跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.192.49.72) 您好!臺灣時間:2024/09/11 05:00
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:周仲理
研究生(外文):Chung-Li Chou
論文名稱:FPGA之電磁波量測儀的設計與實作
論文名稱(外文):Electromagnetic Wave Measurement Design and Implementation Using FPGA
指導教授:歐石鏡
指導教授(外文):Shin-Ching Ou
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:FPGA電磁波LC諧振行動電話
外文關鍵詞:mobile phoneLC harmonicelectromagnetic waveFPGA
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:228
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
摘要
由於行動電話的普及電磁波也日益增加,長久處於電波功率密度強大的電磁場下將對人體產生不良的影響,因此量測並監控這些電磁波是極為重要的一項課題。相關的量測方法中以使用頻譜分析儀為主,但是這些專業的設備並不容易取得。有鑑於此,本研究設計簡單的感測器,包括LC諧振、整流和放大電路,再使用FPGA晶片設計相關電路將量測結果輸出在七段顯示器上能一目了然量測結果。
本研究最大的優點在於感測器體積小;整體量測系統簡單,易於攜帶使用;使用方便;沒有類比電路易受雜訊干擾的問題;本系統的工作頻率可達25 MHZ,亦可應用於需要快速更新結果的即時監控系統上。
Mobile phone becomes popular in our life. And it’s high density electromagnetic wave makes unhealthy effect to our body. Hence, measuring and monitoring such EM wave becomes an important issue.
The most well-known equipment is spectrum analyzer, but it is not easy to obtain. So, this research try to use simple sensor including LC harmonic, commutation and magnify circuit combining FPGA instead of the spectrum analyzer.
The advantages of this research include the size of sensor is very small, the system is simple, portable. The frequency of the system reaches up to 25 MHZ so that it’s useful to the monitoring system.
目錄
目錄……………………………………………………………………..Ⅰ
圖目錄……………………………………………………………..……Ⅱ
表目錄……………………………………………………………..……Ⅳ
第一章 緒論…………………………………….…...…1
1.1 緒論..…………………………………………….…….……..…1
1.2 相關量測方法文獻探討…………………………………...…...3
1.3 本文的優點…………………………………………………..…6
1.4 本文的章節結構………………………………………………..7
第二章 FPGA簡介與原理探討…………….………...8
2.1 FPGA的發展歷程………………………………………...……..8
2.2 FPGA的原理與架構…………………………………...…..…..10
2.2.1 乘積項架構的FPGA…..……………………………..…10
2.2.2 查表法架構的FPGA…………...……………………….14
2.2.3 FPGA其他功能詳述……….……………..……………..18
2.3 FPGA的優點………...…………………………………………20
第三章 電路架構…………….……………………….22
3.1 整體電路架構…………………………………..……………..22
3.2 使用FPGA實現的電路架構………………...………………..23
3.3 感測器…………………………………………………………26
3.3.1 LC諧振原理簡介…………………………...…………..26
3.3.2 詳細電路設計步驟……………………………………..28
3.4 類比/數位轉換電路…………………..……………………….32
3.5 數位濾波電路………………………..………………………..33
3.6 轉換電路………..……………………………………………..36
3.7 顯示電路………………………………..……………………..38
第四章 量測步驟與實驗結果的分析…..…..………..41
4.1 量測的方法與步驟………..……………………………..……41
4.2 FPGA內部各個電路模擬結果…………...……….…….…….41
4.3 校正……………………………………………………………43
4.4 實際量測的結果………………………………..……….....….56
4.5 實驗結果分析…………………………………..……………..59
第五章 結論與未來工作….………………………….65
5.1 結論……………………………………………..……………..65
5.2 未來工作……………………………………………..………..66
參考文獻……………………………………………....67


圖目錄

圖1.1:使用單晶片的電路方塊圖……………………………………….4
圖2.1:典型PLD結構圖…………………………………….………… ..9
圖2.2:採用Product Term的結構圖………………………..…….…….11
圖2.3:Macrocell結構圖……………………………………….…..…..12
圖2.4:四輸入的邏輯電路圖…………………………………………...13
圖2.5:FPGA的實現電路圖…………………………….…..…….…..13
圖2.6:Altera的Flex、Acex﹒﹒﹒等晶片內部結構………………..……..15
圖2.7:LE的內部結構…………….……………………………………16
圖3.1:量測系統整體架構……………………..……………………….22
圖3.2:使用FPGA實現的電路架構……………………..……………24
圖3.3:Altera Flex 10K實體圖…….…………………..……………….25
圖3.4:sensor電路方塊圖………………………………………………26
圖3.5﹙a﹚:LC串聯諧振電路與阻抗特性圖…………………………...27
圖3.5﹙b﹚:LC並聯諧振電路與阻抗特性圖…………………………...27
圖3.6:LC串聯諧振電路圖…………………………………………….28
圖3.7:整流電路圖……………………………………………………...29
圖3.8:放大電路圖…………………………………...…………………29
圖3.9:未焊接前的感測器電路………………………………………...30
圖3.10:焊接後的感測器實體圖之一………………………………30
圖3.11:焊接後的感測器實體圖之二…………………..……….….31
圖3.12:焊接後的感測器實體圖之三...……..……………..……….31
圖3.13:ADC0804使用接腳圖…………………..………………..……32
圖3.14﹙a﹚:原始信號圖………….…………..…………………………33
圖3.14﹙b﹚:經過濾波器信號圖………………………………….…..…33
圖3.15:RC低通濾波器……………………………………………...…34
圖3.16:加法器symbol…………………………………………………35
圖3.17:低通濾波器的symbol………………………………...……….36
圖3.18:UGN3503輸出電壓與Gauss值的線性關係………………….36
圖3.19:減法器電路…………………………………………………….37
圖3.20:完成的轉換電路……………………………………….………37
圖3.21:轉換電路的symbol……………………………………………38
圖3.22:七段顯示器………………..…………………..……….………38
圖3.23:七段顯示器解碼電路symbol……...………………………….40
圖3.24:2 bit選擇線的電路…………………………………………….40
圖4.1:濾波電路模擬結果….………………………………..…………41
圖4.2:轉換電路模擬結果……………………………………………...42
圖4.3:取出位元值電路模擬…...………………………………………42
圖4.4:共陰極七段顯示器模擬結果…………………………………...43
圖4.5:共陽極七段顯示器模擬結果…………………………………...43
圖4.6:自製模擬電磁波發射源………………………..……………….44
圖4.7:市售的900 MHZ手機天線……………………………………..45
圖4.8:RF信號產生儀……………………………………………….....45
圖4.9:RF信號產生儀OFF時輸出電壓沒有變化……………………46
圖4.10:RF信號產生儀ON時輸出電壓產生振盪變化…….…….…..47
圖4.11:0.1 下95﹪的信賴水準區間圖……….……….…...…49
圖4.12:0.2 下95﹪的信賴水準區間圖……………………….50
圖4.13:0.3 下95﹪的信賴水準區間圖..……………………...52
圖4.14:0.4 下95﹪的信賴水準區間圖……………………….53
圖4.15:0.5 下95﹪的信賴水準區間圖……………………….55
圖4.16:電磁波功率強度與輸出電壓關係曲線圖…………………….56
圖4.17:手機距感測器1公分發射出電磁波………...…………...……57
圖4.18:手機發射出的電磁波功率……………………………...……..58
圖4.19:每個方波的大小……………………………………………….58
圖4.20:實驗結果的Z檢定圖………………………………………….60
圖4.21:Nokia手機距感測器1公分發射出電磁波…………………...61
圖4.22:實驗結果的Z檢定圖………………………………………….62

表目錄

表1.1:行動電話偵測儀比較表………………………………………….2
表2.1:4輸入、1輸出的邏輯運算式……………………………………15
表2.2: 的邏輯表…………………17
表3.1:諧振電路的阻抗頻率特性表…………………………………...27
表3.2:共陽、共陰七段顯示器對應值………………………………….39
表4.1:電磁波功率強度0.1 下的輸出電壓………………..….48
表4.2:電磁波功率強度0.2 下的輸出電壓…………………...50
表4.3:電磁波功率強度0.3 下的輸出電壓…………………...51
表4.4:電磁波功率強度0.4 下的輸出電壓…………………...53
表4.5:電磁波功率強度0.5 下的輸出電壓…………………...54
表4.6:以Motorola v8088距感測器1公分做20次實驗的結果………59
表4.7:以Nokia距感測器1公分做20次實驗的結果…………………62
表4.8:實驗結果分析、比較表………………………………………….64
參考文獻
[1] Altera官方網站, [On-line] Available:http://www.altera.com
[2] e科技全球資訊網, [On-line] Available: http://www.etimag.com.tw
[3] PLD/FPGA趨勢觀察, [On-line] Available:http://www.mem.com.tw/serial/2002-2-191/m19132.html
[4]大漠科技, [On-line] Available: http://www.demoway.com
[5]田中平, “基本電波學理論及應用”, 復漢, 1994
[6]李宜達, “數位邏輯電路設計與模擬”, 全華, 1999
[7]行動電話基地臺電磁波量測計畫, [On-line] Available: http://www.niea.gov.tw/analysis/publish/month/37/37th2-6.htm
[8]神州電子設計世界, [On-line] Available: http://218.64.19.133/wenzhang/gai.htm
[9]高海濱, “放大器電路設計指南”, 全華, 1993
[10]張啟揚, “電磁學”, 東華, 1999
[11]國家晶片系統設計中心, [On-line] Available:http://www.cic.edu.tw
[12]電子設計技術, [On-line] Available:http://www.ednc.com.cn
[13]電磁波的行進, [On-line] Available:http://www.moe.edu.sg/schools/scgs/ntnujava/emwave/
[14]數位信號處理線上教學課程http://dsptec.ee.ntou.edu.tw/a03_theory/03_01.htm
[15]德技科技, [On-line] Available: http://www.quatek.com.tw/
[16]蔡國猷, “數位無線傳輸基礎”, 建興, 1995
[17]蕭如宣, “個人電腦輔助數位電路設計”, 儒林, 1996
[18]A. Mahanfar, R. Moini, S.H.H. Sadeghi, S. Bonyadi-Ram“ A novel automated detection of electromagnetic fields due to lightning strokes” Electromagnetic Compatibility, 2001. EMC. 2001 IEEE International Symposium on , Volume: 1 , 13-17 Aug. 2001
Page(s): 205 -209 vol.1
[19]A. Sathyanarayanan, Ashis Sanyal “ A critique on traceability of EMC measurementa” Electromagnetic Interference and Compatibility, 2002. Proceedings of the International Conference on , 21-23 Feb. 2002
Page(s): 251 -254
[20]David K. Cheng, “Field and Wave Electromagnetics”, ADDISON-WESLEY, 1999
[21]Frankie Yat Cheung Leung, Wilson C.K. Chiu, M.S. Demokan“ Fiber-optic current sensor developed for power system measurement” Advances in Power System Control, Operation and Management, 1991. APSCOM-91., 1991 International Conference on , 5-8 Nov 1991
Page(s): 637 -643 vol.2
[22]Gabriele GRANDI and Macro LANDINI “ A magnetic field transducer based on closed-loop operation of magnetic sensors” Industrial Electronics, 2002. ISIE 2002. Proceedings of the 2002 IEEE International Symposium on , Volume: 2 , 8-11 July 2002
Page(s): 600 -605 vol.2
[23]Gideon Levita and Jorge Calderon“ A new method of parameters estimation of oceanographic costal zone by electromagnetic measurements” Circuits and Systems, 2000. Proceedings of the 43rd IEEE Midwest Symposium on , Volume: 3 , 8-11 Aug. 2000
Page(s): 1434 –1437
[24]Hans G. Zachar, George J. Gibbon, “ Measurement of electromagnetic fields produced by underwater equipment” Underwater Technology, 2002. Proceedings of the 2002 International Symposium on , 16-19 April 2002
Page(s): 149 -153
[25]Janez Trontelj“ Optimization of integrated magnetic sensor by mixed signal processing” Instrumentation and Measurement Technology Conference, 1999. IMTC/99. Proceedings of the 16th IEEE , Volume: 1 , 24-26 May 1999
Page(s): 299 -302 vol.1
[26]L. Leturiondo, J. Ruiz, E. Aramendi, J.M. de Diego, A. Lazcano“ Digital signal processing card for electrical supply quality measuring system” Electrotechnical Conference, 1996. MELECON '96., 8th Mediterranean , Volume: 3 , 13-16 May 1996
Page(s): 1343 -1346 vol.3
[27]M.K. Armstrong“ PCB design techniques for lowest-cost EMC compliance .1” Electronics & Communication Engineering Journal , Volume: 11 Issue: 4 , Aug. 1999
Page(s): 185 -194
[28]M.K. Armstrong“ PCB design techniques for lowest-cost EMC compliance .2” Electronics & Communication Engineering Journal , Volume: 11 Issue: 5 , Oct. 1999
Page(s): 218 -226
[29]R.A. Petitt Jr. , J.H. Filloux, H.H. Moeller, and A.D. Chave“ Instrumentation to measure electromagnetic fields on continental shelves” OCEANS '93. 'Engineering in Harmony with Ocean'. Proceedings , 18-21 Oct. 1993
Page(s): I164 -I168 vol.1
[30]Shoji Kawahito, Akira Yamasawa, Shuji Koga, Yoshiaki Tadokoro, Kentaro Mizuno, Osamu Tabata“ Digital interface circuits using sigma-delta modulation for integrated micro-fluxgate magnetic sensors” Circuits and Systems, 1996. ISCAS '96., 'Connecting the World'., 1996 IEEE International Symposium on , Volume: 4 , 12-15 May 1996
Page(s): 340 -343 vol.4
[31]William A. Radasky and Kenneth S. Smith“ Calculations and measurements of fast EM pulses in the GTEM cell” Electromagnetic Compatibility, 1996. Symposium Record. IEEE 1996 International Symposium on , 19-23 Aug. 1996
Page(s): 52 -57
[32]W. Fromm, A. Halinka, W. Winkler“ Accurate measurement of wide-range power system frequency changes for generator protection” Developments in Power System Protection, Sixth International Conference on (Conf. Publ. No. 434) , 25-27 March 1997
Page(s): 53 -57
[33][On-line] Available: http://140.116.164.38/8051/intro51.htm
[34][On-line] Available:http://designer.mech.yzu.edu.tw
[35][On-line] Available: http://sprite.phys.ncku.edu.tw/new/doc/tech_review/8051_ISUAL_8085/8051_8085.html
[36][On-line] Available:http://www.10wave.net/
[37] [On-line] Available:http://www.1bits.com
[38][On-line] Available: http://www.arib.or.jp/denji/kaisetsu/kaisetsu2.html
[39][On-line] Available: http://www.cherntaiht.com.tw
[40][On-line] Available: http://www.ctcietsc.org.tw/print/mar-6.htm
[41][On-line] Available:http://www.eettaiwan.com
[42][On-line] Available:http://www.fpga.com.cn
[43][On-line] Available: http://www.idcnet.com/~jschultz/es.htm
[44][On-line] Available:http://www.ie.ntnu.edu.tw/control/teach/ppk/index.htm
[45][On-line] Available: http://www.lapislazuli.org/TradCh/magazine/200208/20020815.html
[46][On-line] Available: http://www.logi.co.jp/wing/dennjiha/dennjiha.html
[47][On-line] Available:http://www.niea.gov.tw/analysis/publish/month/31/31th3-1.htm
[48][On-line] Available: http://www.nmns.edu.tw
[49][On-line] Available: http://www.powerwatch.org.uk/micromob.html
[50][On-line] Available: http://www.sunrich.com.tw/Health/EA/Health10.php
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top