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基于FPGA的数字锁相检测系统

更新时间：2020-03-20 19:56:09 大小：5M 上传用户：zhiyao6查看TA发布的资源 标签：fpga数字锁相检测系统 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着当今科学技术的不断发展，现代信号处理技术的应用对微弱信号检测提出了更高的要求。如何将噪声淹没的微弱信号检测出来，并获得正确的数据，是一个十分重要的课题。

    微弱信号检测技术的方法很多，对于正弦信号而言，锁相检测是众多方法中非常有效的手段。本文在对微弱信号检测的基础理论与锁相检测算法研究的基础上，做了如下的工作：

    对于微弱信号一般需要尽可能高的检测分辨率，而过采样技术能够在一定条件下提高微弱信号检测的有效分辨率，对过采样技术进行了梳理。通过仿真和实测实验证明了采样速率每增加4倍，可以使信噪比提高6dB，相当于使ADC提高了一位分辨率。

    针对经典的数字锁相检测，由于要进行大量的乘法运算而导致计算速度慢的问题，本文提出了一种全新的数字锁相检测的快速算法。该快速算法对所需检测频率信号每周期采样4点，利用其正交参考信号的值仅为0、-1和1来去除所有的乘法和部分的加法运算，大幅度地减小了运算量。仿真和实测实验结果表明，对于周期数为N的采样数据计算，可减小8N次的乘法运算和4N次的加法运算。为了提高快速算法的精度，提出了基于过采样的快速算法。结合了过采样和快速算法的优势，采用平均下抽样技术将采样频率还原为4倍于原始信号的频率。引入修正因子改善计算出的幅值的精度，理论上完全消除了误差。仿真与实测实验结果表明，这种全新的基于过采样的快速算法既有过采样和锁相检测的高精度，又具备很高的速度。

    针对现有的数据采集常用单片机或DSP作为主控制芯片，但是普通单片机的运行速度不高，经常成为数据通道上的瓶颈，使模数转换芯片的性能无法完全发挥；尽管DSP芯片运行速度快，但其价格和易用性却比不上FPGA的问题。本课题利用Virtex-5 FPGA系列的XC5VLX110T实现数模转换芯片AD8802、模数转换芯片AD7760和UART16550IP核的控制，实现高速采集的全新数字锁相算法。

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