FPGA实现的数字信号传输性能分析仪

“简易数字信号传输性能分析仪是基于FPGA技术设计的一款设备，它由两块FPGA组成，一块用于生成数字信号，另一块负责处理这些信号。该系统包括一个10Mbps的伪随机数发生器，以及10kbps到100kbps之间以10kbps为步进的可调数字信号发生器。此外，还实现了曼彻斯特编码功能。为了信号调理，设计了三种截止频率（100KHz、200KHz、500KHz）的模拟低通滤波器，具有0.2至4.0的通带增益，并配备有调压电路来调整信号幅度。在数字域中，利用FPGA设计了一个数字低通滤波器，用于对A/D转换后的信号进行去噪处理，确保同步信号的准确提取。通过各模块的测试和信号眼图分析，该系统满足了设计任务的需求。” 本文主要涉及以下几个核心知识点： 1. **FPGA（Field-Programmable Gate Array）**：FPGA是一种可编程逻辑器件，允许用户根据需求配置其内部逻辑。在本项目中，FPGA被用于构建数字信号发生模块和处理模块，显示了其灵活性和高效率。 2. **数字信号发生器**：这里包括一个10Mbps的伪随机数发生器和一个可调步进的数字信号发生器，能够产生不同速率的信号，这对于测试和分析数字信号传输系统的性能至关重要。 3. **曼彻斯特编码**：这是一种时钟和数据同时编码的方式，可以自同步，常用于局域网通信。在设计中实现曼彻斯特编码，表明该分析仪能够处理这种编码格式的信号。 4. **模拟低通滤波器**：滤波器用于去除信号中的高频噪声，保持低频信号成分。设计了三种截止频率的滤波器，适应不同的信号处理需求，通带增益的范围则提供了调整信号质量的可能性。 5. **调压电路**：允许调整信号幅度，适应不同系统或接收设备的需求，确保信号的兼容性和适应性。 6. **数字低通滤波器**：在A/D转换之后，数字滤波器用于进一步降低噪声，提高信号质量，这在数字信号处理中是常见的步骤，特别是对于提取同步信号尤为关键。 7. **A/D转换与同步信号提取**：A/D转换将模拟信号转化为数字信号，数字低通滤波器处理这些信号以去除噪声。同步信号的提取对于正确解析传输的数据至关重要。 8. **信号眼图分析**：这是一种评估数字传输系统性能的方法，通过观察眼图可以直观地了解信号的质量，如抖动、噪声和其他潜在问题，是验证系统是否满足设计要求的重要手段。 这个简易数字信号传输性能分析仪通过FPGA的综合运用，实现了信号的发生、处理、滤波、调制和同步等多个关键功能，适用于电子设计大赛和数字信号性能的测试与分析。