硕士学位论文-数字相位计的研究与设计

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1、Y1437079分类号：UDC：工学硕士学位论文密级：编号：数字相位计的研究与设计硕士研究生：吴智睿指导教师：张殿伦教授学位级别：工学硕士学科、专业：信号与信息处理所在单位：水声工程学院论文提交日期：2009年2月论文答辩日期：2009年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学哈尔滨T程人学硕十学位论文摘要目前相位测量技术的研究在很多领域得到重视和发展，国内外提出了很多高精度的测量算法，而数字信号处理(DSP)技术可以有效地运用于信号参数的高精度测量，为实现复杂测量算法提供保证。本论文主要以DSP与CPLD为系统硬件核心，并结合测量算法方案，设计出一套较完整的数字相位测量系统，提高了相位和频率的

2、测量精度(准确度)。论文首先详细研究几种主要测相算法，通过Matlab仿真分析这些算法的特点，提出了一套测量算法方案：先利用一阶线性插值法粗测频，再利用自适应Notch滤波法细测频，最后利用最小二乘法测相。在数字测相系统的设计开发中，主要完成硬件电路设计和软件开发两部分任务。系统硬件电路设计任务主要包括模拟信号调理电路，数字信号处理模块，DSP接口电路，系统电源电路的设计与调试工作；系统软件开发主要完成了CPLD逻辑代码的编写，测量算法的DSP软件调试与实现，主机显控软件的设计。最后，为验证系统的实际测量性能，搭建以FPGA为核心的测试平台，该测试平台用于产生已知频率和相位的J下弦信号。

3、实验结果表明，本套系统测量精度高，工作稳定，可以用于实际工程测量中。另外，本系统还扩展了其它功能以满足实际工程测量需要，主要包括：高精度测频，四路信号的频率和相位测量，非连续信号(如CW脉冲信号)的频率和相位测量，这些功能是常规相位计不具备的。关键词：相位测量系统；DSP；CPLD；最小二乘算法；Notch滤波算法哈尔滨T程人学硕十学何论文ABSTRACTRecently，theresearchofphasemeasurememtechniquehasbecomemoreimportantanddevelopedinmanyfields，manymeasurementalgorithms

4、havebeenpresentedindomesticandforeignresearch，andthetechniqueofdigitalsignalprocessing(DSP)couldbeappliedinhighpreceiedmeasurementofthesignalparameter，it’Spossibletoimplementsomecomplexmeasurementalgorithms．DSPandCPLDisthehardwarecoreofthesysteminthepaper．Withthemeasurementalgorithmscheme，thewhol

5、eofdigitalphasemeasurementsystemhasbeendesignedandimplemented，inwhichthemeasureprecisionofphaseandfrequencyparametersisimproved．Somepivotalphasemeasurementalgorithmshavebeenresearchedinthepaper，withsimulatingandanalyzingthepropertyofthemethodsinMatlab，themeasurementalgorithmschemeispresented：Fist

6、ly，useLinearityalgorithmtomeasurefrequencyapproximately．Secondly，useAdaptiveNotchFilteralgorithmtomeasurefrequencyinhighprecision．Finally，useTheLeastSquarealgorithmtomeasurephase．Indesigningthesystemhardwaredesign，themainworkisdesigninganddebugginganalogsignalcircuit，digitalsignalprocessingmodule

7、，DSPinerfacecircuit，system’SpowersupplycircuitandSOon；Inthesystemsoftwaredesign，themainworkiscompilingCPLDlogicalcode，debuggingandimplementingthemeasurementalgorithmswimDSPsoftware，designingthedisplay／controlsofewareba