基于FPGA的SR FM数字接收机的设计

发布时间：2017-04-25 10:11

  本文关键词：基于FPGA的SR FM数字接收机的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：信息的传递和接收是人类生活不可或缺的一部分,而信号是信息传输的载体,通信系统的高可靠性以及实时性的要求使得对通信系统功能与性能提出了更高的要求。软件无线电旨在基于通用FPGA芯片上使用软件方法设计通信系统,打破了完全依赖于硬件的设计思想,具有高速度、高可靠性、低功耗和抗干扰能力强等诸多优点。本文基于软件无线电核心技术在FPGA硬件平台上设计近乎全数字的FM接收机,以实现对调频电台的收听。主要工作总结如下:(1)基于差分比较器实现模数转换。采用电容、电阻构建简易的差分电路,将天线接收到的FM信号通过差分I/O口直接转换成数字信号,替代传统的高速A/D转换器,具有低成本的特点。(2)应用乘法器在FPGA芯片中直接将FM信号下变频至基带,具有简捷、高效的优点。其实现模块主要是本地振荡器、乘法器和积分梳状滤波器,并采用多速信号处理方法降低基带信号速率,以化简后续电路设计。(3)完成FM信号解调设计。选取合适的FM解调算法得到相位角数据,再调取IP核完成算法实现,最终得到音频信号。(4)研究采用增量编码器设计FM选台和音量控制。基于有限状态机设计方法改变载波信号的频率,达到调谐选台的作用。同时采用PWM设计音量控制电路,以数字方式控制语音信号的音量。借助Chip Scope片上逻辑分析仪、频谱分析仪进行系统调测。外接耳机在硬件平台上,可以正常接听到FM电台信号,完成了基于FPGA的FM SR接收机的设计。方法具有一定参考价值,较之传统的接收机还具有高可靠性、低成本等特点,具有良好的应用的前景。
【关键词】：软件无线电 数字信号处理 数字接收机 FPGA 调频
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN851
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容和结构13-14
• 2 SR技术理论基础14-30
• 2.1 信号采样理论14-15
• 2.2 多速率信号处理15-21
• 2.2.1 整数倍抽取16-18
• 2.2.2 整数倍内插18-19
• 2.2.3 多级抽样频率的转换19-21
• 2.3 数字滤波21-26
• 2.3.1 积分梳状滤波器22-25
• 2.3.2 FIR滤波器25-26
• 2.4 正交变换理论26-28
• 2.5 低压差分信号技术28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 3 SR开发平台简介30-34
• 3.1 硬件平台介绍30
• 3.2 FPGA设计30-32
• 3.3 SR开发流程32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 FM数字接收机的设计和实现34-58
• 4.1 FM简介34-35
• 4.2 FM数字接收设计方案35-37
• 4.2.1 设计目的35
• 4.2.2 总体方案设计35-36
• 4.2.3 实现工具36-37
• 4.3 1-bits模数转换电路的设计和FPGA实现37-40
• 4.3.1 电路设计37-38
• 4.3.2 电路的FPGA实现38-40
• 4.4 数字下变频的设计和FPGA实现40-48
• 4.4.1 DDS的设计40-41
• 4.4.2 DDS的FPGA实现41
• 4.4.3 乘法器的设计和FPGA实现41-42
• 4.4.4 CIC滤波器的设计42-46
• 4.4.5 CIC滤波器的FPGA实现46-47
• 4.4.6 时钟分频的设计47
• 4.4.7 时钟分频的FPGA实现47-48
• 4.5 I、Q正交信号解调的设计和FPGA实现48-54
• 4.5.1 I、Q信号的正交解调的设计48-49
• 4.5.2 解调FPGA实现49-52
• 4.5.3 FIR滤波器的设计52-53
• 4.5.4 FIR滤波器的FPGA实现53-54
• 4.6 控制器的设计和FPGA实现54-57
• 4.6.1 编码器接口逻辑设计54-56
• 4.6.2 增量编码器的FPGA实现56-57
• 4.6.3 PWM的设计57
• 4.7 本章小结57-58
• 5 系统调测58-68
• 5.1 系统调试58-66
• 5.2 功能测试66-67
• 5.3 本章小结67-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 本文工作总结68-69
• 6.2 未来工作展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 攻读学位期间发表的学术论文目录74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王晓彬;马戎;李乐尧;付维平;刘广森;;基于FPGA的高速信号采集板卡的设计[J];测控技术;2011年06期

2 雷能芳;;基于FPGA的CIC抽取滤波器设计与实现[J];计算机与数字工程;2012年01期

3 谢启;刘妍;陆建明;李智超;;多功能数字滤波器的设计与应用[J];实验科学与技术;2008年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 蔡正翔;基于软件无线电的空中接口监测系统研究[D];广西师范大学;2014年

  本文关键词：基于FPGA的SR FM数字接收机的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：326109