多频点DBF接收系统干扰抑制的研究与FPGA实现

发布时间：2017-09-21 12:28

  本文关键词：多频点DBF接收系统干扰抑制的研究与FPGA实现

  更多相关文章： 直线阵列天线 波达方向估计 最小均方误差 数字下变频 现场可编程逻辑门阵列

【摘要】：随着科学技术的发展,生产和生活对视频图像采集系统的要求日益提高。在图像接收采集时,空间中存在同频不同向的不相干干扰信号,这些干扰信号对图像采集的质量有很大影响。为了增强期望信号并抑制干扰信号,进而使接收到的图像质量提高,本文对多频点数字波束形成(DBF)接收系统的干扰抑制进行了研究。近些年大规模集成电路技术高速发展,现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的规模越来越大,成本越来越低。现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片可以完成整个系统的软硬件设计,有着较高的性价比,而且系统升级方便。根据应用背景,本文制定了合理的算法方案。分析了自适应阵列天线的结构以及信号模型,对多信号分类(MUSIC)算法和最小均方误差(LMS)算法进行了深入研究。在此基础上,提出了一种多频点波束形成接收系统干扰抑制的实现方案。为了将不同频点的信号分离,本文提出了一种改进的多通道数字下变频结构,并对其性能误差进行了分析,通过测试证明了方案的可行性。该结构不仅降低了后续处理的数据量,而且大大节省了硬件资源。然后,给出了多信号分类(MUSIC)算法的解决方案,将多信号分类(MUSIC)模块分解为协方差矩阵计算模块、特征分解模块、谱峰搜索模块,并对各模块进行了仿真验证。同时,提出了最小均方误差(LMS)算法的实现方案,并通过MATLAB和MODELSIM软件的联合仿真进行了验证。通过结果对比,可以看出设计方案是可行的。最后,进行了系统测试。测试表明图像显示稳定,细节清晰,干扰抑制能力很强。
【关键词】：直线阵列天线 波达方向估计 最小均方误差 数字下变频 现场可编程逻辑门阵列
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.8;TN791
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 波达方向估计技术的发展概述10-11
• 1.2.2 数字波束形成技术的发展概述11-12
• 1.3 本文主要研究内容及安排12-14
• 第2章 直线阵列天线及其分析14-20
• 2.1 自适应阵列天线14-15
• 2.2 信号模型15-18
• 2.2.1 有用信号15-17
• 2.2.2 噪声17
• 2.2.3 干扰17-18
• 2.3 波束形成18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 自适应波束形成算法20-35
• 3.1 MUSIC算法20-27
• 3.1.1 MUSIC算法的基本原理20-24
• 3.1.2 仿真与分析24-27
• 3.2 最小均方误差自适应波束形成算法27-34
• 3.2.1 LMS算法28
• 3.2.2 步长因子选取28-32
• 3.2.3 算法仿真与分析32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 数字下变频设计与阵列通道校正35-49
• 4.1 FPGA硬件平台与设计思想35-37
• 4.1.1 FPGA硬件平台介绍35-36
• 4.1.2 FPGA设计思想36-37
• 4.2 多通道数字下变频器设计37-45
• 4.2.1 DDC结构原理38
• 4.2.2 DDC的FPGA实现38-43
• 4.2.3 性能误差分析43-44
• 4.2.4 测试结果分析44-45
• 4.3 阵列通道校正45-47
• 4.3.1 阵列通道校正原理45-46
• 4.3.2 校正实验及结果分析46-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第5章 自适应波束形成的设计实现49-66
• 5.1 MUSIC算法的设计实现49-61
• 5.1.1 协方差矩阵模块的设计实现49-52
• 5.1.2 特征分解的设计实现52-58
• 5.1.3 谱峰搜索的设计实现58-61
• 5.2 LMS算法的设计实现61-64
• 5.2.1 模块设计61-63
• 5.2.2 模块验证测试63-64
• 5.3 系统测试64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 总结和展望66-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单72-73
• 致谢73

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本文编号：894529