基于cpld的幅频均衡器课程设计毕业论文

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1、目录摘要本数字幅频均衡功率器基于时域均衡原理，以现场可编程逻辑器件（FPGA）为处理核心，由带阻网络，数字幅频均衡电路模块组成。通过10kHz带阻网络对20Hz―20KHz信号进行滤波，以带阻网络10kHz时输出电压幅度为基准，最大衰减10dB。数字均衡器为一种反向补偿电路，具有与前级带阻网络互补的幅频特性，实现信号的幅频均衡。利用FPGA在内部搭建FIR数字滤波器来逼近均衡电路所需的幅频特性，该均衡电路在以10kHz输出电压幅度为基准时，20Hz～20kHz通带内电压幅度波动小于±1.5dB。关键词：FPGA幅频均衡带阻网络FIR滤波器1数字幅频均衡器概述幅频均衡

2、就是在幅度和频率上的均衡，幅是振幅,频是频率,频率的倒数也就是波长。它是指经过数字幅频均衡处理后，以某频率信号的输出信号电压幅度为基准，某一通频带范围内的信号电压幅度波动范围要在一规定值以内。均衡是通信的技术名词，分为两种均衡：频域均衡和时域均衡作用是抑制码间干扰，幅频均衡也就是可以抑制振幅失真,改善幅频特性,提高信号还原的保真度均衡器通常工作在接收机的基带或中频信号部分，基带信号的复包络含有信道带宽信号的全部信息，所以，均衡器通常在基带信号完成估计信道冲激响应和解调输出信号中实现自适应算法等。数字通信系统中，由于多径传输、信道衰落等影响，在接收端会产生严重的码间干

3、扰（InterSymbolInterference，简称ISI），增大误码率。为了克服码间干扰，提高通信系统的性能，在接收端需采用均衡技术。均衡是指对信道特性的均衡，即接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来减小或消除因信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。2系统设计方案的提出及最优化选择2.1系统总体设计方案思想的提出及最优化选择2.1.1带阻网络的传递函数理论推导带阻网络的传递函数得到带阻网络的系统结构，然后对实际的带阻网络进行模式识别，得到其实际的传递函数。对输入的信号在时域进行频率测量，根据传递函数计算得到幅频衰减的程度，然后对其损失的幅度进行补偿。2.

4、1.2利用FFT算法分析信号的频谱，得到信号的频率值，然后在根据带阻网络的传输特性进行补偿。2.1.3对所给的带阻网络电路进行仿真，求出其频谱特性曲线及中心频率，并以实际带阻网络验证其准确性。运用数字信号处理技术，利用可编程逻辑器件，构建相同于带阻网络对应的数字带通滤波器，对通过带阻网络所衰减的幅度进行补偿。由于方案一盒方案二对处理器的速度有很大要求，而且实时性比较好，很难达到同步输出，而方案三采用FPGA并行处理的优势，在其内部用硬件构建带通滤波器，可实时的对信号进行数字幅频均衡。2.2数字幅频均衡方案的设计及最优化选择2.2.1用A/D转换器对信号进行采样，然后

5、对数字信号进行FFT变换，得到其频率谱，然后在频域进行调整，最后进行IFFT变换，得到均衡后的信号。但是频率分辨率和响应速度不能同时做到很高，而且占用FPGA资源太多。2.2.2采用数字AGC方案。即使用双频欠采样法测得信号幅值，然后将输入的信号在FPGA内部进行乘法处理得到系数，再对以后输入的信号同比例放大，再通过D/A转换器输出，即可得到幅值固定的信号。此方案实现简单，但是由于峰值的采样需要有一定的采样点数，低频信号需要较长时间才能得到稳定的输出波形，局限性较明显。2.2.3采用数字滤波器方案，首先测该带阻网络的幅频特性，然后推导出其互补网络的幅频特性，再通过反

6、傅立叶变换可以得到互补网络的时域冲激响应，接着用matlab求得FIR滤波器的系数，最后由FPGA设计FIR滤波器，并由D/A转换器将信号输出。此种方法实现较为复杂，需要占用FPGA大量资源，但是不用耗费长时间，并且能实现扫频信号的幅频均衡。综上所述，方案一速度慢且占用了过多的资源，方案二由于反应速度慢并且不能对非周期信号产生作用，方案三虽然也占用大量资源且计算复杂，但是能迅速对信号进行幅频均衡，并且此种方案目前相对成熟，且对于FPGA来说较易实现，因此我们选择方案三。3系统方案单元电路的实现及原理图3.1带阻网络的分析及设计题目要求对通过固定带阻网络的信号实现幅频

7、均衡。首先测出该网络的特性。利用AD9851产生等间隔扫频信号对该网络的幅频特性进行测试用双频欠采样法测得各频点的峰值，由此得到一组峰值设为。由可得到互补网络的幅频特性，然后进行傅立叶反变换可以得到互补网络的冲激响应h(n)，将此冲激响应带入FPGA即可得到数字滤波器的参数。本系统的AD采样率是100kHz，所采用的ifft点数为8192。则相应的频率步进为12.207Hz。在得到系统冲激响应后，我们根据能量值截取部分系数作为系统FIR系数。设计的带阻网络如图（）所示，图中元件值是标称值，不是实际值。带阻网络由上面参考电路分析，具体电路给出如下，仿真电路如下图所