 简易数字信号传输性能分析仪 摘要：本数字信号传输性能分析仪由FPGA作为信号产生与分析的主控制器，通过verilog编程，产生十档数据率介于10Kbps~100Kbps的曼彻斯特编码m序列，对此信号进行截止频率选定、增益可调的低通滤波 ，同时产生一路电压可变的伪随机信号。伪随机信号经隔直电容后，两路信号通过加法器进行叠加。叠加后的信号经过FPGA进行数字信号分析提取出其同步信号。利用数字信号的同步信号进行同步可以正确显示数字信号的眼图。通过高分辨率的LCD目前信号的通信速率、选定的截止频率可以即时显示。 ABSTRACT: This paper discusses a …. 1方案论证 1.1滤波器设计方案 1.1.1巴特沃斯方案 可控增益滤波模块方案的分析与论证 滤波器方案： 方案一：使用运算放大器芯片搭建有源滤波模块 有源滤波自身就是谐波源。其依靠电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。 方案二：使用分立元件搭建无源滤波模块 无源滤波通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。 谐波滤除率一般只有80％，对基波的无功补偿也是一定的。 m序列设计方案 与1.1类似，注意标题号要变 整个文章的层次标题的字号要统一按照模板写，正文字体就按照模板的字体写，所有的公式要有公式号，所有的图要有图名 1.3 总体方案 总体描述 本系统使用两片FPGA，一块发生待分析的数字信号及伪随机信号，另一块用作数字信号分析电路处理器。 系统框图 M序列发生模块 三路可变增益滤波模块 此处使用了单片机控制模拟开关来选择三路截止频率分别为100KHz、200KHz和500KHz的滤波器，滤波器的输出信号作为程控放大器的输入信号，通过DA产生控制信号对程控放大器的增益进行调控。滤波器选择THS3091。THS3091具有高速、宽带、高功率输出的优良性能，作为滤波器工作稳定。程控放大器采用AD603,AD603是低噪、，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系Ω电阻加到运放的负输入段，再通过10KΩ的负载接出到运放输入端，根据KCL,输出电压应是两路电压之和。集成运放采用宽带、高转换速率的OP37。 6. 数字信号分析模块 显示模块 显示模块采用LCD12864,单片机根据检测到的按键及从FPGA接收到的信号实时刷新当前的截止频率和数据率。 2 理论计算与分析 2.1 低通滤波器设计 为保证滤波器的带外衰减，采用二阶巴特沃思低通滤波器。电路图如下。 本系统中使用的滤波器截止频率为100KHz、200KHz、500KHz、140Khz的，由于电容C的容量宜在微法数量级以下，此处均选用100pf电容。根据式（1）可以计算出电阻R1的阻值。截止频率100KHz、200KHz、500KHz的滤波器增益为2，截止频率140K的滤波器增益为1.5，由此可得式（2）。为了减少偏置电流的影响，要尽可能使加到运放同相端对地的直流电阻与加到反相端对地直流电阻基本相等，导出（3）式子。（1）（2）（3）式联立可得表1数据。 （1)式 （2）式 （3）式 表1、低通滤波器电阻参数表 截止频率(KHz) 100 200 500 140 R1\R2(KΩ) 15.9 8.0 8.0 11.4 R4(KΩ) 31.8 15.9 4.0 34.1 R3(KΩ) 31.8 15.9 4.0 68.2 2.2 m序列数字信号 2.3 同步信号提取 2.4 眼图显示方法 3 电路与程序设计 3.1 系统组成 3.2 原理框图 3.3 各部分电路图 3.4 系统软件设计与流程图 4 测试方案与测试结果 4.1 测试结果完整性 4.2 测试结果分析 该项分析严格对应题目的要求，逐项写 5 结论与系统特色