课程设计-简易数字信号传输性能分析仪设计.docxVIP

简易数字信号传输性能分析仪设计摘要：本系统采用FPGA生成10kbps步进可调的数字信号和10Mbps的伪随机信号，并对其进行叠加，且可对数字信号进行曼彻斯特编码。通过多重反馈型滤波器模拟传输信道，再由ARM实现相应的信号还原和同步信号的提取，并显示眼图。关键词：线性移位寄存器滤波器眼图Abstract:The system USES the FPGA generate 10 KBPS stepping adjustable digital signal and 10 Mbps pseudo random signal, and carries on the stack, and may to the digital signal Manchester coding through multiple feedback type filter analog transmission channel, again by ARM achieve signal reduction and synchronized signal extraction, and display theeye patteren.Keyword:LFSR1 方案论证与比较31.1 m序列产生器方法方案论证31.2 低通滤波器的选择方案论证31.3 眼图显示方法方案论证32 系统设计42.1 总体设计42.2 单元电路设计52.2.1 m序列发生器设计52.2.2 曼彻斯特编码模块设计2.2.2 低通滤波器模块设计62.2.3 眼图显示电路设计62.2.4 同步信号提取电路设计3 软件设计84系统测试105 结论11参考文献：11方案论证与比较m序列产生器的比较与选择在满足要求的前提下，完成该模块的方案有：方案一，用移位寄存器实现m序列发生器。利用移位寄存器网络产生，该网络由R级串联双态器件移位脉冲产生器和模二加法器组成。该方法实现频率步进时较为复杂，再次调整时欠缺灵活性。方案二，在FPGA 内利用线性反馈移位寄存器结构实现m序列发生器。基于线性反馈移位寄存器电路，并结合FPGA 的特有结构，设计了一种简捷而又高效的m序列产生方法。这种方法不仅结构简单,易于实现,而且所产生的m序列具有周期长,随机特性好的特点。 综上所述，系统采用方案二1.2 低通滤波器的比较与选择方案一，采用数字程控滤波器 采用数字程控滤波器的优点是电路简单，没有模拟滤波器那么多的元器件，可以随机应变，电路参数变化，只需要改改程序就行，但是相对于模拟滤波器而言，其通带范围内的增益相对而言没有那么的恒定，同时采用数字滤波器的需要控制芯片等，性价比不高，方案二，模拟无源滤波器此方案即采用RLC组成的滤波网络，它是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。无源滤波的优点为成本低，运行稳定，技术相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80％，对基波的无功补偿也是一定的。方案三，模拟有源滤波器有源滤波自身就是谐波源。其依靠电力电子装置，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。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95％以上，补偿无功细致。容量小，且电源的供给略显繁琐，同时由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟，所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。其运行可靠性也不及无源。方案四，有源加无源混合型滤波器混合型滤波器即采用有源滤波器和无源滤波器的结合来实现，它相对单独的有源或是无源滤波器既有较好的补偿，同时它的滤波效果也更加的理想，但是同时它也有其单独的缺点，一是供电麻烦，容量 相对也小，器件比较多，可取的是性价比较数字滤波器高，同时看中的是低频滤波的效果较好，在本系统的滤波器设计中为了更好的实现所要求的参数采用的就是混合型的滤波器综上所述，系统采用方案四。2 系统设计2.1 总体设计系统总体实现方案如下图所示，采用基于线性移位寄存器的数字信号发生器产生的数字信号经过低通滤波器滤波后来模拟传输信道的幅频特性，伪随机信号发生器产生的数字信号经过0.1μF的电容来模拟信道噪声，两路信号在加法器进行线性叠加。另外，也对数字信号进行曼彻斯特编码输出。ARM从叠加噪声的信号中提取同步信号，同时显示叠加信号的眼图。液晶显示FPGA S伪随机信号发生器时钟同步信号伪随机信号数字信号发生器ARM加法器曼彻斯特编码器数字信号低通滤波器键盘曼彻斯特编码信号总体设计框架图2.2 单元电路设计2.2.1 m序列发生器设计图2.2.1_1数字信号发生器原理图图2.2.1_1为m序列发生器生成的数字信