基于铁路设备故障诊断专家系统研究--模糊推理原型分析

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1、基于铁路设备故障诊断专家系统研究--模糊推理原型分析//.paper.edu-1-基于等效噪声电压模型的抖动发生器设计与实现1张靖，黄炜电子科技大学通信与信息工程学院，成都(61007><54)摘要：抖动的存在影响了数字系统的性能。因此，测试数字系统对抖动的响应是必要的，抖动发生器则是抖动测试中一个重要的环节。本文分析了等效噪声电压与抖动的关系，并由此提出了一种基于等效噪声电压模型的，能控制如峰峰值抖动、周期抖动等抖动特征的实现抖动发生器的新方法。FPGA上的时序仿真验证了该方法的有效性，并能满足设计要求。关键词：抖动，抖动发生器；等效噪声电压模型；硬件描述语言；现场

2、可编程门阵列中图分类号：tp2741.引言抖动在高速数字系统中是很普遍的且不可避免的现象，它的存在影响了数字系统的性能和可靠性。所以，测试抖动对系统的影响，检测系统的噪声容限，就显得十分重要。抖动发生器则是抖动测试中不可或缺的一个环节。传统的抖动发生器以模拟的方式，采用相位调制的方法。由于使用模拟电路来实现，存在设计复杂、维持性能的稳定性困难等缺陷。文献[1]中设计了一种抖动发生器来测量PLL的抖动传输函数，该设计采用了过采样的方法，系统构成较为复杂。文献[2]中设计了一种基于延迟链的可编程抖动发生器。在该设计中，延迟链的最小延迟时间与其他模块之间存在工作速率匹配的难

3、点。本文在此基础上，没有采用延迟链的方式来模拟相位噪声，而是根据等效噪声电压模型中，等效噪声电压对抖动特性控制的思路，提出了一种以匹配预置计数值来模拟等效噪声电压对抖动控制的抖动发生器的设计思路，并在FPGA上得到了综合仿真验证。该方法采用数字的方式实现抖动，实现了高斯分布特性的抖动成分，通过预置不同的等效噪声电压值，能控制如峰峰值抖动、周期抖动、相对周期抖动[2]等抖动的特征，具有一定的借鉴性。2.等效噪声电压的基本原理在数字通信系统中，抖动定义为信号在电路传输过程中，信号电平转换的实际位置与其对应的理想位置在时间上的偏差[3]。等效噪声电压模型把这种偏差产生的原因

4、归结为在理想信号的电平转换时刻，有一个瞬态的噪声电压叠加在信号电平上（如图1所示），使信号电平发生波动，从而导致信号电平转换在时间上发生波动。图1等效噪声电压模型图2理想时钟信号与抖动时钟信号Fig1EquivalentNoiseVoltageModelFig2IdealClockandJitteringClock1本课题得到武器装备预研基金（项目编号：9140A17070307DZ02）的资助。抖动时钟信号V(t)理想时钟信号0tT/2A噪声叠加tV(t)理想电平转换时间+Vn-Vnt????//.paper.edu-2-当相位噪声较小时，抖动的两种模型（等效噪声电

5、压模型和相位噪声模型）是等效的[4]。在这种前提下，可以由相位噪声模型推导出等效噪声电压模型中瞬态噪声电压的表达式。对于理想的<50%占空比，幅度为2A（从A??到A+），周期为T的方波时钟信号_()clkidealSt（如图2所示），可以看作由其基波和谐波成分构成，如式1所示。其中，02/Tωπ=，谐波成分构成，如式1所示。其中，02/Tωπ=，1_014(1)()cos[(21)]21nclkidealnAStntnωπ+∞=??=????∑（1）实际的时钟信号可以看作是理想时钟信号的有限次（M次）谐波分量所构成的，每个谐波在时刻t时的相位噪声为21()ntθ??

6、。由此得到抖动的时钟信号_21211()cos[(())]MclkjitternnnStAtjittertω????==+∑，其中，1214(1)21nnAAnπ+????=??，210(21)nnωω??=??，2121()()nntjittertθω????=。上述推导中，因为_()clkjitterSt在时刻t具有抖动总量()jittert，所以模型认为_()clkjitterSt的基波及各次谐波在时间上的偏差()jittert是一定的。在21()ntθ??很小的情况下，_212121211()[cos()sin()()]MclkjitternnnnnStAtt

7、tωωθ????????==??∑，由此可以得到等效噪声模型在t时刻叠加到()clkSt上的总的瞬态噪声电压为：2121211()sin()()MEquivalentNoisennnnvtAttωθ??????==??∑（2）在()clkSt的电平转换时刻，如/4tT=：0

8、4()4()/TEquivalentNoisetvtMAJittertωπ==??（3）由式3可以得到，电平转换时刻抖动的值跟叠加在理想时钟信号上的等效噪声电压成线性关系。由此可知，当电平转换时刻到来时，在理想时钟信号沿叠加具有某种分布特性的等效噪声电压，从而可以得到具有相应分布