文档介绍：中国科学院国家授时中心
硕士学位论文
基于FPGA的低频时码数字接收机设计与实现
姓名:李国栋
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:许林生
20070601
摘要随着科技的发展,电子电路的设计正逐渐摆脱传统的设计模式,而采用来设计电子电路正成为设计的趋势。这是因为采用设计电子电路不仅开发时间短,资金投入相对少,且可将电路板级产品集成为芯片级产品。本论文针对低频时码授时系统设计并实现基于的数字化接收机。主要内容有以下几方面:治隽说推凳甭胧谑苯邮栈姆⒄骨魇啤8隽巳砑尴叩缂际醵ㄒ搴特点,分析了三种典型的软件无线电结构。在此基础上,提出了基于软件无线电结构的低频时码授时接收机的硬件平台。捎肊的设计方法将接收机划分为数据采集和处理系统和控制系统两个大的部分组成,并对各部分继续划分为更小的模块便于实现,文章给出了各模块的逻辑关系和具体实现方法。更重要的是文章提出了整秒采集的接收机整体同步方法。隽嘶贔牡推凳甭虢邮栈挠布槌伞I杓屏苏攵郧岸耸淙胩点的牟罘质淙敕绞剑杓屏说推凳甭虢邮栈募獭⑾允尽⒋凇⒔邮帐码等电路和实现了基于的各外围电路驱动。此外文章中还设计了低频时码接收机的电源、复位、晶振电路。迪只贔腇滤波器设计。实现了基于的解调方法和定时擞肰镅允迪至艘葡嗥鳌⑺嫫鳌⒆远娇刂颇?椤⑹甭爰扑隳块、分频模块等,文章给出了他们的具体设计方法。关键词:数字接收机,低频时码,软件无线电,,,数字移相器,参考点确定方法。时统设备
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第一章引言§国内外低频时码授时技术概述时间是一个基本的物理量。自古以来时间与人们的日常生活和国计民生息息相关。在科学技术高度发达的今天,时间渗透于人类生活、科学实验和国家建设的各个领域。众多的新技术系统,使整个社会都快速的纳入整体有序的运作之中,精确的时间工作愈显得重要Ⅲ‘帅为了满足众多时间用户对标准时间和标准频率的需要,世界各国设立许多时间服务机构。短波、长波、微波、电视、卫星等授时技术相继发展起来。这些授时技术把标准时间和标准频率精确地传递到遥远的时间用户所在地。低频时码授时作为一种重要的授时方法。它最早可以追述到年美国在科罗拉多州柯林斯堡北部建立唧无线电台。这里土壤碱性大,大地电导性好,并且远离山脉,可以较好的发播全向信号。册築无线电台在低频频段连续发播千赫兹的时码信号。唧尴叩缣ǚ⑸涞氖甭胄藕趴梢酝矫拦及周边地区的电波钟【【。低频时码授时有明显的优点:、可覆盖面积广大:地波可稳定覆盖半径约为ɡ铮⒁惶觳ㄒ辜渥钤犊纱锸Чɡ铮⒌夭ㄏ辔晃榷ǎ阂跳天波相位也相对稳定,适合于授时应用;、可同时传送模拟信号和数字信号,这对大多数数字化设备非常有用的;、用户设备可以做的比较简单,具有较高的性价比,故可大规模产业化生产在各种授时技术中,国际电信联盟恢惫睦С值推凳甭胧谑奔际酢德国、日本等发达国家也相继建立了低频时码电台。近十年来低频时码授时在西方国家的应用开发研究和系统改进都在积极地进行中俊美国无线电台经过几次升级改造,将功率升到。此外,德国率先利用微电子技术大量开发计时产品,日本废掉原:缣ǎ年至年连续新建两个电台:⒁源巳〈滩ㄌā我国在跟踪国际授时技术的同时,针对我国时频资源的现状,进行了低频时码授时技术的研究,于年孪低沉5鞒晒Γ朐俗7⒉ソ锥巍>:,
湖%甒酬酬。甀.。几年的努力低频时码授时技术在我国得到了快速的发展。新建的低频时码发射台挥谏糖正在试发播。⒉ハ统。调幅脉冲的下降沿的起始点,指示着国家授时中心氲姆⑸笨獭5幅脉冲的宽度按制定的传输协议给出日历和时间的数字编码信息。调制速率为/%,下跌脉冲不同的持续时间代表不同的数据信息,第秒的缺省意味着下一分钟的开始嗍。图低频时码调幅波形示意图目前,中国科学院国家授时中心为满足更多时间用户对低频授时的需要,建新的低频时码发射台可以使低频时码信号覆盖更大的范围。同时,从事低频授时的我国广大科技人员正在对低频授时技术进行更深入研究,并在如:天地波干涉、频谱利用、抗干扰、效率、电波传播等方面取得了一些卓有成效的成果。§低频时码授时接收终端的研制和发展趋势低频时码授时的用户终端设备是低频时码授时技术一个重要组成部分。不同的时间用户对定时精度的要求不同,因此低频时码授时接收终端设备从精度上可以分为低精度和中高精度两种。低频时码授时接收终端的低精度产品主要以电波钟为代表,可以是模拟和数字的挂钟及手表。这些设备在生活中随处可见,在欧美等发达国家已经有了很大的销量。电波钟的主要优点是室内接收信号5推凳甭胄藕挪ǔそ铣ぃ毙藕庞胛体接触时,入射角是很小的,