基于FPGA的無線同播頻率校準裝置的設計
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1．3 分級控制方案
基于效率和精度的需要，本設計采用分級控制方案。GPS秒脈沖信號的精度誤差為20ns，折算12．8MHz頻率，最大頻偏為20ppm。若以1秒作為時長比較脈沖數，調整的精度無法達到要求，同頻干擾依然存在。由于秒脈沖信號的精度誤差呈均勻分布，加長檢測的時間可以提高信號精度，從而提高校準精度。但校準效率會下降，發(fā)射準備時間增加。另一方面，DAC的控制方式也影響系統(tǒng)的精度和效率。單次調整幅度大，效率高但精度低，幅度小則需時過長，所以不能以固定的幅度調整。根據VC-TCXO和DAC8552的參數，DAC最小的調整幅度為0．015Hz，DAC數值與VC-TCXO頻率的關系是：
f(b)=12．8MHz+(b-b)×O．015Hz
式中f(b)是當前VC-TCXO頻率，b是FPGA寫入DAC的數值，b’是VC-TCXO輸出12．8MHz時對應的DAC數值。VC-TCXO的電壓可調范圍是1．65±1．0V，折算b的有效范圍為12 909～52 627。
為了平衡精度和效率的需要，系統(tǒng)采用了分級控制的方案。如表1所示，系統(tǒng)控制的邏輯分為五級。等級3的頻偏和調整幅度最小，檢測時間最長。脈沖數上下限用于固定時長內脈沖數的比較，判斷是否需要調級。VC-TCXO的溫度和老化的因素使晶體頻率的上下限改變，所以等級1沒有計數脈沖下限，等級5沒有上限。FPGA根據當前的級別設定檢測時間，再通過收到的脈沖數判斷升級、降級或是調整電壓值。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/191781.htm
2 FPGA設計
2．1 FPGA頂層設計
FPGA的設計采用自頂向下的設計方法，用Verilog HDL語言描述，在Actel公司的開發(fā)軟件libero8．0中進行綜合、優(yōu)化、仿真和定時分析。頂層設計由PLL、分級控制、脈沖計數模塊以及電壓控制模塊組成，如圖2所示。
工作過程為：首先，初始化FPGA，電壓控制模塊將DAC8552的電壓輸出值置于中位(1．65V)，分級控制模塊的開始分級設定為3，并通過level[2∶0]連線將級別賦給脈沖計數模塊和電壓控制模塊；分級控制模塊收到GPS秒脈沖時，通過auto reset啟動脈沖計數模塊，收到read信號時讀入judge[1∶0]，judge[1∶0]的意義如表2所示。如果judge[1∶0]=00，level[2∶0]不為1，level[2∶0]降級；judge[1∶0]=01，level[2∶0]不為5，level[2∶0]升級；judge[1∶0]為10或11，通過step和load引腳調整電壓控制模塊。
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