基于FPGA的IRIG-B码基带接收电路的实现

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1、硕士学位论文论文题目基于FPGA的IRIG_B码基带接收电路的实现研究生姓名王丽娜指导教师姓名黄秋萍，乔东海专业名称集成电路工程研究方向数字集成电路论文提交日期2014年4月10日基于FPGA的IRIG_B码基带接收电路的实现中文摘要基于FPGA的IRIG_B码基带接收电路的实现中文摘要本论文通过对无线接收机、扩频通信、IRIG_B码编码原理及其应用的理论分析与讨论，基于FPGA设计实现了一种IRIG_B码基带接收电路。采用通用时间编码IRIG_B码授时，通信方式采用直接序列扩频通信，实现全数字基带接收电路，包括接收信号的

2、解调和解扩、时间编码IRIG_B码的解码设计以及解码后时间信息的显示。本设计采用Altera公司的CycloneⅣ系列芯片EP4CE115F29C7N为系统主控芯片，以FPGA的软件平台QuartusⅡ11.1为工具，用VerilogHDL硬件语言编写模块，整个工程采用top_down（自顶向下）的设计方法，其硬件电路均在开发板DE2-115上实现，采用QuartusⅡ11.1内嵌逻辑分析仪SignalTapⅡLogicAnalyzer来验证设计结果。本设计共分为两大部分，前半部分为基带接收电路，采用直接序列扩频通信方式还

3、原原始时间编码信号IRIG_B码，包括信号的解调和解扩。解调采用现在广泛应用的Costas环，包括直接数字式频率合成器DDS(DirectDigitalSynthesizer)，低通滤波器LPF(LowPassFilter)，鉴相器PD(PhaseDetector)及环路滤波器LP(LoopFilter)；解扩利用数字结构的匹配滤波器来实现。后半部分是时间编码IRIG_B码的解码设计以及解码后时间信息的显示部分，全部解码工作包括时钟分频、边沿脉冲产生、高电平脉宽计数、码元值判定、准秒时刻信号1PPS判定、准秒时刻信号1PP

4、S输出、时间信息提取。所有模块都下载到开发系统DE2-115上进行仿真验证，给出波形。最后将整个设计系统下载到DE2-115上进行仿真验证。经过FPGA验证，整个设计系统输出结果正确，性能稳定，达到设计要求。关键词：载波同步Costas环；匹配滤波；IRIG_B时间编码；FPGA应用作者：王丽娜指导老师：黄秋萍、乔东海IAbstractImplementationofIRIG_BcodebasebandreceivingcirciutbasedonFPGAImplementationofIRIG_Bcodebaseband

5、receivingcirciutbasedonFPGAAbstractThroughthediscussionofwirelessreceiver,spreadspectrumcommunication,IRIG_Bcodingprincipleandit`sapplication,thisthesisismainlytodesignandimplementIRIG_BcodebasebandreceivingcircuitbasedonFPGA.IRIG_Bcodeisakindofuniversaltimecodes,

6、sothisfull-digitalbasebandcircuit,includingdemodulatinganddespreadingthereceivedsignalanddisplayingthedecodedtimeinformation,usesIRIG_Bcodeastimingmethodandusesdirectsequencespreadspectrumcommunication(DSSS)ascommunicationmethod.ThisdesignusesAltera'sCycloneⅣserie

7、schipEP4CE115F29C7NassystemcontrollerchipanduseQuartusⅡ11.1asdevelopmenttool.Theentireprojectusestop-downdesignmethodandVerilogHDLisusedtocompleteallofthemodules.ThehardwarecircuitsareachievedonAlteraDE2-115developmentsystem.AllofthedesignresultsareverifiedbyQuart

8、usⅡ11.1embeddedlogicanalyzerSignalTapⅡLogicAnalyzer.Thedesignconsistsoftwoparts,oneisbasebandreceivingcircuit,anotherisdecodingIRIG_Bcodeanddisplayingti