雷電災害是一種嚴重的自然災害,隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展,發(fā)生于雷暴云與地面之間的放電現(xiàn)象(地閃)的危害日益受到人們的重視。為了降低地閃對人類社會的危害,同時能夠更深入研究地閃發(fā)生發(fā)展規(guī)律,研制能夠?qū)崟r有效的對地閃進行監(jiān)測和定位的系統(tǒng)有著重要的現(xiàn)實意義。針對目前我國雷電探測技術及設備研究水平還很薄弱的現(xiàn)狀,本文以社會需求為立足點對地閃信號采集進行了深入研究,設計出了雷電定位系統(tǒng)中的地閃信號采集板。本文首先介紹了課題的研究背景和意義、地閃基本物理過程、電磁效應的相關基礎知識以及雷電定位的相關原理方法。接著根據(jù)地閃信號的物理特征對采集方案進行了研究,形成了本文地閃信號的采集方案,依據(jù)采集方案進行了系統(tǒng)硬件設計,主要包括：地閃信號的調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、FPGA為核心的邏輯控制芯片及外圍配置電路、系統(tǒng)時鐘管理電路、GPS接收機電路以及系統(tǒng)的整體電源電路等。分析了各器件的外圍連接方式,并闡述了管腳連接的規(guī)則,同時簡明扼要的說明了電路原理圖與PCB設計的要點。隨后在QuartusII開發(fā)平臺上采用VERILOG HDL語言對地閃信號采集系統(tǒng)的內(nèi)部邏輯進行了設計,主要邏輯設計包括：AD采樣控制、...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 論文內(nèi)容安排
第二章 理論基礎
    2.1 地閃的物理過程
    2.2 雷電電磁場效應
    2.3 地閃定位方法簡介
        2.3.1 雷電磁定向(MDF)定位技術
        2.3.2 雷電(TOA)定位技術
        2.3.3 雷電MDF和TOA綜合定位技術(IMPACT)
    2.4 本章小結
第三章 地閃信號采集系統(tǒng)硬件設計
    3.1 方案總體概述
    3.2 FPGA及外圍配置電路
        3.2.1 FPGA硬件邏輯資源
        3.2.2 FPGA配置方式
        3.2.3 FPGA電源去耦
    3.3 信號調(diào)理電路
        3.3.1 信號放大
        3.3.2 抗混疊濾波器
        3.3.3 數(shù)控衰減器
    3.4 采集電路
    3.5 時鐘管理電路
    3.6 GPS電路
    3.7 電源電路
    3.8 原理圖與PCB
    3.9 本章小結
第四章 FPGA邏輯設計
    4.1 Quartus Ⅱ平臺介紹及VERILOG HDL語言
        4.1.1 Quartus Ⅱ平臺介紹
        4.1.2 VERILOG HDL語言
    4.2 AD采樣控制
    4.3 GPS時標設計
        4.3.1 UART串并轉(zhuǎn)換模塊
        4.3.2 GPS數(shù)據(jù)解析模塊
        4.3.3 微秒時標計數(shù)器模塊
    4.4 數(shù)字自動增益控制AGC設計
        4.4.1 自動增益控制AGC方案
        4.4.2 數(shù)字AGC實現(xiàn)
    4.5 時鐘管理與控制
    4.6 本章小結
第五章 調(diào)試與測試
    5.1 調(diào)試
    5.2 測試
    5.3 本章小節(jié)
第六章 結論與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝



本文編號：3923579