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基于FPGA的音頻Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

基于FPGA的音頻Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

隨著數(shù)字音源的普及，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Digital to Analog Converter， DAC）成為音頻設(shè)備中不可或缺的元件，其精度往往決定著整個系統(tǒng)的信號保真度?；诖?，利用噪聲整形技術(shù)對用于高精度音頻DAC的Sigma-Delta調(diào)制器進(jìn)行設(shè)計和現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array， FPGA）實(shí)現(xiàn)。通過搭建測試系統(tǒng)，測試結(jié)果表明，所設(shè)計的Sigma-Delta調(diào)制器在輸入信號為1 411.2 kHz采樣頻率、1 kHz頻率、0 dBFS（Full Scale）幅度的正弦信號條件下，其輸出信噪比（Signal to Noise Ratio， SNR）可達(dá)107.4 dB；當(dāng)輸入信號頻率在音頻頻帶內(nèi)時（輸入信號幅度為0 dBFS），其輸出SNR穩(wěn)定保持在104 dB以上；并可用于WAV音樂播放器中。

基于雙鎖相環(huán)的高分辨率步進(jìn)頻探地雷達(dá)設(shè)計

步進(jìn)頻探地雷達(dá)（Ground Penetrating Radar，GPR）因其寬帶寬的優(yōu)勢在淺表層高分辨率探測中得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的步進(jìn)頻GPR硬件實(shí)現(xiàn)較為陳舊，無法同時滿足高分辨率、小體積、低成本、穩(wěn)定可靠和使用靈活的現(xiàn)代化要求。針對上述要求，設(shè)計了雙鎖相環(huán)發(fā)射機(jī)和數(shù)字固定中頻結(jié)構(gòu)接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)了一套新型的高分辨率步進(jìn)頻GPR硬件系統(tǒng)。為解決超寬帶步進(jìn)頻率信號諧波干擾問題，設(shè)計了新型的帶通濾波器組。多組環(huán)回和實(shí)地探測實(shí)驗的結(jié)果表明，該系統(tǒng)分辨率優(yōu)于5 cm，探測深度至少2.5 m，能夠滿足現(xiàn)代GPR的多重要求，為步進(jìn)頻GPR硬件的研發(fā)提供了有價值的參考。

發(fā)表于：8/7/2025

基于組件復(fù)用的可重構(gòu)I²C總線讀寫控制電路設(shè)計

現(xiàn)代軟件無線電架構(gòu)中通常為了滿足軟件實(shí)時性而采用FPGA作預(yù)處理功能，但隨著軟件無線電系統(tǒng)不斷朝綜合化和智能化方向發(fā)展，如何應(yīng)對各類復(fù)雜使用場景給系統(tǒng)設(shè)計者帶來越來越多的挑戰(zhàn)。面對不斷激增的需求，F(xiàn)PGA設(shè)計中經(jīng)常暴露出可移植性差、平臺依賴性強(qiáng)、程序?qū)﹂_發(fā)人員的依賴度高、系統(tǒng)集成與整合度難度大等問題。選取電子裝備中常用的I²C總線控制部分，借鑒軟件工程中“高內(nèi)聚、低耦合”的模塊化設(shè)計思想，提出一種總線控制電路的優(yōu)化策略，即基于組件復(fù)用的方法設(shè)計了一種可重構(gòu)I²C總線讀寫控制電路。該電路具備按需配置波特率功能，同時具有可選的APB接口以及中斷功能，提供讀/寫數(shù)據(jù)位寬分別為1 B/2 B/4 B系列控制組件，并通過配置系列組件的方式重構(gòu)讀/寫數(shù)據(jù)位寬。該電路具有實(shí)際的工程價值且已成功應(yīng)用于不同項目以及TPAFEA008、ADT75和LTC2991等常用器件上。

發(fā)表于：8/6/2025

基于人臉檢測跟蹤和輸入噪聲過濾的rPPG信號實(shí)時提取方法

遠(yuǎn)程光體積描記是非接觸式生理信號檢測領(lǐng)域的重要研究方向。現(xiàn)有算法主要從人臉部分區(qū)域提取脈搏信號，存在信號獲取不全面及噪聲過大的問題。提出了一種基于人臉檢測、跟蹤、分割和輸入噪聲過濾的實(shí)時rPPG信號提取方法，旨在提高心率檢測的準(zhǔn)確性和魯棒性。首先，通過小型深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)視頻幀中的人臉檢測和跟蹤，準(zhǔn)確定位人臉區(qū)域。其次，通過人臉分割算法提取皮膚信息。最后，采用輸入噪聲過濾策略，去除與心率無關(guān)的頻率成分和信噪比較低的信號，從而優(yōu)化rPPG信號。實(shí)驗在自建數(shù)據(jù)集上進(jìn)行，結(jié)果表明，該方法在信噪比、平均絕對誤差和均方根誤差等指標(biāo)上均表現(xiàn)出色。綜上所述，所提出的方法在rPPG信號實(shí)時提取中表現(xiàn)出優(yōu)異的精度和穩(wěn)定性，為非接觸式生理信號檢測提供了一種新的解決方案。

發(fā)表于：8/5/2025

航天發(fā)射任務(wù)指揮決策輔助平臺及關(guān)鍵技術(shù)研究

圍繞我國當(dāng)前航天發(fā)射任務(wù)過程中對安全控制、快速評定和決策評估的需求，通過引入多維動態(tài)時間規(guī)整、深度序列分析、飛行彈道預(yù)測、知識圖譜以及態(tài)勢推薦等技術(shù)，形成了具備測控參數(shù)智能化處理、飛行狀態(tài)預(yù)測、態(tài)勢多維展示的航天發(fā)射任務(wù)指揮決策輔助平臺，有效提高了航天發(fā)射任務(wù)組織指揮的數(shù)智化水平。

發(fā)表于：7/29/2025

一種M.2固態(tài)硬盤熱插拔和RAID功能的創(chuàng)新設(shè)計

M.2固態(tài)硬盤因其自身的優(yōu)勢得到了越來越廣泛的應(yīng)用，企業(yè)級的產(chǎn)品也普遍使用M.2固態(tài)硬盤作為操作系統(tǒng)的啟動盤。但是由于其不具備熱插拔功能，難以滿足企業(yè)市場對高可用性、24小時不停機(jī)、數(shù)據(jù)保護(hù)以及在線維護(hù)的特殊需求。提出了一種新穎的綜合設(shè)計方案，在載板、FPGA、BIOS和BMC的配合下，實(shí)現(xiàn)了熱插拔功能和RAID功能。同時，依靠M.2固態(tài)硬盤引腳定義的不同實(shí)現(xiàn)了在M.2接口上PCIe和SATA總線的自動識別和兼容，利用FPGA和MOSFET引入了一種新的動態(tài)時鐘信號控制方式。該綜合設(shè)計方案不需要額外的硬件投入，以極高的成本效益實(shí)現(xiàn)以上功能，并提升系統(tǒng)的可靠性和可用性。

發(fā)表于：7/29/2025

科幻新作——《第四條邊》的哲學(xué)觀

《第四條邊》，這部重量級高分科幻，讀懂算你狠！書中涉及的科幻哲學(xué)，不怕你不看，就怕你看不懂。通過小說質(zhì)疑科學(xué)自身，從更高的維度對科學(xué)進(jìn)行解構(gòu)和重構(gòu)，這就是哲學(xué)。昨天講過第一條哲學(xué)：時間，不存在！今天講第二條哲學(xué)：宇宙熱寂說的荒謬。根據(jù)拉普拉斯-康德的星云學(xué)說，每一個星系都起源于星云，而星云毫無疑問是一個比星系更加高熵的狀態(tài)。對星云這樣的非封閉系統(tǒng)，一點(diǎn)點(diǎn)引力的擾動就能夠打破熵增的魔咒，更何況未知邊界的宇宙。只要讀懂《第四條邊》里的科幻哲學(xué)，那你就比絕大多數(shù)人的思維都要深刻！

發(fā)表于：7/21/2025

基于FPGA的音頻Sigma-Delta調(diào)制器設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

隨著數(shù)字音源的普及，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Digital to Analog Converter， DAC）成為音頻設(shè)備中不可或缺的元件，其精度往往決定著整個系統(tǒng)的信號保真度?；诖耍迷肼曊渭夹g(shù)對用于高精度音頻DAC的Sigma-Delta調(diào)制器進(jìn)行設(shè)計和現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array， FPGA）實(shí)現(xiàn)。通過搭建測試系統(tǒng)，測試結(jié)果表明，所設(shè)計的Sigma-Delta調(diào)制器在輸入信號為1 411.2 kHz采樣頻率、1 kHz頻率、0 dBFS（Full Scale）幅度的正弦信號條件下，其輸出信噪比（Signal to Noise Ratio， SNR）可達(dá)107.4 dB；當(dāng)輸入信號頻率在音頻頻帶內(nèi)時（輸入信號幅度為0 dBFS），其輸出SNR穩(wěn)定保持在104 dB以上；并可用于WAV音樂播放器中。

發(fā)表于：7/17/2025

基于聲波激勵天線圓形陣列空間連續(xù)采樣的地下目標(biāo)三維定位方法

本文提出一種不依賴距離分辨率的圓形陣列波達(dá)方向估計聯(lián)合空間連續(xù)采樣的地下目標(biāo)三維定位方法。依靠聲波激勵天線小尺寸優(yōu)勢構(gòu)建均勻圓形陣列，利用二維波達(dá)方向估計獲得目標(biāo)方位角和俯仰角，根據(jù)二維角度在空間連續(xù)采樣中的變化規(guī)律，采用遺傳算法對地下目標(biāo)三維坐標(biāo)進(jìn)行估計。數(shù)值仿真結(jié)果表明，本方法三維定位精度均方根誤差為0.039 m，優(yōu)于傳統(tǒng)寬帶天線系統(tǒng)使用雙曲線頂點(diǎn)檢測方法，且魯棒性良好，電磁仿真結(jié)果表明本方法具備地下目標(biāo)三維定位能力。

發(fā)表于：7/11/2025

基于NVRAM復(fù)合故障日志的機(jī)載雷達(dá)故障定位

為解決機(jī)載雷達(dá)在復(fù)雜故障情景中因故障現(xiàn)象強(qiáng)耦合導(dǎo)致的分析和定位困難問題，提出了一種基于NVRAM故障日志的復(fù)合故障日志設(shè)計方法。該方法將BIT信息和狀態(tài)標(biāo)志等多種數(shù)據(jù)整合，用于優(yōu)化故障定位過程。以某機(jī)載雷達(dá)典型故障為例，在采用該設(shè)計的復(fù)合故障日志后，能夠迅速定位故障并揭示故障出現(xiàn)的根源，查出故障機(jī)理，同時驗證了該方法的有效性。通過復(fù)合故障日志的故障分析與定位，能夠有效解決機(jī)載雷達(dá)產(chǎn)品故障定位中的不確定性問題，并處理故障發(fā)生時的多重故障現(xiàn)象，從而顯著提高故障定位的效率。

發(fā)表于：7/10/2025

智能背景下的雷達(dá)通信電子對抗一體化技術(shù)

在人工智能技術(shù)興起的大背景下，本文針對雷達(dá)通信電子對抗一體化技術(shù)進(jìn)行了分析研究，梳理了一體化技術(shù)概念，討論了一體化技術(shù)在此背景下的實(shí)現(xiàn)意義，總結(jié)分析了國內(nèi)外一體化系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r，重點(diǎn)圍繞一體化波束、一體化信號設(shè)計兩方面闡述了主要技術(shù)研究現(xiàn)狀，對一體化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)進(jìn)行了歸納討論，探討了從認(rèn)知到智能化的技術(shù)發(fā)展趨勢，并簡單列舉了無人駕駛場景下一體化技術(shù)的影響，指出一體化智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可能方式，最后展望了一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)前景。

發(fā)表于：7/9/2025