教学课程资源库 更多>>

关键词： 有源RC滤波器   多模发射机   模拟基带   自动频率校准   直流消除   线性度  

摘要： 无线通信技术和CMOS工艺的迅速发展使得单片集成多模通信系统成为可能。在多标准无线收发系统设计中最大化硬件重用率可以降低芯片制造成本,这成为当今重要的研究课题之一,因此,可配置是无线通信系统中模拟基带电路设计的关键。另外,便携式通信终端还要求功耗低,片外元器件少。本文研究了多模发射机中模拟基带滤波器的电路理论和实现方法,针对关键性能指标提出优化方案。 首先,本文从GSM, TD-SCDMA和WCDMA多模发射机系统架构的角度分析了系统的性能要求。 接着,分析了模拟滤波器的基本类型和各自的优缺点,并阐述模拟滤波器的设计流程,并分析了Tow-Thomas两种双二阶单元（Biquad）在线性度方面的差异。 随后,本文设计了一款应用于GSM, TD-SCDMA和WCDMA多模发射机中,具备增益及带宽可调和自动频率校准功能的四阶切比雪夫Active-RC型低通模拟滤波器。并就滤波器的噪声和线性度提出优化方法。 最后,介绍了芯片版图设计考虑,通过一次流片测试验证了电路的基本理论和设计方法的正确性,并就关注的性能进一步提出优化思路。测试结果显示芯片各项指标基本满足多模发射机的系统要求。

关键词： 优化   粒子群优化算法   混沌   FIR数字滤波器设计   PID控制器参数优化  

摘要： 粒子群优化(Prticle Swarm Optimization, PSO)算法是由Kennedy和Eberhart于1995年提出的一种基于群体智能的优化算法。PSO算法不同于遗传算法,它是通过群体中的信息共享机制来完成寻优搜索。在这个群体中,个体与群体、个体与个体相互作用,相互影响。PSO算法与遗传算法、蚁群算法等大多数进化计算方法类似,也是一种基于迭代的优化算法。系统初始化为一组随机解,然后通过公式迭代来寻找最优解。与其他进化算法相比,PSO算法的特点主要包括以下几点：(1)每一个粒子都有一个随机的速度,并可以在整个问题空间内移动;(2)每个粒子都具有记忆功能;(3)进化通过个体与个体之间的竞争与合作实现。PSO算法的优点：可并行运算、调整参数少、优化速度快、容易实现。算法的缺点是容易陷入局部极小值点,搜索精度不高。针对这个不足,本文将混沌引入粒子群优化算法,并将混沌粒子群优化算法用于优化问题寻优。 混沌是一种普遍的非线性现象,其行为复杂且类似随机,但其实有极强的内在规律。混沌具有随机性,遍历性和对初值的敏感性。利用混沌的这些特点进行优化搜索,比随机搜索更优,而且它可以避免算法陷入局部最优点,提高算法的计算精度。本文将混沌与粒子群优化算法相结合,使得混沌应用于优化搜索中,分析了基于Logistic映射的混沌粒子群优化算法(CPSO)。通过测试函数测试算法性能,仿真结果表明了该算法的有效性和优越性。 有限脉冲响应数字滤波器(FIR)的设计,从本质上来讲是一个多参数优化问题,因此可以用粒子群优化算法实现寻优。本文利用混沌粒子群优化算法对FIR数字滤波器作基于均方误差最小准则的设计,并用该方法设计了一个高通滤波器。与用Parks-McClellan算法设计得到的高通滤波器进行对比,发现基于混沌粒子群优化算法得的FIR滤波器通带波动小,阻带衰减大,从而证明了该算法的有效性和优越性。 PID控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点,因此被广泛使用。PID控制器设计的关键在于PID参数的优化。为了能更快更好的解决PID参数的优化问题,引入混沌粒子群优化算法对PID控制参数进行调节,仿真结果表明,粒子群算法收敛速度快且结果可靠。

关键词： FPGA   分布式算法   FIR   多速率信号处理  

摘要： 由于在性能、成本、功耗等方面的优势,基于FPGA的信号处理模块已广泛应用于各种信号处理领域。FPGA尤其适合于乘法和累加(MAC)等重复性的DSP任务。本文介绍了FPGA在数字滤波器设计应用的优越性。FPGA所固有的灵活性也可让设计者紧跟新标准的变化,并能提供可行的方法来满足不断变化的标准需求。 本文主要探讨了基于FPGA的数字信号处理的实现。首先详细阐述了数字信号处理的理论基础,重点讨论了FIR数字信号滤波原理。本文讨论了FIR数字滤波器的结构和算法分析,讨论和比较了在FPGA上的几种不同算法。 在现代数字信号处理中,采样后的数据速率越来越高,这对数字信号处理也提出了更高的要求。为了达到这种要求,一个办法是提高数字信号处理的速率;另外一个方法是对采样后的数据进行降速处理。多速率信号处理技术为降速处理的实现提供了理论依据。本文讨论了多速率信号处理的基本原理,提出了一种多相结构的改进,还对FPGA在多速率信号处理中的应用做了一定深度的理论研究。 最后,根据前文的讨论,本文重点讨论了分布式算法在FIR滤波器中的应用。为了验证分布式算法在FPGA数字信号处理中的优势,本文基于Quartus II9.1平台,重点设计实现了基于并行分布式的结构的FIR滤波器,并进行了验证。

关键词： VHDl   IIR数字滤波器   级联型  

摘要： 采用VHDL语言设计级联型IIR数字滤波器,采用层次化的设计思想,首先将IIR滤波器分为几个功能模,然后分别对各模块进行设计,最后完成整个滤波器的设计。并对设计结果进行仿真,仿真结果正确。

关键词： 多模无线应用   有源RC   LEAP-FROG   宽调谐范围  

摘要： 模拟基带滤波器是射频收发器中的重要模块，它的作用是滤掉有用信道外的干扰信号，便于后续电路进行信号处理。为了适应当前市场需求，射频收发模块应具有能够进行多模通信的功能，这对模拟基带滤波器的设计要求更加苛刻。一般要求模拟基带滤波器具有宽的可调谐范围，且在带宽变化时频率响应保持相对固定并保持大的动态范围。同时，不能以太高和难以接受的面积和功耗为代价。 本文展示了一个基于TSMC0.18m工艺、面向多模无线应用的五阶切比雪夫I型有源RC滤波器的设计。该滤波器具有10MHz和50MHz两种截止频率。滤波器的设计采用Leap-Frog结构，目的是降低频率特性对无源元件偏移的敏感性。测试结果表明滤波器的截止频率偏差在±3%之间。在截止频率为10MHz时，通带波动小于0.6dB，阻带衰减为42dB@20MHz，IIP3为13.44dBm;在截止频率为50MHz处，通带波动小于0.7dB，阻带衰减为40.5dB@100MHz，IIP3为16.43dBm。仿真结果表明：在滤波器带宽为10MHz时，输入参考噪声密度在2MHz处为28.54nV/sqrt(Hz)、在10MHz为51.68nV/sqrt(Hz);在滤波器带宽为50MHz时，输入参考噪声密度在2MHz处为24.46nV/sqrt(Hz)、在50MHz处为73.05nV/sqrt(Hz)。测试样片的芯片面积为1.28mm。在1.8V电源电压下，滤波器同输出缓冲器及带隙基准源一起共消耗62mA电流。

关键词： 微机电系统   开关电容滤波器   双二阶系统   AB   类运算放大器   谐波失真比  

摘要： 随着超大规模集成电路（VLSI）技术的发展,人们越来越关注电子系统中大元件的集成化,其中滤波器是非常重要的一个模块。在理论分析的基础上,论文结合了现在技术较成熟、功耗较低、集成度较高的CMOS工艺技术,利用常用的基本开关模块,用连续时间模型等效分析离散域的方法来分析和实现了开关电容滤波器。 本文首先回顾了集成电路以及MEMS的国内外研究现状和理论背景,介绍了本论文的主要工作以及本课题的意义、热点和难点。 在第二章对各种类型的滤波电路进行了介绍并进行了时域、频域方面的分析;对它们的优缺点以及应用的范围都进行了详细的阐述,为后面的电路设计打下了理论基础。 对于滤波器中最重要的运算放大器模块的设计,本文提出了一种高增益、高摆幅、低功耗的改进型AB类运算放大器的设计。在进行电路信号特性详细分析的基础上,给出了仿真分析结果。 采用美国JAZZ 0.6um Bi-CMOS工艺设计了一种应用于MEMS传感器的高线性度、低功耗全差分四阶贝塞尔开关电容滤波器。该滤波器的运算放大器为输出AB类运算放大器,通过AB类运算放大器以及开关电容共模反馈的设计,降低了功耗;在运算放大器中设计了线性跨导环,并通过对电路的拓扑结构进行优化,提高了滤波器的线性度。 仿真结果表明,在采样频率为1MHZ下,该滤波器的截止频率为10KHZ。在输入信号为1KHZ,摆幅为2V时,THD为-81.3dB,功耗为5.54mW,达到了高线性度,低功耗的设计要求。 最后,论文对本文所做的工作进行总结,提出了开关电容滤波器设计中存在的问题和需要进一步改进的地方和以及以后研究的方向。

关键词： 光子晶体   杂质带   原子耦合   光子晶体波导   定向耦合器   分束器   能量均分  

摘要： 本论文的主要研究内容如下： 1.首先,利用转移矩阵的方法详细研究了基于杂质带的光子晶体矩形波形滤波器,通过选择不同的折射率材料、或调整光子晶体本身的结构参数,都可获得光子晶体矩形波形滤波器。论文对较平杂质带形成的物理机制也做了详细的分析和理论解释,数值计算光子晶体原子逐步耦合成光子晶体分子所得的结果,发现它们两者线宽之间的相对大小是决定能否形成平坦杂质带的关键,杂质带的形成的物理图像非常清晰。 光通信中群速度的延迟,将直接导致超短脉冲信号的失真或者衰减,从这个意义上来说,获得相对平坦的杂质带对光通信中超短脉冲的不失真传输非常重要。 2.设计了一种五光子晶体单模波导平行、邻近放置构成的光通信中的定向耦合器,按照自映像的原理,数值计算了输入光场在对称入射时,光信号在该结构中的传输行为。基于此结构,设计了一种1×3光通信中的光分束器,其器件长度可低至14.26μm。简单地通过对称改变耦合区中两个介质柱的折射率,由于位相的变化,干涉结果也将发生变化,这样便可使光场在横向上发生重新分布,输出端输出能量均分或者自由地分配的目的就能实现。如果非对称地改变耦合区中的一个介质柱,三个输出端输出能量的自由分配也能实现。 该分束器具有微小尺寸和各输出端输出能量的比例可自由调制的特性,在未来集成光通信回路中无疑具有广泛的应用价值。

关键词： 滤波器   归一化参数   器件参数   计算机仿真  

摘要： 基于滤波器设计在模拟电子技术实验教学中的基础性重要作用,阐述了滤波器参数归一化表的推导过程,以帮助学生更深层次的理解滤波器的原理与设计方法。通过比较RC双极点滤波器传输函数和归一化之后的传输函数,得到归一化的电阻电容值,进而通过求解归一化计算得出实际电路中的元器件的参数。采用同样的方法可以得出三阶滤波器的参数,将二阶滤波器和三阶滤波器级联就可以得到任意阶的滤波器。实际实验测试证明了此方法的有效性。介绍了计算机辅助设计的方法,帮助实验中的滤波器指标调试,也方便了学生的自主探索学习。针对实验教学学生实际调试中可能出现的问题提出了一些解决对策,给出多种解决问题的思路。

关键词： FIR数字滤波器   窗函数法   MATLAB  

摘要： 数字滤波器作为数字信号处理的基本组成构件,其设计在数字信号处理中有着重要的意义。本文根据FIR数字滤波器设计的基本原理,提出了基于MATLAB的FIR数字滤波器的窗函数设计法。文中给出了设计实例,仿真结果表明设计的各项性能指标均达到了指定要求,设计过程简便易行。

关键词： MATLAB   数字滤波器   IIR  

摘要： IIR数字滤波器具结构简单和实现容易的特点,这对于相位要求不是特别严格的场合如语音信号处理有很重要的意义。利用MATLAB实现IIR带通数字滤波器的设计,并对被干扰的信号进行滤波,达到了预期结果。