基于FPGA的基带信号存储与重建技术研究与实现

发布时间：2017-09-23 18:01

  本文关键词：基于FPGA的基带信号存储与重建技术研究与实现

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【摘要】：信号存储与重建技术,广泛应用于电子侦察、频谱监测、卫星监测、电磁兼容以及移动通信等领域,解决了当前由于无线电通信和卫星技术的快速发展而带来的复杂信号的截获测量问题,同时也满足了军事领域内的信息战和电子对抗方面的需要。本文以矢量信号源项目为研究背景,着重研究了数字基带信号的实时存储与信号重建技术,并介绍了各种相关理论及设计方法。本文总体方案是基于软件无线电的设计思想,以FPGA作为硬件平台,经过设计、仿真及验证,实现了对多制式基带信号高达12800 MB/s的实时存储与最大200倍插值的信号重建。本文研究内容分为两个部分:一部分是数字基带信号的存储控制,另一部分是数字基带信号的重建。基带信号的存储控制主要包括三个方面:一、基带信号接收与产生单元的设计与实现,本单元提供两种可选基带数据源—从外部接收或者内部产生的多制式基带信号。二、对DDR3存储控制器进行配置、仿真及验证,保证IP核的正常工作以及FPGA与DDR3存储器之间的无缝连接;三、基于DDR3存储控制器对用户存储控制操作进行设计、仿真及验证,包括读写命令操作、写数据操作、读数据操作、读写状态转移控制及基带信号连续性处理。基带信号的重建主要包括以下两个方面:一、设计FIR补偿滤波器与CIC插值滤波器,计算FIR滤波器系数并将其重载至FIR IP核,同时对滤波器进行仿真与验证。二、设计并实现基带信号重建单元,根据CIC插值滤波器和FIR补偿滤波器幅频响应特性,最终采取级联的方式对基带信号进行可变插值滤波,可以有效去除基带信号的频域镜像并改善其谐波分量,获得高速、平滑的基带信号波形。本文提供了一套基带信号的存储重建技术,并基于FPGA设计了高效的用户存储接口与信号多级联滤波重建技术,实现了基带信号的高速率存储与大倍数插值滤波重建,基于FPGA的设计大大缩短了研发周期,并且可移植性和扩展性较强,并且满足了项目要求。
【关键词】：FPGA 信号存储 DDR3 SDRAM 信号重建 插值滤波器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333;TN791
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 相关产品现状及发展态势11-12
• 1.2.2 内存技术现状及发展态势12-15
• 1.3 论文主要内容及结构安排15-17
• 第二章 总体方案设计及理论基础17-34
• 2.1 主要指标17-18
• 2.2 方案设计18-23
• 2.2.1 方案理论框架18-19
• 2.2.2 基带信号存储与重建总体方案19-21
• 2.2.3 基带信号存储单元方案设计21-22
• 2.2.4 基带信号重建单元方案设计22-23
• 2.3 关键技术理论23-33
• 2.3.1 DDR3 SDRAM工作原理23-27
• 2.3.2 CIC滤波器原理27-31
• 2.3.3 FIR滤波器原理31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 基带信号存储单元设计与实现34-60
• 3.1 基带信号接收与生成单元设计与实现34-45
• 3.1.1 单元顶层设计34-35
• 3.1.2 外部基带信号接收单元设计与实现35-37
• 3.1.3 内部基带信号生成单元设计与实现37-45
• 3.1.3.1 相关原理37-41
• 3.1.3.2 成型滤波器设计及仿真41-43
• 3.1.3.3 基带信号产生的FPGA实现43-45
• 3.2 DDR3存储控制器设计与验证45-49
• 3.2.1 DDR3存储控制器的设计45-47
• 3.2.2 DDR3存储控制器的仿真与验证47-49
• 3.3 DDR3存储控制器用户逻辑设计与验证49-58
• 3.3.1 DDR3存储控制器用户逻辑设计50-54
• 3.3.2 DDR3循环读取与连续性处理设计54-56
• 3.3.3 DDR3存储控制器用户逻辑验证56-58
• 3.3.3.1 写操作实验验证56-57
• 3.3.3.2 读操作实验验证57-58
• 3.3.3.3 循环读取实验验证58
• 3.4 本章小结58-60
• 第四章 基带信号重建单元设计与实现60-75
• 4.1 信号重建单元总体设计60-61
• 4.2 信号重建单元仿真61-71
• 4.2.1 滤波器在线重载设计61-63
• 4.2.2 重建滤波器MATLAB仿真63-66
• 4.2.3 重建滤波器MODELSIM仿真66-71
• 4.3 信号重建单元验证71-74
• 4.3.1 系数在线重载时序验证71
• 4.3.2 重建滤波器组时序验证71-72
• 4.3.3 信号重建单元总体验证72-74
• 4.4 本章小结74-75
• 第五章 结果验证与分析75-90
• 5.1 测试目的与内容75
• 5.2 测试平台与方案75-78
• 5.2.1 测试平台75-77
• 5.2.2 测试方案77-78
• 5.3 测试结果与分析78-89
• 5.3.1 存储单元测试结果与分析78-81
• 5.3.2 重建单元测试结果与分析81-84
• 5.3.3 调制方式和幅值分辨率测试84-89
• 5.4 本章小结89-90
• 第六章 总结90-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 季伟;周学军;林海涛;窦高奇;;基带成形滤波器设计与实现[J];舰船电子工程;2012年02期

2 张鹏;丁镇;;实时频谱仪在雷达对抗中的应用[J];现代雷达;2007年03期

3 ;第三代无线电信号监测技术(系列之三)[J];中国无线电;2010年12期

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本文编号：906654