实时阵列信号处理系统的设计与实现

发布时间：2017-04-30 14:12

  本文关键词：实时阵列信号处理系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来随着数字化相控阵雷达、多输入多输出结构通信系统等诸多方向上广泛应用了阵列信号处理技术，阵列信号处理技术已经愈发成为信号处理领域的重要趋势。本文针对某型号雷达系统中对阵列信号采集数据采集和实时处理的需求，研究并设计了种基于FPGA的实时阵列信号处理系统。采用多通道ADC完成目标信号的量化，在FPGA完成实时数字信号处理并通过高速串行总线进行数据传输，建立了套具有高速数据实时处理硬件平台。 本论文的主要研究工作如下： (1)多通道AD采集系统硬件方案设计：依据设计需求并经过对多通道ADC、低抖动时钟分发芯片、FPGA、高速串行总线等技术发展进行学习和研究，本文完成了包括五片ADI公司内部集成4通道的高速ADC芯片AD9653，ADI公司的超低抖动时钟分发芯片ADCLK948、Xilinx公司Kintex-7系列FPGA，以及RapidIO、千兆以太网等串行总线接口的硬件实现方案设计。 (2)多通道AD采集系统硬件详细设计：将该系统划分为AD数据采集模块、FPGA信号处理模块、RapidIO和千兆以太网总线接口数据传输接口模块，分别针对每个模块完成了硬件电路和FPGA逻辑设计。 (3)针对高速数字系统设计中面临的信号和电源完整性问题，研究高速数字信号设计的基本原理和工程实践中的注意事项，针对本系统具体电路设计进行了理论分析并采取合适该系统的解决方案。 (4)完成了硬件电路调试和功能测试、对ADC进行了性能测试、并对FPGA内信号处理的结果进行了验证。 通过对ADC进行性能测试，，测试结果表明,采集系统不仅具有高达11.5bit的有效位数,而且还具有低至200ps的通道间延时差,性能指标完全符合设计要求,为信号的实时处理奠定了基础,论文成果已在某微波遥感系统当中得到了成功应用。
【关键词】：高速数据采集 多通道 实时处理 阵列信号
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 本文章节安排11-12
• 第2章 阵列信号处理的基本理论12-19
• 2.1 阵列信号处理的特点12-13
• 2.2 阵列信号处理的基本模型13-16
• 2.2.1 传窄带信号模型13-15
• 2.2.2 基本天线阵列模型15-16
• 2.3 阵列信号中的波束形成算法16-18
• 2.4 小结18-19
• 第3章 实时阵列信号处理系统的设计19-36
• 3.1 系统架构设计19-26
• 3.1.1 数据采集方案分析与选择20-22
• 3.1.2 系统主控芯片分析与选择22-24
• 3.1.3 输出接口分析与选择24-26
• 3.2 关键系统指标分析与设计26-35
• 3.2.1 AD采集27-28
• 3.2.2 系统时钟28-29
• 3.2.3 核心处理器件29-31
• 3.2.4 数据传输接口31
• 3.2.5 数据缓存31
• 3.2.6 电源和功耗31-35
• 3.3 小结35-36
• 第4章 实时阵列信号处理系统的工程实现36-54
• 4.1 硬件电路的工程实现36-48
• 4.1.1 ADC采集电路37-43
• 4.1.2 DDR3存储电路43-45
• 4.1.3 FPGA配置电路45
• 4.1.4 RapidIO接口电路45-47
• 4.1.5 以太网接口电路47-48
• 4.2 FPGA逻辑的工程实现48-53
• 4.2.1 数字下变频模块49-50
• 4.2.2 数字波束合成模块50
• 4.2.3 A/D数据接口50-51
• 4.2.4 Rapid IO接口51-52
• 4.2.5 以太网接口52-53
• 4.3 小结53-54
• 第5章 系统调试及项目成果54-62
• 5.1 AD模块测试54-58
• 5.2 RapidIO接口测试58-59
• 5.3 DBF算法模块测试59-61
• 5.4 小结61-62
• 总结与展望62-63
• 参考文献63-66
• 附录A 机载数字系统的DSP子系统66-68
• 附录B L波段机载辐射计68-70
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 张宇;MIMO雷达波形设计及信号处理相关技术研究[D];南京理工大学;2011年

3 孟祥东;空时二维自适应信号处理与动目标检测[D];西安电子科技大学;2009年

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本文编号：337020