Síntese Digital Direta

Os projetos tradicionais de sintetizadores de frequência de elevada largura de banda utilizam um circuito fechado de fase (PLL). Um sintetizador digital direto, ou na terminologia inglesa, Direct Digital Dynthesis (DDS) oferece muitas vantagens significativas sobre as abordagens PLL como, por exemplo, um tempo de estabilização rápido, resolução de frequência sub-Hertz, resposta de comutação de fase contínua e baixo ruído de fase. Embora o princípio do DDS seja conhecido há muitos anos, o DDS não desempenhou um papel dominante na geração de frequência de banda larga até recentemente. Os DDSs iniciais eram limitados a produzir frequências estreitamente espaçadas com pequena largura de banda, devido a limitações da lógica digital e das tecnologias de conversão D/A. As vantagens recentes nas tecnologias de circuitos integrados (CI) trouxeram um progresso notável nesta área. Ao programar um DDS, é possível adaptar as larguras de banda de canal, formatos de modulação, salto de frequência e taxas de dados. Este é um passo importante em direção a um “software-rádio” que pode ser usado em vários sistemas. Um DDS pode ser aplicado no modulador ou demodulador nos sistemas de comunicação. O objetivo desta pesquisa foi encontrar um frontend ideal para um transmissor, concentrando-se nas implementações de circuito do DDS, mas a pesquisa também inclui a interface para circuitos de banda base e aspetos de design de nível de sistema de sistemas de comunicação digital.Traditional high-bandwidth frequency synthesizer designs utilize a phase closed loop (PLL). A direct digital synthesizer, or in English terminology, Direct Digital Dynthesis (DDS) offers many significant advantages over PLL approaches such as a fast-settling time, sub-Hertz frequency resolution, continuous phase switching response and low phase noise. Although the principle of DDS has been known for many years, DDS has not played a dominant role in broadband frequency generation until recently. Early DDSs were limited to producing closely spaced frequencies with low bandwidth, due to limitations of digital logic and D/A conversion technologies. Recent advances in integrated circuit (IC) technologies have brought remarkable progress in this area. When programming a DDS, it is possible to adapt channel bandwidths, modulation formats, frequency hopping and data rates. This is an important step towards “radio software” that can be used on multiple systems. A DDS can be applied in the modulator or demodulator in the communication systems. The purpose of this research was to find an ideal frontend for a transmitter, focusing on the circuit implementations of DDS, but the research also includes the interface to baseband circuits and system-level design aspects of digital communication systems

Implementación de un demodulador de radio FM definido por software

La técnica de radio definida por software (Software defined radio SDR) permite reducir el número de componentes de radiofrecuencia y otros componentes analógicos de los sistemas de radio tradicionales, sustituyéndolos por un procesado digital. En este trabajo se va a implementar un demodulador de FM utilizando esta técnica sobre una FPGA de Altera.El objetivo es conseguir un sistema más flexible, con posibilidad de reconfiguración.Software Defined Radio allows to reduce the number of radiofrequency and other analog components of the traditional radio systems. In this way, these components are replaced by a digital processing system. In this work we are going to implement an FM demodulator using SDR inside an Altera FPGA. The goal is to achieve a more flexible and reconfigurable system.Zhang, K. (2016). Implementación de un demodulador de radio FM definido por software. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/68767TFG

Diseño de un sintetizador digital directo de frecuencia controlado con Arduino nano para un radiorreceptor definido por software.

En este trabajo se presenta el diseño de un sintetizador de frecuencias basado en la tecnología de Síntesis Digital Directa. Con este fin se analizaron aspectos generales de los distintos métodos de síntesis de frecuencia, profundizando en la teoría de Síntesis Digital Directa (DDS por las siglas en inglés de Direct Digital Synthesize). Se realizó la selección de los circuitos integrados más adecuados para satisfacer los requerimientos del diseño y se escogió al Arduino Nano V3 para su empleo en la sección de control. Se diseñó una aplicación en la plataforma Visual Studio para permitir al usuario controlar los cambios de frecuencia del dispositivo. Se realizaron varias mediciones de laboratorio que evidenciaron la precisión y calidad de la señal generada. El trabajo es exploratorio y descriptivo, debido a que pretende explorar las características y evolución de la DDS de frecuencias. Es descriptivo, puesto que permite analizar, diseñar y evaluar las diferentes tecnologías que aplican este método en la generación de señales con frecuencias estables. Es del paradigma Empírico-Analítico con un enfoque Cuantitativo porque utiliza cálculos matemáticos para el diseño electrónico de los diferentes bloques funcionales que conforman el dispositivo para la DDS de frecuencias. Y es Experimental, debido a que se alteran las variables de estudio, para finalmente proceder con el análisis respectivo.In this paper we present the design of a frequency synthesizer based on Direct Digital Synthesis technology. For this purpose we analyzed general aspects of the different methods of frequency synthesis, deepening the theory of Digital Direct Synthesis (DDS). The selection of the most suitable integrated circuits to satisfy the design requirements was made and the Arduino Nano V3 was chosen for use in the control section. An application was designed on the Visual Studio platform to allow the user to control device frequency changes. Several laboratory measurements were performed that demonstrated the accuracy and quality of the signal generated. The work is exploratory and descriptive, because it pretends to explore the characteristics and evolution of the DDS of frequencies. It is descriptive, since it allow s to analyze, design and evaluate the different technologies that apply this method in the generation of signals with stable frequencies. It is of the Empirical-Analytical paradigm with a Quantitative approach because it uses mathematical calculations for the electronic design of the different functional blocks that make up the device for the DDS of frequencies. Y is Experimental, because the study variables are altered, to finally proceed with the respective analysis

Correlador de señales de GPS: estudio preliminar para su implementación

El segmento espacial del Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System - GPS) consiste de 24 satélites, cada uno de los cuales transmite contínuamente una señal de rango que incluye el mensaje de navegación que indica su posición actual y una corrección de tiempo. La señal de GPS emplea para su modulación la técnica de espectro expandido. Un receptor de GPS recibe esta señal, la procesa, y obtiene como resultado la posición del receptor. El primer paso en la recepción de una señal de espectro expandido, es la sincronización de la portadora local del receptor con la portadora de la señal recibida, y la sincronización del código pseudoaleatorio de la señal entrante con una copia generada localmente. Para realizar la mencionada sincronización de código puede emplearse un correlador de señales, el cual puede ser implementado de diversas maneras. Dos formas de implementación que sobresalen son: el diseño y la contrucción de un Circuito Integrado de Aplicación Específica o ASIC (Application Specific Integrated Circuit) y el diseño sobre un circuito integrado de lógica programable. En la actualidad, el avance de las técnicas de integración permite tener acceso a dispositivos de lógica programable con grandes cantidades de lógica combinatoria y secuencial dentro de un solo dispositivo. Este hecho ha abierto la puerta al diseño de circuitos digitales con gran versatilidad que permiten realizar correcciones, mejoras y adaptaciones a nuevos requerimientos del diseño. Todo esto se logra a un costo aceptable, principalmente en diseños de baja escala de producción. Aprovechando las ventajas que brindan los dispositivos de lógica programable, se implementó un correlador de señales de código pseudoaleatorio para GPS. Dicha implementación es descripta en este trabajo, dejando asentados los fundamentos para la construcción de un correlador para señales de GPS completo.Facultad de Ingenierí

Estudio de los Sistemas de Espectro Esparcido por Salto de Frecuencia en FPGA

Los sistemas de espectro esparcido por salto de frecuencia (FHSS) son implementados en la actualidadpara brindar mayor robustez y seguridad en las comunicaciones. Con base en el incremento de ancho debanda que experimentan las señales FHSS estas se emplean para coexistir con otras comunicaciones conun mínimo de interferencia. Las aplicaciones de su implementación se reportan de carácter comercial ymilitar en comunicaciones GSM, Bluetooth, entre aeronaves o para radios tácticos. En la actualidad dadoel creciente incremento de tecnologías digitales como los FPGAs y los circuitos integrados se reportandiversas soluciones con el empleo de estos dispositivos. El presente trabajo aborda la descripción deestos esquemas en FPGA. Se describe por diagramas en bloque los principales esquemas así como lasprincipales tecnologías empleadas

Diseño y prototipado de un sintetizador digital basado en una arquitectura system on chip (SoC)

[ES] En el presente trabajo se aborda el diseño y prototipado de un sintetizador digital de audio sobre una arquitectura System on Chip (SoC). El diseño se plantea sobre la herramienta Simulink® y, mediante plug-ins para generación automática de código, se convierte el modelo visual del sistema en código C, desplegable en el procesador software, y en código VHDL, sintetizable para su despliegue en el chip FPGA, ambos integrados en el SoC de la placa de desarrollo utilizada. En primer lugar, se aborda el diseño de las etapas de la cadena de síntesis, valorando diferentes opciones de diseño en cada una de ellas, con el fin de obtener las características sonoras deseadas. Tras validar el diseño inicial, se plantea su separación dos bloques de procesado software y hardware, para posteriormente realizar la conversión a precisión finita del bloque hardware. Tras la comprobar que el nuevo modelo mantiene las prestaciones del modelo original, se genera automáticamente el código y se despliega en el SoC de la placa de desarrollo, donde se realiza la validación final del sistema. El resultado final es un sintetizador digital de audio implementado en un SoC, aprovechando las ventajas del procesado software y de la lógica programable.[EN] The present work approaches the design and prototyping of a digital audio synthesizer based on a System on Chip (SoC) architecture. The design is leveraged on the Simulink® tool and, by means of plug-ins for the automatic code generation, the system visual model turns into C code, deployable on the software processor, and into synthesizable VHDL code, for its deployment in the FPGA chip, both integrated in the SoC of the development board. First, the design of the stages of the synthesis chain is carried out, evaluating different design options for each one of them, in order to achieve the desired sound characteristics. After validating the initial design, the system is partitioned into 2 blocks: a processing software block and hardware logic block, for later carrying out the conversion to finite precision of the hardware block. After checking that the new model maintains the features of the original model, the code is automatically generated and deployed in the SoC of the development board where the final validation of the system is carried out. The final result of the work is in a digital audio synthesizer implemented in a SoC, taking advantage of the processed software and the programmable logic.Rodríguez Vercher, JC. (2019). Diseño y prototipado de un sintetizador digital basado en una arquitectura system on chip (SoC). Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/117726TFG

Projeto e implementação de um sistema de detecção de faltas à terra em serviços auxiliares em corrente contínua

The auxiliary DC power system is the most critical component of a protection, control and monitoring system. Any failure of the DC power system may render system protection devices unable to detect faults, secctionalizers and breakers unable to trip, etc. The auxialiary DC power system consist of battery array, battery charger, distribution system, switches, protective devices and monitoring equipment. Most of the auxiliary DC power systems are ungrounded. The primary intent of ungrounded systems is to keep system operating after first ground fault. This allow maintenance staff to find and correct the fault before a second ground fault occur on another bus. Detecting the presence of a ground fault is simple and several methods can be used such as indicator lights, voltmeters, voltage and current sensitive relays, etc. In high impedance ground faults current sensitive relays must be able to detect small current values in presence o high load current. Most of the methods for ground fault detection are nonselective that is, the faulted bus is detected but the fault could be anywhere in the network. Common methods of localization are fault isolation by network switching and circuit tracing using a signal injector and a portable sensor/detector. Network switching is the simplest method but the search process eliminate the continuity of the service. Circuit tracing using a superimposed signal is the preferred method for locating a fault since the continuity of the service is maintained. In both methods the search may be very difficult, time consuming and require well trained personel that are familiar whith the entire power system network. Detecting and locating a ground fault is still a challenge. The aim of this thesis is develop a intelligent system to detect and locate ground faults in auxiliary DC power systems. The proposed system is based on circuit tracing method and utilizes a superimposed signal and electromagnetic sensor deployed on the power system. These sensors are resonant filters magnetically coupled to the poles of auxiliary DC power system and they are reponsible to determine the circuit under fault.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCEMIG - Companhia Energética de Minas GeraisTese (Doutorado)O serviço auxiliar em corrente contínua (SACC) é um dos componentes mais críticos dos sistemas de proteção, controle e monitoramento de unidades de geração de energia elétrica e subestações. Qualquer falha no SACC pode fazer com o que os equipamentos do sistema de proteção sejam incapazes de detectar falhas no sistema, que seccionadores e disjuntores não possam abrir, etc. O SACC é composto por um ou mais bancos de baterias, um ou mais carregadores, um sistema de distribuição, chaves, dispositivos de proteção e equipamentos de monitoramento. A maioria dos SACC são sistemas não aterrados. O principal objetivo de sistemas não aterrados é manter o sistema operando após a primeira falta à terra. Isto permite que a equipe de manutenção localize e corrija a falta antes que uma segunda falta à terra ocorra no outro barramento. Detectar a presença de uma falta à terra é simples e diversos métodos podem ser utilizados tais como, luzes indicadoras, voltímetros, relés sensores de tensão, relés sensores de corrente, etc. Em faltas de alta impedância relés sensores de corrente devem ser capazes de detectar uma pequena corrente de falta na presença de uma corrente de carga relativamente elevada. A maioria dos métodos de detecção de falta são não seletivos isto é, o barramento em falta é detectado mas a falta pode estar em qualquer local da rede. Os métodos mais comuns de localização são o isolamento da falta por meio do desligamento seletivo da rede e o rastreamento utilizando um injetor de sinais e um sensor/detector portátil. O desligamento seletivo da rede é o método mais simples entretanto o processo de busca interrompe a continuidade do serviço. O rastreamento utilizando um sinal superimposto é o método de localização preferido visto que a continuidade do serviço é mantida. Em ambos os métodos o processo de busca pode ser difícil e demorado além de necessitarem de uma equipe bem treinada e familiar com todo o sistema. A identificação e localização de faltas à terra ainda é um desafio. O objetivo desta tese é desenvolver um sistema inteligente de detecção e localização de faltas à terra em sistemas auxiliares de alimentação em CC. O sistema proposto baseia-se na técnica de rastreamento da falta utilizando um sinal superimposto e na utilização de sensores eletromagnéticos distribuídos no sistema de alimentação. Estes sensores são filtros sintonizados acoplados magneticamente aos polos do SACC e são responsáveis por determinar o trecho do circuito em falta

Desarrollo de excitador sintonizado de ultrasonido

El presente trabajo tiene por objetivo el diseño y desarrollo de un excitador básico de ultrasonido. Para dicho fin, se debe generar una señal eléctrica adecuada para aplicarla a un transductor. Esta señal eléctrica consiste básicamente en trenes de pulsos de alto voltaje que son enviados cada cierto periodo. Los parámetros de esta onda, tales como duración del pulso, número de pulsos por tren y frecuencia de repetición del tren de pulsos, deben ser configurados por el usuario. Con este trabajo se busca promover la investigación sobre excitadores de ultrasonido de mayor precisión y resolución, lo que implicará una contribución en el desarrollo de equipos de ultrasonido para diversas aplicaciones, cada vez más necesarias e importantes en la medicina e industria. Para alcanzar este objetivo, se ha hecho uso de un sintetizador digital de frecuencias, conocido como DDS, para poder generar pulsos de voltaje de hasta 200 nanosegundos. Para controlar la frecuencia de repetición se utilizó un microcontrolador Atmel de 8 bits y para el control del número de pulsos por tren, un sistema compuesto por compuertas lógicas de alta velocidad de la familia 74HCT. Finalmente, para amplificar la señal lógica generada, se usó un arreglo de Power MOSFETs.Tesi

Receptor de dois canais para balizas de satélite

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesO presente trabalho descreve o desenvolvimento do hardware para um detector digital de dois canais para balizas de satélite. O detector baseia-se na digitalização de uma frequência intermédia (FI) por uma ADC de elevada taxa de amostragem, integrados para processamento digital de sinal programáveis em tempo real e uma DSP (Digital Signal Processor) que permite a implementação de algoritmos para seguimento e detecção de sinal. Para facilitar a integração do detector com a parte analógica apresenta-se também uma DDS (Direct Digital Synthesizer) que pretende servir de oscilador local a montante do detector. Descreve-se a arquitectura do sistema, a respectiva implementação e metodologia usada na resolução dos problemas que envolveu o uso de equipamentos de teste e pequenos trechos de software. São apresentados ainda os resultados principais do desempenho do detector que compreendem linearidade de amplitude, fase diferencial, patamar de ruído e isolamento. A qualidade espectral da risca obtida por síntese directa é apresentada e discutida. O detector apresenta um excelente desempenho a vários níveis não comprometendo qualquer característica dos sinais a detectar. Com o software apropriado afigura-se que poderá substituir de forma clara a tradicional solução analógica. ABSTRACT: The work describes de development of dual channel digital beacon detector. The detector is based on the high speed sampling of an intermediate frequency (IF), digital receiver signal processors chips that can be programmed in real time and a DSP (Digital Signal Processor) that implements tracking and detection algorithms. A DDS (Direct Digital Synthesis) synthesiser is also present as it can be used as an analogue local oscillator in the preceding analogue receiver chains. The architecture, implementation and methodology used in hardware problems solving that used several types of instrumentation and DSP testing codes are described in detail. The performance of detector concerning linearity, differential phase, noise floor and crosstalk is presented. The spectral line of the DDS output is also analysed. The detector is performing very well and seems by itself that the digitalization is not degrading the original signal. By implementing suitable algorithms a clear advantage is expected over the analogue solution

Desacomodación magnética: diseño de un sistema para su medida

Las medidas de la desacomodación magnética en muestras ferromagnéticas y ferritas son una buena fuente de información sobre su microestructura y dinámica de magnetización. A su vez, comprender este fenómeno es fundamental en ciertas industrias para poder asegurar la estabilidad de las propiedades y reproducibilidad de sus productos. Por ello, se ha desarrollado un sistema de medida automático para la desacomodación magnética utilizando un puente de impedancias autobalanceado. Junto a ello, se ha llevado a cabo una revisión teórica de este fenómeno y los mecanismos que lo producen, así como un programa que lo simula.Magnetic disaccommodation measurements in ferromagnetic materials and ferrites provide abundant information related to microstructure and magnetization dynamics. Likewise, inves- tigating this process is crucial assuring reproducibility and stability of the products in some industries. Thus an automatic disaccommodation measuring system has been developed using an autobalanced impedance bridge. Furthermore, a theoretical review has been carried out besides a simulation programme which reinforce phenomenon comprehension.Grado en Físic