基于FPGA的TIADC并行采样系统设计

介绍一种基于多片ADC的时间交替并行采样设计方法以及在FPGA平台上的实现。着重阐述TIADC并行采样的增益误差、时间误差校正算法及实现。实验结果表明,TIADC并行数据采集系统的结构设计和预处理算法,能较好抑制因相位偏移、时钟抖动等造成的非均匀误差。

非笛卡尔并行磁共振成像重建技术研究新进展

相对于传统的k空间笛卡尔采样,非笛卡尔采样能够使得k空间具有更高的覆盖效率,同时可以更有效地利用梯度系统性能,减少d B/dt值,避免引起人体不良的生理反应。k空间非笛卡尔采样和并行成像技术结合能够进一步提高成像速度,但是也使得图像域中的伪影模式更加复杂,因此非笛卡尔并行磁共振成像重建具有更高的技术难度。综述了目前几种典型的非笛卡尔并行成像重建技术,具体讨论了每种方法的技术细节和优缺点,包括敏感度编码(SENSE)、共轭梯度敏感度编码(CGSENSE)、非笛卡尔自标定并行采集方法(non-Cartesian GRAPPA)、基于数据一致性的迭代方法(SPIRi T)和近年来发展迅速的压缩感知技术。SENSE和CG-SENSE理论上可以获得最优的重建结果,但受制于线圈敏感度分布的准确测量;Non-Cartesian GRAPPA无需测量线圈敏感度,但只能对特定的非笛卡尔采样模式进行近似计算;SPIRi T结合了SENSE和GRAPPA的优点,通过迭代优化方法可以获得较满意的结果;压缩感知技术利用图像的稀疏变换特性,配合现有的迭代优化并行成像方法可以进一步提升重建图像质量,将继续成为未来研究的热点。

智能变电站过程层网络技术的研究与应用

智能变电站三层网络结构中。过程层网络是最直接与一次设备连接的最底层。其运行稳定性直接关系到全站的安全稳定运行。在此基础上分析了网络拓扑结构、SMV采样信息与GooSE网、数据传输通信模型等过程层网络的理论、组成和基本要求，提出了三种典型的过程层网络组网方案。本项目组对该三种方案的优缺点进行了理论分析，同时在辽宁大石桥智能变电站进行了多次专项测试，最终验证所提出的三网合一技术方案性能指标完全满足智能变电站技术规范，能够保证智能变电站安全、可靠地运行，可显著提高过程层网络的运行可靠性。

智能变电站过程层网络技术的研究与应用

智能变电站三层网络结构中,过程层网络是最直接与一次设备连接的最底层,它的运行稳定性直接关系到全站的安全稳定运行。在此基础上分析了网络拓扑结构、SMV采样信息与GOOSE网、数据传输通信模型等过程层的理论、组成和基本要求,提出了三种典型的过程层组网方案。对三种方案的优缺点进行理论分析,同时在辽宁大石桥智能变电站进行了多次专项测试,最终验证提出三网合一技术方案性能指标完全满足智能变电站技术规范,能够保证智能变电站安全、可靠的运行要求,可显著提高过程层网络的运行可靠性,证明组网方案切实可行,值得推广。

TIADC高速数据捕获和时间失配补偿的FPGA实现

时间交错并行采样模拟数字转换器(TIADC)模拟前端特有的多通道分时交替采样结构不可避免地引入了通道失配问题,并且给其后端多通道高速数据的捕获、缓存和处理带来了很大的设计挑战。本文针对上述技术难题,利用FPGA和SoPC技术特点,着重开展模块化TIADC通用数字后端系统设计技术研究。分别实现了对TIADC系统模拟前端多通道分时交替高速输出数据的实时捕获、多通道拉格朗日时间失配实时数字后补偿、数据的存储及传输等功能。分析表明,本文提出的数字后端系统设计方案具有良好的通用性,其模块化特性易于拓展并适用于不同的TIADC系统架构。测试结果表明本文实现的4*80MS/s12bit TIADC数字后端系统工作稳定,采用6阶拉格朗日插值滤波器使系统获得了平均25dB的SFDR性能提高。

分布共享存储的遥感图像并行预处理系统结构研究

随着遥感技术的发展,遥感图像的分辨率和采样率越来越高,对遥感图像预处理系统性能 的要求也日益提高。本文介绍一种能高效实现遥感图像预处理的分布共享存储并行处理系统结构。

一种TIADC系统误差自适应联合补偿算法

针对时间交替并行采样系统(time-interleaved analog-to-digital converter,TIADC)通道间存在直流偏置误差、增益误差和时钟失配误差的问题,提出一种基于自适应的误差联合补偿算法。该算法设计了新的系统时序和基于子通道的误差补偿模型,采用多输入的自适应结构,实现对3种误差的联合补偿。理论分析和仿真结果表明,新算法结构简单,运算量小,具有良好的抗噪声性能,同时算法对带通信号有良好的适用性。当ADC量化位数为16时,系统的信纳比能够提升约37 d B,无杂散动态范围能够提升约50 d B。

分时交替模数转换器通道失配校准技术进展

在简要介绍分时交替模数转换器采样技术及通道失配对其影响机理的基础上,阐述了近年来国内外分时交替模数转换器误差校准技术的最新研究进展,归纳了各个校准技术的实现方法及优缺点。大多数校准技术具有误差估计精度高、收敛速度快、自适应性强等优点,同时存在计算复杂、资源浪费、硬件实现困难等缺点;并进一步分析了当前校准技术存在的关键问题,如输入信号类型及带宽受限、未考虑非线性失配、对于高速高分辨率分时交替模数转换系统应用困难等。最后对未来的发展趋势进行了展望,为推进该领域的研究提供了参考。

基于TIADC的高速、高带宽信号采集系统

对基于国产现场可编程门阵列(FPGA)和时间交织模数转换器(TIADC)的信号采集系统进行了研究,分析了TIADC应用过程中的硬件设计问题,考虑了噪声、抖动、频谱泄露等因素对信号采集系统性能的影响,并基于最小二乘法完成了TIADC通道失配误差的标定和校准。对设计的信号采集系统进行了动态性能测试,测试结果表明,设计的信号采集系统采样率达到10 GSa/s,实时采样带宽达到4 GHz。

基于0.18CMOS工艺6bit 1GHz全并行型模数转换集成电路设计

本文介绍了一种6bit1GHz低电压全并行型模数转换集成电路的设计。通过对各个模块分别进行优化,并采用数字纠错和输出格雷码编码技术,10MHz输入信号在1GHz采样时有效位可达5.3bit。工作电压1.8v,最大采样速率1GHz。仿真结果表明,积分非线性和微分非线性的最大值分别小于0.4LSB和0.2LSB,1GHz采样时功耗约为500mW。芯片有源区面积0.5mm2,采用0.18μmCMOS工艺。

基于投影快速迭代软阈值算法的并行磁共振成像重建收敛性分析

磁共振成像作为一种无放射性和非侵入性的医学成像技术,能够提供多对比度及软组织图像,现已成为临床诊断中不可或缺的工具.但是,磁共振成像时间长一直是领域内的难点问题.欠采样和并行成像是加速磁共振成像的有效方法.为快速重建高质量图像,合适的算法和模型至关重要.借助稀疏重建方法能够从欠采样的少量数据中恢复出完整的图像.

基于TIADC技术的波形数字化系统的测试与评估

并行交替采样(Time-Interleaved Analog-to-Digital Conversion,TIADC)可成倍提升采样系统的采样率,是高速波形数字化系统设计中的一项重要技术。然而不同采样通道间存在失配误差,这会使得系统性能相对于单个ADC明显下降,因此TIADC系统设计中还需要对失配误差进行修正。而对TIADC系统进行科学的性能测试与评估是评价系统设计质量以及推进下一步优化设计的必备环节。针对TIADC系统的性能测试与评估,详细介绍了各项性能指标以及测试方法,完成了一个由2片国产高速ADC组成TIADC系统的一系列性能测试,并利用完美重构算法对该系统的失配误差进行了修正。经测试,该系统可实现5 Gsps的等效采样率,并可基于该算法实现宽带内失配误差修正,修正后系统各项动态性能均得到显著提高,其中有效位(Effective Number of Bits,ENOB)性能达9.2 bits@247 MHz,8.9 bits@857 MHz,与单个ADC性能指标相当。

并行数据采集技术在三维测力系统中的应用

应用并行接口技术 ,对进口Kistler三维测力平台输出信号数据采集处理。在Windows平台下 ,采用VisualC ++编程工具和Pentium微型计算机 ,开发运动生物力学测力分析软件。结果表明 :采用并行数据处理方法 ,解决了三维测力平台测试过程中 ,测试数据丢失问题 ,提高了三维测力平台的测试精度。分析软件采用中文界面设计 ,操作简便、图形显示分辨率高 。

航天器动力学数据采集分析系统

针对航天器动力学环境试验测试的特点,自主研制了以VXI总线为基础的128通道航天器动力学数据采集处理系统。文章介绍了系统的构成和特点,在硬件上采用块传输和同步时钟等技术,在软件上应用面向对象技术及功能模块分层管理的思想。该系统突破了高速同步采样、大容量数据实时传输、并行任务实现等关键技术,并具备一定的扩充空间,可以投入型号研制中使用。

基于TIADC的信号频谱分析系统设计

为实现宽带信号的高速高精度采样以及频谱分析,采用TIADC并行采样技术,基于FPGA完成了信号采集、时间非均匀误差校正以及快速傅里叶变换等模块的设计。利用12位的多路ADC完成时间交替并行采样,设计Farrow结构的分数时延滤波器实现时间非均匀误差校正能够提高有效位数和采样后信号无杂散动态范围,能同时满足高精度与高速度的要求。实验结果表明,TIADC并行采样的结构设计和预处理算法能够较好抑制因相位偏移、时钟抖动等造成的非均匀误差。系统实现了基于FPGA的TIADC并行数据采集、误差校正与频谱分析等功能,系统稳定可靠。