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现场可编程门阵列在开关设备在线监测中的应用
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作者 马强 荣命哲 +1 位作者 李琨 贾申利 《高压电器》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期107-109,112,共4页
利用现场可编程门阵列可靠性高、通用性强、可重构等优点,设计出用于开关设备状态在线监测的专用芯片。该芯片集采集、计量、通讯、报警功能于一体,配以少量的外围器件,便可实时监测开关设备的温度、机械、绝缘等各项状态参数。该芯片... 利用现场可编程门阵列可靠性高、通用性强、可重构等优点,设计出用于开关设备状态在线监测的专用芯片。该芯片集采集、计量、通讯、报警功能于一体,配以少量的外围器件,便可实时监测开关设备的温度、机械、绝缘等各项状态参数。该芯片具有通用的通讯接口,可以与上位机通讯。与以往使用单片机实现开关设备状态在线监测的设计方案相比,该设计具有可重构、速度快、灵活性高的特点。 展开更多
关键词 开关设备 在线监测 现场可编程阵列
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一种基于现场可编程门阵列的卫星导航信号生成方法
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作者 王华 封欣 吴强 《导航定位学报》 2013年第4期45-50,共6页
卫星导航信号模拟器能够产生多种卫星导航系统的各种信号,这些信号通常具有不同的载波频率、信号分量、码结构、码速率和数据速率,而且模拟器所要模拟的卫星动态也是实时变化的,因而采用何种方法快速灵活的生成多种卫星导航信号并模拟... 卫星导航信号模拟器能够产生多种卫星导航系统的各种信号,这些信号通常具有不同的载波频率、信号分量、码结构、码速率和数据速率,而且模拟器所要模拟的卫星动态也是实时变化的,因而采用何种方法快速灵活的生成多种卫星导航信号并模拟卫星的真实状态便成为卫星导航信号模拟器的一个关键技术。给出了一种基于现场可编程门阵列的卫星导航信号生成方法。首先由信号参数计算单元计算得出卫星导航信号的码多普勒和载波多普勒等相关参数,现场可编程门阵列在这些参数的控制下,码数控振荡器以码片为节拍分别生成扩频码、二级码、导航电文,载波数控振荡器生成中频载波,然后将合成的当前码片和相邻码片所对应的不同码片波形叠加合成进行码片成形,再和中频载波相乘进行调制,最后输出中频已调信号。在二进制相移键控信号生成方法的基础上,只需将码数控振荡器和码片成形稍作改动便可生成二进制偏移载波信号、复合二进制偏移载波信号和时分二进制偏移载波信号。 展开更多
关键词 卫星导航信号模拟 信号生成 现场可编程阵列 码片成形
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考虑开关结电容的高频谐振型DC-DC变换器实时仿真建模方法研究
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作者 孙宗辉 郭希铮 +2 位作者 王诗楠 王玉乐 游小杰 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第10期3973-3983,I0034,共12页
开关结电容在高频谐振型DC-DC变换器开关暂态实现过程中起主要作用,但在二值电阻模型中增加结电容将导致仿真步长与计算量大幅增加。为此,该文提出一种考虑开关结电容的实时仿真建模方法。首先,通过建立等效的状态方程,将变换器模型分... 开关结电容在高频谐振型DC-DC变换器开关暂态实现过程中起主要作用,但在二值电阻模型中增加结电容将导致仿真步长与计算量大幅增加。为此,该文提出一种考虑开关结电容的实时仿真建模方法。首先,通过建立等效的状态方程,将变换器模型分割为系统级模型与器件级模型从而减小模型矩阵的乘法运算量。其次,采用双时钟域现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)实现方案优化时序路径。最后,在FPGA上实现250kHz开关频率的全桥型LLC谐振变换器实时仿真建模,系统级模型仿真步长为50ns,器件级模型仿真步长可低至10ns,验证所提方法在开关暂态快速仿真中的实用性。由FPGA资源利用率及实验对比结果所知,所提建模方法可以实现较低的FPGA资源消耗并具有较高的精度。 展开更多
关键词 开关电容 高频谐振型DC-DC变换器 二值电阻模型 实时仿真 双时钟域 现场可编程阵列
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基于联结神经网络的电力电子开关暂态模型及实时仿真方法
4
作者 翁浩文 王灿 潘学伟 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第17期198-207,共10页
随着电力电子技术在新能源和电动汽车领域的广泛应用,其动态特性对系统性能的影响日益显著,传统基于理想开关模型的实时仿真技术难以满足高精度需求。为此,文中提出一种基于联结神经网络的开关暂态建模与仿真方法,结合系统级与暂态模型... 随着电力电子技术在新能源和电动汽车领域的广泛应用,其动态特性对系统性能的影响日益显著,传统基于理想开关模型的实时仿真技术难以满足高精度需求。为此,文中提出一种基于联结神经网络的开关暂态建模与仿真方法,结合系统级与暂态模型的协同建模策略,通过引入时间节点联结机制增强模型的时间序列预测能力。系统级采用伴随离散电路模型与节点分析法进行电路网络求解,暂态模型利用数据驱动方式构建联结神经网络模型,以精确描述开关器件暂态过程。在自主搭建的现场可编程门阵列(FPGA)硬件平台上实现了实时仿真系统,通过双向升降压变换器和三相逆变器的实时仿真算例进行验证,实验分别采用不同的开关器件。通过与离线仿真结果对比表明,该暂态模型和实时仿真方法在多拓扑和多工况下均具有较高的精度和稳定性。 展开更多
关键词 电力电子开关 暂态模型 实时仿真 现场可编程阵列 神经网络
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基于FPGA的电力电子恒导纳开关模型修正算法及实时仿真架构 被引量:5
5
作者 王钦盛 王灿 +1 位作者 潘学伟 梁亮 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期150-159,共10页
电力电子实时仿真是目前电力电子系统研究过程中的重要工具。为设计一套经济、可靠的电力电子实时仿真系统,文中搭建了一个以现场可编程门阵列(FPGA)为计算核心的硬件平台,并提出了配套的电磁仿真算法和FPGA架构设计。首先,推导了一种... 电力电子实时仿真是目前电力电子系统研究过程中的重要工具。为设计一套经济、可靠的电力电子实时仿真系统,文中搭建了一个以现场可编程门阵列(FPGA)为计算核心的硬件平台,并提出了配套的电磁仿真算法和FPGA架构设计。首先,推导了一种简洁电磁暂态程序(EMTP)算法,用于提高传统离线算法的并行度。其次,从数值算法的角度分析恒导纳开关模型的虚拟功率损耗问题,提出了一种初始误差修正算法,消除了功率损耗。再次,串联以上算法,设计了一种基于状态机框架的数字信号处理(DSP)硬核资源复用FPGA架构,以硬件资源复用的方式实现了资源的高效利用,在不损失速度的同时提高了FPGA的利用效率。最后,通过多个实时仿真算例验证了所提方法的有效性和正确性。 展开更多
关键词 电磁暂态仿真 实时仿真 电力电子开关 虚拟功率损耗 现场可编程阵列 资源复用
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基于交叉开关互连的多核堆栈处理器架构设计
6
作者 刘欢庆 周永录 +1 位作者 刘宏杰 代红兵 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第7期2212-2219,共8页
为满足堆栈处理器对于并行化程序应用的需求,提出一种多核堆栈处理器架构。在单核堆栈处理器的基础上,以交叉开关作为核间互连结构,通过对指令集、高速缓存器、一致性协议以及中断机制的设计,可在一个时钟周期内完成取指、译码、执行、... 为满足堆栈处理器对于并行化程序应用的需求,提出一种多核堆栈处理器架构。在单核堆栈处理器的基础上,以交叉开关作为核间互连结构,通过对指令集、高速缓存器、一致性协议以及中断机制的设计,可在一个时钟周期内完成取指、译码、执行、核间数据传输和中断响应操作。在Xilinx FPGA芯片上进行单核、双核和四核堆栈处理器的实现,通过矩阵乘法计算进行性能实验验证,在100 MHz时钟频率的情况下,四核堆栈处理器的最大性能相当于单核堆栈处理器的3.99倍。实验结果表明,基于交叉开关互连的多核堆栈处理器架构可较好发挥多核堆栈处理器中每一个核心的性能。 展开更多
关键词 堆栈处理器 多核处理器 交叉开关 高速缓存 一致性协议 中断控制器 现场可编程阵列
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基于FPGA的无人机非平稳信道动态模拟研究
7
作者 房胜 毛开 +3 位作者 王满喜 华博宇 宋茂忠 朱秋明 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2024年第1期89-96,共8页
针对无人机高速移动导致的信道状态快速时变以及多普勒频率起伏大的特点,本文基于现场可编程门阵列平台设计了无人机非平稳信道模拟方案。该方案采用调频谐波叠加方法产生非平稳信道衰落,并提出了一种信道参数实时产生算法,提高了信道... 针对无人机高速移动导致的信道状态快速时变以及多普勒频率起伏大的特点,本文基于现场可编程门阵列平台设计了无人机非平稳信道模拟方案。该方案采用调频谐波叠加方法产生非平稳信道衰落,并提出了一种信道参数实时产生算法,提高了信道模拟的实时性,保证了信道状态的实时更新。同时,针对多普勒频率起伏大导致的功率随机波动问题,本文设计了一种自适应功率均衡模块,使得输出功率最大波动仅为1.13%,保证了衰落功率的稳定性。最后,硬件消耗资源结果表明,相较于复播方案以及预存式方案,本文方案对存储资源的消耗分别降低了52.44%和9.31%,更适合长时间无人机非平稳信道衰落的模拟。同时,实测分析结果表明,相较于未均衡的模拟方案,本文硬件模拟方案输出的信道特性如路径损耗和多普勒功率谱密度与理论结果更加吻合,可用于无人机通信系统的设计、优化等领域。 展开更多
关键词 无人机 非平稳信道 信道模拟 现场可编程阵列 路径损耗 动态场景
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注入信号精确谐振测量配电网电容电流新技术 被引量:55
8
作者 曾祥君 易文韬 +2 位作者 刘张磊 陈博 许瑶 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期77-80,共4页
提出一种配电网电容电流测量的新方法,在零序电压互感器的开口三角侧串联一个可调电感,通过注入一个变频恒流信号寻找配电网的谐振频率,改变可调电感的数值后寻找另一谐振频率,联立2个谐振方程求解电容电流,该方法消除了电压互感器漏抗... 提出一种配电网电容电流测量的新方法,在零序电压互感器的开口三角侧串联一个可调电感,通过注入一个变频恒流信号寻找配电网的谐振频率,改变可调电感的数值后寻找另一谐振频率,联立2个谐振方程求解电容电流,该方法消除了电压互感器漏抗对测量的影响。开发了配电网电容电流测量仪,经模拟试验和现场测试表明,该方法具有安全、快捷、准确等特点,适用于中性点不接地或经随调式消弧线圈接地配电网。 展开更多
关键词 配电网 电容电流 零序电压互感器 谐振测量 现场可编程阵列(FPGA)
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变电站电容型设备在线监测系统设计与应用 被引量:16
9
作者 程丹 黄新波 +3 位作者 朱永灿 李小博 郭剑峰 张浩 《广东电力》 2016年第4期55-61,共7页
以有源零磁通电流互感器获取电容型设备及氧化锌避雷器微弱泄漏电流,以IRIG-B码为同步采样时钟,实现100 ns的高精度同步采样。在此基础上通过对现场可编程门阵列编程生成B码解码、模拟/数字转换控制、测频、雷击计数、温湿度采集等多个... 以有源零磁通电流互感器获取电容型设备及氧化锌避雷器微弱泄漏电流,以IRIG-B码为同步采样时钟,实现100 ns的高精度同步采样。在此基础上通过对现场可编程门阵列编程生成B码解码、模拟/数字转换控制、测频、雷击计数、温湿度采集等多个逻辑模块,围绕FFT IP核设计并实现多通道模拟信号采样、存储及快速傅立叶变换运算功能,在提升测量精度的同时,有效降低了装置的硬件成本。装置试验及现场运行数据表明:装置可以满足电力系统在线监测精度要求,并具有较高的稳定性和可扩展性。 展开更多
关键词 在线监测 电容型设备 FFT IP核 现场可编程阵列 IRIG-B
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油/气两相流高速电容层析成像可视化系统 被引量:11
10
作者 王化祥 唐磊 崔自强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期61-65,共5页
利用电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术,设计了一套应用于油/气两相流检测的高速实时可视化系统。系统硬件采用基于现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)的全数字化数据采集及处理模块和USB通... 利用电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术,设计了一套应用于油/气两相流检测的高速实时可视化系统。系统硬件采用基于现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)的全数字化数据采集及处理模块和USB通讯接口,可实现高速数据采集及传输;同时采用基于总变差正则化的图像重建算法重构被测介电分布,该算法具有较好的成像分辨能力和边缘保持性。实验表明,该系统重构图像具有较高分辨率和实时性,同时系统软件功能丰富、界面友好,可以满足实际应用对两相流可视化的要求。 展开更多
关键词 电容层析成像 两相流 可视化测量 现场可编程阵列 图像重建
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模块化多电平换流器电容电压平衡并行排序方法 被引量:12
11
作者 常非 杨中平 +2 位作者 陈俊 贾海林 许树楷 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3166-3171,共6页
针对模块化多电平换流器(MMC)存在的电容电压均衡问题,从实际工程出发,采用了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的并行全比较电容电压实时排序算法。基于RT-LAB在环半实物仿真平台进行了实验。结果表明,该算法实现了电容电压的排序并... 针对模块化多电平换流器(MMC)存在的电容电压均衡问题,从实际工程出发,采用了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的并行全比较电容电压实时排序算法。基于RT-LAB在环半实物仿真平台进行了实验。结果表明,该算法实现了电容电压的排序并行处理,排序运算只需要4个时钟的运算时间,且运算时间不随桥臂子模块数量而变化,达到了实时性排序的效果。此外,该算法遵循了避免不必要的开关动作的原则,降低了器件的开关频率和开关损耗。 展开更多
关键词 高压直流输电 模块化多电平换流器 电容电压 现场可编程逻辑门阵列 实时数字仿真器 RT-LAB
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多通道GPS模拟信号源 被引量:5
12
作者 林静然 高鹏 +3 位作者 周渭民 莫明威 谢林伶 吴海超 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2012年第6期677-683,共7页
研发了GPS模拟信号源。该信号源能够模拟真实环境中GPS卫星在空中的运转情况,并据此提供相应的GPS卫星信号;同时,该信号源与现有设备中的GPS模块的接口兼容,其输出可直接作为现有GPS模块的输入,在GPS模块中产生相应的时间和方位信息。
关键词 全球定位系统 模拟信号源 现场可编程阵列
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基于混合时钟三阶DDS的信号多普勒模拟方法 被引量:3
13
作者 张鑫 李彩华 +2 位作者 黄仰博 张国柱 欧钢 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期134-139,共6页
在高动态卫星导航信号模拟器中,信号多普勒频移模拟是一项关键技术。结合现场可编程门阵列的特点,建立了分析混合时钟三阶直接数字频率综合(DDS)输出相位的仿真模型,推导了其输出相位表达式,给出了各阶DDS初始累加控制字的计算方法,并... 在高动态卫星导航信号模拟器中,信号多普勒频移模拟是一项关键技术。结合现场可编程门阵列的特点,建立了分析混合时钟三阶直接数字频率综合(DDS)输出相位的仿真模型,推导了其输出相位表达式,给出了各阶DDS初始累加控制字的计算方法,并指出等时钟三阶DDS仿真模型仅为混合时钟仿真模型的特例。在分析了混合时钟速率对信号相位模拟造成的误差后,讨论了各阶DDS的字长设计方法,并与等时钟三阶DDS进行比较,说明了采用混合时钟三阶DDS可以降低实现资源消耗和功耗。仿真分析表明,所提方法可以实现对信号多普勒特性的高精度模拟。 展开更多
关键词 信号模拟 混合时钟三阶DDS 多普勒模拟 现场可编程阵列
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小卫星模拟系统中多路串行通信系统设计 被引量:4
14
作者 张文凯 关桂霞 +3 位作者 赵海盟 王明志 吴太夏 晏磊 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第12期3477-3481,共5页
针对小卫星模拟系统中星载计算机与相机载荷通信及控制问题,研发多路串行通信控制系统。系统设计采用Host-Target模式,在星载计算机(Host)端软件实现多路通信管理子系统,设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的相机载荷分控单元(Target);同时... 针对小卫星模拟系统中星载计算机与相机载荷通信及控制问题,研发多路串行通信控制系统。系统设计采用Host-Target模式,在星载计算机(Host)端软件实现多路通信管理子系统,设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的相机载荷分控单元(Target);同时,在RS-232通信协议基础上提出一种多路串行通信协议,完成星载计算机与相机载荷分控单元的通信控制。用SignalTapⅡ逻辑分析工具捕捉FPGA内部实时信号对系统性能进行验证,结果表明该系统可对单一或者多路相机载荷进行灵活控制与管理。 展开更多
关键词 小卫星模拟系统 相机载荷 RS-232通信协议 现场可编程阵列 多路控制
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统一关键路径时延为基准FPGA模拟退火布局算法 被引量:4
15
作者 李鹏 兰巨龙 李立春 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期521-526,共6页
传统FPGA模拟退火布局算法中衡量布局质量的时延代价计算是以各自布局的关键路径时延为基础的,在一定条件下并不能准确地反映实际布局变化情况.为此,提出一种统一关键路径时延为基准FPGA模拟退火布局算法.该算法设置了统一关键路径时延... 传统FPGA模拟退火布局算法中衡量布局质量的时延代价计算是以各自布局的关键路径时延为基础的,在一定条件下并不能准确地反映实际布局变化情况.为此,提出一种统一关键路径时延为基准FPGA模拟退火布局算法.该算法设置了统一关键路径时延基准,通过引入惩戒系数来降低关键路径时延增加的布局方案被接受的概率,根据惩戒系数对关键路径时延收敛效果的影响制定了基准值设置标准,得到了与布局变化相匹配的时延代价函数.实验验证了文中算法的有效性. 展开更多
关键词 现场可编程阵列 模拟退火 布局 关键路径时延
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脉冲电场灭菌用固态高压开关的研制 被引量:6
16
作者 魏新劳 丁厦 +1 位作者 石丹丹 邢雁凯 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期24-31,共8页
针对脉冲电场灭菌技术对开关性能的特殊要求,提出了利用IGBT串联构成高压、大容量固态开关的技术。设计并实际制造出了可供高压脉冲电场灭菌用额定电压10 k V的固态高压开关。该开关采用8个1 700 V、400 A的IGBT串联,以栅极动态RCD为基... 针对脉冲电场灭菌技术对开关性能的特殊要求,提出了利用IGBT串联构成高压、大容量固态开关的技术。设计并实际制造出了可供高压脉冲电场灭菌用额定电压10 k V的固态高压开关。该开关采用8个1 700 V、400 A的IGBT串联,以栅极动态RCD为基本均压方式,以FPGA为主控单元,产生8路相对独立的基准控制脉冲,其脉宽、周期、延时均可调节,且以25 ns为步进调节。通过调节各路驱动信号的相对延时,使各单元分压均匀,消除过压影响,从而在负载端得到较为理想的方波脉冲。采用光纤隔离,使隔离电压不受限制。实验结果表明,该装置性能良好,可以满足脉冲电场灭菌的实际需求。 展开更多
关键词 脉冲电场 IGBT串联 固态高压开关 动态均压 现场可编程逻辑门阵列(FPGA)
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高分辨率合成孔径雷达视频模拟器研究 被引量:6
17
作者 吴淑泉 姜发玉 李韬 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期347-348,352,共3页
针对高分辨率合成孔径雷达的发展趋势,指出目前常用模拟器实现高分辨率的局限性,提出了基于嵌入式系统实现高分辨率合成孔径雷达视频模拟器的设计方案。选用合适的器件,设计速度可达Gb/s,满足高分辨率对高速数据传输的要求。此设计可移... 针对高分辨率合成孔径雷达的发展趋势,指出目前常用模拟器实现高分辨率的局限性,提出了基于嵌入式系统实现高分辨率合成孔径雷达视频模拟器的设计方案。选用合适的器件,设计速度可达Gb/s,满足高分辨率对高速数据传输的要求。此设计可移植到其他类型高分辨率雷达模拟器设计中。 展开更多
关键词 现场可编程阵列 嵌入式系统 合成孔径雷达 模拟
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FPGA开关块拓扑的评估 被引量:2
18
作者 高海霞 杨银堂 郑泉智 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期752-755,共4页
分析了3种不同开关块的单一布线能力,并使用CAD工具模拟了开关块拓扑对整个现场可编程门阵列布线面积和关键路径延时的影响.模拟结果表明,Wilton开关块有最好的面积有效性,通用开关块次之,不相交开关块的面积有效性最差.然而,开关矩阵... 分析了3种不同开关块的单一布线能力,并使用CAD工具模拟了开关块拓扑对整个现场可编程门阵列布线面积和关键路径延时的影响.模拟结果表明,Wilton开关块有最好的面积有效性,通用开关块次之,不相交开关块的面积有效性最差.然而,开关矩阵类型对电路延时特性的影响很小.还得出一个重要结论:单一开关块的布线能力并不能完全说明开关块拓扑的好坏. 展开更多
关键词 FPGA 开关 现场可编程阵列 面积有效性 电路延时
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基于FPGA的微波着陆系统信号模拟器设计 被引量:6
19
作者 冯翔 张斌 《电光与控制》 北大核心 2017年第10期96-101,共6页
为设计一种通用的无线电导航系统信号模拟器,同时实现微波着陆系统测试设备的小型化与数字化,采用软件无线电的思想,基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了一种可编程实时微波着陆信号模拟器。模拟器以单片FPGA为主控芯片,利用串口与上位机... 为设计一种通用的无线电导航系统信号模拟器,同时实现微波着陆系统测试设备的小型化与数字化,采用软件无线电的思想,基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了一种可编程实时微波着陆信号模拟器。模拟器以单片FPGA为主控芯片,利用串口与上位机软件通信,获取信号参数,并由FPGA生成数字基带信号,配合高性能数模转换器AD9777和宽带正交调制器ADL5375实现信号的模拟。对微波着陆信号的FPGA实现进行了全面的研究,对FPGA实现中难点问题的解决方法和采用的关键技术进行了详细介绍,并利用Modelsim 10.1a对设计进行了验证,证明设计达到预期效果。 展开更多
关键词 无线电导航系统 信号模拟 微波着陆系统 现场可编程阵列
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开关超混沌系统及其电路实现 被引量:1
20
作者 齐爱学 王洪刚 李卫兵 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第13期205-207,共3页
提出一个开关超混沌系统,通过2个开关函数控制不同超混沌子系统之间的切换。分析开关超混沌系统的对称性、耗散性、平衡点、稳定性、分岔图和Lyapunov指数图等动力学特性。采用FPGA技术对该系统进行硬件实现,其电路实验结果与数值仿真... 提出一个开关超混沌系统,通过2个开关函数控制不同超混沌子系统之间的切换。分析开关超混沌系统的对称性、耗散性、平衡点、稳定性、分岔图和Lyapunov指数图等动力学特性。采用FPGA技术对该系统进行硬件实现,其电路实验结果与数值仿真结果相同。 展开更多
关键词 超混沌 开关函数 现场可编程阵列硬件实现 分岔
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