基于FPGA高精度频率及相位数字检测技术的实现
发布时间：2022-02-21 09:22
随着信息科学技术的发展,对于信号频率的测量有着更高的要求,获得高精度的测量信息至关重要。在20世纪60年代,高精度数字测频技术开始出现,数字测频相对于传统的模拟测评具有可靠性好、精度高、灵活性高等特点,因此在之后几十年,数字测频获得了快速发展,广泛应用于各个领域。本文利用数模转换器完成模拟到数字的转换,之后在FPGA中完成高精度数字测频,完成了本次设计的数字测频的目标任务。本文主要在传统FFT谱分析的基础上利用全相位FFT谱分析的抑制频谱“泄漏”和高精度初相位两种特性完成了两种高精度测频算法,本文主要内容包括:首先调研了高精度数字测频技术和数字信号处理平台发展情况,确定本次设计所选用的基于全相位FFT谱分析的测频算法基础以及基于FPGA的数据处理平台。然后对几种测频方法做了介绍,其中主要介绍了FFT测频测相法的详细原理。接下来详细介绍了全相位FFT的谱分析结果并在此基础上介绍三种测频算法,紧接着完成这三种算法的MATLAB仿真,分析了这三种算法的测量精度和优缺点。然后从电路的功能角度介绍了本次设计的信号采集板,完成了采样板的数据采集测试。然后介绍了FPGA设计部分,这其中包含全相位FF...
【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】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究课题背景与意义
1.2 发展现状
1.2.1 高精度数字测频技术发展现状
1.2.2 数字信号处理平台的发展现状
1.3 主要工作内容
1.4 本文总结
第二章 频率与相位检测技术研究
2.1 引言
2.2 频率测量技术原理
2.2.1 直接测频法
2.2.2 周期测频法
2.2.3 FFT测频法
2.3 基于FFT的相位检测技术
2.4 总结
第三章 全相位FFT的谱分析及其校准算法的研究
3.1 引言
3.2 全相位FFT处理算法原理
3.2.1 全相位FFT数据预处理
3.2.2 全相位FFT谱分析
3.3 基于全相位FFT的高精度测量算法
3.3.1 全相位FFT的能量重心法
3.3.2 基于全相位FFT谱分析的双谱线法
3.3.3 基于全相位FFT谱分析的相位差法
3.4 基于全相位FFT的谱分析和高精度测量算法MATLAB仿真
3.4.1 全相位FFT/FFT的谱特性仿真
3.4.2 全相位FFT的能量重心法仿真
3.4.3 全相位FFT的双谱线法仿真
3.4.4 全相位FFT的相位差法仿真
3.5 本章总结
第四章 硬件系统设计及FPGA设计实现
4.1 硬件系统设计
4.1.1 电源电路
4.1.2 时钟电路
4.1.3 射频输入及AD芯片电路
4.1.4 接口电路及实物图
4.2 FPGA设计部分
4.2.1 FPGA设计基础及整体模块介绍
4.2.2 芯片配置模块
4.2.3 高速数据收发器配置
4.2.4 基于全相位FFT的双谱线法FPGA实现
4.2.5 基于全相位FFT的相位差法FPGA实现
4.3 结果分析
4.4 本章总结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的全相位FFT和相位推算法频率测量[J]. 程遥. 电子科技. 2015(01)
[2]快速傅立叶变换算法概述[J]. 季虎,夏胜平,郁文贤. 现代电子技术. 2001(08)
[3]CPLD/FPGA在电子设计中的应用前景[J]. 潘松. 电子技术应用. 1999(07)
[4]自顶向下的FPGA设计[J]. 张忠. 电子产品世界. 1998(11)
[5]离散频谱三点卷积幅值修正法的误差分析[J]. 丁康,谢明. 振动工程学报. 1996(01)
[6]FFT谱连续细化分析的富里叶变换法[J]. 刘进明,应怀樵. 振动工程学报. 1995(02)
[7]离散频谱分析的一种新校正方法[J]. 谢明,丁康. 重庆大学学报(自然科学版). 1995(02)
[8]FFT相位误差分析及实用修正方法[J]. 黄迪山. 振动工程学报. 1994(02)
博士论文
[1]全相位数字信号处理[D]. 黄翔东.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于全相位FFT的高精度频率计系统研究[D]. 任丽棉.天津大学 2009
[2]基于DSP的图像采集、处理和无线传输[D]. 张松.四川大学 2004
本文编号：3636965
【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】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究课题背景与意义
1.2 发展现状
1.2.1 高精度数字测频技术发展现状
1.2.2 数字信号处理平台的发展现状
1.3 主要工作内容
1.4 本文总结
第二章 频率与相位检测技术研究
2.1 引言
2.2 频率测量技术原理
2.2.1 直接测频法
2.2.2 周期测频法
2.2.3 FFT测频法
2.3 基于FFT的相位检测技术
2.4 总结
第三章 全相位FFT的谱分析及其校准算法的研究
3.1 引言
3.2 全相位FFT处理算法原理
3.2.1 全相位FFT数据预处理
3.2.2 全相位FFT谱分析
3.3 基于全相位FFT的高精度测量算法
3.3.1 全相位FFT的能量重心法
3.3.2 基于全相位FFT谱分析的双谱线法
3.3.3 基于全相位FFT谱分析的相位差法
3.4 基于全相位FFT的谱分析和高精度测量算法MATLAB仿真
3.4.1 全相位FFT/FFT的谱特性仿真
3.4.2 全相位FFT的能量重心法仿真
3.4.3 全相位FFT的双谱线法仿真
3.4.4 全相位FFT的相位差法仿真
3.5 本章总结
第四章 硬件系统设计及FPGA设计实现
4.1 硬件系统设计
4.1.1 电源电路
4.1.2 时钟电路
4.1.3 射频输入及AD芯片电路
4.1.4 接口电路及实物图
4.2 FPGA设计部分
4.2.1 FPGA设计基础及整体模块介绍
4.2.2 芯片配置模块
4.2.3 高速数据收发器配置
4.2.4 基于全相位FFT的双谱线法FPGA实现
4.2.5 基于全相位FFT的相位差法FPGA实现
4.3 结果分析
4.4 本章总结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的全相位FFT和相位推算法频率测量[J]. 程遥. 电子科技. 2015(01)
[2]快速傅立叶变换算法概述[J]. 季虎,夏胜平,郁文贤. 现代电子技术. 2001(08)
[3]CPLD/FPGA在电子设计中的应用前景[J]. 潘松. 电子技术应用. 1999(07)
[4]自顶向下的FPGA设计[J]. 张忠. 电子产品世界. 1998(11)
[5]离散频谱三点卷积幅值修正法的误差分析[J]. 丁康,谢明. 振动工程学报. 1996(01)
[6]FFT谱连续细化分析的富里叶变换法[J]. 刘进明,应怀樵. 振动工程学报. 1995(02)
[7]离散频谱分析的一种新校正方法[J]. 谢明,丁康. 重庆大学学报(自然科学版). 1995(02)
[8]FFT相位误差分析及实用修正方法[J]. 黄迪山. 振动工程学报. 1994(02)
博士论文
[1]全相位数字信号处理[D]. 黄翔东.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于全相位FFT的高精度频率计系统研究[D]. 任丽棉.天津大学 2009
[2]基于DSP的图像采集、处理和无线传输[D]. 张松.四川大学 2004
本文编号：3636965
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