基于FPGA的宽带数字下变频技术研究

发布时间：2021-12-10 21:58

　　大程度上降低了对器件的要求,实现起来更为灵活。现代雷达正朝着更宽的信号带宽,更高的精度,更强的抗干扰特性以及更加灵活的系统构造持续发展着,传统雷达接收机的本振解调一般由模拟电路实现,A/D卡的采集通常在中频进行。但前端更多的模拟器件使得系统在灵活性、抗干扰能力、分辨率及可靠性等方面都受到了极大的限制,软件化雷达正式在这样的需求下应运而生。在软件无线电系统中,数模转换器越来越靠近射频天线。正交解调,滤波等大部分信号处理工作都由数字器件完成,并由系统软件控制,进而形成了“全数字接收机的概念”。全数字接收机所带来好处是显而易见的,但随着信号带宽的日益增长,采样率也不断地提升。尽管信道化接收和并行采集的概念使得市面上A/D板卡性能越来越高,但后端处理器的速度却不能匹配前端的高速信号。宽带下变频的研究便成了软件无线电的热门研究内容之一。本文内容正是基于FPGA的宽带数字下变频技术研究。目标信号为中频400MHz,带宽120MHz,时宽2000ns的线性调频信号,以1.2GSPS的采样率进行14bit精度的采样,要求完成正交解调和8倍抽取滤波且带外抑制性能不少于50dB。本文提出的通用宽带数字下变...

【文章来源】： 电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究历史与现状
        1.2.1 DDC研究现状
        1.2.2 数控振荡器研究现状
        1.2.3 FIR滤波器实现研究现状
    1.3 主要贡献与创新
    1.4 论文的结构安排
第二章 宽带数字下变频基本原理
    2.1 信号采样理论
    2.2 信号正交解调原理
    2.3 信号的抽取
        2.3.1 信号抽取的基本原理
        2.3.2 关于抽取的三个重要恒等式
        2.3.3 抽取滤波器
    2.4 宽带数字下变频系统介绍
    2.5 常用宽带数字下变频算法
        2.5.1 两倍抽取
        2.5.2 最小公倍混频器后置结构
        2.5.3 可重构下变频结构
    2.6 本章小结
第三章 应用于宽带数字下变频的数控振荡器设计
    3.1 数控振荡器概述
    3.2 传统数字本振信号产生方法
        3.2.1 直接频率合成基本原理
        3.2.2 基于LUT的NCO设计
        3.2.3 基于传统CORDIC算法的NCO设计
    3.3 基于改进型CORDIC算法的NCO设计
        3.3.1 象限折叠原理
        3.3.2 基于改进型CORDIC算法的NCO硬件实现
    3.4 多路并行化NCO设计
        3.4.1 多路并行原理
        3.4.2 多路并行NCO的硬件实现
    3.5 NCO性能分析
    3.6 本章小结
第四章 基于FPGA的宽带数字下变频系统设计
    4.1 Xilinx7系列FPGA基本结构
    4.2 雷达信号参数要求
    4.3 基于IPCore的DDC设计方案
    4.4 本文的DDC设计方案
        4.4.1 第一级FIR滤波器设计
        4.4.2 第二级FIR滤波器设计
    4.5 混频模块的实现
    4.6 低通滤波模块实现
        4.6.1 第一级FIR滤波器实现
        4.6.2 第二级FIR滤波器实现
    4.7 本章小结
第五章 系统仿真与验证
    5.1 实验平台
    5.2 改进型CORDIC算法仿真结果
    5.3 宽带数字下变频系统实验仿真
        5.3.1 系统参数
        5.3.2 系统输入
        5.3.3 混频结果分析
        5.3.4 第一级滤波输出
        5.3.5 第二级滤波输出
    5.4 基于IPCore的实现方式仿真
    5.5 性能参数分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 后续工作
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]免缩放因子CORDIC算法改进及FPGA实现 [J]. 张存生,张德学,王超,韩学森,冀贞贤,杜飞飞.  中国集成电路. 2017(03)
[2]CORDIC算法的优化及实现 [J]. 刘小宁,谢宜壮,陈禾,闫雯,陈冬.  北京理工大学学报. 2015(11)
[3]宽带数字信道化接收机综述 [J]. 龚仕仙,魏玺章,黎湘.  电子学报. 2013(05)
[4]并行数字下变频中的NCO实现研究 [J]. 郭连平,田书林,王志刚,罗浚溢.  仪器仪表学报. 2012(05)
[5]雷达技术发展规律和宏观趋势分析 [J]. 杨建宇.  雷达学报. 2012(01)
[6]一种基于FPGA的FIR滤波器实现结构 [J]. 何健标,王宏远,郭跃,陈筱倩.  微电子学与计算机. 2008(03)
[7]DDS的相位截断及相应的杂散信号分析 [J]. 李海松,张奇荣,权海洋.  微电子学与计算机. 2006(02)
[8]基于多相滤波高效结构的宽带DDC及其FPGA实现 [J]. 吴伟,唐斌,张鹏.  数据采集与处理. 2004(02)
[9]DDS中几种关键的ROM压缩方法 [J]. 孟玉洁,贾怀义,陶成.  天津通信技术. 2004(01)
[10]直接数字频率合成器中的相位噪声分析 [J]. 张骏凌,张玉兴.  电子科技大学学报. 1999(01)

博士论文
[1]领域专用可重构计算结构研究[D]. 王侃文.复旦大学. 2011
[2]宽带数字接收机关键技术研究及系统实现[D]. 王洪.电子科技大学. 2007
[3]数字接收机若干技术研究及系统实现[D]. 郑立岗.电子科技大学. 2004

硕士论文
[1]CORDIC算法的优化研究及其硬件实现[D]. 戚芳芳.湖南大学. 2012



本文编号：3533464