低频随机信号实时功率谱分析仪的设计与实现

论文题目: 低频随机信号实时功率谱分析仪的设计与实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电路与系统

导师: 束海泉

关键词: 数字滤波,倍频程分析,变采样滤波分析,复杂可编程逻辑器件,数字信号处理芯片

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本课题介绍了基于数字滤波的低频随机信号实时功率谱分析仪的实现方法。对于非平稳随机信号的功率谱分析,采用自相关函数傅立叶变换法和直接傅立叶变换法分析时,由于存在数据截断,二者从概念上都不能很好的反映随机信号的功率谱。另外采用参数谱估计方法,则不能很好地实现等百分比带宽分析。对于噪声和结构振动等信号,需要进行等百分比带宽分析。采用滤波法作功率谱分析,不存在数据截断带来的误差,还可方便地用于等百分比带宽的谱分析。利用数字滤波器可以实现时分和频分复用的特点,结合重抽样技术来实现整个频率轴上的实时功率谱分析。本文的第一章介绍了频谱仪的分类和计算法与数字滤波分析法的比较。第二章是本文的理论基础,介绍了倍频程谱分析的理论和实现。特别介绍了倍频程谱分析中的优化算法。第三章详细阐述了频谱分析的硬件设计和实现方法,介绍了该实时功率谱分析模拟部分的具体设计和CPLD内部模块的设计。本章重点讲述了CPLD芯片中VGA接口信号的实现。第四章描述了DSP软件设计。其中重点介绍了优化算法的具体设计。

论文目录:

内容提要

Abstract

绪言

第一章实时功率谱分析的介绍

1.1 频谱分析仪的种类

1.1.1 模拟和数字式频谱分析仪

1.1.2 实时分析仪与非实时分析仪

1.1.3 恒带宽分析和等百分比带宽分析仪

1.2 计算法与数字滤波分析法

1.2.1 计算法与数字滤波分析法的比较

1.2.2 数字滤波器的特点

1.3 实时分析和降低数据样点频率的重新抽样技术

1.4 等百分比带宽谱分析频率划分

第二章等百分比谱分析的理论和实现

2.1 信号分类

2.2 各种类型的频谱

2.2.1 周期信号的离散频谱

2.2.2 非周期确定性信号的连续谱或谱密度

2.2.3 平稳随机信号的功率谱

2.2.4 非平稳信号的时变谱

2.3 滤波式频谱分析的原理及指标

2.4 滤波式谱分析的实现

2.4.1 滤波器的选择

2.4.2 IIR 滤波器设计要求和方法

2.4.3 本系统中数字滤波器的具体设计

2.4.4 设计出的数字滤波器的具体系数

2.5 解决数字滤波器的稳定性问题

2.6 倍频程谱分析中的优化算法

第三章低频信号实时谱分析仪的硬件部分设计

3.1 模拟前端处理设计

3.1.1 衰减电路

3.1.2 放大电路

3.1.3 抗混叠滤波电路

3.1.4 计权网络

3.1.5 ADC 电路

3.2 ALTERA CPLD 与VHDL 语言介绍

3.2.1 ALTERA MAX7000 系列CPLD 芯片介绍

3.2.2 VHDL 介绍

3.3 CPLD 模块功能划分及设计

3.3.1 DSP 与 CPLD 的接口设计

3.3.2 显示处理模块的设计

3.3.3 A/D 处理模块控制

3.3.4 键盘处理模块的设计

3.4 硬件部分设计小结

第四章 DSP 软件设计

4.1 TI DSP 简介

4.1.1 DSP 的应用领域

4.1.2 DSP 系统构成

4.1.3 DSP 系统的特点及设计过程

4.1.4 DSP 芯片的基本结构和特征

4.1.5 DSP 开发环境

4.2 DSP 开发中应用的技术

4.2.1 浮点数的定点表示--数的定标

4.2.2 溢出问题处理

4.3 DSP 程序编写

4.3.1 主程序的编写

4.3.2 算法的中断服务程序

4.6 软件部分设计总结

结束语

致谢

参考书目

作者在学期间发表的论文清单

发布时间: 2007-03-12

参考文献

[1].新型电阻分压式电压传感器的研究与开发[D]. 于东海.哈尔滨理工大学2012
[2].数字存储示波器的数字滤波和内插技术[D]. 耿玉茹.电子科技大学2008
[3].基于DSP的无功补偿控制器的研究[D]. 黄永冰.西安理工大学2008

低频随机信号实时功率谱分析仪的设计与实现

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